Все, что нужно знать о винтовых сваях для фундамента

Контроль качества

В связи с особенностями конструкции винтовых свай, техническими условиями предусмотрен пошаговый контроль качества изготовленной продукции, методы ее испытаний: на первоначальном этапе контролирующими органами проверяется соответствие всех применяемых материалов требованиям документации.

• Далее производится сверка геометрических параметров, допустимых отклонений.
• Затем проводятся статические испытания, позволяющие сравнить расчетные результаты с фактическими замерами. При несовпадении данных проект корректируется.
• Заключительным этапом является сдача изделия заказчику.

Они надежно закрепят фундамент, не нарушив естественную структуру грунта, сохранят окружающую среду от глобальных разрушений, сократив, при этом, сроки строительства в 2–3 раза.

Пример вычисления количества свай

Рассмотрим особенности расчета на примере дома квадратной формы с периметром 8х8.

К другим особенностям строения относятся:

• каркасный тип, крыша из шифера, крыльцо;
• размеры фундамента – 8х8, высота строения – 3 метра;
• в доме 3 комнаты, образованные пересечением сплошной стены длиной 8 метров и перегородки длиной 4 метра;
• каркас изготовлен из бруса 150х150, ростверк – 200х200;
• стены обшиты сендвич-панелями.

Вычисление площади стен:

• наружные – 8*3*4=96 кв. м;
• внутренние – 8*3+4*3=36 кв. м.

Вычисление массы стен при использовании табличных значений для массы 1 кв. м:

• наружные (несущие) – 50*96=4800 кг;
• перегородки – 30*36=1080 кг;
• общая масса – 4800+1080=5880 кг.

Вычисление массы цокольных и чердачных перекрытий при использовании табличных значений для массы 1 кв. м:

• цокольное – 8*8*150=9600 кг;
• чердачное – 8*8*100=6400 кг;
• общая масса – 9600+6400=16000 кг.

Для определения массы дополнительной нагрузки (внутреннего наполнения дома: отделочных материалов, вещей, оборудования) используется табличное значение 350кг/1кв. м. При вычислении нагрузки для двухэтажного дома вес дополнительной нагрузки умножается на 2.

8*8*350=22400 кг.

Вычисление общей нагрузки на фундамент:

16000+22400=38400 кг.

Вычисление количества свай по формуле К=Р*к/S, где:

«Р» – общая нагрузка;

«к» – коэффициент надежности (в примере – 1.4);

«S» – максимальная нагрузка на 1 сваю (это значение опирается на специфику сваи, в примере это – опора с диаметром 300 мм).

Сопротивление грунта определяется спецификой той местности, на которой возводится дом. В примере это грунт со средней плотностью 3 кг. /куб. см., слабым промерзанием 1 метр и глубоким залеганием грунтовых вод.

38400*1.4/2600=20.6

Приведенный пример показывает возможный вариант вычислений. Он не учитывает конкретную специфику отдельного строения, которая может повлиять на конечное количество свай и их размещение в плане фундамента.

Один из главных моментов – отделочные материалы и прочее наполнение дома, составляющее примерно половину нагрузки. Табличное значение отталкивается от усредненного веса материалов. Если используется массивная обшивка, например, плиты гранита или мрамора, кладка камня или кирпича и т. п., показатель общей нагрузки может существенно измениться. В таких обстоятельствах без точного подсчета веса всех элементов, относящихся к дополнительной нагрузке, не обойтись.

О свайных фундаментах и рекомендованном расстоянии между сваями смотрите в этом видео.

Монтажные мероприятия

В зависимости от размера винтовых свай, технологических требований, предъявляемых к возведению фундаментов, применяется три вида монтажа:

• Ручной способ. С помощью стального лома, являющегося рычагом, при слаженном взаимодействии нескольких человек осуществляется вращение. Этот метод пригоден только при использовании свай небольшого диаметра.
• Механический способ, при котором для завинчивания применяют легкие механизмы, например, лебедку.
• С помощью тяжелой строительной техники (бурильных установок, экскаваторов). При данном способе завинчивание возможно, как строго вертикально, так и с небольшим (около 40⁰), наклоном.

Определение несущей способности грунта

Определение сопротивления грунта нагрузкам является одним из ключевых этапов при расчете фундамента, в том числе нахождения расстояния между опорными элементами.

Основные факторы, от которых зависит несущая способность грунта:

1. Тип породы.
2. Насыщенность земли влагой.
3. Характеристики слоев почвы.
4. Уплотненность масс.

