Недостатки
К сожалению, винтовые сваи имеют и ограничения в использовании. Этим пользуются некоторые строительные компании, нарушая технологические нормы. Их применение разрешено в районах, где отсутствует сейсмическая активность или умеренная. Не рекомендовано использование таких конструкций в грунте, имеющем органические соединения и электрическое сопротивление менее 10 Ом*м, так как это приводит к быстрой коррозии металлических изделий. В связи с этим застройщики должны определять агрессивность грунта.
Также на качество работ влияет, как была произведена конструкция. Если сварка выполнена неточно, то при завинчивании свая может отклоняться от заданных параметров. При использовании их в каменистом грунте, может произойти ее деформация, что скажется на надежности самой опоры.
Противопоказано заглубление свай подобного типа в каменистую почву, а также там, где имеются отвалы шлака, на полигонах с отходами строительства. Твердые включения могут привести к повреждению лопастей, ствола в процессе установки. Нельзя применять винтовые сваи на грунте, не имеющем требуемой боковой поддержки. Это относится к песчаному, торфяному грунту. Если нет другого варианта, то данные конструкции необходимо прочно соединять между собой или заглублять на 3 м (при обычном грунте – 1,5м).
Забивные сваи: длина и материал
Изготавливают сваи их различных материалов:
Железобетонные сваи – самый распространенный вид свай.
Стальные сваи – как правило, винтовые.
Бетонные сваи
Деревянные – многие свайные сооружения в Санкт-Петербурге еще со времен Петра до сих пор стоят на деревянных сваях.
Грунтовые и комбинированные сваи встречаются редко.
Сваи, погружаемые забивным способом, как правило, не превышают 16 метров
Забивные сваи, длина которых больше – чаще всего погружаются с использованием комплексных методов и в большинстве случаев – составные.Внимание! Определить, сваи какой длины, вида и материала наиболее целесообразно применять на данном участке может только специалист-проектировщик
Зависимость размера оголовка от диаметра опоры
Типовой размер винтовой части свай имеет ширину и высоту, равные 25 см. Как правило, для оголовков используют высокопрочную сталь (09Г2С, 3СП5 и другие марки). При этом толщина конструктивного элемента должна составлять не меньше 4 мм. Зависимость между основными параметрами лопасти отражена в таблице:
| Параметры винтовой части сваи, мм | ||
| D внутренний | D внешний | шаг гибки лопасти |
| 57 | 200 | 3 |
| 89 | 250 | 4 |
| 108 | 300 | 5 |
| 133 | 350 | 6 |
Внутренний диаметр оголовка должен соответствовать размеру сечения сваи. Для различных нужд используют определенные типы оголовков, которые отличаются раскроем конуса. Для сложных грунтов используют сваи с усиленными удлиненными лопастями.
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.
Привязка свайного поля и необходимые инструменты для монтажа
Монтаж свайного поля — первый и важнейший этап устройства фундамента под строящееся сооружение. От правильно выбранного несущего слоя грунта, размеров изделий и диаметра лопастей по расчётам, качественного монтажа, соблюдения технологии зависит работа фундамента в процессе эксплуатации и срок службы.
Необходимые инструменты при монтаже свай
Для проведения работ по привязке расположения свайного поля на участке, монтаже изделий своими силами потребуются следующие инструменты:
- Лазерный или водяной уровень, нивелир.
- Сварочный аппарат.
- Переносной генератор, если нет точки подключения к электроэнергии.
- Угловая шлифовальная машинка для обрезки головы сваи до проектного уровня.
- Два магнитных уровня. Допускается пользоваться одним.
- Бур ручной или с приводом от перфоратора с размерами = диаметру лопастей сваи для устройства приямков.
- Круглый металлический палец длиной >400 мм, толщиной пальца, длиной 2.5—3 метра для закручивания вручную.
- Две рулетки длиной > диагонали по осям фундамента дома.
- Маркер для нанесения отметки уровня и шпагат.
- Колышки из арматуры или круглые деревянные.
- Кувалда для забивки колышков, штыковая лопата.
