Винтовые сваи

Содержание

Виды

Существуют различные варианты конструкции свай. Они делятся на категории по различным признакам.

Используемый материал:

Деревянные. Используются ошкуренные бревна с заостренным концом. При погружении на свободный торец одевают специальный оголовок, защищающий его от расклепывания. Устанавливаются только забивным способом, имеют относительно малую длину. В последнее время практически вышли из употребления из-за низких эксплуатационных качеств древесины, но еще кое-где встречаются в частном строительстве. Отчасти это вызвано коротким периодом службы — около 30-40 лет.
Железобетонные. Наиболее распространенные и эффективные опоры. Используются как в частном, так и в промышленном строительстве. Изготавливаются на специализированных предприятиях, оборудуются напряженной продольной арматурой с высоким коэффициентом устойчивости к деформации. Бетон, применяемый для отливки, содержит водоотталкивающие и термоустойчивые добавки, дающие сваям возможность хорошо переносить контакт с влагой и повышенную морозостойкость. Существуют также буронабивные сваи, которые отливаются из бетона непосредственно на площадке. Они имеют меньшую глубину погружения и прочность, но доступны для самостоятельного монтажа. Срок службы Ж/Б свай достигает 150 лет (иногда и больше).
Металлические сваи. Специального производства забивных металлических свай нет. Изготавливаются только винтовые сваи, представляющие собой трубу с острым наконечником и спиралеобразными режущими лопастями. Погружение винтовых свай производится путем завинчивания в грунт наподобие шурупов. В качестве забивных свай используются различные виды прочных труб или изделия металлопроката — швеллер, двутавр, рельс и т.д. Срок службы металлических свай составляет 50-75 лет.

По типу передачи нагрузки:

Сваи-стойки. Они опираются непосредственно на плотные глубинные слои грунта. Глубина погружения зависит только от морфологии слоев, условий рельефа и прочих геологических факторов. Способны обеспечить максимальную несущую способность и устойчивость здания.
Висячие сваи. Удерживаются в грунте за счет силы трения между грунтом и боковыми стенками, а также вследствие уплотнения грунта под острием. На буронабивных скважинах принято делать подушку большего диаметра, образующую род подставки. Она повышает площадь опоры и увеличивает несущую способность сваи.

По конструкции:

Монолитные. Это все виды забивных свай.
Оболочечные. Представляют собой полую водонепроницаемую оболочку (опалубку), в которую устанавливается арматурный каркас и заливается бетон. Изготавливаются непосредственно на площадке, удобны при самостоятельном строительстве.

ВАЖНО! Разновидностей свай очень много, но большую часть составляют забивные Ж/Б образцы, обладающие наиболее удачным набором эксплуатационных качеств и изготовленные с соблюдением технологических требований

Стоимость винтовых свай

Цена сваи зависит от диаметра ствола, толщины стенки, количества лопастей, вида сваи (сварная или литая). Ориентировочные цены представлены в таблицах:

Отметим, что в пределах одного типоразмера цены будут существенно варьироваться, что показано в таблице на примере сваи диаметром 57 мм.

Если работы выполнять самостоятельно, то в смету нужно закладывать только стоимость винтовой сваи. В случае привлечения специалистов и техники нужно учесть расходы на оплату их труда.

Стоимость установки винтовой сваи составляет от 1000 руб. за 1 м.п. погружения. При наличии оголовка цена увеличивается на 200-400 руб. (в зависимости от диаметра трубы и размера оголовка). Помимо этого, стоимость монтажных работ может увеличиться если необходимо подрезать сваю по уровню, приваривать оголовки, выполнять бетонные работы. Доставка и выгрузка также увеличивают расходы на устройство свайного фундамента.

Еще один момент, который необходимо учесть – при наличии сложный грунтов стоимость повышается. Коэффициент повышения составляет 1.3, таким образом, первоначальный расчет увеличится на 30%.

Тем не менее, винтовые сваи позволяют с относительно небольшими расходами получить надежный и прочный фундамент для дома.

№2. Виды свай по технологии установки

Забивные сваи

Это, как правило, железобетонные сваи с заостренным концом. Монтаж происходит благодаря использованию специальных ударных установок. Сваи защищаются от разрушительных нагрузок благодаря наголовнику.

К основным преимуществам таких свай относится универсальность: использовать метод можно на любом грунте и в любую погоду. Скорость и производительность высока, а грунт вокруг сваи немного уплотняется, что повышает несущую способность будущего фундамента. Среди минусов – невозможность использования вблизи других строений, так как последствия воздействия ударной волны могут быть разрушительными.

