No Image

Как работают винтовые сваи

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
12 декабря 2019

Качество грунта оказывает большое влияние на выбор фундамента и всю технологию строительства в целом.

В России имеется большое количество проблемных регионов, где преобладают заболоченные, подтапливаемые или слабонесущие типы грунта.

Использование традиционного фундамента в подобных условиях недопустимо, но на помощь приходят свайные типы опорных конструкций.

Они обеспечивают контакт основания с плотными слоями грунта и позволяют строить массивные и тяжелые здания без опасений за их состояние.

Имеются и более легкие варианты свайных оснований, к которым относятся винтовые сваи.

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.

Плюсы и минусы

К достоинствам винтовых свай относятся:

  • Высокая скорость монтажа.
  • Возможность ручной установки, что позволяет работать в непосредственной близости к готовым постройкам.
  • Стоимость винтовых свай гораздо ниже, чем у других типов основания.
  • Возможность повторного применения. При необходимости сваи могут быть извлечены и использованы в другом месте.
  • Для установки не нужны земляные работы.
  • Имеется возможность строиться на склонах или складках рельефа.
  • Можно обойтись без привлечения сложной техники.

Недостатками являются:

  • Условия эксплуатации способствуют появлению коррозии.
  • Использование винтовых свай в регионах с высокой сейсмической активностью запрещено.
  • Погружение в каменистый грунт не допускается.
  • Использование винтовых свай на рыхлых или слабонесущих грунтах, не образующих достаточной боковой поддержки, требует дополнительного обследования и уточнения глубины погружения.

Большинство недостатков часто замалчивается производителями, поэтому необходимо иметь полное представление о свойствах и качествах конструкции.

Виды опор

Рассмотрим, какие виды винтовых опор используются в современном строительстве:

По области применения

Использование этого типа фундамента ведется гораздо шире, чем это может показаться на первый взгляд.

Винтовые сваи успешно применяются в следующих областях:

  • Капитальное строительство.
  • Индивидуальное жилое строительство.
  • Мосты, причалы, прочие гидротехнические сооружения.
  • Несущие опоры ЛЭП, мачты и т.п.
  • Ангары.
  • Теплицы.
  • Заборы или ограждения и т.д.

Рост популярности этого типа основания значительно расширил область применения, и этот процесс еще не закончен.

Размеры

Используются стальные трубы разных диаметров. Наиболее распространены трубы 108 мм, этот размер обеспечивает достаточно высокую несущую способность при хорошем вхождении в грунт.

Общий диапазон диаметров труб находится в пределах 57-219 мм, но в некоторых случаях используются и более толстые опоры.

В частном домостроении трубы более 159 мм не используются из-за сложности погружения.

Длина труб также имеет много вариантов. Существуют типоразмеры от 1650 до 9000 мм, используемые в соответствующих условиях.

Чем меньше прочность и плотность грунта, тем длиннее должен быть ствол.

Количество лопастей

Существуют одно- и многолопастные конструкции. Однолопастные используются на относительно надежных грунтах.

Превышение нагрузки или реверс сваи при установке приводят к потере сцепления с грунтом.

Для ответственных построек на слабонесущих грунтах используют многолопастные сваи, которые демонстрируют большую устойчивость к возможным нагрузкам.

Кроме того, увеличение количества лопастей позволяет уменьшить диаметр ствола, что облегчает погружение.

При этом, толщина стенок должна обеспечивать необходимую жесткость.

Наконечники

Наконечник принимает на себя нагрузку при погружении, что выдвигает довольно жесткие требования к его конструкции.

Существуют:

  • Сварные наконечники. Изготавливаются путем заужения диаметра трубы путем удаления клиновидных участков и соединения полученных фрагментов в конус. Швы свариваются и образуется заостренный конец. Применяются для относительно слабых, мягких грунтов.
  • Литые наконечники. Изготавливаются (отливаются) отдельно и прикрепляются к трубе. Обладают большой толщиной, способны разрушать встречающиеся препятствия. Используются на плотных и сложных грунтах.

Материал изготовления

Используются разные марки стали — от обычной Ст 3, до более прочной Ст 20.

Для применения в сильноагрессивных грунтах с большими нагрузками и возможностью электростатической коррозии используются прочные марки стали 30 ХМА и 09Г2С.

Тип защитного покрытия

Наиболее эффективным покрытием считается нанесение слоя цинка. При этом, сам материал должен быть достаточно устойчивым к возникновению коррозии.

Полимерные материалы, нанесенные на сваи, стираются при погружении и свою задачу выполнить не могут.

Они необходимы только для защиты наружной части опор и требуют периодического обновления.

Многие инженеры предлагают свои варианты защиты, от мастик до нанесения слоя резины, но большого распространения эти методы пока не получили.

Какие наиболее оптимальны для использования в дачном строительстве?