Перенасыщение почвы влагой, на которую влияет уровень подземных источников, снижает несущую способность грунта в несколько раз. Фактор увлажненности не касается участков, где в преобладающем количестве содержится песок средней и большой крупности. Предельные нагрузки на почву, которые не приведут к существенным осадкам фундамента, изучены и занесены в справочники общего пользования.

Данные, которыми пользуются конструкторы, занимающиеся инженерными расчетами для строительства фундамента, отражены в таблице:

Для строительства на слабом и переувлажненном грунте выбирают большее количество опор, вследствие чего уменьшается растояние между силовыми элементами. Узнать геологические особенности участка можно из результатов профессиональных изысканий, которые проводят специализированные компании.

Предназначение

Достаточно распространена установка винтовых свай. Они применяются в загородном строительстве: банно-оздоровительные комплексы, коттеджные поселки. Свайные фундаменты монтируются под ангары. Также сваи идеально подходят при строительных работах заборов, ограждений.

Также их задействуют на пирсах, причалах. Винтовые сваи здесь соединяют простоту и надежность. Они получили распространеннее в качестве опоры столбов, конструкций, линий электропередач. Их задействуют при монтаже рекламных конструкций, знаков. Такими сваями пользуются, если требуется построить фундамент быстро.

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:

Применение

Четырёхсвайный стальной ростверк

Фундаменты из винтовых свай могут быть установлены под любые объекты:

• промышленного строительства (здания заводов, фабрик, трубные эстакады, трубопроводы, промышленные ангары, ЛЭП);
• гражданского строительства (многоэтажные жилые дома, общественные здания, склады, ангары, ограждения);
• индивидуального жилищного строительства (жилые дома этажностью не более трех этажей, пристройки, хозяйственные постройки);
• сельскохозяйственного строительства (теплицы);
• транспортного строительства (дороги, проезды, шумозащитные экраны);
• военного назначения;
• гидротехнического назначения, в том числе устанавливаемые на обводненных грунтах (причалы, мосты);
• инфраструктуры, рекламные конструкции, МАФ;
• временные сооружения (торговые павильоны, аттракционы).

Кроме того, винтовые сваи используются при реконструкции фундаментов крупных гражданских и промышленных объектов, объектов индивидуального жилищного строительства, при укреплении склонов и берегоукреплении.

Грунты также практически не накладывают ограничений на применение винтовых свай. Более того, они являются предпочтительным вариантом при строительстве в таких сложных инженерно-геологических условиях, как районы вечной (многолетней) мерзлоты, крупнообломочные, пучинистые, слабые и обводнённые грунты и т.п.

В то же время конструктивные и геометрические параметры (конфигурация лопасти, количество, диаметр, шаг и угол наклона лопастей, толщина стенки ствола и лопасти) винтовых свай будут в каждом случае назначаться индивидуально в соответствии с физическими характеристиками и коррозионной агрессивностью грунтов, с данными о глубине промерзания, о нагрузках от строения, требованиями к жесткости, прочности, устойчивость и т.д.

Погружение винтовых свай выполняется вручную, механически (спецтехника) или с помощью редуктора. Возможность выбора способа монтажа, а также отсутствие шума и вибраций во время установки делают винтовые сваи незаменимыми при работе в условиях плотной городской застройки.

Краткая и общая схема монтажа

Здесь мы очень кратко просто по пунктам предоставим вам порядок действий при установке винтовых свай. Если вы никогда ранее не занимались монтажом, то обязательно подробнее изучите этот материал. Дело не сложное, но есть множество нюансов, которые просто необходимо соблюдать.Порядок действий:

• Разметить свайное поле.
• Вкручивание свай.
• Заливка полостей труб бетоном.
• Подрезка верхушек для получения ровной плоскости.
• Установить оголовки.
• Установка ростверка.

В современном строительстве используют специализированные машины для вкручивания свай. Такая машина обеспечивает более качественный и быстрый монтаж винтовых свай. А самое главное, обеспечит вертикаль, и раскачивание сваи во время вкручивания будет отсутствовать. А это в свою очередь, даст максимально плотный контакт с грунтом. Также желательно обработать места сварки и найденные повреждения, которые появились в процессе антикоррозийным составом.

Вот мы и закончили изучать возможные плюсы и минусы свайного фундамента и винтовых свай в частности. Прежде чем приступить к действиям, обязательно прочитайте приведенные ниже отзывы. Так как мнения о винтовых сваях расходятся, и люди говорят разное. Все очень индивидуально, поэтому выбирайте всегда исходя из своих условий постройки дома.

