Как правильно выбрать винтовые сваи?

Как установить самому: пошаговая инструкция

Настоящая инструкция не является догмой, а носит исключительно рекомендательный характер

Следует обратить внимание на некоторые ключевые пункты, выполнение условий которых обязательно

Инструменты и материалы

Перед началом работ подготавливают следующие инструменты и материалы:

• садовый бур;
• растворомешалка;
• лопаты;
• магнитный уровень;
• угловая шлифмашина;
• лазерный уровень;
• отрезки водопроводных труб длиной от 2 до 3 метров;
• монтажная насадка;
• винтовые сваи;
• оголовки;
• электросварка.

Подготовка

С территории строительного участка убирают мусор, и по возможности удаляют растительность и плодородный слой почвы (100 – 150 мм).

Далее выполняют следующие действия:

1. С помощью шнура и колышков переносят план свайно-винтового фундамента на участок.
2. В точках разметки угловых опор садовым буром делают приямки глубиной 300 мм.
3. Правильность построения прямоугольников разметки проверяют равенством диагоналей между противоположными углами, измеряя их шнуром.
4. На прямых участках линий разметки под опоры тоже бурят приямки. Диаметр приямка должен быть таким, чтобы винт плотно входил в него. Это нужно для точной корректировки изначального вертикального положения ВС.

Как правильно вкрутить?

Подготовив свайное поле, переходят непосредственно к монтажу свай. Для того, чтобы самому правильно закрутить опоры можно применить один из трех способов:

• В процессе установки участвуют 2 человека. Один, продев рычаг в монтажное отверстие, вращает сваю вокруг своей оси, а второй удерживает двумя руками опору в вертикальном положении. Такой способ эффективен при глубине заложения фундамента не более 1,5 м и диаметре ствола 57 мм.
• ВС монтируют три человека. Два работника, вдев отрезки труб в верхний конец сваи с противоположных сторон, двигаются вокруг по часовой стрелке. Третий работник контролирует ровное вхождение сваи перпендикулярно горизонту.
• Третий способ — это применение монтажного оголовка, который надевают на верхушку трубы и фиксируют отрезком трубы через монтажные отверстия ствола опоры. По обеим сторонам оголовка сделаны петли из арматуры, которые позволяю продеть сквозь них трубы-рычаги любой длины и диаметра.

  Это позволяет значительно увеличить вращательные усилия и сократить время монтажа. Для контроля вертикального положения опоры на ствол крепят магнитный уровень. Работник, глядя на положение пузырька прибора, усилием рук выправляет положение сваи относительно горизонта и вертикали.

Обрезка

По окончании завинчивания приступают к обрезке свай:

• выбирают самую короткую опору и ниже её отверстий делают отметку с помощью лазерного нивелира;
• отметку надземной высоты ствола переносят на все опоры с помощью того же нивелира;
• выравнивание высоты СВФ относительно горизонтальной плоскости производят спиливанием частей труб выше отметки угловой шлифмашиной.

Бетонирование

Процедура осуществляют следующим образом:

• заливают полости свай бетоном М 300. Его готовят в растворомешалке или ручным способом в подходящей ёмкости. В ёмкость засыпают цемент М 400 – 500, песок и щебень в пропорции 1:2:2;
• в процессе перемешивания постепенно добавляют воду до получения жидкой тестообразной однородной массы;
• для быстрой заливки без потерь в опору вставляют самодельную лейку, свёрнутую из куска жести;
• по мере заполнения ствола бетон уплотняют отрезком арматуры, выдавливая из него воздух.

На верхние концы ВС надевают оголовки и приваривают их к сваям с помощью электросварки. На площадки оголовков укладывают металлопрофиль ростверка. Далее приступают к монтажу перекрытий и стеновых ограждений.

Положительные и отрицательные моменты использования свай

Винтовой фундамент можно установить на любых грунтах для одноэтажных домов. Но чаще всего основание оборудуют на проблемных грунтах. Это обусловлено преимуществами фундамента, которые сделали данный вид основания популярным во всем мире.