Назвать оптимальный тип винтовых свай без анализа грунта или расчета веса дома невозможно.

Если исходить из специфики постройки, предполагающей создание относительно легкого дома с малым количеством этажей, то наиболее целесообразным вариантом будет применение однолопастных стволов диаметром от 57 до 108 мм в зависимости от типа и состояния грунта.

Более детальную информацию даст только обследование участка и расчет нагрузки, так как свая имеет определенный предел. Например, при диаметре 57 мм максимальная нагрузка составит 800 кг.

Для каких строений он необходим?

Винтовые сваи можно использовать для различных строений. Мировая практика показала способность этого типа фундамента успешно работать с массивными, тяжелыми и высокими зданиями и сооружениями.

Тем не менее, в России технология создания этого основания пока не отработана, поэтому обычно ограничиваются строительством вспомогательных или хозяйственных построек. Для жилых домов винтовые сваи используются неохотно и довольно редко.

Срок службы

В идеальных условиях (грунт, не обладающий разрушительным воздействием на материал, отсутствие коррозии и т.д) опора способна прослужить до 300 лет, а при наличии оцинкованного слоя — до 800 лет.

Так утверждают производители и маркетологи, хотя никаких оснований для этого у них нет. С момента изобретения не прошло еще и 299 лет, поэтому относиться к подобным заявлениям всерьез нельзя. Идеальных условий не существует, а воздействия и обычная усталость металла никуда не делись.

Поэтому реальным сроком службы такого фундамента следует считать 50-75 лет, хотя возможны отклонения в ту или иную сторону.

Является ли это капитальным фундаментом или нет?

Вкручивающиеся сваи способны нести очень тяжелые и массивные здания или сооружения. Поэтому их следует считать капитальным фундаментом по праву.

В этом вопросе возникает некий психологический дисбаланс, так как внешне они не выглядят надежной опорой, соответствующей термину «капитальный».

Тем не менее, основным признаком является допустимость использования при строительстве жилых домов.

Это позволяет обоснованно считать винтовые сваи капитальным типом основания.

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.

Сколько стоит такое основание

Рассмотрим стоимость винтового фундамента для небольшого дома 6 : 6 м. Оптимальная схема свайного поля состоит из 9 свай.

Тогда от владельца участка потребуется оплатить монтаж 9 штук (стоимость от 650 до 1100 руб/шт) и цену самих свай.

Она зависит от длины и диаметра — например, ВС-57 (диаметром 57 мм) длиной 3 метра стоит 1100 рублей с монтажом или 1200 без монтажа.

Если решено использовать ВС-108, то цена без монтажа (для 3-метрового ствола) составит 1150 руб с монтажом и 1350 без монтажа. Разница в стоимости покупки с монтажом и без призвана стимулировать заказ установки в данной фирме.

В результате, стоимость фундамента составит около 20000 рублей. Но в эту сумму не входит доставка и прочие накладные расходы, поэтому необходимо иметь некоторый резерв.

В других фирмах цены могут отличаться, это надо уточнять непосредственно на месте.

Краткая и общая схема монтажа

Порядок действий:

  • Разметка свайного поля.
  • Завинчивание свай.
  • Заливка полостей труб бетоном, подрезка верхушек для получения ровной плоскости.
  • Установка оголовков.
  • Монтаж ростверка.

Рекомендуется производить монтаж с помощью спецмашин. Это позволяет обеспечить вертикаль и отсутствие раскачивания сваи при завинчивании, что способствует максимально плотному контакту с грунтом. Места сварки и поврежденные в процессе подкрашивают защитным антикоррозийным составом.

Отзывы

Рассмотрим мнения владельцев построек, установленных на винтовых сваях:

Фундамент дома – один из самых сложных и дорогостоящих элементов его конструкции. Одновременно с этим процесс его создания очень длителен – в большинстве случаев это лимитирующая стадия строительства. К сожалению, не редки случаи, когда недобросовестные застройщики идут на сознательное нарушение технологий и норм, чтобы поскорее закончить фундамент и перейти к следующим этапам работы. Зачастую на это их толкают и сами заказчики, которым кажется, что на стройплощадке слишком долго ничего не происходит. Чрезмерная спешка на данной стадии приводит к тому, что в скором времени у жильцов нового дома возникают проблемы – фундамент проседает, и, как следствие этого, вся конструкция начинает медленно разрушаться.

Читайте также:  Интерьер в сине голубых тонах

Возможна ли здесь золотая середина? Можно ли быстро смонтировать прочный и надежный фундамент? Оказывается, возможно. На помощь в данном случае приходят винтовые сваи. Для создания фундамента на винтовых сваях требуется не один-два месяца, а всего лишь пара дней.

