Фундамент на винтовых сваях своими руками

Описание винтовых свай.

Основным элементом фундамента является металлическая винтовая свая. Она представляет собой обычную стальную трубу. При этом толщина металла должна быть не меньше 4 мм.

На остром конце винтовой сваи находится режущая лопасть. Благодаря ей происходит ввинчивание в грунт. Из-за идеальной формы лопастей их можно просто ввинчивать на нужную глубину благодаря силе 3–4 строителей.

Для объектов, имеющих перепады в высоте или при наличии иных боковых нагрузок, используются сваи, на остром конце которых имеются две лопасти. Это придает дополнительную надежность практически любому строению.

Диаметр лопастей колеблется в пределах 200–850 мм. По внешнему виду свая напоминает громадный саморез. Она имеет диаметр от 50 до 350 мм. Ее длина составляет 2–11 м. Самые маленькие сваи используются для установки заборов, рекламных щитов, навесов. В продаже встречаются полые и цельные сваи.

Установка винтовых свай, видео:

Благодаря перпендикулярному расположению лопастей, винт не разрыхляет грунт. Несущая способность данных свай колеблется в пределах 5-25 т. Бывают разные варианты проектов фундаментов. Они зависят от типа будущего строения и грунта. Самые популярные из них:

• одиночные сваи (поддерживают отдельные элементы) нередко применяются в том случае, когда необходимо пристроить что-то к уже имеющемуся зданию;
• стандартный фундамент – используется под колонны и основные элементы строения;
• свайные ленты – располагаются под стенами строения;
• свайное поле – используется для тяжелых конструкций.

Для деревянного дома выбирают крепкие и долговечные сваи с литыми наконечниками.

Особое внимание необходимо уделить защитному покрытию этого строительного материала. Для проверки его качества можно попросить у продавца сделать тестовое закручивание. Если металл сильно оголится, то винтовые сваи покрыты плохой защитой

Если металл сильно оголится, то винтовые сваи покрыты плохой защитой.

Самое лучшее покрытие производится на основе высококачественной полиуретановой смолы. Не менее надежные и оцинкованные сваи. Их обрабатывают с помощью горячей оцинковки. Они покрыты защитой как снаружи, так и внутри.

Достоинства данных свай:

• Возможность их повторного использования. Это обусловлено тем, что они демонтируются без каких-либо повреждений.
• Отпадает необходимость в выполнении большого объема земляных работ. Возведение свайно-винтового фундамента возможно на обводненных и подвижных участках.
• Монтаж данного фундамента осуществляют за 1–3 дня. Работы, производимые вручную, более продолжительные, чем с применением специальной техники.
• Строительство дома начинают сразу же после монтажа оголовка.
• Они идеальны для возведения различных пристроек к строению.
• Срок службы свайно-винтового фундамента составляет 150 лет. После дополнительной обработки винтовые сваи могут прослужить без замены более 200 лет.
• Себестоимость возведения данного фундамента почти втрое ниже, чем ленточного.
• После возведения фундамента на участке не скапливается строительный мусор.

Недостатки винтовых свай немногочисленны:

• их нельзя использовать на крупнообломочных и скальных грунтах;
• проседание грунта, при плохо проведенном обследовании участка;
• деформация фундамента, происходящая при нарушении технологии (она возможна в случае, если при вкручивании свай не фиксировали их положение, их устанавливали в заранее выкопанные ямы или забивали, сделали неправильную обвязку свай);
• коррозия свай из-за отсутствия или плохой антикоррозийной обработки;
• ограничение строительства легкими и небольшими домами, например, из арболита или полистеролбетона.

«Светлые» и «темные» стороны винтовых свай и фундаментов на их основе

Как и любая технология, технология изготовления свайных винтовых фундаментов имеет как достоинства, так и недостатки.