Схема использования винтовых свай
Погружение винтовых свай

Варианты размещения свай и их назначение

Правильное размещение свай – основа целостности и долговечности фундамента и всего строения. При расстановке опор, согласно оказываемой нагрузке, удается избежать критических зон, угрожающих просадке свай и отдельных частей дома. Если здание обладает сложными контурами, размещение опор требует особого внимания.

С этой целью разработано несколько основных методик.

• Одиночное размещение. Сваи устанавливаются под опорами каркасных конструкций, в угловых стыках стен и под всеми несущими элементами. При этом их интервал не может быть более 3 метров.
• Ленточное размещение. Сваи располагаются под несущими стенами с тем отличием от одиночного типа, что интервал их расположения заметно уменьшается и часто составляет всего полметра. Такая методика используется при необходимости выдерживать большую нагрузку (например, тяжелый 2-х или 3-х этажный дом).
• Кустовое размещение. Такой тип необходим для поддержания тяжелых одиночных или групповых конструкций. Определенного шага для этого типа нет, так как часто сваи размещаются близко друг к другу в хаотичном порядке, соответствующем оказываемой нагрузке. Их размещение напрямую зависит от расчета зон давления. Единственное условие – элементы должны присутствовать по всему периметру и площади плитного фундамента, для которого они являются опорами.
• Сплошное размещение или свайное поле. Опоры устанавливаются повсеместно под площадью плитного фундамента, шаг – примерно 1 метр. Такая методика используется для массивных строений или на грунтах со слабой несущей способностью.

Как правильно подбирать для дома, веранды, забора?

Винтовые сваи отличаются от остальных типов такого фундамента более дешевой стоимостью, но при этом ограниченной грузоподъемностью.

Рекомендации по выбору винтовых опор под разные случаи частного строительства:

Среди всех забивных опор широкое применение получили ж/б конструкции, которые в отличие от деревянных и металлических столбов, способны выдержать большие нагрузки и служат от 100 лет.

Назначение железобетонных забивных опор:

В отличие от двух предыдущих типов буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Перед тем, как подготавливать скважину, конструктору необходимо проанализировать суммарные нагрузки и геологию почвы.

В соответствии с потребностями в несущей способности фундамента бурят шурфы таких размеров:

Длины несущих элементов определяются, исходя из уровня твердых пород, в которые должны упираться нижние концы свай. При этом обязательным остается условие, что глубина фундамента закладывается ниже точки промерзания.

Толщина и марка металла

При изготовлении свай берется во внимание предполагаемая на них нагрузка и условия эксплуатации. Исходя из этого, рассчитывается их толщина

При процессах коррозии стенка сваи истончается. В связи с этим при нормальных показателях грунта (нейтральный) по существующим стандартам толщина стенки должна составлять 8 мм, а там где присутствует химическая активность – 9,5 мм. При строительстве необходимо на это обращать внимание. Так как некоторые производители нарушают требуемые международные стандарты, то это сказывается на качестве используемых конструкций.

Следует учитывать, как толщину стенок конструкции, так и ее лопастей. Если происходит строительство временного или легкого объекта, то допускаются такие показатели, как 5 мм. При строительстве крупных объектов с длительным сроком эксплуатации требуется придерживаться показателей 9,5-12,5 мм.

Буровые сваи

Технология устройства буронабивных свай

Буровые сваи классифицируются по способу устройства.

• буронабивные, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин,
• буронабивные, устраиваемые в скважинах, пробуренных в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с креплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами,
• буроинъекционные диаметром 150-250 мм, устраиваемые способом нагнетания мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины,
• буроопускные сваи, устраиваемые путём опускания в скважину железобетонной сваи и заполнения промежутка бетонной смесью.

Виды буронабивных свай отличаются способом устройства и назначением. Собственно, основной вид выполняется прямо по месту расположения методом бурения скважины, заполнения её бетонным раствором и армирования каркасом, заранее заготовленным на всю или частичную глубину скважины из железных стержней и проволоки.

В сложных грунтовых условиях, плывунных, песчаных и грунтах на уровне подземных водоносных слоёв устройство буронабивных свай (БНС) выполняется под защитой извлекаемых инвентарных обсадных труб или под защитой глинистого (бентонитового) раствора. Допустимо оставлять обсадные трубы в грунте, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 метров в сутки. Обычно это становиться известным по результатам инженерно-геологических изысканий и для устройства БНС используют более дешёвые оставляемые трубы.

