Правила проектирования свайных фундаментов

Для реализации экономически-целесообразного проекта по строительству свайного фундамента необходимо предварительно оценить исходные условия, оценить эффективность инженерных решений и грамотно выбрать качество материалов.

Следуя регламентированным правилам проектирования и строительства можно сэкономить ресурсы и обеспечить достаточный уровень безопасности возводимого сооружения.

Руководство и пособия по регулированию

Общий свод правил по проектированию и строительству свайного фундамента отражен в нормативных документах СП 50-101-2004 и СП 50-102-2003 — актуализированных версиях СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и СНиП 3.02.01-87. Руководства регламентируют формулы расчета и технологические этапы монтажа различных типов свай в разных гидрогеологических условиях.

Параллельно СП 11-105-97, СП 11-104-97, СП 11-102-97 и ГОСТ 5686-94 описывают требования к инженерно-геологическим, геодезическим и экологическим исследованиям для строительства. Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде, следует проектировать согласно правилам ГОСТ 27751. Чтобы грамотно оценить климатические условия, конструктор должен руководствоваться СНиП 23-01-99 и СНиП 23-01.

Требования к железобетонным сваям с различными конструктивными особенностями изложены в ГОСТ 19804-91, №19804.2-79, №19804.3-80*, №9804.4-78, №19804.5-83 и №19804.6-83.

Назначение проектирования свайного фундамента – обоснованный расчетами выбор типа конструкции, параметров, материалов. В процессе инженерных расчетов принимаются решения по необходимости проведения мероприятий для уменьшения влияний деформаций силовой конструкции на пригодность проектируемого сооружения.

Что нужно учесть при конструировании?

Согласно правилам, свайные фундаменты должны проектировать на основе:

• результатов инженерно-геологических изысканий;
• сведений о сейсмичности района;
• действующих нагрузках на основание;
• конструктивных и технологических особенностей сооружения;
• экологических требований;
• технико-экономических соображений;
• уровня ответственности сооружения (по ГОСТ 27751).

Инженерно-геологические исследования участка должны проводить только лицензированные компании. При этом должно учитываться возможное влияние постройки на расположенные рядом дома и сооружения.

Все применяемые при строительстве материалы и оборудование должны соответствовать требованиям проекта, техническим условиям и действующим стандартам.

Расчеты ведут по двум предельным состояниям:

• по несущей способности – анализ факторов, которые приводят к потерям устойчивости, формы, положения и другим состояниям, в результате чего фундамент становится полностью непригодным к эксплуатации;
• по деформациям – анализ условий, которые затрудняют нормальную эксплуатацию объекта и снижают его долговечность (осадки, подъемы, прогибы, трещины, колебания и т.д.).

При проектировании необходимо учитывать запас прочности и надежности для возводимой конструкции. Только так можно обеспечить основанию долгий срок службы даже в самых агрессивных условиях. Это требование должно быть обеспечено на всех стадиях расчета и монтажа свайного фундамента.

Исходные данные

Согласно указанным ранее СНиП и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений» (2011 г.), инженерные расчеты выполняют на основе таких данных:

1. Сведения о гидрогеологических условиях на застраиваемой территории: тип грунта, уровень промерзания, высота пластов, глубина пролегания подземных источников и т.д.
2. Информация о физико-механических свойствах почвы: плотность, влажность, удельный вес, пористость, модуль деформации, угол внутреннего трения, удельное сцепление.
3. Конструктивные и технические особенности возводимого сооружения: класс ответственности сооружения, количество этажей, расположение внутренних стен, материал, который будет использован в строительстве, размеры всех конструктивных элементов, включая перекрытия и пристройки.
4. Сведения о давлении, которое будет испытывать основание в процессе эксплуатации: вес людей, мебели, оборудования, снеговые, ветровые и сейсмические нагрузки.

