Изготовление винтовых свай

Лучше быть во всеоружии

Свая винтовой конструкции состоит из ствола, который может быть цельным или составным, и наконечника. Суть её применения заключается в том, чтобы за счёт поворотных усилий пройти слабые слои грунта и зацепиться за плотные, несжимаемые пласты. В грунте она фиксируется благодаря лопастям, их же поверхностью, а не только стволом, опирается на грунт.

Принцип работы винтовой сваиИсточник avocet.ru

Если сравнить винтовой вариант свай с забивным, то преимущества первых очевидны, если сравнивать с точки зрения трудоёмкости монтажа, наличия шума и вибраций. Опять же, в условиях небольшого объекта можно обойтись и без бурильной или сваебойной техники. Однако не всё так прекрасно, как хотелось бы.

Так ли надёжно винтовое основание, как принято считать

Свайные фундаменты, в том числе и винтовые, закладываются в сложных гидрогеологических условиях, когда ленточный вариант неприемлем. И они должны точно так же проектироваться, как и любые другие, с расчётом по несущим состояниям: сопротивлению грунта, прочности материала свай и ростверков, осадке от вертикальных нагрузок. Мало того, что при самостоятельном строительстве этого никто не делает, так ещё и опоры надлежащего качества найти практически невозможно:

• В погоне за возможностью удешевления, современные производители убирают из винтовых свай до нескольких миллиметров металла, который раньше являлся антикоррозийным запасом прочности, и предусматривают вместо него более дешёвое антикоррозийное покрытие.
• К минимуму свели и диаметр лопастей, а так как толщина ствола пропорционально зависит от этого размера, то и он стал меньше. В новом формате, далёком от идеала, свая, наиболее часто применяемая в малоэтажном строительстве, имеет размеры 300/108 (диаметр лопасти/диаметр ствола) с толщиной стенки 4 мм. Кстати, такие параметры винтовых опор в западных странах просто недопустимы.

Современный (бюджетный) формат винтовой сваиИсточник ecodom-kostroma.ru

Выдержка из документаИсточник ecodom-kostroma.ru

• Тем не менее, и сегодня производители гарантируют металлическим сваям полувековой срок службы, хотя при этом они стали почти вдвое дешевле буронабивных свай – капитальных, проверенных временем и очень надёжных. В чём-то же должен быть тут подвох!
• А состоит он вот в чём. Монтировать металлические опоры с современными параметрами свай не стоит в том случае, если срок службы стенового материала больше тех самых 50 лет (бетоны, кирпич, натуральный камень). И даже деревянный сруб, при надлежащей обработке и внешней защите может прослужить дольше, чем этот «очень надёжный» фундамент.

Железобетонный ростверк прослужит дольше опорИсточник evroctandart.su

Получается, что строить дом на винтовых сваях имеет смысл, только если он возводится по каркасной технологии. В неё данный конструктив фундамента вписывается просто идеально: нагрузки на опору минимальные, и ему не надо «конкурировать» со стенами по долговечности. В первую очередь это касается лёгких хозяйственных построек, на столь длительный срок службы которых вряд ли кто-то рассчитывает.

Целесообразность такого решения весьма сомнительнаИсточник www.hebelblok.ru

Как убедиться в качестве свай

Это было про общие возможности фундамента. Теперь про кустарное производство, избавиться от которого в нашей стране в принципе невозможно. Поэтому до того, как вкручивать винтовые сваи на своём участке, нужно озадачиться поисками приемлемой по качеству продукции. Готового рецепта тут нет, но несколько советов по этому поводу можем дать:

Вряд ли на захудалой металлобазе можно приобрести качественные металлические сваи, так как их производство является технологически сложным процессом и требует хорошей организации труда и материального обеспечения.

Так вырезают лопасти для свайИсточник chelny.zoon.ru

Если у свай толщина минимальная – те пресловутые 4 мм, о которых говорилось выше, значит, производитель обязан обеспечить надёжную антикоррозийную защиту. Не верьте, если вам рассказывают о наличии цинкового покрытия – на дешёвых сваях его не может быть по определению, да и установки для его нанесения вещь дефицитная. На практике покрытия применяются другие (например, грунтовка ГФ-021), иногда даже и нормального качества. Но в этом нужно убедиться.