Вибропогружные сваи

Заставить сваю погрузиться в грунт можно, если воздействовать на нее вибрацией. Вибрация передается на грунт, снижая его силу трения и сопротивления. Почва становится плывучей, а свая погружается под воздействием собственного веса. При подобном воздействии почва вокруг сваи также уплотняется, поэтому можно говорить о естественном усилении фундамента. Данный метод используется, когда имеют дело с песчаными и водонасыщенными грунтами. Сложнее приходится при работе с маловлажными и плотными грунтами, а для скальных пород вибрационный метод вовсе не подходит.

Среди преимуществ вибропогружных свай меньший шум и относительно небольшая стоимость обустройства. Без специальной техники, конечно, не обойтись, но ее можно взять в аренду. Жители Москвы и области могут обратиться в компанию «ИнтелСтрой», которая сдает в аренду вибропогружатели, причем вместе с квалифицированным персоналом. Все подробности можно узнать на странице http://vibrorent.ru/arenda-catalog/.

Метод завинчивания используют для металлических и железобетонных свай со стальным наконечником. Винтовые сваи отличаются наличием лопастей на одном конце, благодаря которым и осуществляется их вхождение в грунт. Монтаж может осуществляться вручную, но проще использовать специальную технику.

Винтовые сваи используются на неплотных и подтапливаемых грунтах, а также тогда, когда необходимо обустроить фундамент в зоне с плотной застройкой, так что при строительстве дома в городе это отличный вариант.

Вдавливаемые сваи

В частном строительстве такие сваи используются крайне редко. На сваю воздействует большая статическая нагрузка, а оборудование, которое ее создает, требует наличия достаточного количества свободного места. Данный метод используют, когда работают с твердыми и плотными грунтами.

Буронабивные сваи

Это отдельный вид свай. Они создаются непосредственно на месте обустройства фундамента. Процесс создания состоит из таких этапов:

подготовка скважин при помощи ударного или вращательного бура;
установка обсадной трубы или заливка бетонного раствора, в зависимости от того, какой метод используется. Если выбран вариант с обсадными трубами, то сначала в скважину погружается специальная труба, которая укрепит стенки. В противном случае по ходу бурения скважины заливается раствор бетона, который имеет ту же функцию – укреплять стенки;
погружение в скважину арматуры;
заливка бетоном. В некоторых случаях после этого достают обсадные трубы, но часто используют трубы, которые не демонтируются.

Преимущество способа – относительная простота и дешевизна, поэтому в частном строительстве этот метод пользуется большой популярностью. Транспортировать длинные сваи не придется, зато необходимо будет подготовить большое качество бетона, а тут без бетономешалки никуда. Специалисты говорят, что неприятной особенностью данного способа является невозможность проконтролировать качество изготовляемых свай. Что же касается ограничений, то на грунтах, склонных к вспучиванию и горизонтальной подвижке, такой фундамент использовать нельзя.

Особенности погружения

Винтовые конструкции могут погружаться в землю с помощью специальной техники или вручную. Второй вариант используется даже чаще, потому что существует сразу несколько способов, как можно сделать ручное ввинчивание удобнее. Рычаги здесь приделываются в:

Отверстия, которые просверливаются коронкой или провариваются.
Петли, приваривающиеся в верхней части, а потом срезающиеся.
Захваты, похожие на трубные ключи с плашками.

А для погружения свай нужно опираться на следующую технологию:

Рассчитать количество свай, их параметры, учитывая нагрузку на фундамент.
Проверить твердость грунта, количество сточной воды, рыхлость грунта, кислотность почв и другие параметры, которые повлияют на выбор.
Нанести разметку на участке, чтобы знать, куда помещать столбы.
Сформировать лунки с глубиной не более 20–30 см.
Установив столб в лунку, можно приступать к его вкручиванию. Для этого в угол вставляют два стержня, которые создадут рычаг для кручения. Чем длиннее стержни, тем лучше.
Пока два человека вкручивают сваю, еще один должен наблюдать, чтобы она не отклонялась и вкручивалась ровно. Отклонение допускается не более, чем на 2 градуса. Если в процессе ввинчивания столб столкнулся с препятствием, лучше вытащить его и ввинтить в другом месте, не пытаясь пробить мешающий элемент — он может повредить винтовую часть.
Завинчивание продолжается, пока свайная конструкция не погрузится хотя бы на 1 м.

Заливать металлические столбы бетоном не обязательно, особенно если их предполагается использовать не раз. Но благодаря бетону пустое место между лункой и столбом заполняется, защищая столб от коррозии. Наружная часть покрывается эмалью по ржавчине.

Монтаж свайно-винтового фундамента своими руками

Установка свайно-винтового фундамента выполняется в несколько этапов:

Разметка участка.
Погружение и выравнивание свай.
Заливка бетоном.
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 8. Разметка мест установки свай

Остальные этапы нуждаются в более тщательном рассмотрении.

