Достоинства и недостатки фундамента на винтовых сваях

Технология возведения фундамента

Для обустройства фундамента по данной методике потребуются специальные винтовые сваи. Их диаметр и длина подбираются с учетом особенностей строящегося объекта. У основания трубы имеется несколько лепестков, которые позволяют вкручивать их подобно саморезу. На большинстве типов почв работы ведутся вручную. Если грунт имеет слишком высокую плотность, то с помощью ямобура в нем сверлятся отверстия, которые заполняются другой породой.

После установки свай, их верхние части срезаются по одному уровню. Далее они могут быть залиты бетоном (это нужно для увеличения жесткости конструкции). На верхнюю часть трубы приваривается металлическая пластина. Позже на которую укладывается балка или брус.

Характеристики винтовых свай – виды, типы, размеры

Ввиду того, что винтовые сваи изготавливаются по ТУ и востребованы для строений разного назначения, на разных типах грунтов, на рынке представлено несколько их разновидностей, а обобщенная классификация приведена в таблице:

№ п/п	Классификационный признак	Детализация
1	Особенность грунта	– грунт сезонного промерзания; – вечномерзлый грунт.
2	Тип наконечника	– литой; – сварной.
3	Число лопастей	– однолопастные; – многолопастные.
4	Размер лопастей	– широколопастные; – узколопастные.
5	Размер трубы (мм)	– длина – 3-12 м. – диаметр – 89-325 мм. – толщина стенки – 8-12 мм.

Технические характеристики каждой из разновидностей

Разновидности опор

Производители свай предлагают несколько видов изделий. Они различаются по нескольким критериям:

• размерам;
• наконечникам;
• по ширине и количеству лопастей;
• типу стали (материалу изготовления);
• защитному покрытию.

По диаметру и длине

При этом важно учитывать несколько показателей:

• глубину, на которой залегает плотный грунт;
• глубину промерзания почвы в регионе;
• высоту цокольного этажа.

Диаметр и длина винтовых свай  рассчитывается индивидуально.

В большинстве случаев длина опоры варьируется в пределах 2500-3500 см.

Диаметр опор — от 57 мм до 130 мм. От этого показателя зависит прочность готовой конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают несколько вариантов изделий:

1. Маленький диаметр опоры 57 мм. Для такой сваи нагрузка составляет 800 кг. Сфера использования такого фундамента относительно узкая: установка ограждений из сетки-рабицы или штакетника.
2. Труба диаметром 76 мм. Она подходит для строительства заборов из частого штакетника или профнастила. Максимальная нагрузка достигает 3000 кг.
3. Диаметр 89 мм. Использовать опоры можно для возведения беседок, легких гаражей, хозпостроек, веранды. Несущая способность достигает 4-5 т.
4. Диаметр 108 мм. Такие трубы рекомендуют при строительстве небольших бревенчатых срубов и каркасных домов. Опора выдерживает до 5-9 т.
5. Диаметр 133 мм. Сваи с максимальной нагрузкой 12-14 т используются в малоэтажном строительстве, когда в качестве строительных материалов используется кирпич или газосиликатные блоки.

По типу наконечников

Винтовые сваи бывают 2 видов:

1. Литые. Такие элементы изготавливаются путем литья, в результате наконечник с лопастью представляет собой единую деталь. Они характеризуются повышенной прочностью, однако их цены выше. Применять их рекомендуют на твердых каменистых почвах.
2. Сварные. Эти наконечники изготавливаются путем приваривания лопасти к наконечнику. Низкая цена объясняется относительно низкой прочностью. Если такую опору попытаться поднять из земли, есть высокий риск срыва лопасти.

Винтовые сваи бывают литые и сварные.

По количеству лопастей

Опоры бывают:

1. Однолопастными. Их рекомендуют к использованию на грунте с высокой несущей способностью. Однолопастные сваи со сварным наконечником быстро достигают критической нагрузки, что вызывает срыв лопасти.
2. Многолопастными. Наличие 2 лопастей обеспечивает повышенную стойкость к горизонтальным, вдавливающим и выдергивающим нагрузкам.

По материалу изготовления

В зависимости от применяемой стали выделяют несколько видов опор:

• сталь СТ3 — из нее производят сваи, подходящие для грунта со слабой химической агрессивностью;
• Ст20 — такой сплав рекомендуют для работ на почвах средней химической агрессивности;
• опоры из стали 30ХМА и 09Г2С подходят для высокой химической агрессивности среды.