Плюсы винтового фундамента:

• Прочность;
• Возможность эксплуатации на проблемных участках;
• Простая установка;
• Основание применяют в любых климатических условиях;
• На строительство не влияет уровень почвенных вод;
• Доступная стоимость;
• Можно использовать на неровной почве;
• Долгий срок службы.

Минусы винтового фундамента проявляются в склонности металла к коррозии, а также в ограничениях несущих характеристик. К тому же установка свай запрещается, если поблизости имеются жилые постройки. Металлические опоры способны прослужить до 25 лет. Но если уровень почвенных вод невысокий, то фундамент прослужит дольше.

Почему под печку нужно отдельное основание?

Вне зависимости от того, где расположена печь – в доме или бане, правила пожарной безопасности требуют устройства отдельной силовой конструкции под обогревательной конструкцией.

Печи бывают кирпичными и каменными, в любом случае – это тяжеловесные постройки, которые оказывают существенное давление на основание и в процессе эксплуатации дают осадку.

Чтобы выбрать фундамент под печь, нужно рассчитать общий вес конструкции, который складывается из массы строительного материала, воды, поступающей в водонагревательный бак (при его наличии), а также самого топлива.

Строительные нормы допускают не строить фундамент, если вес печи не достигает 0,5 т, но в целях безопасности эксперты советуют устраивать силовую конструкцию под любое тяжеловесное обогревательное устройство.

Виды свай

Винтовые сваи имеют два основных вида:

• Сварные.
• Литые.

Отличие между ними состоит в конструкции наконечника. Это важный элемент, принимающий на себя основную нагрузку при погружении.

От качества наконечника зависит, как поведет себя свая при появлении контакта с техногенным или природным препятствием, не являющимся плотным грунтовым слоем. Сварные наконечники в этом отношении менее прочные, при встрече с обломками скальных пород часто деформируются и выходят из строя.

Литой наконечник намного прочнее и способен проходить препятствия, разрушая их и не теряя работоспособности сваи.

Кроме того, имеются различия по количеству лопастей.

Существуют винтовые сваи:

• Однолопастные.
• Многолопастные.

Однолопастные сваи имеют единственную спиралеобразную лопасть, обеспечивающую поступательное движение при вращении сваи вокруг вертикальной оси. Они предназначены для установки в относительно мягкий и однородный грунт, не имеющий плотных или скальных включений.

Несущая способность таких свай ниже, чем у многолопастных образцов, которые гораздо устойчивее и прочнее соединяются с грунтом. Наличие нескольких опорных узлов позволяет уменьшить диаметр ствола, что облегчает установку и обеспечивает целостность конструкции.

В комплекте с литым наконечником они оптимальным образом подходят для работы на плотных грунтах, в зонах вечной мерзлоты или с большим количеством техногенных включений.

По типу защитного покрытия сваи делятся на оцинкованные и неоцинкованные. Последние практически ничем не защищены от воздействий грунтовой влаги, так как слой краски, который наносится для придания изделиям большей солидности, сходит при завинчивании.

Кроме того, все типы винтовых свай практически не защищены от электрохимической коррозии или воздействия блуждающих токов, что сложно заранее предусмотреть или определить.

Конструкция фундамента на винтовых сваях

Чтобы самостоятельно сделать винтовой фундамент, необходимо понимать его технологические характеристики, нюансы возведения и технологию строительства.

Винтовой фундамент является, по сути, винтовыми сваями. Они применяются для возведения деревянных срубов, каркасных домов и являются наиболее простым конструктивным решением среди вариантов фундаментов. Для строения винтовые сваи выполняют несущую, стабилизирующую и укрепляющую функции. Это наиболее простой для монтажа вид основания, по сравнению с широко применяющимися при возведении архитектурных сооружений из леса ленточным и монолитным фундаментами.