Почему же подобные сваи до сих пор не применяют повсеместно? Почему новые дома не растут столь же быстро, как грибы после дождя? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно знать не только плюсы, но и минусы винтовых свай для фундамента, иметь представления о том, какие ограничения их применения существуют. Помните, что возведение фундамента – дело очень ответственное, и при выборе проектного решения полагаться стоит в первую очередь на собственные знания, а не на рекламные заверения производителей, обещания строителей или примеры соседей и знакомых.

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы. Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Конструкция и характеристики винтовых свай

Что же собой представляют винтовые сваи, столь быстро завоевавшие популярность у строителей всего мира? Какие их разновидности существуют? На какие характеристики винтовых свай следует обращать внимание в первую очередь?

Винтовая свая состоит из ствола и расположенной на ее конце лопасти. Благодаря последней, данный тип свай заглубляется в грунт путем ввинчивания, а не забивания.


1. Труба. 2. Оголовок, который крепится к верхней части сваи. 3. Спиралеобразная лопасть. 4. Антикорозионное покрытие. 5. Технологическое отверстие для постановки стержня.

Существует несколько разновидностей стальных винтовых свай. Выбор в пользу того или иного вида осуществляется на основании анализа особенностей грунта на данном участке и предполагаемой нагрузки на фундамент. Зачастую даже на одном объекте используются разные виды свай, что позволяет равномерно распределить нагрузку.

Тип наконечника винтовой сваи

Наконечники винтовых свай, служащие для облегчения их погружения в грунт, могут быть сварными или литыми.


Винтовая свая со сварным наконечником.

Литые наконечники существенно дороже, и их применение оправдано лишь в случае работы с особенно плотными грунтами, в том числе вечномерзлыми, а также содержащими крупные включения природного или техногенного происхождения. Прочный литой наконечник при ввинчивании сваи легко разрушает препятствия на своем пути и не деформируется при этом.


Винтовая свая с литым наконечником.

Количество лопастей

По количеству лопастей винтовые сваи делятся на одно- и многолопастные (количество лопастей на одном стволе в некоторых случаях может достигать шести штук). Первые предназначены исключительно для плотных грунтов с малой подвижностью.


Однолопастная винтовая свая.

Вторые более универсальны, хотя главное их назначение – слабые грунты с малой несущей способностью, поскольку многолопастные сваи устойчивее к различным видам нагрузок – выдергивающим или, наоборот, вдавливающим, а также горизонтальным. Максимальной эффективности многолопастных винтовых свай можно добиться, правильно подобрав количество лопастей, оптимальное расстояние между ними, их шаг и угол наклона.


Двулопастная винтовая свая.

Размер лопастей

По размеру лопастей винтовые сваи делятся на широколопастные (диаметр лопастей как минимум в полтора раза превосходит диаметр ствола) и узколопастные. Широколопастные сваи благодаря увеличенной площади опирания очень эффективны в слабых грунтах.


Широколопастные винтовые сваи.

У узколопастных же своя специализация – особо плотный или сильно промерзший грунт («ввинтить» в такой грунт широколопастную сваю невозможно из-за сильно увеличивающегося риска сломать или деформировать лопасти). Диаметр лопастей винтовой сваи согласно международному стандарту ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) может варьироваться от 200 до 350 мм.


Узколопастные винтовые сваи.

Толщина металла винтовой сваи

Важнейшей конструкционной характеристикой винтовой сваи является толщина металла, из которого изготовлены стенки ее ствола. Расчет необходимой толщины делается на основании не только предполагаемой нагрузки на сваю, но и условий ее эксплуатации. Дело в том, что уменьшение толщины стенок сваи вследствие коррозионных процессов в конечном итоге приводит к сокращению срока ее службы. Согласно вышеупомянутому стандарту ICC AC358 минимальная толщина стенок ствола сваи должна составлять 8 мм в нейтральном грунте и 9.5 мм в грунте с повышенной химической активностью.

Отечественные инженеры, разумеется, тоже осознавали важность такого параметра, как толщина металла, используемого для изготовления винтовых свай. В справочнике «Сваи и свайные фундаменты», выпущенном в СССР в 1977 году, утверждалось, что ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной трубы, произведенной методом горячего проката, с толщиной стенок не менее 10-14 мм. Однако в современном российском строительном стандарте СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» такой параметр, как толщина стенок ствола винтовой сваи, вообще не рассматривается и не нормируется.

Строить предположения о том, почему так произошло, мы здесь не будем, важно следствие. Очень многие отечественные производители пользуются отсутствием жестких требований к конструкции стальных свай в российских стандартах и осознанно игнорируют стандарты международные. Стремление получить максимальные прибыли ведет к потере качества.

У большинства винтовых свай, производимых в нашей стране, толщина стенок не превышает 3-4 мм. При этом изготавливаются они из сварных труб, обладающих пониженной коррозионной стойкостью. Да и качество защитного антикоррозионного покрытия, как правило, желает лучшего: зачастую оно «обсыпается» уже при транспортировке свай.