Сваи различаются по материалу изготовления.

По типу защитного покрытия

Стальные опоры после установки будут взаимодействовать с влагой, поэтому им необходима надежная наружная защита от коррозии. Лучше всего выбирать изделия, которые уже обработаны защитным составом на заводе. Существует несколько типов покрытий. Максимальную защиту обеспечивают эпоксидные и полиуретановые составы, а также цинкование холодным способом.

По области применения

Сваи различаются шириной и расположением лопастей, строением наконечника. Эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики. По области применения винтовые опоры делят на 4 категории:

1. Изделия с 1 широкой лопастью, которая расположена на коротком наконечнике. Они подходят для работы на любых грунтах. Для строительства частных домов из блоков следует брать опоры большого диаметра и соблюдать малый шаг при установке.
2. Сваи с 2 лопастями, расположенными на разной высоте. Для установки такого фундамента требуется специализированная техника. Опоры подходят для строительства 2-этажных дачных домов и характеризуются повышенной устойчивостью к усадке и выдергиванию.
3. Изделия многовитковые с длинным наконечником и узкими лопастями разработаны для установки в каменистый грунт.
4. Сваи без острого наконечника имеют ограниченные функции и предназначены для строительства в условиях вечной мерзлоты.

Сваи имеют разные области применения.

Выбор материалов для фундамента

Если перед покупкой элементов винтового фундамента не определена расчетная нагрузка на опоры, не учтена глубина промерзания грунта, то обязательно дает о себе знать еще один существенный минус – проседание всей фундаментной конструкции. Параметры свай зависят от вида грунта, рельефа участка, габаритов и функций строения.

1. Несущая способность винта. Она подбирается в зависимости от типа сооружения и напрямую зависит от диаметра трубы, из которой изготовлена опора. Это видно на примере популярных свай длиной 2,5 м.

2. Длина. Этот параметр сваи зависит от физических свойств и глубины промерзания почвы, рельефа местности. Если грунт достаточно плотный, а поверхность участка плоская, линейный размер винта вычисляется так: глубина промерзания грунта плюс запас на подрезку (0,2 м) плюс высота цоколя (0,4 – 0,6 м).

Если грунт слабый, для определения минимальной длины выполняют пробное бурение: садовый бур медленно ввинчивают в землю и периодически проверяют наличие на лопастях комьев суглинка или песка. Для обустройства винтового фундамента толщина плотного слоя должна быть не менее 0,7 м, а его несущая способность – как минимум 2,5 кг/см2.

Для неровного участка берут сваи разной длины: если разность высот между соседними рядами свай составляет более 0,5 м, то для нижнего ряда покупают винты на 1 м длиннее, чем для верхнего.

3. По типу наконечника и лопастей. Для плотных суглинистых, песчаных грунтов и вечной мерзлоты применяют сваи с цилиндрическим торцом, узким ребром винта и диаметром лопасти до 400 мм.

На обычных грунтах винтовое основание делают из труб с усеченным конусом на конце и диаметром лопасти 500 мм. В пучинистые, рыхлые грунты лучше всего вкручивать винты с заостренным наконечником и большой лопастью (диаметр 850 мм), сужающейся книзу и доходящей почти до острия.

На рынке предлагаются винты с технологическими оголовками – приваренными к верхнему торцу плитами прямоугольной, круглой или U-образной формы. Их плюс в том, что они облегчают сборку деревянного дома, а минус – в удорожании фундамента. Если постройка не из дерева, металлический ростверк приваривают непосредственно к свайным трубам.

4. Качество деталей. Как свидетельствуют отзывы, лучше покупать винты с литым или кованым наконечником. Сварное соединение лопастей – относительный минус конструкции. Чтобы его минимизировать, следует осмотреть сварочный шов – он должен быть не прерывистым, а сплошным. От коррозии сваи должны быть защищены одним из следующих способов: пескоструйная обработка плюс покраска; горячее цинкование; покрытие полиуретановой смолой.

Высокая цена сваи оправдана в том случае, если к изделию приложены документы с указанием его рабочих характеристик, протоколы лабораторных исследований сварных швов. Протестировать винты можно с помощью пробного вкручивания: после него на лопастях не должно остаться механических повреждений.

Профессиональная закладка фундамента начинается с геологического исследования участка. Далее выполняется инженерный расчет, в ходе которого определяют общую нагрузку на основание, минимальную несущую способность свай, их типоразмер и количество. После этого инженер составляет схему расположения опор и уточняет их число.

