Винтовой свайный фундамент. Технология, достоинства и недостатки

Строительство здания начинается с возведения фундамента. Есть несколько типов фундаментов и разнообразных способов их исполнения: в виде плиты, ленточные и свайные. Два первых, очень затратные, и требуют немало времени для изготовления, что связано с процессом высыхания бетона. К тому же, монолитные конструкции очень хорошо «отслеживают» различные просадочные процессы грунта, что приводит к разрушению фундамента и как следствие, к деформации и разрушению самого здания.

Со свайными фундаментами то же не все так просто. Традиционные железобетонные и металлические сваи погружают при помощи дизель- и гидравлических молотов, вибропогружателей и сваевдавливающих установок. Все эти агрегаты развивают большие мощности и явно избыточны при строительстве легких построек на даче. Так как же изготовить фундамент с достаточно большой нагрузочной способностью и, в то же время легкий в погружении? Решением этой проблемы будет применение винтового свайного фундамента.

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

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

Достоинства винтовых свай

1. У всех свайных фундаментов есть одно неоспоримое преимущество перед плитными и ленточными – «хорошее» поведение в сложных просадочных грунтах: песчаники, глины, болота. Если свайное поле верно рассчитано и смонтировано, то ни просадки, ни эрозия ему не страшны.
2. Не вызывают сомнения и экономические выгоды. Как показывает практика, такой тип фундамента будет дешевле ленточного в три раза, а плитного – в пять. Такие цифры – весомый аргумент при выборе.
3. При сравнении скорости монтажа, неоспоримое преимущество у винтовых свайных фундаментов. Даже при ручном производстве работ скорость монтажа винтовых свай в четыре-пять раз выше, чем при возведении ленточных и плитных фундаментов.
4. Результатом вышеизложенного является ускорение общего хода работ, так как монтаж ограждающих конструкций можно начинать сразу после монтажа свай. А не делать технологический перерыв на время высыхания бетона. Монтаж свайно-винтового фундамента, возможен в любое время года.
5. Для производства работ по монтажу винтовых свай нет ограничений ни по сезону, ни по климатической зоне. На бетонные работы зимой накладываются определенные температурные ограничения, вызванные спецификой технологии заливки бетона.
6. Несомненным преимуществом использования винтовых свай является возможность выполнять операцию по заглублению свай не только механизированным способом, но и вручную. Это особенно важно при дачном строительстве, так как, иногда работы приходиться проводить вдали от хороших дорог, а то и в условиях из полного отсутствия. А бетонные работы – дело утомительное и не каждому «по плечу».
7. Возведение бетонного фундамента на склоне выльется владельцу дома «в копеечку». Применение фундамента из винтовых свай позволяет достигнуть эффекта сопряжения поверхностей только лишь путем изменения глубины погружения свай в процессе ввинчивания.
8. При хорошо продуманной и тщательно исполненной антикоррозионной защите, реальный срок эксплуатации винтового свайного фундамента колеблется от 40 до 70 лет, что вполне достаточно для зданий и сооружений на дачном участке.

 Недостатки

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

 Все начинается с расчета винтовых свай

Расчет фундамента из винтовых свай, является главным предварительным этапом строительства. От тщательности его проведения и результатов зависит как конструкция самого фундамента, так и устойчивость, и прочность будущего сооружения.
 У сваи, как опорного элемента, выделяют две основных характеристики:

• Несущая способность – определяет максимальную нагрузку на сваю до потери устойчивости подстилающего грунта или механического разрушения тела сваи;
• Длина – определяется глубиной залегания плотных опорных грунтов или создания необходимой несущей способности на слабых грунтах.

 Для расчета количества свай предварительно необходимо определить следующие параметры:

1. Нагрузка на фундамент от веса строения, в который входит:
   • вес всех ограждающих и опорных конструкций здания (как наружных, так и внутренних), мебели, интерьерных и архитектурных деталей, коммуникаций, кровли и т. п.;
   • нагрузки от наличия в доме людей (пункт 8.3 Свода Правил «Нагрузки и воздействия»).
   Нагрузки от воздействия ветра и снега, которые определяются согласно Своду Правил «Нагрузки и воздействия» (пункт 10 и пункт 11.1).
   Значение общей расчетной нагрузки, получают умножением суммы нагрузок на коэффициент 1,1–1,2.
2. Несущая способность подстилающих грунтов.
   Основанием для расчета могут служить данные исследований инженерно-геологических условий. Расчет проводится согласно Своду Правил «Свайные фундаменты» (пункт 7.2.10).
   В случае если геологическая информация отсутствует, что бывает в подавляющем количестве случаев, то для расчета можно использовать значения минимальной расчетной нагрузки на сваю. Эти данные можно найти в интернете или специальной справочной литературе. 

    Рекомендация. При отсутствии опыта в подобных расчетах и в зависимости от назначения здания или сооружения, есть смысл рассмотреть вариант обращения к специалистам.

 Разметка участка строительства

 Фундаменты на винтовых сваях имеют много преимуществ. Однако для того чтобы они себя проявили, необходимо выполнение одного условия – монтаж фундамента должен проводиться грамотно, с четким исполнением всех этапов технологического процесса.

Для начала нужно обеспечить равномерное распределение нагрузки на сваи фундамента.
Есть простой способ определения мест установки свай, для обеспечения равномерности нагрузок. На плане здания определяются узловые точки. Для этого все здание на плане разбивается на смежные прямоугольники, ограниченные внутренними и внешними стенами помещений. Узловыми точками будут общие угловые точки смежных прямоугольников. В этих точках установка свай обязательна.

Расстояния между узловыми точками (в масштабе) должны быть не более 3 метров. Если это условие не выполняется, то необходимо предусмотреть размещение дополнительных опор (свай) с соблюдением вышеуказанного расстояния. Опоры должны быть расположены равномерно.
После этого разметка, с учетом масштаба, переносится в натуру на площадку строительства. Места установки свай отмечаются колышками.

 Рекомендация. Если, после завершения разметки на плане, количество необходимых свай окажется больше рассчитанного на предыдущем этапе, то правильным решением будет покупка дополнительных свай.

Выбор винтовых свай – не все сваи «одинаково полезны»

При покупке свай нужно проявить исключительное внимание к качеству приобретаемого товара.
Первое, с чего нужно начинать – потребовать сертификат качества у продавца. Если такового нет, то можно даже не начинать внешний осмотр. Если сертификат предоставлен, то – это, возможно, гарантирует качество антикоррозионного покрытия, удостоверяет материал и габариты сваи. Но есть еще кое-какие нюансы…

Необходимо тщательно изучить и измерить конструктивные элементы сваи. При этом свая должна обладать следующими характеристиками:

• Толщина лопастей должна быть не менее 53 мм вместе с покрытием;
• Толщина стенок трубы – не менее 42 мм вместе с покрытием;
• Лопасть сваи должна быть строго перпендикулярна оси ствола сваи;
• Сварные швы должны иметь форму «валика», а не зачищены «заподлицо».
• Номенклатура винтовых свай обширна и охватывает интервал от 57 до 159 мм по диаметру и от 1650 до 9000 мм по длине. При этом вес одной сваи колеблется от 11 до 178 кг. Поэтому необходимо заранее продумать процесс доставки на место монтажа, особенно в условиях отсутствия нормальных подъездов.

Ручной монтаж винтовых свай

1. Монтаж начинается с установки свай в угловые точки здания, согласно чертежу.
2. Процесс ввинчивания сваи. Свая устанавливается вертикально в необходимую точку. Далее, в специальные отверстия вставляется прут или дюймовая труба и два человека начинают вращать сваю. Третий член бригады в это время удерживает сваю в горизонтальном положении. Через 2-3 оборота, отвесом или гидроуровнем проверяется вертикальность сваи. Свая завинчивается на проектную глубину, но не менее глубины, на которую промерзает грунт.
   

    Рекомендация. Для уменьшения, прикладываемого работниками усилия при вращении сваи, размах рычагов вращения должен быть не меньше длины сваи.

3. После окончания установки всех свай, любым из доступных способов необходимо измерить горизонтальный уровень всех опор и выровнять их, подрезав надземную часть.
4. Перед установкой оголовков, внутренний объем труб свай рекомендуется залить бетонным раствором, для защиты внутренней поверхности труб от коррозии и придания дополнительной прочности сваям.

 Внимание! Практика показывает, что наиболее распространенными ошибками при установке свай являются:

1. Потеря вертикальности при завинчивании сваи.
2. Вывинчивание сваи для регулировки ее высоты, что приводит к проседанию сваи.
3. Закапывание сваи.
4. Свая не бетонируется. Это разрешается только при толщине сваи не менее 6 см.

 Монтаж оголовков и ростверк

Установка оголовков начинается как только раствор отвердеет. Оголовок крепится к свае при помощи сварки. Конструкция оголовка должна позволять крепить на себе элементы ростверка. Как правило, оголовок представляет собой плоскую стальную пластину, приваренную к обрезку трубы с диаметром чуть большим диаметра трубы сваи. Оголовок надевается на сваю и заваривается по окружности. Сварной шов обязательно покрывается антикоррозионным составом.

Ростверк представляет собой совокупность связующих элементов, которые обеспечивают горизонтальную и вертикальную устойчивость фундамента и линейное распределение нагрузки от конструкций здания. Для построения ростверка используются металлические швеллеры или уголки, деревянный брус, железобетонные конструкции.

Стальные элементы ростверка крепятся к оголовку с помощью сварки или болтовых соединений. Деревянные – шурупами или кронштейнами. Железобетонные ростверки представляют собой монолитные конструкции, в которых, в виде закладных деталей, используются оголовки свай.

 Заключение

 Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при использовании в конструкции фундамента винтовых свай:

1. Сокращается время монтажа фундамента.
2. Упрощается технология процесса.
3. Появляется возможность производить работы бригадой численностью в три человека.
4. Зачастую отпадает необходимость в привлечении строительной техники.
5. И как результат – расходы на строительство имеют тенденцию к значительному сокращению.

Видео: Свайный фундамент для дома

Свайный фундамент

Нюансы строительства свайно-ростверкового фундамента. Рекомендации специалистов