Винтовые сваи: особенности конструкции

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.

  • 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

  • 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.)

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

  • 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

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.

Наращивание свай

Классификация строительных свай

Сварная опора

Данная конструкция представляет собой несколько сборных элементов – рабочий ствол, стальной наконечник и спиральные витки, соединенные между собой посредством сварки. Это наиболее дешевый вариант изготовления несущий конструкций, который подходит для строительства частных домов и построек хозяйственного назначения.

А вот в промышленном строительстве сварные сваи практически не используются. Дело в том, что в процессе эксплуатации такого фундамента происходит коррозионное разрушение металлов и, прежде всего, сварных соединений. Данная конструкция считается недостаточно прочной и недостаточно надежной, чтобы возводить на ней многоэтажные конструкции и промышленные объекты. В некоторых случаях, для ее усиления, внутрь рабочего ствола заливают бетонную смесь.

Этот вид опоры представляет собой литую конструкцию наконечника и обвивающего его спирального витка. Между двумя конструктивными элементами отсутствуют швы, что значительно повышает прочность опоры и сводит к минимуму проблему коррозионного разрушения конструкции. При этом сварной шов между наконечником и рабочим стволом по-прежнему остается, однако длина шва и направление усилия на сваю таковы, что за отрыв наконечника и разрушение конструкции можно не переживать.

Практика показывает, что сваи с литой конструкцией наконечника легко проникают в грунт, без проблем проходя сквозь корневую систему деревьев и не деформируясь при столкновении с каменистыми включениями. Данные сваи годятся для строительства ответственных конструкций, несущих повышенные нагрузки. Правда, стоимость этих изделий столь велика, что в частном строительстве они практически не используются.

Предлагаем ознакомиться  Как реставрируют мебель из дерева

1. Широкополосные сваи с одним винтом

Этот самый распространенный тип конструкции представляет собой сваю с одним витком, который располагается на острие опоры. Такая простая конструкция имеет довольно привлекательную стоимость и может применяться для строительства фундамента под хозпостройки, а также для возведения одноэтажного частного дома из каркасных панелей.

2. Широкополосные сваи с двумя винтами

Данная конструкция очень напоминает по форме широкополосную сваю с одним винтом, с той лишь разницей, что на рабочем стволе у нее имеется аналогичный винт. Это делает опору еще более устойчивой и значительно повышает ее несущую способность, ведь площадь ее контакта с грунтом два раза выше. Данный вид свай применяется для строительства фундаментов под двухэтажные дома, а также под тяжелые одноэтажные конструкции, сделанные из кирпича. Правда, в частном строительстве такие сваи применяются редко, ведь ввинтить их в грунт без помощи специальной техники практически нереально.

3. Узкополосные сваи с коническим винтом

У таких свай ширина винтов значительно уже и больше напоминает резьбу. При этом спиральная навивка овивает весь заостренный наконечник, который по форме значительно длиннее, чем в широкополосном варианте. Подобные сваи являются специальными, ведь применяют их для строительства фундамента на каменистом грунте. Эти сваи также предназначены для создания опоры под одноэтажное здание.

Особенности установки свайно-винтового фундамента.jpg

4. Специализированые узкополосные сваи

К специализированным узкополосным сваям относят трубчатые опоры, устанавливаемые в условиях глубоко промерзающих грунтов (в регионах, характеризующихся вечной мерзлотой). У таких свай отсутствует наконечник, есть лишь заходной виток, а на торце рабочего ствола имеются твердосплавные зубья для прорезывания мерзлого грунта.

Опорные сваи отличаются и по диаметру рабочего ствола. В этом плане можно выделить 4 основных размера трубы:

  • 76 и 89 мм — это группа самых легких свай, которые используются в качестве оснований под хозяйственные постройки (заборы, беседки, веранды и сараи);
  • 108 и 133 мм – из данных опор можно вывести фундамент для средних, а также условно тяжелых строений. К примеру, такие сваи подойдут в качестве основы под щитовой домик, дачный дом из бруса, а также одноэтажные дома из пенобетона и дерева.

Применение фундамента на винтовых сваях

Свайно-винтовой фундамент (СВФ) нетребователен к характеристикам грунта и особенностям ландшафта. Он идеально подходит для установки на местности, где плотные несущие грунтовые слои находятся гораздо ниже отметки поверхности.

  • склонах;
  • сильно обводненных почвах;
  • торфяных грунтах;
  • местности, постоянно заливаемой паводком;
  • пучинистых почвах;
  • подвижных и плавающих грунтах.