Качество очевидноИсточник bibliostroy.ru

Следующий совет опять же касается толщины стенки сваи. Она и так уже уменьшена донельзя, и если замерите этот размер рулеткой и обнаружите недостающий миллиметр – откажитесь от покупки. Из-за него срок службы поставленного на такой фундамент дома может сократиться лет на 10.

Чем красить винтовые сваи

Конструкция начинает испытывать серьезные нагрузки еще до начала эксплуатации – при погружении. После чего добавляются усилия пучения, наличие агрессивных сред (грунтовые воды, блуждающие токи). В прибрежной зоне, болотистой местности эксплуатационные условия переходят из разряда сложных в категорию экстремальных.

Холодное, горячее цинкование не решает проблему коррозии, поскольку при контакте лопастей, тела сваи с грунтом покрытие практически полностью счищается со сваи абразивными материалами почвы. Дополнительную защиту металла предлагают 5 – 7% производителей СВС, поэтому имеет смысл перед монтажом произвести обработку самостоятельно следующими составами:

• стеклопластик по слою холодного цинка – ресурс 350 – 500 лет в самых сложных условиях, полное отсутствие электрохимической коррозии, в качестве первого слоя применяется грунт ВЛ 05 + эмаль IR 02 (цинконаполненная);
• двухкомпонентная эмаль (эпоксидная либо полиуретановая) по слою антикорра ( эмаль Zinga Metall или аналог IR 02) – материалы созданы для защиты подземных, воздушных нефепроводов, обладают 100 летним ресурсом;
• полиуретановая эмаль (Masco, Hempel) по слою грунта ВЛ 05 – стандартная защита резервуаров ГСМ, днищ подлодок, ледоколов с 30 – 75 летним ресурсом.

Бюджетные молотковые, порошковые краски обеспечивают защиту стальной конструкции в болотистой местности на 15 – 30 лет.

Таким образом, достаточно профессионально подобрать длину, диаметр сваи и лопасти, произвести пробное погружение с измерением усилия затяжки, рассчитать шаг установки СВС. При обработке указанными способами конструкция будет обладать максимальным ресурсом.

Хорошая реклама

Разновидности опор

Производители свай предлагают несколько видов изделий. Они различаются по нескольким критериям:

• размерам;
• наконечникам;
• по ширине и количеству лопастей;
• типу стали (материалу изготовления);
• защитному покрытию.

По диаметру и длине

Длина опоры в каждом случае рассчитывается индивидуально

При этом важно учитывать несколько показателей:

• глубину, на которой залегает плотный грунт;
• глубину промерзания почвы в регионе;
• высоту цокольного этажа.

Диаметр и длина винтовых свай  рассчитывается индивидуально.

В большинстве случаев длина опоры варьируется в пределах 2500-3500 см.

Диаметр опор — от 57 мм до 130 мм. От этого показателя зависит прочность готовой конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают несколько вариантов изделий:

1. Маленький диаметр опоры 57 мм. Для такой сваи нагрузка составляет 800 кг. Сфера использования такого фундамента относительно узкая: установка ограждений из сетки-рабицы или штакетника.
2. Труба диаметром 76 мм. Она подходит для строительства заборов из частого штакетника или профнастила. Максимальная нагрузка достигает 3000 кг.
3. Диаметр 89 мм. Использовать опоры можно для возведения беседок, легких гаражей, хозпостроек, веранды. Несущая способность достигает 4-5 т.
4. Диаметр 108 мм. Такие трубы рекомендуют при строительстве небольших бревенчатых срубов и каркасных домов. Опора выдерживает до 5-9 т.
5. Диаметр 133 мм. Сваи с максимальной нагрузкой 12-14 т используются в малоэтажном строительстве, когда в качестве строительных материалов используется кирпич или газосиликатные блоки.

