Достоинства и виды винтовых свай

Как построить дом на сваях

Оценив положительные стороны и проанализировав слабые места фундамента, необходимо определить, подходит ли выбранная конструкция основания для вашего строения.

Постройка загородного дома на сваях имеет множество преимуществ

Такая технология обеспечивает устойчивость легких построек и конструкций, которые можно самостоятельно собрать за ограниченное время:

• каркасных строений;
• бревенчатых бань;
• хозяйственных блоков;
• различных навесов;
• веранд;
• выездных ворот;
• деревянных и сетчатых заборов.

Рассмотрим основные этапы сооружения фундамента для постройки дома:

• расчетную часть;
• погружение в почву;
• установку ростверка;
• утепление нижнего уровня.

Остановимся на особенностях каждой стадии работ.

Этапы возведения забивного свайного фундамента

Прежде чем приступить к монтажу фундамента, необходимо рассчитать необходимые параметры и составить проект здания и самого фундамента с учетом веса, планировки и других особенностей будущей постройки.

При проектировании учитываются несколько факторов.

Особенности грунта.

• глубина залегания грунтовых вод;
• агрессивность среды;
• тип грунта;
• уровень затопления почвы и т.д.

Вес, который придется выдерживать фундаменту.

• масса самого строения;
• снеговая нагрузка;
• эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);
• масса кровли, чердачного перекрытия и т.д.

Места расположения свай. Сваи располагаются:

• на каждом углу по наружному периметру;
• на местах пересечения внутренних стен и стыках наружной и внутренней стены;
• дополнительные сваи располагаются по периметру здания и внутренних помещений, расстояние между сваями должно быть не более 3 метров.

Проект расположения свай.

Процесс монтажа

Забивание свай – основной монтажный этап при возведении данного типа фундаментов.

Этап 1. Подготовительный.

Прежде чем приступить к монтажным работам, проводится подготовка территории, осуществляется отведение грунтовых вод и рытье котлована. Делается разметка территории, места установки свай отмечаются колышками.

Этап 2. Забивание свай.

Сваи с помощью спецтехники поднимаются и устанавливаются в отведенных местах. Затем с помощью сваебойной машины столбы погружаются в грунт.

Этап 3. Выравнивание.

Установленные сваи проверяются на отклонения и подрезаются до требуемого уровня.

Этап 4. Оборудование ростверка.

Наземная часть свайных столбов соединяется ростверком, чаще всего бетонным. Для его монтажа устанавливается опалубка, проводится армирование и бетонирование. Так же ростверк может быть выполнен из деревянного бруса или метала, в зависимости от материала изготовления свай.

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

Другие достоинства:

• Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
• Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
• Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
• Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
• Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Виды винтовых свай, конструкция

Однолопастные

Это самый распространённый вид изделий, применяемых в строительстве. На конец тела трубы приваривается лопасть из листового металла. Она выполняет двойную функцию. В процессе ввинчивания в грунт создаётся сила, результирующий вектор которой направлен вниз и под действием этой силы свая опускается. Причём грунт при этом не разрыхляется, а, наоборот, уплотняется.

Достигнув проектной глубины, на которой располагается грунт с необходимой расчётной несущей способностью, закручивание прекращается и лопасть с этого времени начинает выполнять функцию опоры. Расчёт несущей способности сваи как раз и производится в этом случае по площади опирания.

Для одинаковых грунтов опора с лопастью большего диаметра будет выдерживать и более высокую статическую нагрузку. При этом на место крепления лопасти к телу начинает действовать страгивающее усилие и на первый план, при больших нагрузках, выходит качество сварного шва. Если лопасть плохо приварена к телу трубы, она может просто срезаться и свая, потеряв опору, провалится. Поэтому выпускаются изделия и с литыми наконечниками, где всё тело составляет единое целое, сварных швов нет.

Двухлопастные

Для увеличения несущей способности и уменьшения влияния страгивающего усилия, выпускаются двухлопастные изделия. В этом случае площадь опоры при расчете допустимой осевой нагрузки считается по диаметру нижней лопасти, так как только она опирается на грунт, но дополнительные прижимные усилия от верхних лопастей позволяют применить увеличивающие коэффициенты.

