Сваи винтовые для фундамента

Минусы и плюсы свайного фундамента

Теперь подробнее поговорим о достоинствах и недостатках свайного фундамента. К неоспоримым достоинствам можно отнести следующие аспекты:

• Возможность возведения фундамента на участках со сложным рельефом и большим уклоном. Там, где для других видов фундаментов пришлось бы разориться на бетон, или же потратить много денег на земляные работы, выравнивая участок, сваи на голову обыгрывают своих конкурентов, так как свайный фундамент не имеет практически никаких ограничений по перепадам высот.
• Возможность использования свай практически на любых грунтах – он будет устойчив как на заболоченной местности, так и на глинистых грунтах. Закладывание фундамента на сваях целесообразно, когда верхний слой почвы отличается малой несущей способностью и значительной толщиной:

1. На черноземных, плодородных и заиленных землях, рядом с лесными угодьями.
2. В болотистой местности, на торфяниках, песчано-глинистых плывунах, глинах и суглинках в пластичном состоянии.
3. На солончаках, просадочных грунтах.
4. В регионах с вечной мерзлотой, при значительной глубине промерзания.
5. В районах с высоким УГВ (уровнем грунтовых вод), с угрозой подтопления.
6. На лесовидных почвах, теряющих прочность при насыщении водой. Во всех указанных случаях нагрузку от дома необходимо передать на плотные слои грунта. Ленточные фундаменты или утепленная шведская плита при такой глубине становятся экономически невыгодными, да и попросту, такие фундаменты могут оказаться непрочными.

• Небольшая трудоемкость работ. Если рассматривать винтовые сваи, то процесс монтажа заключается в завинчивании свай в грунт. Как правило, с этой работой может справиться два человека без использования специальной техники. Отсюда вытекает еще один плюс – возможность проведения работ своими руками без привлечения наемных специалистов.
• Высокая скорость работ. Фундамент из винтовых свай может быть возведет за один день, а уже на следующий день можно проводить дальнейшие работы по возведению дома.
• Низкая стоимость. Готовый фундамент из буронабивных или винтовых свай обойдется на порядки дешевле других видов фундамента.

Существуют у такого вида фундамента и минусы:

Пониженная несущая способность свай по сравнению с другими видами фундаментов. При неправильном расчете нагрузки на сваи, они могут просесть, повредив каркас строения

Поэтому перед выбором вида фундамента важно сделать все необходимые расчеты и убедиться, что будущий фундамент будет способен нести нагрузки от строения. Если для стройки выбраны винтовые сваи, но при этом вы планируете построить тяжелый дом, то выходом из этой ситуации будет использование винтовых свай диаметром больше чем 133 мм (стандартный диаметр винтовых свай)

При этом проблемой является то, что многие компании, работающие на рынке, не имеют возможности и специальной техники для монтажа таких свай. Отсутствие подвала

В домах на свайных фундаментах нет возможности организовать полноценный подвал, так как при монтаже фундамента не происходит выемки грунта под домом. Однако, при расположении домов на большом уклоне, получится организовать хозяйственные помещения в образовавшемся пространстве.

Необходимость дополнительного утепления цоколя здания. Минусов свайных фундаментов является продуваемый цоколь строения. Это создает обязательную необходимость (в отличие от бетонных фундаментов) в утеплении.

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.

Свайно-винтовой фундамент – плюсы и минусы

Срок службы и удобство эксплуатации строения во многом зависит от основания. Рассматривая плюсы и минусы дома на сваях, стоит отметить возможность:

1. Возведения на любом грунте в любой климатической зоне. Допустимо строительство в регионе с вечной мерзлотой и на болотистой местности.
2. Строительства на участке с любым рельефом.
3. Выполнения строительных работ в любое время года. Погодные условия неспособны оказать негативного влияния на характеристики формируемого фундамента.
4. Установки винтовых опор на участке с любым уровнем грунтовых вод.
5. Выполнения монтажных работ в сжатые сроки. При наличии специальной техники и хорошей проходимости грунта винтовые сваи для дома среднего размера могут быть подготовлены за один день.
6. Снижения затрат на устройство фундамента. Цена фундамента из винтовых опорбудет на треть ниже оснований другого типа, например, ленточного.
7. Устройства тёплого подполья при грамотно выполненном утеплении фундамента. Иногда проектируется технический этаж.
8. Монтажа инженерных коммуникаций одновременно с устройством фундамента.
9. Выполнения монтажа своими руками, если цена работ окажется высокой для семейного бюджета.

