Вибір технології влаштування фундаменту залежить від безлічі техніко-експлуатаційних вимог, які описуються в проектному рішенні з урахуванням характеристик місця будівництва. Поряд з традиційними, усталеними технологіями капітальної споруди сьогодні все частіше застосовуються полегшені методи створення основи під будівлю. У дану категорію можна включити і пальові фундаменти. Це конструкція дрібного закладення, яка не вимагає розробки котловану, але зате обмежується в несучої здатності. Для широкого ряду інженерних споруд і будівель це раціональний варіант базування на грунті, але великі будинки та котеджі, наприклад, на такій основі будувати не можна.
Загальні відомості про технології
Використання стовпчастих конструкцій в якості несучих елементів давно практикується в будівельній сфері. Але якщо раніше такі методи влаштування фундаменту застосовувалися в основному до господарських будівель і функціональним спорудам, то сьогодні завдяки оптимізованої технології розподілу навантажень цей спосіб знаходить своє місце і в проектах житлових будинків. Інша справа, що покладаються навантаження повинні відповідати несучої потенціалу платформи. Це невідповідність найчастіше і стає головним обмежувальним фактором при використанні технології. Параметри пристрою системи регулюються документом СП 24.13330 про пальових фундаментах і актуалізованої редакцією СНиП 2.02.03-85. Згідно з технічним нормативам, головне призначення паль – з поверхні забезпечувати прорізом грунту і передавати діючі зверху навантаження на нижні шари. Іншими словами, пальові елементи приймають на себе масу споруди, забезпечуючи стабільність при статичних і динамічних навантаженнях.
Конструкція фундаменту
У плані конструкційного пристрою технологія досить проста, що, зокрема, сприяє її поширеності. В основі фундаменту знаходиться група паль, які встановлюються у ґрунтових шарах по периметру будівельного майданчика. Способи і формати виконання цієї частини можуть бути різними, наприклад, одним з найпростіших у технічному виконанні вважається пальово-забивний фундамент, який встановлюється ручним способом без машин і спеціального обладнання. Верхню частину конструкції формує ростверк. На його залізобетонної або бетонної базі розподіляється навантаження по всій площі. Вузли з’єднання оформляються перемичками і кріпленнями відповідного формату – в залежності від типу паль і конфігурації ростверку.
Матеріали пальових елементів
Переважно використовуються металеві палі як найбільш надійні і довговічні. Вони витримують високу напругу, проявляють динамічну стійкість при сейсмічних навантаженнях і легко монтуються у грунтах різного типу. Найближчою альтернативою металу в плані техніко-фізичних якостей можна назвати бетон. Такі палі не схильні до корозійних процесів, не вимагають застосування спецтехніки для впровадження в грунт і відрізняються довговічністю. Однак бетон не рекомендується використовувати в місцях з сейсмологічної активністю або в інших зонах нестабільною експлуатації пальових фундаментів. Це небезпечно з-за високих динамічних навантажень, які руйнівно діють на структуру бетону. Але в контексті використання інших типів паль проблемний грунт як раз і є цільовим місцем застосування стовпчастих фундаментів у принципі. Це обумовлено тим, що традиційні стрічкові і монолітні бетонні конструкції в таких умовах можуть деформуватися.
Практикується і будівництво дерев’яного пальового фундаменту з бруса ялиці, модрини або сосни. Зрозуміло, до будівельних робіт допускається тільки спеціально відібраний пиломатеріал із захисними просоченнями, антипиреновими і біологічними покриттями. На цій базі можна будувати і лазні з сараями і господарчим блоком, і одноповерхові житлові будинки.
Види фундаментів на палях
Існує безліч конструктивних виконань таких фундаментів, відмінності між якими переважно лежать в області класифікації безпосередньо паль. Але основу несучої бази з точки зору взаємодії з каркасом цільового все ж в більшій мірі формує ростверк, від якого і варто відштовхуватися у визначенні різновидів пальових фундаментів. В СП 24.13330 зазначається, що ростверк – це конструкція, призначена для об’єднання пальових голів з метою рівномірної передачі навантаження.
За характером механічної взаємодії несучої підошви з утримуваної конструкцією можна розрізняти основні види фундаментів з ростверком на палях. Можлива гнучка або жорстка зчіпка в залежності від технології закладення паль і кріплення до нижнього перекриття будинку. В умовах високих динамічних навантажень (природних коливань і вібрацій ґрунту) рекомендується застосовувати гнучку або м’яку зчеплення, яка надасть демпфіруючі дію і нівелює вплив навантажень. Жорстка зв’язка себе краще проявляє в умовах статичних навантажень без вібрацій.
Матеріал виготовлення ростверку
Застосовуються бетонні, залізобетонні, металеві та дерев’яні конструкції. Найчастіше перевага віддається ЖБ-конструкціям як найбільш надійним, хоча їх не можна поєднувати з дерев’яними палями, і в силу дорожнечі армований бетон замінюють металевими елементами.