Достоинства винтовых свай

У всех свайных фундаментов есть одно неоспоримое преимущество перед плитными и ленточными – «хорошее» поведение в сложных просадочных грунтах: песчаники, глины, болота. Если свайное поле верно рассчитано и смонтировано, то ни просадки, ни эрозия ему не страшны.
Не вызывают сомнения и экономические выгоды. Как показывает практика, такой тип фундамента будет дешевле ленточного в три раза, а плитного – в пять. Такие цифры – весомый аргумент при выборе.
При сравнении скорости монтажа, неоспоримое преимущество у винтовых свайных фундаментов. Даже при ручном производстве работ скорость монтажа винтовых свай в четыре-пять раз выше, чем при возведении ленточных и плитных фундаментов.
Результатом вышеизложенного является ускорение общего хода работ, так как монтаж ограждающих конструкций можно начинать сразу после монтажа свай. А не делать технологический перерыв на время высыхания бетона. Монтаж свайно-винтового фундамента, возможен в любое время года.
Для производства работ по монтажу винтовых свай нет ограничений ни по сезону, ни по климатической зоне. На бетонные работы зимой накладываются определенные температурные ограничения, вызванные спецификой технологии заливки бетона.
Несомненным преимуществом использования винтовых свай является возможность выполнять операцию по заглублению свай не только механизированным способом, но и вручную

Это особенно важно при дачном строительстве, так как, иногда работы приходиться проводить вдали от хороших дорог, а то и в условиях из полного отсутствия. А бетонные работы – дело утомительное и не каждому «по плечу».
Возведение бетонного фундамента на склоне выльется владельцу дома «в копеечку»

Применение фундамента из винтовых свай позволяет достигнуть эффекта сопряжения поверхностей только лишь путем изменения глубины погружения свай в процессе ввинчивания.
При хорошо продуманной и тщательно исполненной антикоррозионной защите, реальный срок эксплуатации винтового свайного фундамента колеблется от 40 до 70 лет, что вполне достаточно для зданий и сооружений на дачном участке.

Наконечник винтовой сваи

 Недостатки

1. Так как сваи изготавливаются из стали, то они несут в себе один из главных недостатков, присущих стальным изделиям – подверженность коррозии. Основным решением для защиты надземной части свай является применение антикоррозионного покрытия. Подземная часть – наиболее уязвима для коррозии. Существуют способы борьбы с коррозией подземной части:
   • нанесение антикоррозионных покрытий;
   • использование толстостенных труб и лопастей;
   • бетонирование или цементирование внутреннего пространства трубы сваи;
   • применение легированных сталей.
   Однако, несмотря на все старания, срок службы таких свай ограничен 40–70 годами, как было указано выше.
2. В отличие от монолитных фундаментов неглубокого заложения, свайные фундаменты требуют достаточно хорошего изучения геологических условий площадки строительства. Они очень «не любят» скальные осадочные породы, каменистые грунты. При ручном способе ввинчивания свай в такие грунты происходит отклонение сваи от вертикального положения, возможны повреждения как труб свай, так и лопастей.
3. В связи с относительно низкой несущей способностью свай, расчет фундамента представляет определенные сложности.

Как правильно сделать выбор?

Выбор винтовых свай состоит из двух этапов:

• Определение подходящего типоразмера и вида винтовых свай.
• Выбор конкретных изделий по качеству и соответствию требованиям.

Первый этап практически полностью выполняется во время проектирования дома. Поэтому говорить о нем нет смысла.

Второй этап обычно выполняют представители фирмы, с которой заключен договор.

Если по каким-либо причинам приходится выбирать самостоятельно, следует обратить внимание на следующие детали:

• Толщина стенок трубы не должна быть меньше 4 мм.
• Толщина лопастей — не менее 5 мм.
• Качество сварки должно быть максимально высоким.
• Наличие слоя оцинковки.
• Тип и качество наконечника.

По этим критериям можно выбрать наиболее качественные изделия.

ВАЖНО!
Если какие-либо позиции не удовлетворяют установленные требования, от приобретения таких свай лучше отказаться.

Виды

Существуют различные варианты конструкции свайного фундамента, обладающие собственной спецификой.

По материалу опор бывают:

• Деревянные. Используются ошкуренные бревна с заостренным концом. Самый древний вид свай, практически исчезнувший в настоящее время. Причинами этого стали недостатки древесины как строительного материала и наличие более прочных и долговечных вариантов. Изредка встречаются в частном строительстве как опоры для вспомогательных или хозяйственных построек.
• Металлические. Существует два вида металлических свай — винтовые и забивные. Винтовые сваи напоминают шурупы, которые вкручивают в грунт с помощью режущих спиралеобразных лопастей на заостренном наконечнике. Забивные сваи специально не производятся и представляют собой отрезки различных видов металлопроката — швеллера, двутавра, рельса и т.д. Обладают высокой прочностью, способны пластично изгибаться, сохраняя несущие способности. Недостаток — склонность к коррозии, сокращающей срок службы опор.
• Железобетонные. Существует два вида Ж/Б свай — забивные и набивные. Первые производятся в специализированных производственных условиях, имеют прочную конструкцию с напряженной продольной арматурой и устойчивы ко всем нагрузкам. Вторые изготавливаются прямо на площадке путем заполнения опалубки (водонепроницаемых труб), помещенной в скважину, бетоном плотных марок.