Фото 2. Бревенчатый дом на склоне, строящийся на свайном основании

Свайные основания сооружаются даже вблизи пролегания разнообразных инфраструктурных коммуникаций и возле деревьев с густой корневой системой, поскольку они не являются преградой для их установки.

Достоинства свайно-винтового фундамента

  • Прочность и долговечность. Практика показывает, что бетонные конструкции разрушаются гораздо быстрее, чем прогнивает металл, а потому свайный фундамент с металлическими опорами выглядит предпочтительнее ленточного или столбчатого основания. К тому же железобетонный фундамент подвержен осадочным деформациям, в то время как свайным опорам такие проблемы не страшны. Практика показывает, что фундамент из свай стоит более 40 лет, не подвергаясь разрушениям.
  • Дешевизна и экономия времени. Винтовые сваи устанавливаются прямо на грунт, без выравнивания, а значит, для их установки не требуется проводить земляные работы и рыть котлован. Данное обстоятельство существенно экономит время и деньги, ведь для строительства одноэтажного дома подобную конструкцию можно возвести даже без привлечения специальной техники! Для возведения фундамента не понадобится и специальная установка для заливки фундамента, что также сэкономит время и деньги.

Подсчеты показывают, что возведение свайно-винтового фундамента обходится приблизительно на 30% дешевле, чем строительство других видов несущих конструкций.

  • Универсальность. Несущая конструкция может быть возведена практически в любых условиях, как на равнинной, так и на гористой местности с имеющимися уклонами. Более того, дом на сваях можно возвести на болотистой местности, и даже в условиях вечно мерзлоты. Там, где многие другие опоры под строительные конструкции возвести просто нереально, сваи прекрасно устанавливаются и выполняют свою функцию на «отлично».
  • Всесезонность. В отличие от других видов фундамента винтовые сваи можно устанавливать круглый год, хоть жарким летом, хоть лютой зимой. Данное обстоятельство совершенно не влияет на качество установки и надежность опорной конструкции. Соблюдается данное условие потому, что на глубине погружения наконечника сваи температура всегда стабильна.
  • Устойчивость к пучению грунта. Свайные фундаменты прекрасно переносят морозное пучение в периоды промерзания почвы.
  • Не требует застывания. Если ленточным и монолитным фундаментам требуется время для схватывания, застывания и набора прочности, то винтовые сваи можно начинать обвязывать буквально сразу после установки.
  • Не впитывает влагу. Свайный фундамент не впитывает влагу из грунта, а значит, полы вашего дома всегда будут сухими и никогда не подвергнутся гниению.
  • Возможность повторного использования. При необходимости ввинченные сваи можно извлечь из грунта и использовать повторно, уже в другом месте. Таким свойством не может похвастаться ни один другой фундамент!
  • Не мешает подводу коммуникаций. Еще одним преимуществом свайно-винтового фундамента является то, что его возведение совершенно не мешает проведению инженерных коммуникаций к дому. Их можно монтировать как до, так и после установки свай.
  • Не нужны особые знания и навыки. Для монтажа опор вам не понадобится специальные навыки или помощь специалистов. Достаточно посмотреть видео из Интернета, чтобы уже через 30 минут знать об установке металлический опор все что нужно!
Предлагаем ознакомиться  Рождественский венок своими руками, мастер-классы и идеи пошагового изготовления новогоднего венка || Венки на рождество своими руками

Недостатки свайно-винтового фундамента

Фото 1. Процесс самостоятельного вкручивания свай в почву.jpg

Не лишена данная конструкция и недостатков, о которых также стоит знать перед началом строительства.

  • Устанавливается не везде. При всей универсальности рассматриваемой конструкции монтировать свайный фундамент на скалистых и каменистых грунтах не всегда возможно.
  • Необходимость дополнительного обустройства подвала. Установка свайного фундамента не предполагает наличия подвала или цокольного этажа, а значит, если вам понадобится данное помещение, его придется строить отдельно.
  • Не подходит для многоэтажных зданий. Специалисты не рекомендуют возводить на свайно-винтовом фундаменте строения больше одного этажа, особенно если они выполнены из камня или кирпича.
  • Дополнительные затраты на утепление. Мы упоминали о преимуществах наличия пространства между поверхностью грунта и полом дома. Однако зашивка этого пространства потребует дополнительных финансовых вложений.
  • Коррозия металла. Необходимо понимать, что металлические сваи с годами подвержены разрушительному действию коррозии. Особенно это характерно для опор, установленных в болотистых местностях и грунтах с высоким содержанием влаги. Чтобы такой фундамент с годами не упал, необходимо приобретать сваи с максимальной толщиной стенок, да к тому же с наличием антикоррозионной защиты. А это дополнительные траты.
  • Невозможность монтажа вплотную к другим зданиям. Если вы решили построить террасу или другое строение вплотную к уже существующему дому, свайный фундамент вам не подойдет. Ввинтить такую сваю ни вручную, ни с использованием техники чисто технически невозможно. Более того, ввинчивая сваи вплотную к уже имеющемуся ленточному или столбчатому фундаменту, есть риск нарушить его и спровоцировать разрушение несущей опоры.