Стоимость винтового фундамента под ключ определяется как сумма следующих статей расходов:

• цена сваи, умноженная на их количество;
• затраты на использование специальной буровой техники;
• транспортные расходы;
• стоимость проектной документации;
• оплата труда инженера и монтажников.

В целом стоимость свайного фундамента зависит от габаритов и веса строения. В Москве средняя цена квадратного метра фундамента на винтах для дома без подвала, теплицы, забора или бани составляет 775 — 800 рублей.

Несколько недостатков

Несмотря на большое количество положительных качеств, винтовые сваи имеют и отрицательные свойства, в числе которых следует указать:

• невозможность возведения зданий и сооружений на каменистых и скальных грунтах;
• ограничение несущей способности, определяемой одноэтажным строительством;
• необходимость проведения мероприятий по защите свай от коррозии и блуждающих токов;
• сложности с обустройством подвала или погреба под домом;
• необходимость бетонирования внутренней полости труб и утепления пола.

Все сваи должны быть вкручены на глубину ниже точки промерзания грунта. Следовательно, необходимо обеспечить строгий контроль выполнения монтажных работ нанятой бригадой.

Проведение подготовительных работ

Прибыв на участок, специалисты проводят осмотр местности, а также изучают тип грунта. При необходимости выполняется пробное бурение. Только на основании полученных данных составляется индивидуальный проект, подходящий для конкретного дома на конкретной местности. На основании этого проекта выполняется монтаж свайно-винтового фундамента.

В первую очередь определяется количество свай. Это зависит не только от размера здания и основного используемого материала (а значит и веса всей конструкции), но и от характеристик грунта. На нормальных почвах сваи устанавливают на расстоянии в три метра, но на слабых грунтах это количество значительно уменьшается.

Поэтому крайне важно правильно рассчитать, сколько свай нужно использовать при строительстве.

Кроме того, предварительный осмотр позволяет подобрать оптимальные материалы. Например, проведя необходимые расчеты, специалисты точно определяют диаметр и длину свай. На эти параметры напрямую влияет глубина промерзания и пучинистость грунта.

Наконец, выбирается наиболее подходящий тип наконечника. Сегодня при строительстве используют литые и сварные наконечники, имеющие лопасти разного размера и формы. Выбрать конкретный вариант можно, лишь исследовав особенности почвы.

Особенности конструкции

Винтовые сваи под фундамент представляют собой стальные одношовные трубы, получаемые при помощи закручивания проката и его последующее сварки. Внизу трубы приварена спиралеобразная лопасть, позволяющая вкручивать изделие в землю на необходимую глубину.

Покрывается конструкция двумя слоями специального состава на основе эпоксидной смолы. Это вещество предназначено для герметизации внутреннего материала и защиты металла от коррозии и других разрушающих факторов. Глубина вкручивания свай в землю может доходить до двух метров, поэтому они должны быть хорошо подготовлены к эксплуатации в столь неблагоприятных условиях.

Сваи винтовые для фундамента своими руками можно увеличивать в длине, но только используя в качестве промежуточного звена специальную муфту. Удлинять изделие без муфты категорически запрещается, так как это опасно для устойчивости будущей постройки.

Технология зимнего монтажа

Технология монтажа свайно-винтового фундамента в зимний период позволяет производить работы в короткие сроки с обеспечением высокой степени надежности конструкции. Несомненное преимущество заключается в ограниченном использовании растворов бетона зимой, что требует существенного увеличения финансовых и физических затрат. Применение винтовых свай – это отсутствие работ по устройству опалубки, армирования, подготовке основания с применением песка и щебня. Без сомнения, установка винтовых свай зимой – это самое оптимальное решение для строительства домов малой этажности. Производство работ по монтажу свайно-винтового фундамента зимой предусматривает следующие последовательно выполняемые операции:

• • площадку строительства очищают от снега и подготавливают подъездные пути для строительной техники;
  • производят разбивку осей здания и отмечают места размещения винтовых свай;

• при помощи специализированной техники пробуривают скважины (при необходимости) и приступают к последовательному ввинчиванию самих свай; установку опор начинают с характерных точек – углов и мест пересечения наружных и внутренних стен;
• одновременно обеспечивают единый горизонтальный уровень верхних частей свай; это один из важных этапов, поскольку разница в отметках повлечет обязательный демонтаж и повторную установку свай, а это в зимний период особенно не желательно; высотные отметки рекомендуют задавать при дневном освещении, с этой целью используют геодезические приборы: теодолит и нивелир;
• заполняют полость ствола сваи сухой бетонной смесью и монтируют стальные оголовки;
• производят обвязку свайного поля.