По типу наконечников

Винтовые сваи бывают 2 видов:

1. Литые. Такие элементы изготавливаются путем литья, в результате наконечник с лопастью представляет собой единую деталь. Они характеризуются повышенной прочностью, однако их цены выше. Применять их рекомендуют на твердых каменистых почвах.
2. Сварные. Эти наконечники изготавливаются путем приваривания лопасти к наконечнику. Низкая цена объясняется относительно низкой прочностью. Если такую опору попытаться поднять из земли, есть высокий риск срыва лопасти.

Винтовые сваи бывают литые и сварные.

По количеству лопастей

Опоры бывают:

1. Однолопастными. Их рекомендуют к использованию на грунте с высокой несущей способностью. Однолопастные сваи со сварным наконечником быстро достигают критической нагрузки, что вызывает срыв лопасти.
2. Многолопастными. Наличие 2 лопастей обеспечивает повышенную стойкость к горизонтальным, вдавливающим и выдергивающим нагрузкам.

По материалу изготовления

В зависимости от применяемой стали выделяют несколько видов опор:

• сталь СТ3 — из нее производят сваи, подходящие для грунта со слабой химической агрессивностью;
• Ст20 — такой сплав рекомендуют для работ на почвах средней химической агрессивности;
• опоры из стали 30ХМА и 09Г2С подходят для высокой химической агрессивности среды.

Сваи различаются по материалу изготовления.

По типу защитного покрытия

Стальные опоры после установки будут взаимодействовать с влагой, поэтому им необходима надежная наружная защита от коррозии. Лучше всего выбирать изделия, которые уже обработаны защитным составом на заводе. Существует несколько типов покрытий. Максимальную защиту обеспечивают эпоксидные и полиуретановые составы, а также цинкование холодным способом.

По области применения

Сваи различаются шириной и расположением лопастей, строением наконечника. Эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики. По области применения винтовые опоры делят на 4 категории:

1. Изделия с 1 широкой лопастью, которая расположена на коротком наконечнике. Они подходят для работы на любых грунтах. Для строительства частных домов из блоков следует брать опоры большого диаметра и соблюдать малый шаг при установке.
2. Сваи с 2 лопастями, расположенными на разной высоте. Для установки такого фундамента требуется специализированная техника. Опоры подходят для строительства 2-этажных дачных домов и характеризуются повышенной устойчивостью к усадке и выдергиванию.
3. Изделия многовитковые с длинным наконечником и узкими лопастями разработаны для установки в каменистый грунт.
4. Сваи без острого наконечника имеют ограниченные функции и предназначены для строительства в условиях вечной мерзлоты.

Сваи имеют разные области применения.

Оценка бизнеса по производству винтовых свай

Стоимость бизнеса	7,3 из 10	Итого: 5,6 из 10
Окупаемость	4,9 из 10
Сложность	4,8 из 10

Производство свай можно охарактеризовать как нишевый бизнес, популярный в одних регионах страны, но совершенно не пользующийся спросом в других. Конечно же, в первую очередь, такие компании будут приносить прибыль в крупных городах, где постоянно присутствует потребность в разнообразных строительных материалах. Окупаемость производства говорит о том, что во многих городах насыщение настолько простыми конструкциями далеко от идеального, поэтому организация производства и дальнейшая продажа винтовых свай – пусть и узкопрофильный, но вполне прибыльный и интересный бизнес.

Свайно-винтовой фундамент – плюсы и минусы

Срок службы и удобство эксплуатации строения во многом зависит от основания. Рассматривая плюсы и минусы дома на сваях, стоит отметить возможность:

1. Возведения на любом грунте в любой климатической зоне. Допустимо строительство в регионе с вечной мерзлотой и на болотистой местности.
2. Строительства на участке с любым рельефом.
3. Выполнения строительных работ в любое время года. Погодные условия неспособны оказать негативного влияния на характеристики формируемого фундамента.
4. Установки винтовых опор на участке с любым уровнем грунтовых вод.
5. Выполнения монтажных работ в сжатые сроки. При наличии специальной техники и хорошей проходимости грунта винтовые сваи для дома среднего размера могут быть подготовлены за один день.
6. Снижения затрат на устройство фундамента. Цена фундамента из винтовых опорбудет на треть ниже оснований другого типа, например, ленточного.
7. Устройства тёплого подполья при грамотно выполненном утеплении фундамента. Иногда проектируется технический этаж.
8. Монтажа инженерных коммуникаций одновременно с устройством фундамента.
9. Выполнения монтажа своими руками, если цена работ окажется высокой для семейного бюджета.