Принципы расчета и проектирования свайно-винтового фундамента

Традиционно расчетами винтового фундамента занимаются конструкторские бюро при разработке проектно-технической документации на строительство. Но если вы решили самостоятельно рассчитать СВФ, то для этого нужно использовать СП 24.13330.

  • Несущая способность грунтового слоя на глубине расположения спиральных лопастей после вкручивания – этот показатель нужен для расчета несущей способности сваи.
  • Число свай – определяется шаг их установки на прямых участках, в местах состыковки стен, на отдельных участках, где будут располагаться специальные конструкции (камины, печи, лестницы, генераторы и др.).

Рисунок 7. Примерный план сооружения свайно-винтового основания

Идеальный способ определения типа грунта – полноценные геологические изыскания. Однако можно это выполнить и проще – путем пробного вкручивания. Это позволяет определить глубину залегания плотного несущего слоя, состав почвы и уровень грунтовых вод. Но в результате вы получите очень условные данные, поэтому для получения более объективной картины несущей способности грунта применяют поправочный коэффициент 1,6-1,7.

Установка свайно-винтового основания

1. Технические расчеты;2. Разметка и установка опор с обрезкой по уровню;3. Заливка бетона в полость опоры;4. Обвязка свайной конструкции.

1. Технические расчеты

Фото 2. Бревенчатый дом на склоне, строящийся на свайном основании.jpg

Начинать строительство свайного фундамента нужно с подбора подходящих опор. Паспорт каждой опоры позволяет узнать ее несущую способность в зависимости от диаметра, ширины лопастей и прочих конструктивных особенностей.

Просчитайте приблизительный вес будущего здания и добавьте к полученной цифре еще 50%. Сюда включается необходимый запас прочности, а также всевозможные снеговые и ветровые нагрузки.

Не забудьте включить в массу будущего строения и кровлю. Помните, что ондулин или металлочерепица весят меньше, чем шифер или натуральная глиняная черепица. Эти данные позволят вам подобрать подходящие сваи и подсчитать их количество в зависимости от размеров несущей конструкции.

2. Разметка и установка опор

Когда все расчеты произведены и подходящие сваи закуплены, можно переходить к их разметке на местности и последующей установке.

• Разметьте необходимый участок местности согласно плану будущего строения. Отметьте места ввинчивания опор деревянными колышками. Помните, что расстояние между двумя ввинчиваемыми сваями может варьироваться от 1 до 3 метров.

• Как только разметка произведена, можно приступать непосредственно к установке винтовых свай. Ничего сложного в данном процессе нет. Прежде всего, необходимо выкопать углубление в 30-40 см на месте установки опоры. Сделать это можно при помощи обыкновенной лопаты.

• Вставив первую сваю в выкопанный приямок, можно переходить к вкручиванию. Для этого в отверстия рабочего ствола с двух сторон вставляют специальные кронштейны, в которые затем вставляют две длинных трубы. Два человека, удерживая трубы-рычаги за края, начинают движение по часовой стрелке вокруг сваи, и благодаря прилагаемым усилиям винтовая свая постепенно ввинчивается до нужной глубины.

Предлагаем ознакомиться  Репа: когда сажать в открытый грунт, как сажать, посадка и уход

Рисунок 3. Конструкция свайно-винтового фундамента.jpg

• Заметим также, что для установки свай необходимо как минимум 3 человека. Пока двое ввинчивают сваю, третий удерживает ее и контролирует вертикальное положение. Если усилий двоих человек для завинчивания опоры будет недостаточно, понадобится помощь еще двоих человек, по одному на каждый рычаг.

• Сваи, ввинченные под углом, необходимо выкрутить и установить повторно, но не в то же место, а рядом, отступив 0,5 метра.

• Аналогичным способом закручиваются и все остальные сваи. Здесь важно лишь контролировать продольное и поперечное расстояние между металлическими опорами, а также регулярно проверять диагонали.