Устройство БНС с обсадными трубами

Диаметр буронабивных свай определяется расчётом несущей способности и может находится в пределах 300-2000 мм, а глубина — ещё и уровнем залегания несущего опорного слоя грунта, и может достигать 76 м. Назначение буронабивных свай — обеспечение прочного фундамента для массивных зданий и сооружений за счёт большого диаметра и глубины погружения, позволяющей достичь малосжимаемых несущих пластов и обеспечения опорной пяты большой площади.

В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод устройства буронабивных свай непрерывным полым шнеком. Суть метода заключается в том, что бетонирование выполняется не с помощью отдельной бетонолитной трубы, а непосредственно через полость бурового шнека. По достижении буром проектной глубины в его полость под давлением подаётся бетон и по мере подъёма скважина заполняется бетоном. На последней стадии происходит погружение армокаркаса. После схватывания и выдержки бетона свая готова.

Устройство свай НПШ для фундамента нефтяного резервуара

Буроинъекционные сваи (БИС) имеют особое применение: укрепление старых, ветхих оснований зданий, а также в случае опасности оседания и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм происходит в непосредственной близости или сквозь массив фундаментной конструкции. Армирование БИС в этих случаях может и не производится.

Буросекущие сваи предназначены для устройства сплошной бетонной стены, способной нести функцию шпунтового ограждения котлована, служить фундаментом и стеной подвальной части здания. Выполняются методом последовательного бурения и бетонирования сначала нечётных скважин, а затем чётных с обеспечением их зацепления.

Расчёт свай

Расчёт фундаментных свай-стоек выполняется:

• По несущей способности грунта под пятой сваи,
• По прочности конструкции сваи,
• По имеющимся горизонтальным нагрузкам.

Последовательность подбора, изготовления, заглубления, проверки качества, испытаний свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Классификация свай

Винтовые сваи классифицируются по нескольким параметрам, например, материалу, из которого изготовлены, конструктивным и функциональным особенностям. Исходя из материала изготовления выделяют:

• сваи из железобетона (наиболее устойчивые к нагрузкам конструкции, которые, как правило, используются при возведении крупных объектов);
• сваи из металла (наиболее просты в установке, имеют небольшой вес);
• буронабивные и буроинъекционные сваи.

Сваи из железобетона — самые надежныеИсточник block-gbi.ru

Такие конструкции применяются в двух случаях: для возведения помещений с большим весом и для укрепления уже готовой конструкции. Буронабивные сваи отлично удерживают грунт от осыпания и оседания.

Что касается конструктивных и функциональных особенностей, то исходя из этих характеристик сваи делятся на:

• висячие;
• стойки;
• забивные сваи, изготовленные из железобетона.

Сваи-стойки заглубляют в рыхлый грунт до достижения ими твердой почвы, на которую делают упор. Таким образом происходит передача нагрузки от сваи к твердой почве. Следовательно, практически вся нагрузка (80%) распределяется не на элемент конструкции, а на твердую почву.

Такой тип свай рекомендуется использовать только в том случае, когда под мягкой и рыхлой почвой находится прочное основание.

Висячие сваи прочно укрепляются в почве Источник svaisnab.ru

Висячие сваи, в отличие от стоек, не передают нагрузку на твердую почву, а благодаря своим характеристикам прочно укрепляются в ней. Болты имеют специфическую шероховатость, что при вкручивании в почву дает максимальное сцепление. К такому типу свай относят буронабивные. После пробуривания почвы в нее заливается бетон. Вследствие чего более 70% всей нагрузки приходится не на стержень элемента, а на его стенки, что позволяет избежать обрушивания конструкции. С помощью таких элементов чаще строятся каркасные дома на сваях.

Заключение

Большинство строителей по мере возможности используют свайно-винтовое основание для строительства жилых домов, объектов промышленного назначения, сельскохозяйственных построек и не только. Опоры с диаметром сечения 108 мм являются универсальной конструкцией, которая несмотря на небольшой вес способна выдерживать до 7 тонн конструкции.

На текущий момент рынок предлагает широкий модельный ряд таких изделий, отличающихся между собой длиной, количеством лопастей, модификацией и, как следствие, несущей способностью. Большой ассортимент стержней позволяет подобрать изделия с нужными техническими характеристиками.

Как правило, себестоимость фундамента из винтовых свай значительно ниже железобетонных конструкций, а возможность монтажа основания своими руками предполагает для застройщика дополнительную выгоду.