Конечно же, в России умеют производить (и не только умеют, но и производят!) сваи, качество которых соответствует всем требованиям международного стандарта ICC AC358. Однако из-за своей высокой стоимости они в большинстве случаев не выдерживают конкуренцию с обычными железобетонными сваями, устанавливаемыми в заранее пробуренную скважину.

Следует принимать во внимание толщину металла не только ствола сваи, но и ее лопастей. При строительстве временных или легких объектов допустимо использовать сваи с лопастями тоньше 5 мм. При возведении крупных сооружений, рассчитанных на длительную эксплуатацию, международный стандарт рекомендует применять сваи, толщина лопастей которых составляет 9.5-12.5 мм.

Защитное антикоррозионное покрытие

Для снижения влияния коррозионных процессов на прочностные характеристики стальной сваи, устанавливаемой в агрессивном грунте, не только увеличивают толщину ее стенок, но и наносят дополнительное защитное покрытие. Наиболее часто используемыми способами антикоррозионной защиты стальных свай являются оцинковка и нанесение специального полимерного (полиуретанового, эпоксидного и т.д.) покрытия. Согласно ICC AC358 толщина защитного полимерного слоя должна быть не меньше 400 мкм.

Достоинства фундамента на винтовых сваях

Скорость монтажа

Высокая скорость монтажа – пожалуй, самое главное достоинство винтовых свай, ведь в строительном бизнесе время ценят как ничто другое. Винтовая свая готова к эксплуатации сразу же после установки. Даже бетонирование внутреннего просвета свайного ствола не приводит к вынужденному простою на стройплощадке: ждать набора бетоном марочной прочности нет никакой необходимости, поскольку нагрузка на сваю в первую очередь воспринимается ее стальной оболочкой.

Низкий уровень шума при обустройстве фундамента

Низкий уровень шума при монтаже является главным преимуществом винтовых свай перед забивными. Процесс забивания последних в грунт сопровождаются не только шумом, но и вибрациями. Вибрационные воздействия на грунт могут нанести вред различным сооружениям, находящимся в непосредственной близости от места проведения работ.

Читайте также:  Как пробить сильный засор в ванной

Невысокая цена

Низкая стоимость фундамента на винтовых сваях в сравнении со стоимостью всевозможных разновидностей железобетонных фундаментов достигается в первую очередь за счет существенного снижения объема земельных работ.

Способность противостоять различным выдергивающим нагрузкам

Эта способность обусловлена наличием у винтовых свай лопастей. Именно благодаря своим лопастям эти сваи могут устанавливаться на неровных площадках (а значит, прекрасно подходят для строений, расположенных на склонах) и под любым углом к вертикали.

Нет необходимости доставать большой объем грунта

Незначительный объем грунта, вымещаемого при установке винтовых свай, позволяет вести работы вплотную к уже существующим постройкам.

Могут применяться в различных условиях

Погодно-климатическая неприхотливость винтовых свай выражается в том, что они могут эксплуатироваться в достаточно широком диапазоне температур, не боятся подъема грунтовых вод и набухания грунта, а значит, и не требуют обязательного осушения участка, где ведется строительство.

Возможность повторного использования

Одной из областей применения винтовых свай является возведение временных сооружений. После того как такая постройка закончит выполнять свои функции и будет демонтирована, винтовые сваи могут быть извлечены из грунта и при необходимости использованы повторно.

Стоит заметить, что всеми этими достоинствами обладают лишь промышленно произведенные винтовые сваи, качество которых соответствует Международному строительному стандарту ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria.

Недостатки фундамента на винтовых сваях

Применение винтовых свай имеет целый ряд ограничений, о которых многие производители, к сожалению, стараются умалчивать. В условиях, когда компании, занимающиеся монтажом фундаментов, легко идут на нарушение технологических норм, вам, как заказчику, нужно иметь хотя бы общее представление о том, в каких случаях использовать винтовые сваи нежелательно или вовсе недопустимо.

Невозможность применения в районах с сейсмической активностью

Возведение строений на фундаментах из винтовых свай допускается только в районах с отсутствующей или, в пределе, с умеренной сейсмической активностью.

Невозможность использования в грунтах вызывающих быструю коррозию металла

Стальные винтовые сваи не следует использовать в грунтах с электрическим сопротивлением меньше 10 Ом*м, в грунтах с pH менее 5.5, а также в грунтах с высоким содержанием органических соединений. Причиной данных ограничений является высокая скорость электрохимической коррозии стали при данных условиях. Ответственный застройщик, которому небезразличен вопрос долговечности возводимого им сооружения, перед принятием решения об использовании стальных винтовых свай просто обязан определить все необходимые характеристики грунта на данной стройплощадке. При отсутствии возможности определить агрессивность грунта следует придерживаться требований, принятых для свай, устанавливаемых в грунтах с очень высокой коррозионной активностью.