• Когда все сваи будут ввинчены, засыпьте установочные приямки землей и утрамбуйте грунт вокруг свай. Далее необходимо дать опорам точную отметку от уровня земли. Для этого воспользуйтесь лазерным уровнем и мелом.

• Отбив уровень всех имеющихся на планировке свай, можно переходить к их обрезке. Для этого используйте болгарку.

3. Заливка бетона в полость опоры

В установленные опоры необходимо залить готовый цементный раствор, что придаст прочности опорной конструкции и поспособствует ее долговечности. Заполните раствором практически всю трубу, оставляя незаполненными лишь 10 см от края. Оставшееся пространство засыпьте сухой смесью цемента и песка.

4. Обвязка свайной конструкции

Сверху, на каждую опору следует наварить основание в виде металлической пластины толщиной 10 мм и приблизительным размером 100х200 мм.

Тем не менее, самый надежный свайно-винтовой фундамент получается после установки ростверка. Говоря простым языком, это сварка цельного каркаса прямо на опорах, позволяющая правильно распределить нагрузку установленного сооружения.

Для установки ростверка длинные швеллеры укладывают на все опорные столбы, установленные в ряд, и приваривают к ним электросваркой. После этого продольные швеллеры соединяют поперечными, приваривая их встык. В итоге получается цельная конструкция, внешне отдаленно напоминающая монолитный фундамент. Такая конструкция будет максимально надежной, и не даст сломаться или согнуться отдельно стоящей свае.

Как вариант, для удешевления конструкции и получения необходимой прочности, соседние балки можно соединить косыми или крестообразными распорками, также взятыми на сварку.

Завершая возведение несущей строительной опоры, необходимо обработать все варочные швы защитным составом. Это убережет сварные соединения от разрывов и коррозии на десятки лет!

Как только фундамент будет готов, сверху на него можно укладывать венцы сруба и начинать возводить дом.

Монтаж свайно-винтового фундамента своими руками

  1. Разметка участка.
  2. Погружение и выравнивание свай.
  3. Заливка бетоном.
  4. Обвязка ростверком.

Разметка СВФ не представляет особых затруднений – поскольку земляные работы отсутствуют, достаточно наметить оси стен, перегородок и дополнительных конструкций либо оборудования. Это выполняется путем установки колышков немного дальше углов будущего строения, между которыми натягиваются шнуры. Можно использовать 2 колышка с горизонтальной перемычкой и между ними натянуть две нити по наружным размерам свай.

Фото 4. Наращенные винтовые сваи.jpg

Фото 8. Разметка мест установки свай

Остальные этапы нуждаются в более тщательном рассмотрении.

  • Подготовка направляющих приямков – для этого можно использовать ручной или мотобур. Скважины делаются на глубину до 0,5-0,7 м и диаметром немного меньше, чем лопасти. Это позволяют более точно позиционировать трубы и облегчить их вкручивания в грунт.
  • Ввинчивание – в специальные отверстия в сваях продевается лом или длинная толстостенная труба подходящего диаметра и силами 2-х рабочих выполняется их вкручивание в грунт путем передвижения по кругу. Третий человек в это время контролирует вертикальный уровень сваи с помощью строительного уровня.

Фото 9. Погружение свайных опор фундамента вручную

Погружение может осуществляться и механическим способом, но для этого требуется специальное оборудование.

Фото 10. Вкручивание винтовых свай механическим способом

Технология устройства свайно-винтового фундамента предполагает необходимость обвязки свай ростверком (деревянными, металлическими или бетонными балками), который будет устанавливаться на оголовках. Поэтому все выступающие над поверхностью земли свайные опоры должны находиться в единой горизонтальной плоскости.

  • Разметка единого горизонтального уровня на всех трубах – для этого можно использовать лазерный или водяной уровень.
  • Обрезка трубы по разметке – выполняется с помощью болгарки.

Фото 11. Процесс обрезки винтовых опор

Заключение

Рассмотрев данную информацию, многим может показаться, что свайно-винтовой фундамент недостаточно прочный для основания под жилой дом и больше годится в качестве опоры под хозпостройки.

Фото 5. Приваривание оголовка к винтовой свае.jpg

На самом деле это не так. Надежно установленные и связанные ростверком винтовые опоры способны без проблем выдерживать двухэтажный дом. А в регионах, где глубина промерзания грунта достигает 2 метров, данная конструкция и вовсе считается незаменимой. К тому же свайно-винтовой фундамент практически в 1,5 раза дешевле ленточного и в 2 раза дешевле монолитного, при аналогичных нагрузках! Помните об этом и выбирайте для себя самое лучшее!