По способу передачи нагрузки:

• Сваи-стойки. Представляют собой опоры, находящиеся в жестком контакте с плотными слоями грунта. Глубина заложения стволов зависит от уровня залегания твердых пород.
• Висячие сваи. Не имеют опоры в нижней части ствола, используя лишь силу трения на боковых стенках и частичную опору на грунт. Существуют как забивные, так и набивные висячие сваи. Несущая способность зависит только от глубины погружения, у набивных она усиливается с помощью утолщения в нижней части скважины.

По конструкции:

• Забивные. Представляют собой монолитный стержень с заостренным концом, погружаемый при помощи механического воздействия на верхний торец.
• Набивные. Представляют собой бетонную отливку в заранее подготовленную скважину. Имеют меньшую несущую способность, чем забивные сваи, но могут быть изготовлены самостоятельно.
• Винтовые. Изготавливаются из трубы с заостренным наконечником и спиралеобразными лопастями. Могут быть установлены самостоятельно, хотя на практике это используется только для вспомогательных построек или сооружений.

ВАЖНО!
Все типы свай, независимо от конструкции или материала, способны эффективно работать на сложных или проблемных грунтах.

Варианты погружения железобетонных свай

Установка свайных столбов может выполняться несколькими способами:

• путем забивания, в том числе пневмо- или гидромолотом;
• с помощью вибрационного оборудования;
• посредством вдавливания;
• в предварительно пробуренные скважины.

В первом случае погружение свай осуществляет копер или другая оборудованная ударным молотом строительная машина, к примеру – экскаватор. Технология позволяет выполнять устройство железобетонных свайных фундаментов практически на любом грунте. Ее популярность связана с малыми материальными затратами по сравнению с другими методами устройства подземных опор.

Вибропогружение свай требует меньших усилий, так как данная технология подразумевает значительное снижение сил трения, возникающих между боковой поверхностью опоры и грунтовыми пластами. Установка железобетонных свай с использованием вибрационного оборудования сопровождается уплотнением грунта вокруг вертикальных стенок монтируемого столба. Данный фактор влияет на повышение надежности и устойчивости основания.

Технология вибровдавливания предусматривает погружение железобетонных изделий в грунт под определенной нагрузкой. Оборудование собственным весом давит на сваи, включая дополнительные усилия от работы гидродомкрата и, возможно, от вибропогружателей. Подобные методы предполагают относительную бесшумность по сравнению с рабочими процессами, в которых задействуются копер или гидромолот. Но следует заметить, что эффективность вибровдавливания проявляется лишь в том случае, если погружение свай производится на глубину до 6 метров.

К минусам технологии вибровдавливания можно отнести то, что используемое оборудование имеет большую массу, поэтому его транспортировка обходится недешево.

Наиболее тихой и безопасной для окружающих строительную площадку домов считается технология устройства свайного фундамента путем предварительного выбуривания скважин. Данный метод относится к дорогостоящим вариантам установки подземных опор, так как в процессе работы задействуется специальное оборудование. Его выбор зависит от нескольких составляющих:

• типа грунта;
• разновидности свай;
• требуемых размеров скважин.

Технология бетонного основания на сваях под дом

Основание под дом на сваях можно выполнить собственными силами, зная, как сделать своими руками свайно-ленточный фундамент, чтобы не допустить ошибок при самостоятельной работе.

Устройство ленточного фундамента со сваями

Изготовление ленточного свайного фундамента можно осуществить без привлечения дорогостоящей техники, арендуя необходимое оборудование.