В отличие от монолитных фундаментов, винтовые сваи представляют собой трубы нужного диаметра, которые вкручиваются в почву и принимают на себя нагрузку, производимую сооружением. Через каждую трубу пропущен металлический прут, который приводит всю конструкцию в движение, а в почву такая конструкция врезается специальными лопастями, которые не просто прорезают отверстие для сваи, но и выполняют опорную и регулирующую нагрузку функции. Лопасти сваи – не единственный элемент, позволяющий сваям крепко удерживать здание. При монтаже винтового фундамента трубы свай можно дополнительно укрепить арматурой. Технологически, сваи удерживаются и при помощи бетона.

Фундамент данного типа идеален для нестабильных почв с преобладанием песка и с сезонным изменением уровня грунтовых вод. Сваи отлично фиксируют строение и позволяют ему не «поплыть». Также такой фундамент защищает строение от проникновения влаги. Данный вид фундамента хорош для мягких почв – глиняных или песчаных. Мягкость почвы нужна, чтобы труба с лопастями плавно вошла и не получила повреждения от твердых элементов. Еще одна причина сделать винтовой фундамент в местности с мягкой почвой – такие почвы обладают определенной подвижностью, а конструктивные особенности винтового фундамента позволяют крепко зафиксировать сваи и, одновременно дать пространство для маневров в случае сдвигов почв.

Не рекомендуется использовать винтовой фундамент в твердых почвах. Он нецелесообразен и смонтировать винтовые сваи по технологии невозможно ввиду слишком твердой породы.

Стандартная винтовая свая имеет следующие характеристики:
— диаметр трубы – 100 – 300 мм;
— диаметр лопасти – 200 – 550 мм;
— длина трубы – 1500 – 9000 мм;
— толщина проката – 8 – 12 мм;
— толщина лопасти сваи – 3 – 10 мм;
— вертикальная нагрузка одной сваи – 1 – 30 тонн.

Технологически, один конец винтовой сваи имеет специальную шляпку для крепления ростверка (несущая сторона), а другая – лопасти для углубления в почву. Ввиду того, что такой вид фундамента используется для строительства деревянных конструкций, используем для первого венца бревна или брус. Совпадение материалов позволит максимально прочно зафиксировать сооружение на сваях.

Расчет и проектирование свайно-винтового фундамента

Что необходимо сделать прежде, чем приступать к проектированию?

1. Определить тип почвы и ее особенности. От этого будет зависеть выбор свай, их технические характеристики и качество будущего фундамента.
2. Определить уровень промерзания почвы. От этого зависит глубина завинчивания и, следовательно, длина свайных столбов.
3. Определить уровень грунтовых вод и его колебания в зависимости от поры года.
4. Определить несущую способность свайных столбов и вес будущего здания с учетом выпадающих осадков (снега на крыше в зимний период), и прочих нагрузок – мебели, жильцов, количества этажей и пр.

Исходя из всего вышеперечисленного, рассчитывается количество свай, их параметры, виды и характеристики. Затем определяется место расположения свай исходя из планировки дома, глубина вкручивания и места для размещения опор.

Технология монтажа

Этап 1. Закручивание свайных столбов.

Проводится вручную или с применением спецтехники. Для монтажа вручную используют специальный рычаг, с помощью которого несколько человек ввинчивают столбы в землю. В некоторых случаях на месте установки делается неглубокая лунка, около 15 см глубиной, но это делать не рекомендуется, так как свая, которая устанавливается в неподготовленный таким образом грунт, гораздо надежнее и крепче зафиксирована.

Этап 2. Выравнивание и подрезка.

После того, как все столбы установлены, их необходимо подрезать, чтобы выровнять. Для проверки уровня пользуются нивелиром.

Этап 3. Бетонирование.

Внутреннее пространство сваи заполняют цементным раствором. Если планируется делать бетонированный ростверк, то сваи предварительно армируются.

Этап 4. Монтаж ростверка.