Монтаж возможен в любое время года

К достоинствам винтовых свай также стоит отнести:

• устойчивость к морозному пучению;
• установку без предварительной подготовки котлована, поэтому на строительной площадке не будет завалов выбранного грунта, что особенно актуально для небольших по площади участков. Также отпадает необходимость в дополнительных затратах на вывоз лишнего грунта;
• сухие полы и стены дома, так как такой фундамент не имеет капилляров, через которые влага из грунта могла бы попасть внутрь строения;
• длительный срок службы при соблюдении технологии монтажа и использовании качественных материалов.

Для монтажа свай не надо подготавливать котлован

К недостаткам фундамента на винтовых сваях стоит отнести:

1. Сложность устройства на участках со скальными породами и грунтом, содержащим большое количество камней.
2. Вероятность снижения несущей способности фундамента при увеличении нагрузки на винтовую сваю. Это может стать причиной разрушения стен.
3. Повышенные требования к системе водоотведения, что может стать причиной повышения цены на устройство фундамента.
4. Разрушение материала под действием коррозионных процессов, если дом возводится на участке с повышенной химической агрессивностью грунта.

К месту строительства предъявляются определённые требования

Советы по выбору

При выборе конкретного типа винтовых свай следует исходить из ряда условий:

1. Типа грунта.2. Вида сооружения, нагрузки на сваю.3. Стоимости свай (сметы работ).

Свая аналогичного типа, но большего диаметра может стоить примерно вдвое дороже. Поэтому из соображений экономии для возведения заборов целесообразно выбирать оптимальный диаметр трубы. Для легких ограждений (дерево, поликарбонат, сетка) достаточно 57 мм, для металлических заборов — 76–89 мм. В случае более тяжелых оград (кирпичных, каменных) следует выбирать 89–108 мм.

При больших нагрузках желательно выбирать сваи с наконечниками литого типа. При возведении заборов обычно останавливаются на более дешевых сварных.

Имеет также значение вид исполнения наконечника — открытый или закрытый. Закрытый применяется на сыпучих грунтах типа песка и торфа, открытый — на остальных. В случае каменистого грунта следует выбирать усиленную конструкцию с двойными лопастями.

Еще один важный момент — антикоррозийные свойства сваи. Такое исполнение обязательно применять при работах на грунтах с повышенной влажностью, мерзлоте, при наличии грунтовых вод и пр. Существует несколько вариантов антикоррозийных покрытий — на основе цинка и эпоксидных смол.

Последний фактор — длина свай. Обычно достаточно заглубления на 1,5—2 м. На сложных грунтах (водянистых, мерзлоте, термокарстах) этот параметр должен быть увеличен до 4–5 м. Отметим, что зачастую перед монтажном винтовых свай в проблемных условиях требуется провести предварительные изыскания. Сэкономить средства можно, купив одну сваю и самостоятельно вкрутив ее на участке. Это поможет предусмотреть возможные проблемы.

Помимо величины заглубления, следует также учитывать способ монтажа забора на свайный фундамент. От этого тоже зависит выбор оптимальной длины сваи, что непосредственно влияет на общую стоимость работ.

Как сделать фундамент из винтовых свай

Где купить конструкции? Вопрос не является сложным

Желательно обратить внимание на продукцию проверенных временем производителей, которые на рынке не один год, и зарекомендовали себя с положительной стороны. Можно посетить специализированную торговую точку, ознакомиться с представленным ассортиментом, узнать, что сколько стоит, пообщаться с профессиональным менеджером по продажам, получить от него профессиональную консультацию

Установка опорных элементов осуществляется двумя способами:

1. Ручным. Предполагается, что работы будут проводиться самостоятельно или с несколькими помощниками. Необходимо обзавестись железным прутом, который вставляется в специально приспособленное отверстие. Он позволяет крутить изделие вокруг своей оси, постепенно углубляя в почву. При возникновении трудностей с монтажом на помощь придет пошаговая инструкция, выложенная в интернете. Работа долгая и кропотливая, отбирает много сил и свободного времени. К данному методу прибегают в том случае, если нет реальной возможности завезти на площадку технику. Ручная установка считается самой бюджетной.
2. Механическим. Скорость манипуляций на высоте, но и затраты возрастают. При помощи специальной техники установка фундамента осуществляется за один день. Закручивание происходит благодаря крутящему моменту. Перекос стержня практически невозможен. Глубина выдерживается в обозначенных пределах.