Монтаж возможен в любое время года

К достоинствам винтовых свай также стоит отнести:

• устойчивость к морозному пучению;
• установку без предварительной подготовки котлована, поэтому на строительной площадке не будет завалов выбранного грунта, что особенно актуально для небольших по площади участков. Также отпадает необходимость в дополнительных затратах на вывоз лишнего грунта;
• сухие полы и стены дома, так как такой фундамент не имеет капилляров, через которые влага из грунта могла бы попасть внутрь строения;
• длительный срок службы при соблюдении технологии монтажа и использовании качественных материалов.

Для монтажа свай не надо подготавливать котлован

К недостаткам фундамента на винтовых сваях стоит отнести:

1. Сложность устройства на участках со скальными породами и грунтом, содержащим большое количество камней.
2. Вероятность снижения несущей способности фундамента при увеличении нагрузки на винтовую сваю. Это может стать причиной разрушения стен.
3. Повышенные требования к системе водоотведения, что может стать причиной повышения цены на устройство фундамента.
4. Разрушение материала под действием коррозионных процессов, если дом возводится на участке с повышенной химической агрессивностью грунта.

К месту строительства предъявляются определённые требования

Начало работы

Первое, что нам необходимо сделать, это составить чертеж будущей винтовой сваи. Это может быть самый простой набросок, но он даст вам возможность отметить все необходимые размеры опорного стержня, да и подсчет нужного количества материалов с его помощью будет идти легче. Здесь же будет размечаться каждый элемент заготовки.

На чертеже необходимо указать:

1. Какого диаметра будет труба.
2. Необходимую длину опоры с учетом конуса.
3. Высоту или угол конуса.
4. Расстояние от низа лопасти до самой верхушки конусного наконечника.

Чертеж и размеры основных элементов

Но, так как на самодельных сваях вы вряд ли будете строить жилую постройку, можно обойтись без нецелесообразных для легкой конструкции трат. Можно спросить у знакомых или соседей, которые вели серьезное строительство, не известна ли им такая информация, вдруг они смогут ее прояснить. Технология предусматривает следующее: по своей длине опора должна превосходить глубину залегания несущего слоя на 0,5 м, именно на столько она будет возвышаться над уровнем земли.

Определив размеры, можете начинать изготавливать лопасть в домашних условиях, для чего вам понадобится:

• качественная листовая сталь;
• плазморез;
• тиски;
• шаблоны, при помощи которых размечают внутренний и наружный диаметр заготовки;
• оборудование, на котором растягивают винтовую спираль (можно ограничиться ломом).

Выбор винтовых свай

Ввиду востребованности технологии, отечественный рынок перенасыщен производителями СВС. Характеристики большинства из них не соответствуют заявленным, поскольку высокая конкуренция требует снижения цен, для чего используются б/у материалы и экономичные технологии.

Например, применяются шовные трубы, сварные наконечники, занижается толщина стенки тела сваи, используется холодное цинкование.

Сваи со сварным наконечником не подходят для ответственных строений.

Специалисты рекомендуют при выборе изделий:

• не покупать сваи из шовной трубы (легко проверить визуально);
• отдавать предпочтение литым наконечникам с параметрами лопасти 14 мм, 6 мм (у конуса, с края, соответственно);
• проверять документацию изготовителя (определить, новая труба использовалась для сваи или б/у после окрашивания невозможно).

В сварных наконечниках возле шва происходит ослабление металла, лопасть может быть срезана при вращении в твердых породах. Даже при нормальном погружении во время эксплуатации может произойти отрыв лопасти, свая погрузится глубже, полностью потеряет несущую способность.

Такое изделие не годится для фундамента дома, однако сваи со сварными наконечниками можно использовать для строительства бань, беседок, заборов.