Привязка свайного поля на участке
Привязка к участку свайного поля по правилам, приведённым далее, гарантирует правильное проектное расположение и геометрию фундамента для дома. ГОСТ допускает следующие отклонения при монтаже изделий:
Отклонение от вертикали не более 0.1% длинны. Отклонение по оси в одном ряду
Самый простой способ закрутить сваю Тот, кто контролирует уровни, должен стараться удержать тело изделия в вертикальном положении или поправлять наклоном. Через 2—3 оборота необходимо останавливаться, проверять вертикальность уровнями. При погружении, лопасти уплотняют грунт над собой, поправлять направление захода становится труднее
Поэтому важно сразу закручивать вертикально. Свая закручивается до проектного уровня
Если не хватает сил крутить, допускается увеличить длину рычагов трубами или ломами. Не скрутите голову в районе монтажного отверстия. Смонтируйте аналогично вторую угловую винтовую сваю по этой оси
Здесь необходимо дополнительно учитывать кроме вертикальности ещё и расчётное расстояние между центрами с первой сваей. При малейшем отступлении от размеров наклоните сваю в сторону, противоположную смещению, сделайте 1—1.5 оборота, выровняйте, проверьте размер по центрам. Если отклонение от размеров ещё есть, повторите процесс с наклоном
Важно чтобы все элементы были смонтированы правильно и строго по размерам
Не скрутите голову в районе монтажного отверстия. Смонтируйте аналогично вторую угловую винтовую сваю по этой оси. Здесь необходимо дополнительно учитывать кроме вертикальности ещё и расчётное расстояние между центрами с первой сваей. При малейшем отступлении от размеров наклоните сваю в сторону, противоположную смещению, сделайте 1—1.5 оборота, выровняйте, проверьте размер по центрам. Если отклонение от размеров ещё есть, повторите процесс с наклоном
Важно чтобы все элементы были смонтированы правильно и строго по размерам. При монтаже двух следующих угловых элементов добавляется соблюдение диагональных размеров по центрам
Поэтому процесс становится сложнее, выравнивать приходится одновременно в 2 плоскостях
При монтаже двух следующих угловых элементов добавляется соблюдение диагональных размеров по центрам. Поэтому процесс становится сложнее, выравнивать приходится одновременно в 2 плоскостях
Важно не торопиться, проводить замеры чаще, исправлять отклонения как это описано в пункте 11. После монтажа угловых элементов туго, без провисания, натяните по ним бечёвку
Лентой разметьте положение остальных свай по внешним осям. Учитывайте геометрические размеры между центрами. Смонтируйте сваи
Максимальное допустимое отклонение от оси оголовков не должно превышать 1/3 диаметра тела, но старайтесь не допускать этого.
Учитывайте геометрические размеры между центрами. Смонтируйте сваи. Максимальное допустимое отклонение от оси оголовков не должно превышать 1/3 диаметра тела, но старайтесь не допускать этого.
- Последними размечаются, устанавливаются элементы внутренних осей.
Смотрите подробное описание процесса на видео: Инструкция, как закрутить винтовые сваи. Монтаж свайно-винтового фундамента
Особенности конструкции фундамента на винтовых сваях
Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте
Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте. Это делается для определения подвижности, состава почвы, а также точки промерзания, высоты залегания грунтовых водоносных слоев. При регламенте размещения опор шагом 2-3 метра, получается, что для дома площади 30 м2 потребуется от 8 шт. опор, для дома в 70 м2 – от 16 винтовых опор. Если строится двухэтажный дом площади от 150 м2, то количество будет уже от 20 опор.
Несущая способность для сваи, винт которой имеет диаметр в 300 мм, определяется грунтом:
- Глина, суглинки – 2-4 тонны;
- Супеси, глина с песком – 3-6 тонн;
- Песчаные грунты – 6-9 тонн.
Таким образом, легко рассчитать количество опор. Что касается срока эксплуатации, то оцинкованная опора толщиной стенки в 4 мм, диаметра 80 мм прослужит не менее 70 лет
А принимая во внимание высокие экологические требования, предъявляемые частными застройщиками, свайно-винтовой фундамент вполне подходит под определение экофундамент, так как не выделяет никаких вредных веществ, не требует уничтожения насаждений и поверхностного слоя грунта
https://youtube.com/watch?v=PFRkh62ffQU
Постройка на сваях – это миф или реальность?