После бетонирования сваи скрепляются металлическим или деревянным брусом. В случае устройства ленточного ростверка, предварительно устанавливается опалубка и проводится армирование.

Утепляем фундамент на винтовых сваях

Чтобы пол в доме был теплый, его необходимо утеплить еще на стадии работы с фундаментом. Для этого после завершения всех, согласно технологии возведения фундамента, работ, следует утеплить сам фундамент сверху. Армируйте фундамент при помощи деревянных досок по периметру основания. Теперь можно перейти к работам по утепления фундамента и, соответственно, пола.

Для утепления фундамента на винтовых сваях следует выполнить действия, согласно технологической карте утепления винтового фундамента.

1. В первую очередь нужно сделать патрубок. Для этого на подготовленное из деревянных досок ложе выкладываем слой утеплителя и заколачиваем его еще одним слоем досок. Как вариант, подготовленное ложе заливаем слоем бетона толщиной не менее 5 см. Для этого подготавливаем опалубку и заливаем в нее раствор.

2. Если утепление производилось путем наложения изолирующего слоя из утеплителя и слоя досок, можно начинать возведение дома. Если подготовленное ложе заливалось бетоном, через 28 дней можно начинать утеплительные работы. Положите на слой бетона изоляционный материал (можно использовать пенопласт или минеральную вату) и прибейте его досками. Доски должны образовать ровную поверхность.

3. Возводим каркасный дом своими руками.

4. После того, как сам дом возведен, можно начинать работы по внешнему утеплению (укреплению) фундамента. Для этого весь периметр фундамента нужно обнести изоляционным материалом. Лучше использовать пенопласт. Пропитайте его специальной грунтовкой для придания прочности и повышения гидроизоляции. Если вы используете минеральную вату, нужно дополнительно закрепить ее сплошной деревянной конструкцией.

5. После того, как теплоизоляция осуществлена, нужно подготовить поверхность для усиления фундамента камнем. Камень – материал тяжелый, поэтому следует тщательно подготовить поверхность.

6. Облицовываем поверхность фундамента камнем.

После того, как все работы по облицовке завершены, фундамент можно считать готовым. Дайте фундаменту еще несколько суток, чтобы устояться и приобрести прочность. Затем можно начинать работать над дополнительными конструктивными элементами. Например, погребом.

Изначально план погреба должен быть заложен в проекте здания. С учетом его конструкции, на начальном этапе выполняются работы по подготовке котлована и его обработке по технологической инструкции об обустройстве теплого погреба. Заранее выбирается место выхода на поверхность и в этом случае утепление подразумевает слой бетона, а также в проекте учитывается несущая конструкция для подвального помещения. Чаще всего это обычные рельсы. Делать погреб, если он не учтен в проекте изначально, нельзя, иначе вы рискуете остаться без домика.

Существуют и альтернативные методы выполнения работ по монтажу винтовых свай своими руками. Однако вышеприведенный способ отличается относительной простотой и эффективностью, что позволяет монтировать винтовые сваи своими руками с минимальной поддержкой специалистов.

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.

Сварной наконечник

Опорные элементы со сварным наконечником – это дешевые изделия невысокого качества, особенно если они изготавливаются кустарным способом. К нижней части стальной трубы с заостренным концом приваривается буровая лопасть. Если лопасть расположена неправильно, такую сваю невозможно вертикально погрузить в грунт – она будет «уходить» в сторону.

Еще одна проблема сварных наконечников – низкое качество сварки и самого металла, из которого выполнена лопасть. У таких изделий лопасти легко деформируются и даже отрываются, если в процессе погружения опора натыкается на камни в грунте. Отрыв лопасти можно почувствовать в ходе работ по установке – труба будет слишком легко проворачиваться.

Если из-за низкого качества сварки и антикоррозийной обработки шов разрушится спустя несколько лет после обустройства фундаментного основания, свая потеряет опору. Это грозит неравномерным проседанием фундамента под нагрузками, разрушением ростверка, а затем и стеновых конструкций. Постройка в короткие сроки приходит в аварийное состояние.