Для зон с вечной мерзлотой

В зонах с вечной мерзлотой применяют винтовые сваи несколько иного типа и с другими методами монтажа. Трубы для тела имеют большую толщину стенки и изготовлены из более прочной стали. Наконечники обязательно литые с зубцами как у фрезы, лопасть в несколько витков и небольшой ширины. Для монтажа применяют два основных способа:

1. Внутрь тела вставляют трубку на всю длину сваи, через которую будут подводить пар. Сверху, на голову, крепится вертлюг с подводящим пар шлангом. Всё это ставят в вертикальное положение и начинают вращение. Свая постепенно опускается по мере разогрева грунта под наконечником. Пройдя мерзлоту, снимают оборудование и доворачивают трубу до получения стопа.
2. Бурится литерная скважина на 1/3 проектной глубины или на всю толщину промёрзшего грунта, засыпается песком. Затем внутрь этой скважины опускается винтовая свая и заглубляется до проектной отметки. При опускании, песок внутри литерной скважины уплотняется винтовой лопастью.

Под плотные грунты

Для плотного грунта наконечник винтовой сваи напоминает саморез. Изготавливается такой наконечник обязательно литым из высоколегированной стали. Тело делают из толстостенных труб, чтобы оно выдерживало осевое усилие на скручивание, особенно в районе монтажного отверстия. Сам монтаж производится только с помощью специальных механизмов.

Факторы, влияющие на эксплуатационные качества фундамента:

Перед началом работ необходимо обязательно провести полноценное исследование состава и расположения грунтов на участке. Если вы не знаете, что под лопастью, какой там грунт, может, подземные воды, то не сможете провести правильный расчёт. Такой фундамент может полностью провалиться уже в начале строительства. Это очень важный этап не только для фундамента из винтовых свай, но и для любого другого. Понадеяться на геологоразведочные данные из паспорта на участок тоже нельзя, они даны по большой сетке и неизвестно, делали ли исследования вообще. Не пожалейте денег и дайте заказ хоть на один шурф и всё сразу станет ясно.
Очень многое зависит от самих винтовых опор. Это их качество изготовления, какие использовались трубы и их марка, диаметр лопастей и характеристики металла, состояние покрытия. Впрочем, если вы не видите особой необходимости в качественном и долговечном фундаменте, то и особо придираться не надо.
Перед началом монтажа, вы должны провести все расчеты и составить план свайного поля. Это можно сделать своими руками, но если это вам трудно, привлеките специалиста

В любом случае необходимо точно знать сколько смонтировать свай и где.
Важно при монтажных работах максимально соблюдать технологию. Закручивать винтовые сваи надо строго вертикально (допуск отклонения от вертикали по нормам 1.5%), не превышая крутящего момента, до получения стопа или достижения проектной глубины.

Минусы и плюсы свайного фундамента

Теперь подробнее поговорим о достоинствах и недостатках свайного фундамента. К неоспоримым достоинствам можно отнести следующие аспекты:

• Возможность возведения фундамента на участках со сложным рельефом и большим уклоном. Там, где для других видов фундаментов пришлось бы разориться на бетон, или же потратить много денег на земляные работы, выравнивая участок, сваи на голову обыгрывают своих конкурентов, так как свайный фундамент не имеет практически никаких ограничений по перепадам высот.
• Возможность использования свай практически на любых грунтах – он будет устойчив как на заболоченной местности, так и на глинистых грунтах. Закладывание фундамента на сваях целесообразно, когда верхний слой почвы отличается малой несущей способностью и значительной толщиной:

1. На черноземных, плодородных и заиленных землях, рядом с лесными угодьями.
2. В болотистой местности, на торфяниках, песчано-глинистых плывунах, глинах и суглинках в пластичном состоянии.
3. На солончаках, просадочных грунтах.
4. В регионах с вечной мерзлотой, при значительной глубине промерзания.
5. В районах с высоким УГВ (уровнем грунтовых вод), с угрозой подтопления.
6. На лесовидных почвах, теряющих прочность при насыщении водой.
   Во всех указанных случаях нагрузку от дома необходимо передать на плотные слои грунта. Ленточные фундаменты или утепленная шведская плита при такой глубине становятся экономически невыгодными, да и попросту, такие фундаменты могут оказаться непрочными.