На практике для подсчета количества свай используют таблицы СНиП и характеристики грунта в пятне застройки. Например, при погружении на 2 м однолопастные СВС 89/300 и 73/250 обладают несущей способностью, соответственно:

• 0,7 – 2,8 т либо 0,5 – 2 т – влажная глина;
• 1,7 – 4,2 т или 1,2 – 3 т – сухая глина;
• 2,1 – 2,8 т либо 1,5 – 2 т – суглинок;
•  2,8 – 3,5 т либо 2 – 2,4 т – супесь;
• 7,7 – 8,4 т или 5,4 – 5,8 т – песок;
• 8,5 – 9 т либо 5,8 – 6,3 т – гравий.

После этого подсчитывают сборную нагрузку, состоящую из веса конструкций, снеговых/ветровых нагрузок, массы членов семьи, меблировки и предметов интерьера. Все параметры для удобства проектировщиков сведены в таблицы СНиП. Сборная нагрузка делится на характеристику сваи, получается количество СВС на свайном поле.

Для обеспечения прочностного запаса лучше использовать характеристики СВС производителя, уменьшенные на 15%. Например, если поставщик гарантирует, что каждое изделие выдерживает нагрузку 4 т, лучше оперировать в расчетах цифрой 3,4 т.

На последнем этапе корректируется количество СВС в зависимости от шага установки:

• опоры должны располагаться по углам, в сопряжениях стен и перегородок;
• при использовании металлического ростверка нужно учесть, что швеллер провисает под своей тяжестью уже на 3 м, поэтому шаг сокращается до 2 – 2,5 м;
• для тяжелых конструкций потребуется отдельное свайное поле (печь, генератор, насосное оборудование, котел, крыльцо, внутренняя лестница).

В проектах с террасами и пристройками фундаменты этих архитектурных элементов рассчитываются и возводятся отдельно. Жесткая связь с основным жилищем недопустима, так как на основания действуют не одинаковые нагрузки, что может привести к неравномерной просадке.

При таком подходе обеспечивается максимальный эксплуатационный ресурс дома. Для пристроев можно использовать бюджетные типы СВС со сварными наконечниками. Это не повлияет на надежность конструкции. Все сваи покрывают антикоррозионными составами.

Особенности фундамента на сваях

Основные преимущества заключаются в том, что фундамент на винтовых сваях сооружается за короткие сроки и стоит на порядок ниже других видов основания – ленточного и плитного. Также он отличается относительно высокой несущей способностью, однако здания в несколько этажей и строения из тяжелых материалов (кирпича и др.) возводить на нем не рекомендуется.

Другие достоинства:

• Простая технология устройства и минимальное количество земляных работ.
• Возможность продолжения строительных работ в день установки свай.
• Предрасположенность к модернизации – при необходимости постройку можно расширить уже в ходе эксплуатации путем монтажа дополнительных свай.
• Отсутствие влияния уровня расположения грунтовых вод.
• Абсолютная стойкость к морозному пучению.
• Качественная вентиляция подполья – благодаря этому свайные основания идеально подходят для деревянных строений.
• Длительный срок службы – качественные металлические сваи, дополнительно обработанные противокоррозийными средствами, способны прослужить 50 и более лет.
• Возможность установки винтовых опор вручную, без привлечения спецтехники.

Фото 1. Процесс самостоятельного вкручивания свай в почву

Основные недостатки винтового фундамента:

• Отсутствие конструктивной возможности сделать подвальный или цокольный этаж.
• Необходимость утепления подпольного пространства, что ведет к дополнительным финансовым затратам.
• Высокая сложность или даже невозможность сооружения на каменистых и скалистых грунтах.
• Пагубное воздействие коррозии на металл – поэтому не рекомендуется устройство фундаментов этого типа вблизи источников блуждающих токов (электроподстанции, электрофицированные железные дороги, вышки сотовой связи и т.д.)

Что это– сваи для устройства фундамента

Рассмотрим более подробно, что это. Сваи – металлические трубы с приваренной лопастью к нижнему заострённому концу. В процессе монтажа они вкручиваются в грунт с незначительным уплотнением последнего. В результате несущая способность грунта не снижается.