Встречаются опытные строители, которые категорически не советуют использовать сваи при возведении жилого дома. Они советуют использовать свайное основание только для построек хозяйственного назначения или для небольших дачных домов.
Возникает вопрос: а как тогда российские (и не только) города, в которых десятки тысяч домов построены на сваях и до сих эксплуатируются? Причём дома в несколько этажей, а не просто одноэтажные постройки.
Если местность под строительство всегда залита весенними паводками или грунтовые воды практически у поверхности – то спасают именно винтовые сваи.
Например, если дом нужно поднять или перенести, или реставрировать, то обустраивают именно свайное основание. Такой вариант часто используют во время ремонта деревянных построек прошлого века, когда в те годы дома редко возводили с фундаментом.
В пользу использования свайной конструкции говорят и те факты, что такие варианты основания были реализованы в строительстве очень давно. Только вместо свай были задействованы брёвна, забиваемые в землю.
На первых порах опоры на винтах использовали для оснащения причалов. Со временем сфера их использования значительно расширилась. На фото ниже маяк в Великобритании, когда пришлось на нестабильной почве Темзы задействовать винтовые сваи.
В первом десятилетии XX века возведение построек на свайных фундаментах получило «второе дыхание» благодаря изобретению новой техники, позволявшая точно и глубоко вбивать сваи. А это значительно убыстряло работу по строительству фундамента для дальнейшего возведения зданий.
О сваях под фундамент
Снизу свай находятся лопасти, они имеют форму винта.
При помощи конструкции сваи ввинчивают в грунт, как саморезы, но в этом случае почва не разрушается, а уплотняется и становится более прочной.
Виды по форме
Для фундамента выделяют три вида свай, о них подробнее — ниже.
Винтовые сваи
Они имеют винтовые лопасти, такой вид свай используют там, где несущая способность почвы плохая. Большое количество винтовых свай обладают режущим элементом, он разрезает почву, когда сваю ввинчивают в землю. Такой вид свай так же подходит для той почвы, которая всё время промерзает.
Сваи с разным диаметром труб
От диаметра свайной трубы будет зависеть ее вес и способность выдерживать огромные нагрузки. Ведь при выборе этих свай, нужно ориентироваться на всю массу здания и в соотношении с этим показателем нужно выбирать диаметр сваи. Для свай, диаметр которых, больше 10 см, потребуется специальная техника.
Лопасти, имеющие различие в диаметре на одной свае
Если почва очень влажная, то диаметр свайных лопастей делают больше.
Сваи так же имеют различия в формах и видах. Эти данные зависят от производителей и материалов.
Виды по наконечнику
Так винтовые сваи делят по типу наконечника, и они бывают:
- сварными;
- литыми.
Сварные
Вариант считается дешёвым и экономически целесообразным, ведь он состоит из трубы с приваренной к ней лопастью. Такие сваи имеют не совсем хорошее качество и по этой причине при строительстве массовых сооружений, сварные сваи не используют.
Такие сваи используют для строительства гаражей или хозяйственных построек. Если лопасть на свае приварена не качественно, то в процессе эксплуатации, она может отойти от вертикальной оси и поэтому фундамент теряет свою стойкость.
Литые
Сваи, у которых литой наконечник, имеют хорошую прочность. Их используют для строительства жилых домов. Чтобы изготовить литой наконечник применяют литьевой метод. Лопасти у свай бывают толщиной примерно 12 миллиметров, а диаметром примерно 30 сантиметров.
Чтобы произвести ствол сваи, берут стальную трубу с наконечником. Литые сваи имеют хорошие несущие способности, они хорошо выдерживают нагрузку более пяти тонн и больше. Конечно стоимость литого наконечника немного выше, чем у сварного.
Виды по покрытию
Так же сваи имеют различие по типу покрытия. Сталь иногда обрабатывают антикоррозийным средством, а иногда полимерным покрытием.
Фундамент из винтовых свай при точном расчёте нагрузки на него, может прослужить более ста лет.