Порядок создания проекта

Последовательность инженерных расчетов в ходе планирования силовой конструкции:

1. Оценка гидрогеологического состояния участка, в том числе определение несущей способности почвы. На основе полученных данных выбирают тип сваи, удовлетворяющий заданным условиям, между винтовыми, забивными, буронабивными и комбинированными изделиями.
2. Сбор действующих нагрузок на фундамент (длительных, кратковременных, особых).
3. Определение глубины заложения фундамента с учетом уровня промерзания почвы.
4. Выбор оптимальной длины конструктивных элементов.
5. Вычисление несущей способности одной свай по отношению к расчетному сопротивлению почвы.
6. После предварительных расчетов проводят пробное испытание по технологии динамической нагрузки или методом статистического зондирования. Испытание проводится непосредственно на строительной площадке с пробным погружением сваи.
7. Определение потребности в сваях (расчет их количества). Сопоставляют фактическое давление на фундамент с грузоподъемностью одной опоры. После этого выбирают схему свайного поля, учитывая регламентированное значения шага по СП 24.13330.2011.
8. Определение степени использования несущей способности фундамента.
9. Расчет конечной осадки свайной конструкции.
10. Оформление проекта.

Особенности разработки плана для основания на железобетонных забивных сваях

При проектировании фундамента с использованием железобетонных силовых элементов в ходе расчета грузоподъемности одной сваи учитывают не только сопротивление почвы под опорной площадью основания, но и давление к вертикальным стенкам опоры со стороны грунта.

Формула для определения несущей способности ж/б опоры:

F_d=Y_cr (F_df+F_dr), где

• Y_cr — коэффициент общих условий работы почвы;
• F_df – сопротивление слоев почвы под опорной площадью сваи;
• F_dr – сопротивление грунта к боковым стенками опоры.

F_df=Y_crxRxA, где

1. R – расчетное сопротивление грунта на участке,
2. А – площадь опорной поверхности.

F_dr=UxY_crxF_ixH_i, где

• U — периметр сечения опорного столба;
• F_i – сопротивление отельных слоев почвы к боковой поверхности сваи;
• H_i — толщина слоев почвы, которые взаимодействуют со стенкам опоры.

Требования санитарного контроля

Правилами СНиП контролируется необходимый этап срезки экологически чистого плодородного слоя перед разметкой свайного поля. В дальнейшем почва используется для рекультивации сельскохозяйственных земель и озеленения района.

Допускается не снимать плодородные слои, если:

• его высота менее 10 см;
• на заторфованных и заболоченных участках;
• почва с низким плодородием.

В соответствии с требованиями санитарного контроля на участках, где по данным экологических исследований имеются выделения из почвы газа радона, торина или метана, необходимо реализовать мероприятия:

• по снижению концентрации газов;
• для изоляции соприкосновения конструкций с грунтом.

Стоимость проекта под ключ

Стоимость зависит от следующих факторов:

• размеры конструкции;
• сложность гидрогеологических условий на участке;
• сложность самого проекта;
• затраты на подготовительные работы;
• количество задействованной техники и оборудования;
• количество вовлеченных в работу инженеров, геодезистов, конструкторов и операторов.

Среднерыночная стоимость планирования винтовых, набивных и забивных фундаментов начинается от 100 000 руб. Заказчику придется доплачивать за дополнительный расчет осадки в каждом сечении (от 20 000 руб.), а также статистические и динамические испытания на участке.

Кроме результатов инженерных расчетов, специализированные компании дают рекомендации относительно мероприятий, направленных на минимизацию осадки и деформаций.

Заключение

Только в результате грамотного проектирования и соблюдения технологии можно заложить фундамент под здание, которое прослужит проектные 50, 100 и более лет. Самостоятельно учесть все нюансы технологии может только опытный специалист, поэтому для строительства жилых домов и других сооружений первой степени ответственности лучше обратиться к специалистам.

Проектирование свайных фундаментов под легковесные такие легковесные постройки, как заборы, бани, гаражи, хозблоки и т.д. можно реализовать самостоятельно, следуя рекомендациям, изложенным в статье.