Для защиты поверхности от коррозионных процессов поверхность винтовых свай покрывается специальным составом. Для их изготовления используется высокопрочная сталь особого назначения. Производители предлагают сваи нескольких видов:

• с винтовой лопастью. Используется при строительстве дома на грунте с плохой несущей способностью;
• имеющие имитацию резьбы на большей части длины. Актуальны для регионов с вечной мерзлотой;
• с разным поперечным размером трубы. Для зданий с большой эксплуатационной нагрузкой выбираются изделия большего диаметра, имеющие более высокую цену;
• с различным диаметром лопастей. Для возведения дома на менее прочном грунте с повышенным содержанием воды выбираются опоры с большими лопастями, по сравнению с плотным и сухим грунтом.

Свайный фундамент востребован в частном строительстве

Винтовые сваи: особенности конструкции

Конструктивно винтовые сваи под фундамент представляют собой толстостенные стальные трубы, которые в основании оборудованы винтом-резьбой для ввинчивания в грунт. При вкручивании в почву спиральные лопасти уплотняют ее и способствуют прочной фиксации опорной сваи в ней. Внутреннюю полость труб после установки опытные строители рекомендуют заполнять бетоном.

Размеры и нагрузка

Стандартные размеры свай под винтовой фундамент:

• диаметр – 100-300 мм;
• длина – до 2500 мм.

Рисунок 3. Конструкция свайно-винтового фундамента

В зависимости от диаметра одна свая может воспринимать нагрузку порядка 4-8 т. Обязательное условие при монтаже этого типа основания – ввинчивание свай ниже глубины промерзания грунта, поэтому оптимальная длина изделий подбирается с учетом этого уровня на местности, где предполагается строительство здания.

Наращивание свай

Конструкцией свай предусмотрена возможность их наращивания, поскольку не всегда стандартной длины достаточно для обеспечения необходимого уровня. Особенно актуально это при строительстве домов на склонах, где перепады высоты могут значительно превышать 2,5 м.

Наращивание выполняется путем сварки – 2 сваи стыкуются между собой с предварительным насаживанием отрезка трубы немного большего диаметра, которая впоследствии приваривается к нижней и верхней опоре.

Фото 4. Наращенные винтовые сваи

Верхняя часть сваи после заливки бетоном, как правило, перекрывается стальным оголовком или «пяткой» в простонародье, которая тоже приваривается к металлической трубе.

Фото 5. Приваривание оголовка к винтовой свае

Срок эксплуатации винтовых свай

Гарантийный эксплуатационный ресурс свай под фундамент для дома, который предоставляет большинство подрядных организаций, обычно составляет 50 лет.

Фото 6. Свая, демонтированная с маяка, возрастом более 300 лет

Фактический срок службы может быть гораздо больше – все зависит от условий эксплуатации и характеристик используемого для их защиты антикоррозийного состава.

Конструкция винтовой сваи

Независимо от того, сделана свая в заводских или домашних условиях, она состоит их нескольких элементов:

• тело сваи представляет собой трубу сечением 7,6-13 см, изготовленную из металла толщиной 4 мм и более;
• наконечник выполняется в виде сварной или литой пики длиной, равной диаметру трубы умноженному на 2;
• лопасти изготавливают в виде двух винтов на расстоянии 40-70 см друг от друга в виде однозаходной и двухзаходной спирали;
• оголовок делают из усиленной ребрами жесткости пластины с отверстиями, которую приваривают к катушке из трубы, ее внутренний диаметр должен быть больше наружного сечения тела сваи.

Итог

Организация предприятия по производству винтовых свай – новая и достаточно перспективная идея. Уже прошли времена, когда обыкновенные дорожные указатели, заборы и оградки устанавливались на бетонную основу.

Установка одной сваи занимает от 2 до 20 минут, в зависимости от оборудования и плотности грунта, их значительно сложнее извлечь, при этом сваи обладают великолепной коррозийной стойкостью, что повышает их срок службы в разы.

Многие заказчики, среди которых есть и городские муниципалитеты, уже давно поняли выгоду этого строительного материала. К тому же, не забывайте, что производство винтовых свай облагораживает и улучшает вид города, ведь это новые потенциальные оградки, заборы, калитки, лавочки и урны, фонарные столбы и дорожные знаки.