Вкручивание свай и их выравнивание относительно горизонтальной плоскости

Технология ввинчивания свай не зависит от разновидности лопастей, наконечников и особенностей грунта:

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.

Выравнивание свай осуществляется следующим образом:

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

Подробная инструкция по монтажу свайно-винтового основания рассмотрена в следующем видео:

Заливка бетоном

Эксперты настоятельно рекомендуют выполнять монтаж свайно-винтового фундамента с заливкой полостей труб бетоном. Это обусловлено склонностью труб к образованию конденсата на внутренних поверхностях даже при условии абсолютно герметичной приварки оголовков. А заполнение полости бетоном позволяет предупредить этот эффект и увеличить пространственную жесткость конструкции.

Фото 12. Заливка свай бетоном

Обвязка свай ростверком

Как правило, ростверк сооружается на высоте 0,5-0,7 м от поверхности земли. Для этого могут применяться деревянные и металлические балки. Также обвязка может быть выполнена путем заливки монолитной железобетонной ленты.

Технология обвязки свай разными материалами:

Железобетон – стоит дороже по сравнению с другими видами обвязки, но позволяет возводить даже здания даже из кирпича. Техника работ заключается в сборке опалубки, изготовлении армирующего каркаса, его связке со сваями с помощью рифленой арматуры и последующем бетонировании.

Фото 13. Свайное основание с железобетонным ростверком
Деревянные балки – применяются преимущественно при строительстве брусовых, бревенчатых и каркасных домов. Технология работ предполагает необходимость приваривания плоских оголовков для крепления бруса. Балки между собой соединяются в полдерева и фиксируются к оголовкам с помощью саморезов, болтов или гвоздей.

Фото 14. Свайный фундамент с обвязкой из деревянных балок
Металлические балки – для обвязки обычно применяются швеллеры, которые крепятся тоже к оголовкам, но при помощи сварки.

Фото 15. Обвязка свай с применением стального швеллера

Как видите, сделать винтовой фундамент своими руками вполне реально и для этого необязательно привлекать бригаду строителей и нанимать спецтехнику. Главное здесь – правильно определить глубину залегания плотных несущих пластов, шаг установки свай и их количество.

Брус обрезной 200х200х6000 ГОСТ 1-й сорт СофриноБрус изготавливается из сосны и ели — хвойных пород с естественной влажностью 20-30%.

От 11500 руб/м³Подробнее

Брус обрезной 150х150х6000 ГОСТ 1-й сорт СофриноБрус изготавливается из сосны и ели — хвойных пород с естественной влажностью 20-30%.

От 11500 руб/м³Подробнее

Брус обрезной 200х200х6000 ГОСТ 1-й сорт Софрино

Брус обрезной 150х150х6000 ГОСТ 1-й сорт Софрино

Монтаж свайно-винтового фундамента своими руками

Установка свайно-винтового фундамента выполняется в несколько этапов:

Разметка участка.
Погружение и выравнивание свай.
Заливка бетоном.
Обвязка ростверком.

Фото 8. Разметка мест установки свай

Остальные этапы нуждаются в более тщательном рассмотрении.

Вкручивание свай и их выравнивание относительно горизонтальной плоскости

Технология ввинчивания свай не зависит от разновидности лопастей, наконечников и особенностей грунта:

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

Выравнивание свай осуществляется следующим образом:

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

Подробная инструкция по монтажу свайно-винтового основания рассмотрена в следующем видео:

Заливка бетоном

Фото 12. Заливка свай бетоном

Обвязка свай ростверком

Технология обвязки свай разными материалами:

Железобетон – стоит дороже по сравнению с другими видами обвязки, но позволяет возводить даже здания даже из кирпича. Техника работ заключается в сборке опалубки, изготовлении армирующего каркаса, его связке со сваями с помощью рифленой арматуры и последующем бетонировании.

Фото 13. Свайное основание с железобетонным ростверком
Деревянные балки – применяются преимущественно при строительстве брусовых, бревенчатых и каркасных домов. Технология работ предполагает необходимость приваривания плоских оголовков для крепления бруса. Балки между собой соединяются в полдерева и фиксируются к оголовкам с помощью саморезов, болтов или гвоздей.

Фото 14. Свайный фундамент с обвязкой из деревянных балок
Металлические балки – для обвязки обычно применяются швеллеры, которые крепятся тоже к оголовкам, но при помощи сварки.

Фото 15. Обвязка свай с применением стального швеллера

От 11500 руб/м³Подробнее

Брус обрезной 200х200х6000 ГОСТ 1-й сорт Софрино

Брус обрезной 150х150х6000 ГОСТ 1-й сорт Софрино

Плюсы и минусы фундаментов мелкого заложения

Что бы понять основные отличие между свайными и не свайными типами фундаментов с целью определения плюсов и минусов каждого из них, определим, в каких случаях применяют фундаменты мелкого заложения. К последним относят столбчатые фундаменты, ленточные и плиты. Такие фундаменты могут иметь отметку заложения на уровне глубины промерзания грунта, а при условии утепления цокольной части, могут располагаться и выше.

