Фундаментами на искусственном основании называют такие виды, для которых требуется принудительное улучшение физико-механических свойств грунта. Чаще всего это свайные конструкции, а также ленточные, столбчатые, плитные фундаменты, установленные на почву, где проводилось уплотнение, инъецирование и другие виды подготовки. Этим в основном и отличаются конструкции на искусственном основании от фундаментов на естественных грунтах.
Свайный фундамент
Забивные сваи
Для свайных строений обычно применяют забивные сваи из железобетона. Такая технология используется давно и показывает прекрасные результаты на разных грунтах и для разных типов строительных конструкций. Сваи устанавливают и под несущие стены, и под каркасы. Большим минусом свайных оснований считается их дороговизна. Кроме того, транспортировка и установка громоздких, тяжёлых свай требует применения специализированной техники, что также отрицательно сказывается на стоимости строительства. Сверху на свайный фундамент монтируют монолитный (реже сборный) ростверк из железобетона, который и принимает основную нагрузку от несущих стен или каркасных колонн. Несмотря на значительную стоимость, свайный фундамент хорошо зарекомендовал себя при строительстве высотных домов и сооружений. Сваи – идеальное решение для высоких нагрузок.
Буронабивные сваи
В современном многоэтажном строительстве всё чаще применяют буронабивные и винтовые сваи из металла. Эти виды показывают великолепные эксплуатационные характеристики, а по стоимости обходятся значительно дешевле других свайных конструкций.
Принципиальных отличий от железобетонных металлические сваи (кроме ЭРСТ и свай по РИТ) не имеют. Главные особенности буронабивных конструкций заключаются в изготовлении сваи непосредственно в грунте, то есть в скважине, слепым методом. Поэтому контролировать качество возводимой на месте конструкции достаточно сложно. Железобетонные же сваи производят на заводе в соответствии со стандартами и нормами качества, что гарантирует их прочность и отсутствие серьёзных дефектов. Кроме того, ударные нагрузки в момент забивания ж/б сваи уплотняют грунт внизу и вокруг блока, что улучшает устойчивость конструкции в целом. При заливке буронабивного фундамента грунтовые условия не меняются.
Сверху на буронабивные сваи укладывают монолитный ростверк из железобетона, который воспринимает основную нагрузку многоуровневого строения.
Наиболее часто в строительстве используют сваи размером от 1 до 6 метров. Такая длина позволяет снизить затраты на их изготовление и не требует применения специализированной техники высокой грузоподъёмности. Разумеется, эти параметры свай не могут обеспечить необходимых показателей прочности и устойчивости к нагрузкам. Поэтому буронабивные сваи небольшого размера используют лишь для возведения одно- или двухэтажных домов либо временных инженерных сооружений.
Винтовые сваи
Этот вид фундамента отличается низкой стоимостью, что является несомненным плюсом. Винтовая свая – это часть трубы из металла, к которой приварена округлая лопасть. Принцип установки таких свайных конструкций в грунт напоминает ввинчивание шурупа в толщу поверхности. Винтовые сваи широко применялись в СССР при возведении временных мостов, опор линий электропередач, сооружений для установки передающих антенн теле- и радиовещания. Действующие в настоящее время стандарты проектирования предусматривают несущую способность винтовых свай с параметрами лопасти до 1,2 м и длиной трубы до 10 м. Только такие сваи могут выдержать нагрузку строительной конструкции. Однако на рынке сегодня предлагают изделия не более 3 м длиной с диаметром лопасти до 30 см. Такие сваи можно использовать лишь для малоэтажного строительства (одноэтажные дома из лёгких материалов, хозпостройки и бани).
Низкая стоимость винтовых свай – несомненно, большое достоинство, однако их неспособность выдерживать серьёзную нагрузку сводит на нет все плюсы. Для того чтобы повысить несущую способность свайного основания, к верхней части труб приваривают швеллер, который воспринимает нагрузку от строения и распределяет её на сваи.
Инъецирование грунтового слоя
Помимо разных видов свайных оснований, к группе фундаментов на искусственно улучшенном грунте относят простые конструкции с уплотнением или инъецированием грунта. Для этого используют различные приёмы:
- трамбование верхнего слоя;
- замену слабых грунтов на более устойчивые;
- инъецирование, то есть локальное введение в толщу почвы составов, которые повышают свойства естественных грунтов.
С помощью специальных составов можно уплотнить почву и значительно снизить её способность к деформации, сжатию. После того как грунт приобретает необходимые свойства после инъецирования, на нём можно устраивать любой вид фундамента: ленточный, столбчатый, плитный. Технология инъецирования достаточно дорогостоящая, поэтому такой способ улучшения грунтовых условий используют редко. Создание проекта по уплотнению или инъецированию почвы – тоже весьма трудоёмкий процесс, который требует много времени и предполагает широкий спектр инженерных исследований.
Независимо от выбора типа фундамента, необходимы тщательная проработка проекта и расчёт затрат на строительство. Только правильный подход обеспечит надёжность будущего сооружения, позволит грамотно распределить ресурсы и денежные вложения без потери в качестве.
Чтобы определить экономическую целесообразность возведения того или иного типа фундамента, нужно составлять смету на стадии проектирования, а не тогда, когда строительство уже началось. Сравнивая несколько вариантов основания по физико-механическим показателям и по стоимости, можно выбрать наиболее подходящий вариант, который окажется выигрышным в данных условиях.