Розташування підошви відносно грунтової поверхні
Мова йде про висоті підйому ростверку над землею. Дана величина повністю залежить від місцевого рельєфу, характеристик грунту та вимог до несучих здібностей конструкції.
Способи установки паль
За принципом устрою в ґрунтовому масиві розрізняють наступні види паль:
- Забивні. Використовується технологія забивання несучого стрижня, яку, як вже було зазначено, може реалізувати і невелика бригада робітників. Якщо ж мова йде про великоформатних палях, то без спеціальної техніки обійтися не вдасться. До речі, дерев’яний пальовий фундамент можна спорудити тільки шляхом забивання паль. Далі в якості підсилення може застосовуватися техніка поясного армування несучої бази.
- Набивні. Особлива різновид паль, які встановлюються в трубчастій основі. Спочатку формуються отвори в грунті механізованим способом, після чого в них занурюються циліндричні трубчасті стовпи з бетону або асбестобетона. Далі в них заливається бетон з армуючими прутами.
- Бурові. Переважно гвинтові палі, які закручуються в грунт ручним або машинним методом. Зазвичай застосовуються тонкі стрижні, але у великій кількості.
Проектування фундаменту
Всі технічні параметри та нюанси влаштування пальового фундаментної конструкції описуються в проектному рішенні. В якості вихідних даних використовуються матеріали геодезичних і гідрометеорологічних досліджень, а також результати геологічних вишукувань. В комплексі ці відомості дозволяють скласти технологічну карту грунту і підібрати до неї оптимальний спосіб пристрою інженерної конструкції. Як наголошується в СП по пальових фундаментів, характеристики несучих елементів з розмірними параметрами визначаються з урахуванням можливих інженерно-геологічних і гідрогеологічних змін. В оцінках і прогнозах береться до уваги фактор майбутнього впливу навантаження від побудованої будівлі на грунт.
Вказівки для розрахунку по навантаженню
Основний розрахунковий параметр – планована навантаження на палі, яка повинна відповідати несучої здатності фундаменту. Враховуватися повинні і зусилля від власної маси паль, яке визначається коефіцієнтом динамічності:
- 1,25 – при розрахунку на розкриття і формування тріщини.
- 1,5 – при оцінці прозорого величини.
При цьому з точки зору сприйняття загальних навантажень пальові фундаменти – це група стовпчастих опорних елементів, кожен з яких приймає свою міру тиску. У цьому сенсі фахівці рекомендують відштовхуватися від кількісного показника пальових одиниць в розрахунку на одиницю площі. В середньому на майданчик 10 х 10 м2 потрібно базовий комплект з 25 паль за умови, що глибина залягання складе 2,5-3 м. Інший принцип розрахунку по навантаженню свідчить про те, що типова металева паля витримує до 1 000 кг. Здавалося б, залишається раціонально розподілити достатню кількість стрижнів по всій площі, але складність полягає в неможливості точного прогнозування маси будинку з урахуванням облаштування обладнанням, меблями та конструкційними елементами в майбутньому.
Технологія монтажу
Порядок встановлення фундаменту на свайне базі наступний:
- Розмічається будмайданчик у відповідності з проектним рішенням, у схемі якого зазначаються точки установки паль.
- Виконується монтаж несучих стрижнів – забивным, гвинтовим, заставних або вібраційним способом з підключенням техніки або без неї.
- При необхідності здійснюється обв’язка. Слід пам’ятати, що пальові фундаменти – це конструкція, в сутності утримується на стовпах, тому додаткового зміцнення поверхні є сенс, якщо вона не перевантажує головки монтажних стовбурів.
- Облаштування ростверку. Сьогодні в оптимізованих технологіях використовується стикування верхніх частин паль з готовими конструкціями ростверків, які накладаються на систему оголовків в тій чи іншій конфігурації і замикаються кріпильними пристосуваннями.
Висновок
Застосування несучих стовпів при будівництві фундаменту позбавляє від багатьох технологічних операцій, багато з яких є обов’язковими, наприклад, при облаштуванні стрічкових і монолітних підстав. Досить відзначити відсутність потреби в монтажі опалубки. Тому до першорядним плюсів пальового фундаменту можна віднести економічну доступність і технологічну легкість виконання. Суттєвою перевагою таких фундаментів є і універсальність. Якщо заздалегідь виключити можливість застосування бетонних паль, то теоретично будинку на такій базі можна будувати на різних проблемних грунтах, в тому числі піщаних і глинистих. Якщо ж звернути увагу на недоліки, головним з них буде обмеження по несучій здатності, яке не дозволяє зводити багатоповерхові і просто великі будівлі з масивними конструкціями.