К плюсам фундаментам мелкого заложения относят простоту их устройства, дешевизну в сравнении с классическим свайным фундаментом (забивные сваи квадратного сечения, забиваемые дизель-молотом), достаточно высокую несущую способность (особенно у плитного варианта). Но их недостатки не всегда очевидны. Главным из них является уязвимость перед сезонным подтоплением. Поверхностные грунтовые воды, называемые «верховодкой», могут существенно снизить несущую способность утепленного фундамента мелкого заложения.

Подробнее об устройстве фундамента мелкого заложения можно узнать на странице https://rems-info.ru/ustroystvo-fundamenta-melkogo-zalozheniya.html

Схема образования грунтовой верховодки.

Для борьбы с этой проблемой используют дренаж. Но он не может работать сам по себе, дренируемую воду нужно куда-то отводить. Устройство фундамента на отметках глубины промерзания тоже не всегда возможно, например, в случае пребывания уровня «обычных» грунтовых вод выше глубины промерзания, для устройства фундамента понадобится выполнить водопонижение – не лить же бетон прямо в воду. Строительное водопонижение – это довольно дорогостоящее мероприятие.

В тех случаях, когда площадка строительства является сезонно подтопляемой, а устройство дренажа не имеет смысла из-за отсутствия ливневой канализации или другой зоны разгрузки, целесообразно рассмотреть вариант свайного фундамента с высоки ростверком.

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.

Недостатки

Наряду с плюсами фундамента на винтовых сваях, всегда существуют минусы и ограничения, которые нужно учесть перед началом строительства.

К недостаткам металлических опор, которые вкручиваются в грунт, относят следующие факторы:

Не используются для строительства капитальных многоэтажных сооружений. Это связано в первую очередь с тем, что установленные сваи никак не связаны между собой и в разной степени подвергаются воздействию грунта. Неравномерная усадка фундамента не приводит к образованию трещин и деформаций в стенках деревянных домов, чего нельзя сказать о кирпичных и бетонных конструкциях.
Подходят не для всех грунтов. Опоры не рекомендованы к использованию на участках с грунтом скалистого типа, большим содержанием каменных прослоек и известняковых залежей.
Трудности в устройстве подвалов. При использовании винтовых свай можно построить подвальное помещение, но это будет отдельная конструкция с собственными стенами. Такой вариант приведет к удорожанию строительства в целом.
Металл низкого качества. Многие производители свай экономят на качестве металла и антикоррозионного покрытия. Это приводит к преждевременному гниению и разрушению опор, а также возможным деформациям во время монтажа. Если в почве содержится большое количество химически агрессивных веществ, срок службы сваи сокращается до 50 лет.
Подверженность изгибающим нагрузкам. На участках с подвижным грунтом металлические опоры в процессе эксплуатации могут деформироваться, что в целом ослабит всю конструкцию.

Сваи винтовые монтаж

Монтаж ипор можно осуществлять с применением специальной техники, или вручную, при помощи физической силы людей. Второй вариант гораздо более экономичный и легкореализуемый, поэтому остановимся более подробно на рассмотрении этого варианта.

Свая устанавливается в грунт при помощи кручения в совокупности с углублением в грунт. Закручивание сваи осуществляется за счет прорезания почвы лопастями.

Лопасть имеет форму спирали, за счет чего она углубляется в грунт с каждым новым витком по аналогии с углублением штопора в пробке от бутылки с шампанским.

Чтобы закрутить опору, нужно при помощи вращательного движения вокруг своей оси углубить ее в грунт. Для этого нужно 3 человека. Двое из них будут вращать сваю, и углублять ее, третий будет контролировать процесс и корректировать положение изделия по вертикали и горизонтали. Для закручивания сваи нужно приварить к металлическому столбу, который будет основой опоры, 1-2 проушины или петли.

В эти проушины вставляются длинные трубы, которые будут выполнять функцию рычагов. Чем прочнее и длиннее будут рычаги, чем проще будет погружать опору в грунт. Два человека при помощи усилия проворачивают трубы по часовой стрелке, под воздействием этой силы столб начинает погружать в грунт.

По мере углубления погружать сваю в землю будет все сложнее, т.к. величина трения будет увеличиваться. В случае если к свае будет прикладываться значительное усилие, а опора имеет только одну лопасть, необходимо после окончания погружения ее в грунт дополнительно забетонировать место входа опоры в грунт, чтобы она не пошла «в срыв».