Не допускается заглубление винтовых свай в каменистый грунт

К этой же категории грунтов можно отнести отвалы шлака и полигоны для строительного мусора. Любые твердые включения способны повредить лопасти или даже ствол винтовой сваи во время ее установки.

Рекомендуется избегать использования винтовых свай на грунтах, не обеспечивающих достаточной боковой поддержки

К таковым относятся, например, торф, рыхлые пылеватые пески и т.п. Если потребность установки подобных свай в текучем грунте все же существует, необходимо либо надежно связывать их между собой, либо существенно заглублять. В соответствии с требованиями стандарта ICC AC358 винтовая свая в плотных грунтах должна заглубляться как минимум на 1.5 м, в мягких же – как минимум на 3 м.

Приведем пример: установка винтовой сваи длиной 2,5 м на участке, где на глубине 2 м залегает торфяной пласт, недопустима, так как в данном случае свая будет лишена необходимой боковой поддержки грунта.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Реклама уверяет, что фундамент на винтовых сваях способен прослужить не менее столетия. Так ли это на самом деле, или это всего лишь очередная уловка маркетологов? Практика показывает, что такое вполне возможно, ведь некоторые из маяков, возведенных еще при Митчелле, стоят до сих пор. Однако нас больше интересует судьба не какого-то маяка в далекой Европе, а маленького загородного домика где-нибудь в Подмосковье, на Урале или на берегу Енисея. Сколько простоит он, будучи возведенным на фундаменте из винтовых свай, произведенных не где-то и когда-то, а здесь и сейчас?

На основании экспериментальных данных были оценены сроки службы стальных винтовых свай в грунтах с различным электрическим сопротивлением. Согласно этим оценкам в грунте с низкой коррозионной активностью (например, сухие сланцы или сухой песок) сваи из не оцинкованного металла прослужат не менее 300 лет, а из металла с защитным покрытием – 800 лет и более. Впечатляет, не правда ли? Однако это грунт, идеальный с точки зрения способности (а точнее неспособности) вызывать коррозию металла.

Рассмотрим для сравнения другой предельный вариант. В грунтах с очень высокой коррозионной активностью (морской грунт, ил, влажная глина, торф) средний прогнозируемый срок службы стальной винтовой сваи составляет всего 30 лет (если свая изготовлена из оцинкованного металла, эта цифра увеличится до 70-75 лет).

Следует сделать одну важную оговорку. При проведении всех этих расчетов предполагалось, что свая произведена в соответствии с используемым на Западе стандартом ICC AC358, т.е. толщина стенок ее ствола составляет 8 мм. Но найти на российском рынке винтовые сваи из горячекатаных стальных труб с такой толщиной стенок практически невозможно. Сколько продержится в агрессивной среде «стандарт» отечественного производства, т.е. свая, изготовленная из сварной трубы с толщиной стенок 3-4 мм, – никому не известно, но явно существенно меньше 30 (75) лет.

Из всего вышесказанного следует, что обещаемые в рекламе 100 лет службы фундамента на винтовых сваях – это не более чем пустые слова. Сваи могут прослужить и существенно больше, и существенно меньше – все зависит от качества продукции и условий эксплуатации, о чем в рекламе не говорится ни слова.

В целом срок службы винтовых свай зависит от трех основных параметров:

  • толщина стали, использованной для изготовления ствола и лопастей сваи,
  • толщина и качество защитного антикоррозионного покрытия,
  • химическая активность грунта на данном участке.

Не зная этих характеристик свай и эксплуатационных условий, нельзя даже сделать предположения о том, как долго они прослужат.

Уменьшению срока службы винтовых свай способствует и широко распространенная у наших строителей практика обваривания винтовых свай связками из металлических швеллеров или уголков. Конечно, устройство подобных связок между сваями оправдано при монтаже фундамента в грунте со слабой боковой поддержкой. Однако соединение стальных свай перемычками из токопроводящего материала приводит к ускорению электрохимической коррозии металла.

Во избежание возникновения блуждающих токов, способствующих ускорению коррозионных процессов, стальные сваи не должны иметь гальванической связи друг с другом, а также с другими строительными элементами, изготовленными из стали. Для связи свай в единую систему следует применять деревянную обвязку либо металлическую обвязку, элементы которой соединены со сваями посредством хомутов, изолированных от свай диэлектрическим материалом.

Вот собственно и все, о чем мы хотели вам сегодня рассказать. Теперь вы знаете все плюсы и минусы винтовых свай и, надеемся, поняли главную мысль, которую мы пытались до вас донести. Винтовые сваи – это прекрасный выбор для создания фундамента, но использовать их можно не всегда и не везде. Определить допустимость применения винтовых свай в каждом конкретном случае под силу лишь профессионалу. Поверьте, затраты на привлечение специалиста несоизмеримо меньше стоимости устранения ошибок, допущенных в процессе проектирования и постройки фундамента.