При покупке свай на рынке необходимо ознакомиться с сертификатом соответствия заводским нормам и всем стандартам. Потому что существует огромное количество подделок, которые ничем внешне не отличаются от настоящих свай.
Есть ещё вариант свай для производства которых применяют толстостенные трубы. Такие сваи по надёжности стоят на одной ступени с литыми сваями. Сваи обеспечивают прочное основание для больших строений.
Плюсы и минусы винтовых свай
Плюсы винтовых свай и их преимущества:
- Быстрота сооружения фундамента;
- Нет необходимости ожидать выстраивания фундамента;
- Винтовые сваи легки в монтаже. Сваи можно установить своими руками, но если размер свай большой, то необходимо нанимать специальную технику;
- Доступная цена;
- Могут применяться на различных почвах;
- Не требует предварительного выравнивания участка;
- Хорошая стойкость к нагрузкам;
- Большой срок эксплуатации;
- Не требует проведения земляных работ.
Минусы винтовых свай и их недостатки:
- Если вы выбрали некачественные сваи, то они быстро выходят из стоя и приводят к неравномерному проседанию строения;
- Если почва имеет в своём составе большое количество камней, то установка свай будет затруднена;
- Необходимость соблюдать правила монтажа и технологии.
Этапы проектирования фундамента на винтовых сваях
Расчеты для устройства фундамента на сваях делает конструкторское бюро на этапе разработки проектно-технических документов для строительных работ. Самостоятельные расчеты проводятся при помощи СП 24.13330. Для основы здания на винтовых сваях необходимо рассчитать несущую способность слоя грунта на уровне расположения спиральных лопастей. Этот параметр необходим для определения несущей способности сваи.
Далее необходимо определить число свай, вычислить их шаг монтажа на прямых участках, там, где стыкуются стены, а также в местах расположения каминов, печей, генераторов и прочих спецконструкций.
Чтобы не прибегать к полноценному геологическому изысканию, определить тип грунта можно путем тестового вкручивания. Таким образом определяется глубина залегания несущего слоя, состав почвы и высота залегания грунтовых вод. Однако, данные полученные таким путем будут очень условными, поэтому для объективации картины несущей способности грунта в расчетах используют поправочный коэффициент 1.6-1.7.
Расчет количества винтовых свай
Пример расчета свайно-винтового фундамента
Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:
- грунты на участке — суглинок и суспеси;
- диаметр используемых свай — 108 мм, диаметр лопасти — 300 мм;
- масса дома, со всеми нагрузками от стен, перегородок, перекрытий, полезной и снеговой нагрузкой — 60 тонн.
- периметр наружных стен — 24 м, в нашем случае внутренних несущих стен нет.
Узнаем несущую способность грунта. Для этого воспользуемся таблицей ниже.
| Тип грунта | Rо на глубине 150 см и более, кг/см2 |
| Галька с включениями глины | 4,5 |
| Гравелистый с включениями глины | 4,0 |
| Песчаные почвы (крупная фракция) | 6,0 |
| Песчаные почвы (средняя фракция) | 5,0 |
| Песчаный (мелкая фракция) | 4,0 |
| Пылеватый песок | 2,0 |
| Глинистые почвы и супеси | 3,5 |
| Вязкие глинистые почвы | 6,0 |
| Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением) | 1,5 |
| Насыпной грунт (без уплотнения) | 1,5 |
Несущая способность разных видов почв
Из таблицы видно что для суглинков и супесей параметр равен 3,5 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лопасти сваи:
S = (πD²)/4 = 3,14*30/4 = 706,5 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).
F = S*Rо = 706,5*3,5 = 2472 кг.
Вычисляем допустимую нагрузку:
N = F/γk = 2472/1,75 = 1412 кг ≈ 1,4 т.
Далее рассчитаем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:
60 т/1,4т ≈ 43 шт.
Дальше определяем шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество свай:
24 м/42 шт = 0,57 м — максимальное расстояние между опор.
Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли, что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять поправочный коэффициент равный 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 18 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать, что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.
Этапы монтажных работ
При закручивании винтовых свай должна быть соблюдена технология. Только в таком случае можно получить качественное основание, которое прослужит достаточно долго. Поскольку завинчивание винтовых свай достаточно сложный процесс работу должны выполнять несколько человек.