• Небольшая трудоемкость работ. Если рассматривать винтовые сваи, то процесс монтажа заключается в завинчивании свай в грунт. Как правило, с этой работой может справиться два человека без использования специальной техники. Отсюда вытекает еще один плюс – возможность проведения работ своими руками без привлечения наемных специалистов.
• Высокая скорость работ. Фундамент из винтовых свай может быть возведет за один день, а уже на следующий день можно проводить дальнейшие работы по возведению дома.
• Низкая стоимость. Готовый фундамент из буронабивных или винтовых свай обойдется на порядки дешевле других видов фундамента.

Существуют у такого вида фундамента и минусы:

Пониженная несущая способность свай по сравнению с другими видами фундаментов. При неправильном расчете нагрузки на сваи, они могут просесть, повредив каркас строения

Поэтому перед выбором вида фундамента важно сделать все необходимые расчеты и убедиться, что будущий фундамент будет способен нести нагрузки от строения.
Если для стройки выбраны винтовые сваи, но при этом вы планируете построить тяжелый дом, то выходом из этой ситуации будет использование винтовых свай диаметром больше чем 133 мм (стандартный диаметр винтовых свай). При этом проблемой является то, что многие компании, работающие на рынке, не имеют возможности и специальной техники для монтажа таких свай.
Отсутствие подвала. В домах на свайных фундаментах нет возможности организовать полноценный подвал, так как при монтаже фундамента не происходит выемки грунта под домом

Однако, при расположении домов на большом уклоне, получится организовать хозяйственные помещения в образовавшемся пространстве

В домах на свайных фундаментах нет возможности организовать полноценный подвал, так как при монтаже фундамента не происходит выемки грунта под домом. Однако, при расположении домов на большом уклоне, получится организовать хозяйственные помещения в образовавшемся пространстве.

Необходимость дополнительного утепления цоколя здания. Минусов свайных фундаментов является продуваемый цоколь строения. Это создает обязательную необходимость (в отличие от бетонных фундаментов) в утеплении.

Срок службы

Срок службы винтовых конструкций разный, на него повлияют:

Толщина используемой для винта стали.
Антикоррозийное покрытие, его наличие, толщина, тип. Чем толще и лучше слой, тем дольше покрытие защитит конструкцию от коррозии

Важно, чтобы оно было при монтаже в химически активные грунты.
Химическая активность почв. Если она низкая, то без покрытия столб продержится больше века, а если активность высокая (например, в торфах, морских грунтах и т

д.), то срок службы без покрытия составляет всего 30 лет, а с покрытием — около 80.

Учитывая это, перед тем как погружать сваи в землю, их нужно покрыть защитными составами.

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.

Типы наконечников

Данные элементы облегчают задачу погружения свай в грунт. Они бывают литые и сварные. Первый вариант по стоимости значительно дороже. Их использование оправдано при проведении работ с плотным грунтом. Имеется в виду вечномерзлый, имеющий значительные включения, возникшие техногенным путем. При помощи такого наконечника легко справиться с возникшими в ходе работ сложностями. При этом наконечник не деформируется.

Сварные наконечники являются эконом-вариантом. Буровая лопасть приваривается на заостренный конец. Для таких свай характерно низкое качество. Считается, что все отрицательные моменты, связанные с винтовыми сваями, относятся именно к этому варианту.

Маркировка

На каждую винтовую сваю наносится маркировка, которая будет содержать следующую техническую информацию:

• качество стали;
• длина;
• тип;
• наружный диаметр ствола;
• наконечник — диаметр лопастей, способ изготовления, марка стали.

Обычно покупают стержни с диаметром:

• 57 мм — для заборов и других легких построек.
• 76 мм — под заборы с утяжелителями, беседки и другие постройки весом до 2 тонн.
• 89 мм пригодятся для фундамента террас или веранды, а еще несложных одноэтажных домов. Подойдет вес уже до 4 тонн.
• 108 мм применяются под крупные, многоэтажные постройки из тяжелых материалов, например, кирпича. Вес сооружения может достигать 6 тонн.

Классификаций наконечника тоже может быть несколько:

• Сварной — СВС.
• Литой — ВСЛ.
• Конусный — СВК или СВС-К.
• С пикой — СВП или СВС-П.
• Как сборный анкер с винтом — ВАУ.

Бывают еще дополнительные маркировки, например:

• Винтовой анкер для легких построек — Z.
• Оголовок с монтажными отверстиями — T.
• U-образный оголовок — U.
• F и R — круглый или квадратный фланец соответственно.

Собирается фундамент на винтовых сваях согласно СП 24.13330.2011.

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.