Преимущества и недостатки

Типы свайного фундамента разделяют в первую очередь по способу устройства на забивные, набивные и винтовые. Каждая модель конструктивного элемента характеризуется своими особенностями.

К общим достоинствам всех типов свай следует отнести следующие:

1. Применимость для всех типов грунтов и рельефов любой сложности. Там, где закладка ленточного или плитного основания будет неэффективной или нецелесообразной, используют опоры.Свайные фундаменты можно строить на неустойчивых, переувлажненных грунтах, участках с риском оползней или подтопления, заболоченных территориях, а также на склонах и впадинах.
2. Экономическая целесообразность. Закладка одиночных силовых элементов, связанных в единую конструкцию обвязкой, обходится на 30–40 % дешевле, чем строительство плитного или ленточного заглубленного основания.
3. Возможность подобрать силовой элемент для любых условий. Популярность свайной технологии обусловила рост предложений от производителей свай. Сегодня можно подобрать опоры с несущей способностью от 0,8 до 15 и более тонн, а для глубокой закладки используются составные элементы.
4. Небольшой объем земляных работ. Если в случае с заглубленным ленточным или плитным основанием нужно рыть котлован на проектную глубину, то для устройства набивных свай достаточно пробурить скважины в грунте, а забивные и винтовые столбы погружаются в почву посредством силового воздействия.

Недостатки свайной технологии:

1. Сложность инженерных расчетов. Технология свайного фундамента может удовлетворить практически все гидрогеологические и проектные условия, но для этого потребуется провести ряд инженерных вычислений. Перед проектированием конструктору необходимо изучить нормативные требования к строительству фундаментов, что учесть возможные нюансы для каждого типа опор.
2. Трудоемкость работ по обустройству подвальных помещений. Организовать строительство подземных помещений в пространстве между силовыми элементами возможно, но это приведет к значительному удорожанию проекта, которое практически перекроет выгоду от применения свайной технологии.

Для частного дома

Частные жилые дома и коттеджи отличаются сравнительно небольшим весом по сравнению с многоэтажками и промышленными объектами. Эта особенность позволяет отказаться от закладки дорогостоящего железобетонного ленточного или плитного основания в пользу заводских или самодельных свай.

Преимущества свайной технологии для частного строительства:

• возможность закладки фундамента своими руками (винтовые, набивные сваи);
• при необходимости доступны способы усиления основания (при строительстве пристроек, увеличении этажности, замене перекрытий в доме и т.д.);
• ремонтопригодность.

Почему не стоит строить частный дом на свайном фундаменте:

• значительные теплопотери за счет подъема дома над уровнем земли;
• трудоемкая процедура инженерных расчетов;
• на участке наблюдается высокая сейсмическая активность.

Разных видов свай

Выбор свай основывают на результатах гидрогеологических изысканий грунта, а также инженерных расчетов по проектным нагрузкам. Сравнительная таблица по плюсам и минусам для различных типов силовых конструкций:

Тип опор	Преимущества технологии	Недостатки технологии
Забивные железобетонные	повышенная несущая способность (до 20 т); долгий срок службы (более 100 лет); стойкость к коррозии.	необходимость применения спецтехники для заглубления в грунт; появление динамических нагрузок и вибрации, действующих на грунт и ближайшие постройки.
Забивные стальные	широкий выбор моделей с различными конфигурациями и характеристиками; высокий эксплуатационный ресурс.
Забивные деревянные	дешевизна и доступность материала; экологическая чистота.	ограниченная грузоподъемность; сравнительно короткий срок службы; подвержены воздействию почвенной влаги.
Буронабивные	большая несущая способность; продолжительный срок службы; изготовление ручным способом.	большой расход бетона; сложно рассчитать несущую способность; необходимо укреплять стенки от обрушений.
Винтовые металлические	относительная дешевизна; высокая грузоподъемность; возможность монтажа своими руками; возможность повторного использования.	подверженность коррозийным процессам; недопустимость заглубления в грунт с каменистыми включениями, которые могут повредить лопасти.
Винтовые железобетонные	прочнее металлический винтовых свай и удобнее при монтаже, чем забивные ж/б аналоги; не подвержены коррозии.	имеют значительный вес; сложно выдержать соосность при монтаже.