Можно ли считать свайный фундамент капитальным?

Винтовые сваи, которые вкручивают в грунт действительно могут выдерживать колоссальные нагрузки. И быть фундаментом для тяжелых и массивных сооружений. Что дает основание по праву считать фундамент на винтовых сваях не просто полноценными капитальным, но и весьма надежным.

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

Часто людей пугает внешний вид такой конструкции. Со стороны сваи выглядят очень хлипко и с трудом верится, что такая опора может выдержать большой дом. Из-за такого внешнего вида у людей просто возникает дисбаланс. Как «вот это» можно назвать «капитальным»? Но инженеры говорят обратное, показательным фактором является то, что на свайных фундаметах разрешается строить жилые дома. Это позволяет с уверенностью сказать, что винтовые сваи — это надежный и капитальный тип основания.

Дом на винтовых сваях

Классификация (разновидности) свайных фундаментов

Свайный фундамент подразделяется на несколько видов, в зависимости от типа свай, метода монтажа и других факторов. Ознакомиться с классификацией нужно перед началом строительства, особенно если планируется всю работу провести самостоятельно, не прибегая к помощи спецтехники.

По методу погружения

Рассматривая, какие бывают сваи, классифицировать их нужно по методу погружения:

1. Забивные. Установить в обычный или вечномерзлый грунт их можно только при помощи специальной строительной техники – вибропогружателя.
2. Набивные. Представляют собой железобетонные трубы, которые создаются бурением скважин и заливкой их раствором бетона.
3. Буровые. Железобетонные сваи, устанавливаются в предварительно пробуренных скважинах.
4. Винтовые. Столбы в виде сверл, ввинчиваются в землю ручным методом.

По способу воздействия на почву

1. Висячий. Нагрузка передается на землю посредством трения о бока материала.
2. Стойки. Нагрузку принимает на себя прочная часть земли, расположенная под несущим слоем. В этом случае не допускается осадка свайного фундамента.

По методу размещению элементов в грунте

Следующая классификация определяет способ размещения металлических столбов в грунтах:

1. Одиночный. Каждая свая устанавливается отдельно и не объединяется с другими элементами.
2. Коллективный. Сваи объединяются в ленты, располагаемые по периметру стен. При таком методе установки нагрузка распределяется равномерно на все опоры. Подходит для неустойчивого типа грунта и местности со скоплением осадков.
3. Кустарный. Этот свайный фундамент представляет собой объединение нескольких свай, находящихся под несущими элементами здания.

Устанавливаются сваи вертикально, но при строительстве дома на склонах опоры монтируются под наклоном. Данный тип подходит для местности, подверженной постоянным сильным осадкам, которые приводят к подвижности земельного участка.

По материалу изготовления

Какие бывают сваи определяют по материалу, используемому при изготовлении.

1. Стальные. Металлические элементы прочные, долговечные, подходят для установки в вечномерзлых грунтах и каменистой почве. Но есть и минусы у стальных труб. К ним относится необходимость проведения антикоррозийной обработки, большой вес, высокая стоимость материала.
2. Деревянные. Изготавливаются из древесины хвойных пород, отличаются низкой стоимостью. Минусы – подверженность гниению, недолговечность. Используются в строительстве редко. Недостатки деревянных свай легко устраняются специальными смесями.
3. Железобетонные. Изготавливаются на строительной площадке при наличии специальной техники. Для производства используется высококачественный бетон марки выше 200. Плюсы – устойчивость к физическим и погодным воздействиям, срок службы более 100 лет. Недостатки – высокая стоимость, необходимость покупки или аренды техники для изготовления свай.

По типу строения

Свайный фундамент подходит для строительства малоэтажных зданий:

1. Для дома из бруса подходит основание из железобетонных или металлических свай с ростверком.
2. Кирпичное здание требует прочного основания, созданного из железобетонных свай.
3. Каркасный дом не требует дополнительного укрепления, для него подойдет фундамент на основе обработанных деревянных свай.
4. Под баню фундамент не требует укрепления и устанавливается из любого вида свай.

Какие виды свайных фундаментов подходят для конкретной площадки, определит специалист после анализа почвы.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

• 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально. Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, мм

Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.