Критические отзывы о винтовых свайных фундаментах в первую очередь базируются на опыте строительства подземных оснований с применением некачественных опорных элементов со сварным винтовым наконечником.

Недорогие изделия данного типа подойдут для возведения временных легких построек, различного рода ограждений и навесов. Для домостроения применять опоры со сварной лопастью рискованно.

Как выбрать стержни?

Выбирая изделия, нужно учитывать:

1. Тип и вес сооружения.
2. Несущую способность опоры.
3. Геологические условия участка.

Рассчитав суммарные нагрузки и используя справочную информацию о сопротивлении грунта, выбирают количество свай с учетом их несущей способности. Последний параметр напрямую связан с диаметром и длиной опоры. Длину выбирают, исходя из глубины промерзания грунта и высоты цоколя.

Рекомендации по выбору диаметра свай:

• Ø57 мм – заборы из сетки, легковесные конструкции;
• Ø76 мм – тяжелые ограждения из кирпича и профнастила;
• Ø89 мм – пристройки, террасы, гаражи, хозяйственные постройки;
• Ø108 мм – малоэтажные дома, дачи, бани, ангары;
• Ø 133 мм – тяжеловесные постройки весом до 12 т.

О размерах и диаметрах винтовых свай читайте в этой статье, как выбрать опоры для разных типов фундаментов — в этой. О винтовых сваях 108 расскажет эта статья.

Виды винтовых свай

В зависимости от материала изготовления винтовые сваи различаются на типы:

1. Металлические сваи – стальные изделия из профильной трубы. Отличаются недорогой стоимостью и возможностью ручного монтажа.
2. Железобетонные сваи – изделия, изготовленные из бетона, упрочненные армированным каркасом (подробнее об армировании свай читайте тут). Столбы имеют винтовую часть и оснащены металлическим наконечником. Отличаются повышенной несущей способностью и сроком службы от 100 лет за счет стойкости бетона к коррозийным процессам.

Металлические винтовые сваи по конфигурации лопастей различаются на:

• лопастные;
• спиральные;
• комбинированные.

По способу изготовления наконечников:

• литые;
• сварные;
• кованные.

По способу нанесения антикоррозионного покрытия:

• нанесение обмазочных материалов;
• холодное оцинкование;
• горячее оцинкование.

Подробнее о том, каких видов бывают винтовые сваи, можно узнать здесь, об оцинкованных винтовых сваях читайте здесь, о бетонных — тут, о металлических — тут.

Заводское производство и самостоятельное изготовление

Бетонные винтовые сваи изготавливают только на заводах, поскольку технология производства предполагает использование виброоборудования и сушильных камер. Металлические сваи можно сделать в домашних условиях при умении обращаться со сварочным аппаратом и болгаркой.

Себестоимость самодельных опор выходит в 3 раза дешевле покупных изделий, но нужно учитывать такие факторы:

Использовать профильные трубы из высокопрочных марок стали.
Для лопастей применять листовую сталь толщиной не ниже 4–5 мм.
Уделять внимание прочности сварочных швов.
Выбирать качественные гидроизоляционные материалы.

Заводские изделия изготовлены по ГОСТУ и соответствуют заявленным техническим характеристикам. В свою очередь для самодельных труб сложно рассчитать несущую способность, что предполагает риски в процессе монтажа и эксплуатации. Как сделать винтовые сваи своими руками, можно узнать тут.

Размеры опор

Характеристики винтовых свай:

• длина трубы – от 1 м;
• диаметр сечения – от 57 мм;
• толщина стенки трубы – от 3,5 мм;
• толщина лопасти – 4–5 мм;
• диаметр лопасти – 150–300 мм.

Сваи с такими размерами обеспечивают необходимую несущую способность для легковесных сооружений, построенных на суглинистых почвах, которые преобладают на территории Московского региона и других областей РФ.