Для ускоренного возведения прочных фундаментных оснований на проблемных грунтах используют трубчатые опоры, на которых имеется несколько витков. Они завинчиваются в почву до необходимого уровня, определенного глубиной промерзания. Жесткость фундаментной конструкции обеспечивает ростверк на винтовых элементах. Установка винтовых свай своими руками может проводиться в любое время года. Для монтажа нужно оборудовать отверстия, завинтить сваи, контролируя вертикальный уровень, выровнять оголовки и залить полость трубы раствором цемента и песка для защиты от коррозии.

Особенности и преимущества опорных элементов для свайно винтовых оснований

Многие слышали, что для строительства фундаментов домов, сооружаемых в условиях наклонного рельефа и проблемного грунта, используются винтовые сваи. Что такое спиральная опора? Остановимся детально на конструктивных особенностях винтовой опоры для сооружения фундамента.

Трубчатые опоры используют на проблемных грунтах

Согласно требованиям действующего ГОСТ сваи представляют собой сборную конструкцию, состоящую из следующих элементов:

  • рабочего ствола. Для изготовления используются стальные трубы. Их диаметр составляет не менее 55 мм при увеличенной до 4-5 мм толщине стенки;
  • направляющей насадки. Для изготовления наконечника винтовой опоры используется стальное или чугунное литье, усиленное термообработкой;
  • винтовой спирали. Ее длина определяется количеством накрученных на ствол сваи витков. Спиральная лента изготавливается из стального проката.

Изготовлена опора путем приварки винтовой ленты к трубе, в нижней части которой закреплен рабочий наконечник. Витки начинаются на уровне насадки и заканчиваются на теле ствола. Используя качественные материалы, домашнему мастеру по силам самостоятельно сделать винтовую сваю. Однако в домашних условиях проблематично гарантировать качество сваи, несущая способность которой достаточно велика. Учитывая повышенную нагрузку, которую воспринимает фундамент свайный, целесообразно использовать винтовые опоры промышленного изготовления.

Спиральные опоры отличаются рядом конструктивных особенностей:

  • вариантом исполнения навивки;
  • длиной рабочего ствола;
  • внешним диаметром спиральных витков;
  • длиной винтовой ленты;
  • толщиной трубы и винтовых лопастей;
  • конструкцией рабочего наконечника.

Самостоятельно сделать винтовую сваю по силам домашнему мастеру

Для сооружения фундаментов используются различные виды опорных элементов, отличающиеся методом изготовления рабочей части:

  • сварные опоры. Они представляют собой сборную конструкцию из металлической трубы, спиральных витков и насадки, соединенных между собой с помощью электрической сварки. Благодаря доступной цене, такие сваи используют, в основном, для сооружения фундаментных основ частных объектов. Коррозионное разрушение шва, возникающее в процессе эксплуатации, отрицательно сказывается на прочностных свойствах. Для повышения надежности опоры во внутреннюю полость трубы заливают бетонную смесь. Сваи со сварным наконечником почти не применяют в области промышленного строительства из-за недостаточно высокой надежности и пониженной несущей способности;
  • сваи с литым наконечником. Насадка такой опоры произведена методом литья под давлением из стали и имеет на рабочей части спиральный виток. Благодаря отсутствию в конструкции сварных швов, повышаются прочностные свойства и снижается вероятность коррозионного разрушения рабочей части опоры. Сваи с литой насадкой легко входят в любую почву, быстро проникая через корневую систему деревьев и каменистые включения. Соосность расположения наконечника на стволе облегчает погружение опоры, и уменьшает усилие при ее завинчивании. Литые сваи применяют для ответственных конструкций, воспринимающих повышенные нагрузки. Изделия отличаются более высокой ценой и редко используются в области частного строительства.
Читайте также:  Знак стеклокерамики на посуде

По конструкции свайные опоры делятся на следующие виды:

  • винтовые элементы широколопастного типа. К ним относятся сваи с одним стальным витком, расположенным на острие опоры, а также элементы с дополнительным спиральным витком, находящимся в центральной части ствола. Вверху ствола находятся отверстия, облегчающие завинчивание опоры в грунт. Однолопастные сваи применяются для монтажа оградительных конструкций и формирования фундаментных основ облегченных одноэтажных строений, сооружаемых на стабильных грунтах. Двухвитковые опоры обладают повышенной несущей способностью за счет увеличенной в два раза площади контакта. Сваи с двумя витками применяются на почвах, склонных к подвижкам и позволяют воспринимать массу массивных сооружений;
  • спиральные опоры узколопастной конструкции. Такие сваи легко отличить по выполненной вдоль всего ствола спиральной навивке, имеющей уменьшенную ширину. Узколопастная свая многовиткового типа без проблем погружается в плотную почву с увеличенной концентрацией каменистой примеси. Данный вариант свай применяется для обеспечения устойчивости одноэтажных строений. Разновидностью узколопастных свай является трубчатая опора, предназначенная для формирования фундаментных оснований под каркасные строения в условиях вечной мерзлоты, а также на глубоко промерзающих в зимнее время грунтах. У трубчатой сваи отсутствует наконечник, а в торцевой части ствола выполнены специальные твердосплавные зубья, а также приварен заходной виток.