Бетонное основание в зависимости от назначения возводимого здания предусматривает утепление свай и ленты или ограничивается гидроизоляцией. Технологический процесс отражается в исполнительном проекте и с учетом подготовительных работ включает операции, выполняемые последовательно. В пошаговой инструкции по изготовлению свайно-ленточного фундамента своими руками эти операции отражены:

1. Выполняется геодезическая оценка и определяется уровень промерзания грунта.
2. Размечается траншея под ленту. Ось наружных и несущих стен здания совпадает с осью траншеи.
3. Выкапывается размеченная траншея на проектную глубину и ширину, но заглублять траншею глубже канавы отвода воды нельзя
4. По дну выкопанной траншеи размечаются и бурятся скважины под сваи расчетного диаметра, глубины и количества. Между сваями выдерживается определенное расстояние, учитывающее общую нагрузку.
5. Одновременно с бурением скважин вяжутся каркасы из арматуры для армирования свай и подготавливаются трубы с гидроизоляцией для опалубки диаметром и глубиной пробуренных скважин.
6. В пробуренные скважины вставляют опалубку из трубы.
7. Дно скважин и траншеи отсыпается и уплотняется 30 см дренажным слоем из песка и гравия. В траншее прокладывается дренажная труба для отвода воды, скапливающейся под лентой фундамента.
8. Одновременно выполняется сборка опалубки (съемная или несъемная) мелкозаглубленного фундамента, изготавливаются сетки из арматуры для армирования ленты.
9. В скважины с опалубкой вставляют подготовленный каркас из арматуры, выступающий от дна траншеи на высоту армируемого каркаса ленты.
10. По осям стен здания, размеченным на дне траншеи, монтируется армирующий каркас из связанных сеток.
11. С обеих сторон армирующего каркаса в траншее выставляется опалубка для ленты (несъемная опалубка устанавливается с утеплителем).
12. В выставленную конструкцию заливается бетон марки М300. Первыми заливаются скважины под сваи и затем конструкция ленты.
13. После отвердения бетона выполняется гидроизоляция ленты фундамента.

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

• шаг свай;
• длина сваи до края ростверка;
• сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Расположение арматуры

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле: P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

• P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
• R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
• S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
• u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
• fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
• li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
• 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Свайно-винтовой фундамент своими руками

Свайно-винтовой фундамент устанавливается в четыре этапа:

1. Сперва размечается участок.
2. Затем сваи погружаются и выравниваются.
3. Полости заливаются бетоном.
4. Заключительный этап — обвязка ростверком.

Поскольку установка СВФ не требует земляных работ, сделать разметку для фундамента не трудно: намечаются оси стен, перегородок и дополнительных конструкций путем установки кольев на небольшом отдалении от углов будущей постройки, а между ними натягиваются шнуры. На остальных этапах стоит остановиться подробнее.

Ввинчивание свай и выравнивание

Ввинчиваются сваи всегда по одному принципу, который не зависит от вида лопастей, наконечников и особенностей грунта.

Сначала в земле делаются направляющие приямки при помощи ручного или мотобура. Глубина скважин должна составлять 0.3-0.5 м, а в диаметре они должны быть чуть меньше лопастей. Так трубы можно более точно расположить и легче погрузить в землю.

Для ввинчивания в технические отверстия на сваях протягивается лом или труба с толстыми стенками нужного диаметра и при помощи силы двух человек сваи вкручивают в землю

Важно контролировать вертикальное положение конструкции при помощи строительного уровня

Для механического погружения понадобиться использовать спецтехнику.

Инструкция по закручиванию свай вручную

Сваи обвязывают ростверком в качестве которого выступают балки из дерева, бетона или металла. Для этого опоры фундамента должны располагаться в одной плоскости по горизонтали. Выравнивают сваи при помощи обрезки трубы болгаркой по заранее выполненной разметке.

Часто сваи вывинчиваются на этапе регулировки высоты, что ухудшает несущую способность конструкции: под опорой образуется рыхлый слой почвы. Из-за избыточных нагрузок фундамент проседает и конструкция деформируется.

Иногда из-за подземных препятствий на этапе заглубления опор, они могут отклоняться от вертикальной плоскости, смещаясь в сторону.

Траектория отклонения не должна превышать двух градусов. Если отклонение оказалось выше нормы, необходимо изменить размер опоры, соединив верхний сегмент и плоскость надстройки.

Заливка полостей свай

Заливка свай бетоном

Полости труб заливают бетоном для того, чтобы на внутренних поверхностях не образовывался конденсат, от которого не спасают даже полностью приваренные оголовки. Кроме того, бетон дает конструкции дополнительную жесткость.

Сваю нужно бетонировать до конца. Дополнительно сваи снаружи обрабатываются специальной смолой.

Ростверк и обвязка

Обвязка винтовых свай

Ростверк сооружают на расстоянии 0.5-0.7 м от земли. В его качестве могут служить деревянные и металлические балки. Также подойдет заливка монолитной лентой из железобетона. Технология обвязки зависит от материала:

1. Железобетон — самый дорогой материал для обвязки, но позволяет возводить на СВФ даже кирпичные здания. Сперва собирается опалубка, затем изготавливается армирующий каркас, который связывается со сваями рифленой арматурой, а после конструкция бетонируется.
2. Деревянные балки в качестве обвязки используют для строительства домов из бруса или бревна. Для крепления бруса привариваются плоские оголовки, балки соединяются в полдерева и крепятся к оголовкам болтами, саморезами или гвоздями.
3. В качестве металлических балок используют швеллеры, которые приваривают к оголовкам.

Не фатальной, но существенной ошибкой может стать отказ от обрезки технологических отверстий. Игнорирование этой процедуры приводит к снижению эксплуатационного срока фундамента. Если необходимо приварить оголовок и сформировать сварочные швы, их в обязательном порядке нужно окрасить.

Свайно-винтовой фундамент несложно монтировать без помощи профессионалов. конструкция мало зависит от внешних факторов, хорошо себя показывает практически на любом грунте, а ее возведение занимает немного времени.

Такое решение позволяет сэкономить на строительной бригаде и заказе спецтехники. Главное — правильно определить как глубоко залегают несущие пласты грунта, рассчитать шаг установки свай и их оптимальное количество.

Способы монтажа

Установка винтовых свай может выполняться двумя способами:

Размеры сваи

1. Ручным.
2. Механизированным.

Выбор определяется несколькими важными факторами, которые обязательно нужно учитывать, иначе основа дома может быть смонтирована некорректно:

• характеристика почвы (плотность, каменистость);
• близко залегающие грунтовые воды;
• удаленность коммуникационных магистралей;
• густота и возраст ближайших построек;
• личные предпочтения застройщиков.

Далее мы более подробно рассмотрим ручную и механизированную установку винтовых элементов по отдельности и разберем их особенности, преимущества и недостатки.

Расчеты для свайного фундамента

Для того, чтобы не ошибиться при постройке здания на свайном фундаменте, необходимо заранее все рассчитать. Самое главное в расчетах — это несущая способность свай и вид грунта, на котором будет возведено здание.

При расчетах прочности фундамента требуется обязательно учесть некоторые параметры. К таким параметрам относятся вид почвы для строительства и вид свай. А так же несущая способность свай в зависимости от прочности почвы.

Обязательно учитывать необходимо расположение грунтовых вод и возможное промерзание почвы. Кроме того, несущая способность зависит от габаритов строения.

Фундамент на винтовых сваях

Винтовые сваи представляют собой опорную конструкцию в виде системы погруженных в грунт металлических труб с приваренными в нижней части спиралевидными лопастями (ниже приведено фото). Они играют роль нарезки, подобной той, что делается на шурупах.

Заостренный конусный наконечник позволяет стволу легче входить в грунт, а лопасти выполняют функцию нарезки и параллельно являются опорными узлами.

Погруженная опора удерживается в неподвижном состоянии за счет силы трения между боковыми стенками трубы и грунтом, а также за счет нагрузки на лопасти. Установка производится по определенной схеме, образующей т.н. свайное поле, обеспечивающее равномерное распределение нагрузки по всем стволам.

После погружения верхние части подрезают, образуя ровную плоскость, и обвязывают несущим поясом — ростверком.

Он является опорной конструкцией для стен и равномерно передает нагрузку на систему свай.

Функции ростверка близки к работе ленточного фундамента, но опорой для него является не поверхность грунта, а верхние концы вертикальных стержней. Для усиления конструкции, полые трубы после установки заливают уплотненным бетоном, что делает их невосприимчивыми к возможным боковым нагрузкам.

ВАЖНО!
Установка винтовых свай не требует погружения до появления контакта с плотными слоями грунта. При достаточном заглублении они вполне надежно удерживают постройку, являясь висячим типом свай.