Нагрузка

Допустимая нагрузка на фундамент определяется типом грунта, а также несущей способностью одной опоры. Характеристика винтовой металлической сваи зависит от длины столба, а также диаметра трубы и лопастей. Подробнее о нагрузке на винтовые сваи можно узнать тут.

Зависимость параметров отражена в таблице:

Тип грунта	Несущая способность сваи (тонны) диаметром 108 мм при диаметре лопастей 300 мм
длина столба – 1,5 м	длина столба – 2,5 м	длина столба – 3м
Пластичные глины	3,7	4,4	5,0
Полутвердые глины	4,7	5,4	6,0
Суглинки, супеси	3,7	4,5	5,0
Пески средней фракции	Не используются	9,5	10,5

Виды металлического каркаса

Армирование может быть нескольких видов:

• Плоским, сделанным из нескольких слоев металлических прутьев, соединенных между собой поперечными перемычками с помощью проволоки или сварки. Используются в качестве основы для закладки буронабивных опор и повышения прочности железобетонных опор небольшого диаметра.
• Объемным в виде круга или квадрата, изготавливаются с помощью автоматизированных сварочных линий. Требуют выполнения точных расчетов перед монтажом. Применяются для конструкций, несущих на себе значительную нагрузку от домостроения.

Согласно ГОСТа 10992, армирование свай может быть продольным и поперечно-продольным.

Продольным способом армируют конструкции, устанавливаемые в устойчивом грунте средней плотности: супеси, глина, суглинки. В сейсмически активных районах такое армирование не применяют из-за плохого сопротивления на изгиб и растяжение.

Армированный продольный каркас состоит из рифленых металлических стержней, соединенных между собой с помощью перемычек. В продольном ряду должно быть от 4 до 8 рядов прутьев, сечением от 12 до 15 мм.

В процессе погружения верхняя и нижняя части сваи испытывают максимальную нагрузку. Чтобы конструкция не деформировалась, ее усиливают сверху стальными сетками, установленными на расстоянии 50 мм друг от друга. Таких сеток монтируют 4-5 штук. Нижнюю часть укрепляют стальной обоймой, изготовленной в форме конуса. Ее приваривают к выступающим прутьям арматуры, подогнутым вовнутрь.

Каркас округлой формы.

Продольно-поперечный способ более надежный. Из-за большого расхода металла, стоят такие опоры значительно дороже. Но они способны выдерживать повышенные нагрузки. Изготавливают каркас из металлических прутьев диаметром от 11 до 15 мм, класса А1 или А2. Поперечные перемычки, соединяющие продольные ряды, изготавливают из металла, сечением от 8 до 12 мм.

При армировании круглых опор иногда применяют стальную сетку, собранную в цилиндр.

Расстояние между поперечными перемычками выбирают в зависимости от плотности грунта. В центральной части шаг составляет 200-300 мм. Если опора более 12 м расстояние между перемычками должно быть не более 200 мм.

Для каких грунтов они подходят?

Погружение винтовых свай производится на достаточную глубину, чтобы исключить воздействие вертикальных нагрузок морозного пучения. Остаются лишь боковые воздействия, которые, ввиду малой площади контакта, не способны оказывать решающего воздействия на опоры.

Поэтому при определении пригодности грунта принято рассматривать только механические качества.

Наиболее подходящими видами являются следующие типы грунта (по убыванию степени пригодности):

• Песчаные.
• Супеси.
• Суглинки.
• Глинистые.

Абсолютно неподходящими грунтами являются скальные и скально-обломочные виды. Кроме того, противопоказаны биогенные типы — торфяники, или рыхлые просадочные грунты.

С осторожностью надо относиться к сильно обводненным участкам, подверженным сильным сезонным колебаниям уровня грунтовых вод. При строительстве на подобных участках надо производить пробное бурение и увеличивать глубину погружения до максимума

При строительстве на подобных участках надо производить пробное бурение и увеличивать глубину погружения до максимума.