Винтовые опоры обладают комплексом достоинств:

  • позволяют за ограниченное время возвести надежный фундамент;
  • используются на различных грунтах, в том числе проблемных;
  • могут устанавливаться независимо от погодных условий;
  • обладают достаточно высокой надежностью;
  • не подвержены усадке в процессе эксплуатации;
  • позволяют осуществлять возведение строения сразу после закручивания.

К слабым сторонам винтовых опор относится пониженная устойчивость к воздействию коррозии, а также проблематичность монтажа на скалистом грунте.

Определение длины и диаметра сваи

Планируя построить ленточный фундамент на винтовых сваях, следует определиться с длиной спиральной опоры и диаметром ее рабочей части. При правильно подобранных характеристиках винтовых опор свайно-винтовой фундамент обладает высокой нагрузочной способностью и является таким же надежным, как и тисэ фундамент.

Нагрузочная способность опор со спиральной рабочей частью зависит от величины площади контакта и определяется следующими рабочими параметрами:

  • длиной винтовой навивки и всей сваи;
  • наружным диаметром спиральной ленты.

От величины площади контакта зависит нагрузочная способность опор со спиральной рабочей частью

Габаритные размеры рабочей части спирально-винтовых опор определяются в зависимости от следующих факторов:

  • характеристик почвы на месте строительства;
  • глубины замерзания грунта;
  • концентрации минеральных примесей в почве;
  • уровня расположения твердых пластов;
  • сопротивления грунта завинчиванию опоры;
  • массы возводимого строения.

Длина сваи изменяется в зависимости от условий эксплуатации:

  • опоры с длиной 1-1,2 м устанавливают в районах с теплым климатом;
  • для средней полосы подойдут полутораметровые опоры;
  • сваи длиной более 2 м монтируют в северных районах.

Диаметр винтовой навивки определяется действующей на опору нагрузкой, передаваемой возводимыми конструкциями:

  • для облегченных и оградительных конструкции применяют сваи с наружным диаметром ленты 5-8 см;
  • устойчивость каркасных и деревянных зданий обеспечивают лопастные опоры диаметром 9-9,5 см;
  • надежность массивных построек обеспечивается усиленными сваями с внешним диаметром витка более 10 см.

Нагрузочные характеристики возрастают пропорционально увеличению наружного диаметра спиральной навивки:

  • спирально-винтовой элемент с диаметром несущей трубы 7,6 см и внешним размером витка 20 см способен воспринимать до тонны полезной нагрузки;
  • при увеличении диаметра ствола до 9 см, а также диаметра винтовой ленты до 25 см нагрузочная способность возрастает в 2 раза и достигает 2 т;
  • сваи, изготовленные из труб сечением 10,8 см, имеющие диаметр спирали 30 см, способны выдерживать усилие, составляющее 2,5 т.

Усиленные винтовые сваи, применяемые для возведения фундаментов под массивные строения, способны воспринимать нагрузку свыше 3 т.

Установка винтовых свай своими руками – технология строительства фундамента

Приняв решение построить дом на сваях, следует рассчитать величину нагрузки, которую способны воспринимать спиральные опоры, а также ознакомиться с технологией сооружения фундаментной основы.

Подготовьте все необходимое для погружения свай

При возведении ленточного фундамента следует выполнять работы в следующем порядке:

  1. Рассчитать нагрузочную способность свай.
  2. Выполнить разметку под фундаментную основу.
  3. Определиться с методом завинчивания опор.
  4. Подготовить все необходимое для погружения свай.
  5. Приобрести свайные опоры в требуемом количестве.
  6. Провести антикоррозийную обработку поверхности.
  7. Пробурить направляющие скважины под сваи.
  8. Завинтить свайные опоры в почву.
  9. Обеспечить расположение оголовков в одной плоскости.
  10. Залить бетонной смесью полости металлических труб.

Рассмотрим особенности выполнения главных этапов.

Расчет несущей способности винтовых опор

Для расчета нагрузки, которую может воспринимать винтовая свая, необходимо определить величину усилий, передаваемых конструкцией на опорные элементы. Вначале необходимо рассчитать суммарную величину нагрузки, передаваемую строением на фундамент.