Перед работой стоит подготовить инструмент, который потребуется при выполнении работы. Перед тем как начать строительство необходимо полностью очистить всю строительную площадку от различного мусора и кустарников.
Следующим этапом является выполнение разметки. Для этой цели нужно использовать такой инструмент:
- рулетка;
- уголок строительный;
- нивелир;
- нитку для разметки и колышки
Чтобы начать устройство свай рекомендуется сделать небольшие приямки, в тех местах где будут ввинчиваться сваи. Особенно это уместно, если работы будут выполняться вручную. В такой приямок устанавливается наконечник сваи и происходи завинчивание.
Во время того как ввинчивается изделие, важно контролировать с помощью уровня вертикальную плоскость. Сначала необходимо монтировать угловые элементы, это позволит не нарушить вертикальность свай и основа будет соответствовать плану. Винтовые сваи необходимо завинчивать на глубину ниже уровня промерзания грунта
Винтовые сваи необходимо завинчивать на глубину ниже уровня промерзания грунта
При закручивании важно контролировать глубину ее заложения. Литой наконечник должен в обязательном порядке вместе с лопастями опуститься ниже уровня промерзания грунта. В противном случае опорный элемент будут подвержен сезонным воздействиям грунтам
В противном случае опорный элемент будут подвержен сезонным воздействиям грунтам.
После того как все сваи закручены стоит провести их выравнивание. Для этой цели используется нивелир. Благодаря ему дом на винтовых сваях будет стоять ровно. После того как все высоты отмечены лишнее нужно срезать с помощью болгарки.
При необходимости внутренняя полость заливается бетонным раствором. В таком случае основа дома будет более прочной и надежной. А внутри свая не будет подвергаться такому пагубному процессу как коррозия. Если будет заливаться бетон, то наконечники должны быть литые.
Завершающим этапом устройства такого фундамента является монтирование оголовков, Это металлические пластины, разного размера, которые привариваются к верхней части трубы. По ГОСТу все сварные места в обязательном порядке необходимо окрасить специальной антикоррозийной краской.
После монтирования всех свай можно начинать делать первый венец, если дом строится с бруса. Если предполагается использование кирпича или блоков, то нужно будет делать бетонный ростверк. Для крепления деревянного бруса необходимо использовать шурупы подходящего размера.
Срок службы винтовых свай дает возможность осуществлять строительство на долгие годы. При этом не потребуется проводить в скором времени различные ремонтные работы. Перед тем как начать строительство любого сооружения необходимо изучить все виды винтовых свай, а также технологию их монтажа. Это позволит правильно определиться с типом расположения опорных элементов, подсчитать их количество и нагрузку, которые они в состоянии выдержать.
Все работы по монтажу можно выполнить своими руками. Но если нет уверенности в собственных силах, лучше доверить монтаж специалистам. В противном случае может быть нарушена технология и возникнут проблемы которые могут привести к негативным последствиям.
Преимущества и недостатки
Свайный фундамент обладает рядом преимуществ:
- Технология позволяет построить здание на любом грунте.
- Минимальное количество земляных работ на этапе подготовки.
- Экономия времени. Для установки требуется 2-3 дня.
- Возможность строительства на участках со сложным рельефом.
- Экономия средств. Свайный фундамент обходится на 20-40% дешевле, чем ленточный.
- Высокая прочность и длительность эксплуатации.
- Возможность установки вручную без привлечения специализированной строительной техники.
- Модернизацию строения можно проводить уже после возведения фундамента (прокладку инженерных сетей, изменение планировки дома).
Свайный фундамент позволяет построить здание на любом грунте. У фундамента из свай существует несколько недостатков, однако их можно минимизировать:
- На скалистых и каменистых почвах работы по установке крайне затруднены.
- Металл подвержен коррозии, поэтому для защиты от влаги потребуется гидроизоляция и устройство ливневой канализации.
- При таком фундаменте строительство полноценного подвала или цокольного помещения невозможно, однако закрыть снаружи балки все же необходимо.
- Для утепления пола в здании потребуется внести дополнительные средства.