Необходимо определить общий вес строительных конструкций

Выполняйте расчет по следующему алгоритму:

  1. Определите общий вес строительных конструкций. Масса определяется перемножением объема коробки на удельный вес материалов. К результату прибавляется вес кровли и внутреннего оборудования.
  2. Рассчитайте нагрузку, которую передает на поверхность крыши снежный покров. Показатель вычисляется путем перемножения площади кровли на нормативный коэффициент снеговой нагрузки.

Кроме указанных показателей, учитываются также динамическая и ветровая нагрузки. Результат суммирования всех видов нагрузок – величина усилия, действующего на фундамент. Для выполнения расчетов следует начертить план постройки и расположить сваи в угловых зонах, а также под капитальными стенами.

Дальнейший расчет выполните по следующему алгоритму:

  1. Определите усилие на одну сваю путем деления нагрузки на суммарное количество опор.
  2. Умножьте полученное значение на нагрузочный коэффициент запаса, составляющий 1,2.
  3. Подберите сваю необходимой конструкции и размера с учетом нагрузочной способности.

Следует учитывать нагрузочную способность грунта при выполнении расчетов

При выполнении расчетов следует учитывать нагрузочную способность грунта. Различные виды почв способны выдерживать от 3 до 6 кг на 1 см2 площади спиральной ленты.

Выполнение планировки под фундамент своими силами

Разметка выполняется согласно проектной документации. Для планировки потребуются:

  • деревянные колышки или стальная арматура;
  • бечевка или капроновая леска.

Для определения координат расположения опор следует выполнить ряд операций:

  1. Забить угловые колышки.
  2. Натянуть между ними шнур.
  3. Проверить правильность разметки.
  4. Перенести с плана координаты винтовых опор.

Следует располагать сваи с одинаковым шагом, размещая их в угловых зонах строения, а также под несущими стенами.

Сваи следует располагать с одинаковым шагом

Какой можно применить метод для завинчивания винтовой трубы – оборудование и инструменты

Погружение винтовых опор в грунт осуществляется различными способами:

  • с использованием ручных приспособлений. Они крепятся за оголовок сваи и передают усилие посредством рычага. Используют покупные средства механизации или самостоятельно изготовленные приспособления;
  • с применением специального оборудования на колесной базе. Промышленная технология завинчивания спиральных опор позволяет выполнять увеличенный объем работ за ограниченное время.

Для сооружения фундаментного основания частного дома удобно использовать ручной метод закручивания.

Подготовительные мероприятия

Приобретенные сваи под ленточный фундамент следует подготовить к погружению в почву.

Поверхность свай покрывается битумной мастикой

Для этого различными методами выполняется антикоррозионная обработка:

  • поверхность покрывается битумной мастикой. Такая защита недостаточно эффективна и применяется для хозяйственных построек;
  • рабочая поверхность оцинковывается гальваническим способом или способом холодного покрытия. Цинк надежно защищает металл от коррозии.

Сочетание битумной защиты с цинковым покрытием, а также применение пленочных технологий позволяет обеспечить долговечность опоры.

Как своими руками установить винтовые сваи – процесс монтажа сваи

Самостоятельно завинтить опоры или, как говорят специалисты, забить сваи, несложно. Монтаж винтовых свай своими руками осуществляется по следующему алгоритму:

  1. Выполняется бурение под сваи в соответствии с разметкой. При этом диаметр формируемых скважин не должен превышать внешний размер винтовой навивки.
  2. Осуществляется закручивание винтовых свай ручным или механизированным способом. Используется монтировка с насаженной трубой или специальная техника. При завинчивании контролируется вертикальность.

Завершив погружение опор в почву, приступают к завершающим мероприятиям.

Ручным или механизированным способом осуществляется закручивание винтовых свай

Завершающие работы

На финишном этапе выполняют следующие операции:

  1. Размечают оголовки свай нивелиром по одному уровню.
  2. Срезают болгаркой выступающие части опор.
  3. Заполняют свайные трубы цементной смесью.

Бетонирование позволяет повысить нагрузочную способность свай и предотвратить коррозионное разрушение опоры.

Установка свай – рекомендации специалистов по монтажу

Профессионалы обращают внимание на следующие моменты:

  • необходимость применения промышленно изготовленных свай;
  • обязательную обработку поверхности защитным составом;
  • контроль вертикальности свай в процессе погружения;
  • целесообразность приварки швеллеров к оголовкам опор для повышения прочности.

При смещении сваи от вертикального положения следует выкрутить опору и затем повторно осуществить завинчивание. Изучив технологию, работы несложно выполнить самостоятельно. При условии квалифицированного выполнения расчетов и правильного монтажа, винтовой фундамент способен на протяжении длительного времени обеспечить устойчивость возводимого дома.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector