Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства отдельный выпуск

При высоком УГВ и неустойчивом грунте фундамент для частного дома часто приходится делать из свай. Использовать другие варианты в такой ситуации оказывается слишком нерационально. Они будут получаться либо слишком дорогими, либо недолговечными из-за повышенной влажности почвы. Железобетонный свайный фундамент буронабивного типа более дешев и прост в исполнении. Его без проблем можно сделать самостоятельно.

Содержание

1. Что это такое?
2. Виды и подвиды
3. Плюсы и минусы
4. Пошаговая инструкция
5. Применение в строительстве

Что такое свайный фундамент?

Свайный фундамент – это вертикальные опоры из железобетона, погруженные в грунт. Сверху их обычно связывают ростверком либо монолитной плитой, которые служат основанием для стен дома. В зависимости от типа свай они в почву забиваются, закручиваются либо просто погружаются в заранее высверленные в земле отверстия.

Схема одного из видов с подземным ростверком

Железобетонный ростверковый вариант по внешнему виду и общей конструкции – прямой аналог ленточного фундамента. Только “лента” здесь меньших размеров и лежит не в грунте, а на сваях. Это отлично защищает ростверк от влаги и пучения. Причем вся энергия сезонного расширения/сжатия пластов почвы проходит мимо свайных опор. Они изначально погружаются ниже уровней промерзания грунта, стоя на плотном неподвижном основании.

Виды фундамента на сваях

В зависимости от технологии погружения опор свайные фундаменты бывают:

• На висячих сваях;

• На подпорных сваях.

В первом случае столбы как бы висят в земле без опоры на несущий слой за счет банальных сил трения. Во втором они наоборот опираются на твердые пласты грунта. Висячий фундамент требует большого количества свай и более основательных расчетов на базе серьезных геодезических исследований участка. Для строительства частных коттеджей в два-три этажа такую технологию не используют.

В малоэтажном домостроении более востребован подпорный вариант. Сваи здесь не забиваются сплошным полем, их требуется гораздо меньше. Для обычного дома за городом вполне хватает четырех опор по углам и нескольких под несущими стенами. Такой свайный фундамент своими руками выполнить гораздо проще.

Сваи для устройства подобного основания можно взять:

1. Винтовые (вкручиваемые) стальные.

2. Забивные железобетонные.

3. Буронабивные из асбестоцементной трубы и железобетона внутри.

Виды свай для разных типов фундамента

Частные застройщики для строительства свайного жб фундамента обычно выбирают винтовую либо инъекционную (буронабивную) технологию. При этом у “винтов” из стали есть серьезное ограничение – глубина заложения при самостоятельном монтаже. При неглубоком залегании плотных слоев (до 2-х метров) их самостоятельно еще можно закрутить в землю, а вот для более длинных опор уже нужна будет специализированная техника.

С буронабивными аналогами ситуация принципиально иная. Они делаются из труб, для погружения которых в землю необходимо вырыть соответствующего размера яму. Даже если она потребуется под пару метров глубиной, в плотном не осыпающемся грунте выкопать такой котлован своими руками для будущего основания будет несложно.

Плюсы и минусы свайного основания

У каждого основания имеются плюсы и минусы. Это далеко не универсальный вариант для любого грунта. Не для каждого участка он подойдет. Зато стоит такое основание под частный дом не так дорого, как фундамент плита или заглубленный ниже точки промерзания жб ленточный аналог. В винтовом исполнении опора на сваях обойдется на 30–40%, а в буронабивном – на 20–25% дешевле.

Среди плюсов рассматриваемого варианта можно выделить:

• Возможность устройства там, где классические варианты нельзя сделать из-за высокого УГВ, пучинистого грунта или большой глубины промерзания;

• Высокая скорость и предельная простота работ при самостоятельном их выполнении;

• Экономичность – выбрав фундамент на сваях, во многих случаях можно сэкономить до трети выделенных на обустройства опоры для дома средств;

• Минимум земляных работ – для ленточного либо плитно-монолитного аналога копать земли придется в разы больше.

Минусы у свайного фундамента следующие:

• Сложность проведения расчетов при проектировании;

• Возможность применения только для легких зданий;

• Необходимость утепления пола и невозможность устройства подвала.

Чтобы такое основание прослужило долго, подготовку его проекта лучше доверить профессионалам. Здесь очень важны тщательные исследования грунта и грамотные расчеты. Необходимо заранее предусмотреть, как поведет себя каждая свая в будущем под нагрузкой. Малейшая ошибка – ростверк и стены на нем поведет сразу же. В результате даже кровля из металлочерепицы или профнастила на крыше будет повреждена, не говоря уж о треснувших перегородках внутри здания.

Пример на забивных сваях

Второй важный момент – это ограничения по весу строения. Тяжелый керамический кирпич или бетон для коттеджа на свайном фундаменте брать точно не стоит. Здесь больше приемлемы каркасные либо пенобетонные технологии. Они позволяют возвести легкие стены, которые простоят на винтовых либо буронабивных опорах долго и без проблем.

И вообще, прежде чем выбирать тип основания под свой дом, следует тщательно изучить, что такое СИП-панели, кирпич, брус, бревно, газо- и пеноблоки со всеми их характеристиками и плюсами с минусами. Вес стройматериала стен сильно влияет на выбор вида фундаментного основания.

Буронабивной свайный фундамент своими руками

Представленная ниже пошаговая инструкция предусматривает самостоятельное возведение свайного фундамента в буронабивном исполнении с ростверком сверху. Это наиболее востребованный вариант среди частников, так как реализовать его несложно. Для работ нужны лишь трубы из асбестоцемента, бетонный раствор и стальная либо стеклопластиковая арматура.

Устройства выполняется в пять этапов:

1. Земляные работы.

2. Установка асбестоцементных труб и укладка в них арматуры.

3. Заливка бетона.

4. Устройство ростверка.

5. Закрытие цоколя.

Для изготовления буронабивных свай требуются асбестоцементные трубы диаметром 300–400 мм. Они послужат гарантией, что фундамент будет иметь хорошую несущую способность как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. И в отличие от стального варианта асбестоцемент не заржавеет в земле.

Скважины для опор проще всего сделать с помощью ручного бура с бензиновым либо электрическим двигателем. Глубина этих отверстий должна получиться в итоге на 30–40 см ниже точки промерзания грунта.

Свайные столбы располагаются по периметру строения и под несущими стенами внутри с шагом до двух метров. После выбуривания скважин на их дне насыпается песчаная подушка толщиной в 10–15 см. Затем сверху в качестве опоры под сваи заливается бетон еще на 25–30 см. И уже в этот не застывший раствор устанавливаются трубы из асбестоцемента. При этом они должны выступать над землей минимум на 30 см.

Чтобы трубы оставались строго в вертикальном положении, они обсыпаются песком, который повергается в процессе этого утрамбовке. Далее производится армирование опорных столбов. Для этого используется 3-4 прута из стали либо стеклопластика сечением 10–12 мм.

Армирующие стержни необходимо разместить по центру трубы на равном удалении друг от друга. Для упрощения монтажа их еще на земле можно связать поперечинами-распорками из проволоки. По высоте эти вертикальные пруты должны оказаться выше верхнего края трубы, выступая из последней на 15–20 см. После армирования эту несъемную опалубку остается лишь залить бетоном, следя чтобы внутри раствора не образовалось пустот.

Уже через 3–4 дня на получившиеся опоры можно монтировать ростверк из железобетона (с укладкой опалубки, армированием и заливкой бетонной смеси), стального швеллера либо бруса. В итоге между ним и землей должно оказаться просвет в 25–30 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, его при пучении может попросту выдавить вверх и снести вместе с постройкой.

В завершении обустройства, лучше всего уже после возведения стен, опоры и ростверковую конструкцию следует закрыть с боков обшивкой. Здесь прекрасно подойдет профнастил для крыши или фасада либо декоративный кирпич. Только сначала надо уложить все коммуникации. Благо водопровод и канализация в доме на сваях проводятся между опор без дополнительных ухищрений и сверления бетона.

Применение фундаментов на сваях в строительстве

Фундамент на железобетонных сваях прекрасно подходит для многих типов частных малоэтажных домов. Сделать его самому, руководствуясь представленной выше пошаговой инструкцией, не должно составить труда. Вот только расчеты лучше заказать у специалистов. Для гаража или бани подобную основу можно рассчитать и самостоятельно. А для коттеджа проект фундаментного основания должен быть выполнен только профессионалом.

Процесс строительства забивного варианта

Разметка свайного поля

Разгрузка сваебойной машины

Разгрузка

Транспортировка столбов

Забивка

Сваи забиваются специальной машиной

Все сваи должны быть на одном уровне

Установка пластин под обвязку

Готово!

Читайте также про другие виды фундаментов:

Смотрите также видео о преимуществах и недостатках свайных фундаментов

Читайте про другие наши материалы:

Свайный фундамент своими руками на ЖБ сваях

5

(100%)

1

vote

Винтовые сваи — один из лучших вариантов фундамента для малоэтажного строительства в плане соотношения надежности и затрат на обустройство. Он позволяет вести строительство в пучинистых, низкоплотных грунтах и возводить дома на склонах, без выравнивания участка.

Дом на винтовых сваях

В данной статье представлены конструктивные особенности винтовых фундаментов, их плюсы и минусы, особенности расчета и возведения своими руками. Мы рассмотрим типоразмеры свай и варианты их обвязки ростверком, изучим отзывы  и дадим рекомендации по ремонту фундаментов на сваях.

Читайте также: технология и этапы обустройства цокольного этажа своими руками.

Конструктивные особенности винтовых фундаментов

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — металлических свай и ростверка. Ростверк соединяет отдельно стоящие опоры между собой и равномерно распределяет исходящую от здания нагрузку между сваями, которые переносят ее на пласт несущего грунта.

Читайте также: преимущества использования и процесс монтажа винтовых свай при строительстве заборов.

Чтобы построить дом на сваях можно использовать винтовые конструкции двух типоразмеров:

• диаметр 89 мм — позволяют возводить фундаменты для каркасных домов своими руками, деревянные здания из блоков арболита, бруса и бревен высотой 1-2 этажа;
• диаметр 108 мм — пригодны для строительства домов из тяжелых материалов (кирпича, пенобетона).

В зависимости от способа изготовления сваи делятся на две группы — литые и сварные, в которых лопасти приварены к металлическому стволу. Плюсы сварных свай — низкая стоимость, однако их механическая прочность и устойчивость к деформациям ниже, чем у литых конструкций. Обустраивая свайный фундамент для кирпичного дома не экономьте, и выбирайте надежные литые сваи.

Читайте также: особенности погружения железобетонных и металлических свай-оболочек.

Ростверк свайного фундамента может выполнятся из бруса, швеллера либо монолитного железобетона.  Обвязка из бруса и швеллера применяется при строительстве деревянных домов, зданий из блоков арболита и каркасных строений, тогда как тяжелые кирпичные строения требуют бетонного ростверка.

Бетонная обвязка винтового фундамента имеют большую прочность, однако ей свойственны минусы в плане длительного времени обустройства.  После бетонирования ростверка подъем дома на винтовые сваи возможен не ранее, чем после набора бетоном проектной прочности, что происходит за 25-30 дней.

Читайте также: как утеплить свайно-винтовой фундамент своими руками?

Обвязка свай швеллером

Ростверк свайных фундаментов, как правило, обустраивается в высокой конфигурации (обвязка поднята над землей на высоте 30-40 см, что защищает ее от выталкивающих нагрузок при пучении грунта). Исключение составляет кирпичный дом на винтовых сваях, масса которого требует заложения ростверка на поверхности либо в толще грунта.

Читайте также: как построить столбчатый фундамент из труб?

Поднятый ростверк формирует свободное пространство между половым перекрытием домика на сваях и линией грунта. Подпол можно закрыть по завершению строительства дачи цокольным сайдингом либо профнастилом.

Также вы можете прочесть, где выгоднее купить винтовые сваи и сопутствующие товары в Новосибирске и Твери.

Преимущества и недостатки

Плюсы свайного фундамента сделали его широко востребованным в индивидуальном строительстве. К преимуществам винтовых свай относится:

1. Сравнительно низкая стоимость фундамента (основание под дачу из блоков арболита либо каркасный дом 7*8 м обойдется вам порядка 35-40 тыс. рублей).
2. Возможность строительства на склонах без выравнивания рельефа.
3. Оперативные сроки монтажа (поднять дом на винтовые сваи можно потратив на обустройство фундамента 3-4 дня).
4. Ремонтопригодность (деформированные либо повредившиеся сваи под старым домом можно заменить на новые опоры).
5. Устойчивость к пучению грунта.
6. Возможность выполнить строительство фундамента своими руками, без привлечения спецтехники.

Минусы винтового фундамента — подверженность свай коррозии под воздействием грунтовых вод, что в длительной перспективе уменьшает срок их службы. Как свидетельствуют отзывы, данную проблему решает использование более дорогостоящих свай с оцинкованным покрытием.

Читайте также: особенности, виды и преимущества свай ТИСЭ.

Особенности расчета

Расчет фундамента своими руками заключается в определении несущей способности, количества, размеров свай и составлении проектной схемы расположения опор. Исходные данные для расчета — сопротивление почвы на участке и совокупные нагрузки на фундамента.

Первоначально определите тип почвы на участке под застройку (глина, песок, супесь) и определите ее удельное сопротивление, воспользовавшись нормативными таблицами. Более точную информацию можно получить выполнив геодезию участка, стоимость данной услуги составляет 30-40 тыс. рублей.

Стандартный типоразмер свай в малоэтажном строительстве для возведения деревянного, каркасного здания либо дома из блоков арболита — опоры диаметром 89 мм длиной от 2 до 3 метров. Приводим усредненную грузонесущую способность данной сваи в разных типах грунтов.

Несущая способность винтовой сваи 89 мм

Чтобы выполнить расчет числа свай в фундаменте вам нужно определить совокупные нагрузки на основание и поделить их на несущую способность одиночной сваи. Вычисления проводятся по следующему алгоритму:

1. Расчет веса дома — умножение площади его конструктивных частей (кровли, крыши, стен) на удельный вес м2 стройматериалов.
2. Расчет снеговой нагрузки — площадь кровли умножается на удельный вес снегового покрова в вашем регионе;
3. Расчет эксплуатационной нагрузки — на каждый м2 цокольного и междуэтажного перекрытия приходится 100 кг веса.
4. Суммирование нагрузок и умножение результата на коэффициент надежности 1,2. Полученный результат делится на несущую способность одной опоры.

Читайте также: отделка цоколя на винтовых сваях: материалы, этапы работы.

Стандартная длина винтовых свай для малоэтажного строительства — 2-3 м. Необходимо чтобы лопасти сваи углублялись на 20-30 см ниже границы промерзания грунта, уровень которой отличается в зависимости от региона.

При составлении схемы свайного поля по одной опоре размещается по углам и в точках пересечения стен дома, оставшиеся сваи на равноудаленном расстоянии друг к другу (2-3 метра) разносятся по периметру внешних и внутренних стен здания.

Читайте также: как и зачем проводят динамические испытания свай?

Обустройство винтового фундамента своими руками

Строительство винтового фундамента не требует привлечения спецтехники, однако вам потребуется 2-3 помощника для завинчивания свай. На каждой опоре предусмотрены технические в отверстия, в них продевается лом, который наращивается с двух сторон отрезками стальной трубы длиной 2-3 метра — чем больше рычаг, тем меньше усилий нужно прикладывать для вкручивания винтовых свай своими руками.

Завинчивания начинается с угловых свай, в процессе погружения один человек должен контролировать вертикальность вхождения опоры посредством магнитного уровня. Выворачивание сваи, с целью придания ей требуемого уровня, не допускается.

Читайте также: способы и технологические особенности вибропогружения свай.

После монтажа всех опор на сваях водяным уровнем размечается место под обрезку и стволы свай болгаркой выравниваются по одному уровню. Далее выполняется монтаж оголовков — металлических пластин, фиксируемых на стволах свай сваркой.

Завинчивание свай своими руками

Читайте также: как выполняется реконструкция фундамента винтовыми сваями?

Крепление ростверка из бруса выполняется с помощью глухарей — винтов по дереву, для которых в наголовниках предусмотрены монтажные отверстия. Перед укладкой ростверка наголовники устилаются гидроизоляционным материалом (рубероид, стеклоизол). Швеллер фиксируется на сваях сваркой, обрезаясь в местах стыковки под углом в 90 градусов, места сварного соединения обрабатываются антикоррозийной грунтовкой.

Не лишним будет обустройство фальш-цоколя, позволяющего закрыть низ фундамента между ростверком и землей. Для этого к сваям привариваются два горизонтальных пояса каркаса из профиля 20*40 мм, на них саморезами фиксируются направляющие доски, которые обшиваются облицовочным материалом.

Чтобы закрыть подпол можно использовать цокольный сайдинг, профлист либо клинкерную плитку. Бюджетный вариант — закрыть цоколь асбестовым шифером.

Читайте также: как построить дом с цокольным этажом?

Строительство винтового фундамента (видео)

Отзывы о винтовом фундаменте

Предлагаем вашему вниманию отзывы о фундаменте на винтовых сваях от людей, имеющих опыт  их строительства и эксплуатации.

Читайте также: какой фундамент выбрать для обустройства забора?

С. Петров, 38 лет, Москва:

Завершил строительство дачи из блоков арболита на винтовом фундаменте. Все работы выполнял своими руками, с двумя помощниками, монтаж фундамента занял 4 дня. Затраты на сваи под дом 7*7 м — 30 тыс. рублей, что значительно дешевле ленточного МЗФ. У брата деревянный коттедж на сваях уже почти 10 лет стоит, недавно поднимал здание гидравлическими домкратами и  устанавливал винтовые сваи под старый дом (две опоры ржаветь начали, пришлось менять) — управился за день, теперь фундамент как новенький.

М. Осипов, 55 лет, Ростов:

Недавно расширил свой каркасный дом 8*8 м, добавив гараж и мастерскую. Пристройка к дому на винтовых сваях обошлась в 80 тыс. рублей, с учетом всех работ. Нанимал бригаду строителей — ребята справились за 6 дней, завинчивая сваи вручную. Технология, в целом, не сложная — было бы время, сам бы справился. Для деревянных зданий винтовой фундамент, на мой взгляд, идеальное решение.

skissa Мне честно говоря удивительно. Какой мой «интерес тут усматривается»? В том что я хочу выяснить более менее четкие ответы на многие вопросы, которые размазаны тут и там и кстати включают Ваши вопросы и на основании этого создать некий FAQ по этим сваям, исключив таким образом, повторение вопросов и домыслов?

Или вы меня подозреваете в корыстных интересах? Могу сказать сваи я не продаю, и процента с продаж не имею. А вот вариант использования их для себя мне интересен.

Разместил я их на «стороннем ресурсе» и просил писать мне только затем чтобы не устравать тут, прямо в ветке «обсуждение вопросов которые надо задать», порождая ненужный на мой взгляд флуд.

Я конечно все понимаю, , инсайдеры и т.п. Но иногда мне кажется что боязнь ссылок уводящих с форума превращается в манию.

Ну коли вам так угодно, пожалуйста. Вот список вопросов.

Повторяю, это список вопросов, который я хочу задать потом представителю одной из фирм занимающихся сваями — с целью получения конкретных и развернутых ответов поправляйте, дополняйте.

Оговорюсь сразу, что речь далее пойдет ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО о винтовых сваях для

для малоэтажного строительства в России и не в вечной мерзлоте.

Кроме того речь пойдет о «правильных» сваях — если таковые имеются

Теория

1) Чья была идея их применения в России для малоэтажного строительства

2) Есть ли хоть какие то исследования, расчеты, нормы для таких свай то есть теоретическое обоснование и где с ними можно ознакомится
3) На основании чего выведено что оптимальный размер для дома — 108х4 труба и 300 лопость
4) Как определяется количество свай под дом и их несущая способность
5) Существуют ли рассчетные значения срока службы при различных условиях и каковы эти значения
6) Какие могут быть реальные средства атрикоррозийной защиты и их недостатки преимущества
7) Какие основные функции должна нести лопость? кроме сопротивления пучению грунта.
8 ) Если лопость несет опорную функцию, то каким образом определятся, что диаметр лопости и грунт на неизвестной глубине достаточны, чтобы нести нагрузку.
9) Исследовалось ли влияние горизонтальных сил в грунтах на устойчивость(вертикальность) сваи — неоднородное промерзание почвы, подмывание и т.п.
10) Где еще используются винтовые сваи в малоэтажном строительстве именно в качестве основного фундамента, а не для ремонта.
11) Какие бывают конструкции винтовых свай в (с одной лопость или с двумя, конусный наконечник или обрезанный и т.п.) , какая конструкция свай считается правильной для российских условий, какая нет и почему

Технические подробности

1) Какие трубы применяются, что идет на лопости — каким способом изготовленные, из какой стали, какого госта.

2) используются ли только новые материалы или может использоваться некондиция разного рода и Б/У
3) какие конкретно материалы применяются для антикоррозийной защиты — названия, чтобы посмотреть характеристики. В чем преимущество полимерных красок — кроме цены
4) Если применяются судовые краски — чем не угодил Эмакоут, продукцией данной фирмы ледоколы тоже красят
5) Технология покраски — как подготавливается поверхность, толщина слоя краски, использование грунтов, метод нанесения краски.
6) В чем преимущество залития бетона в качестве защиты изнутри
7) чем варятся лопости и как вообще изготавливается наконечник
8 ) что из себя представляет «производство» и какова технологическая цепочка.
9) чем и как обрабатываются сварные швы на месте установки фундамента?

Вкручивание

1) на основании чего определяется необходимость обвязки швеллером

2) на основании чего определяется глубина завинчивания и принимается решение о том, что грунт на глубине достаточно прочен. Как вообще определяется грунт.
3) бывают ли случаи неоднородного грунта — когда глубина завинчивания сильно разнится
4) как осуществляется контроль за вертикальностью закручивания и горизонтальность при подрезании
5) Какие меры применяются для выравнивания вертикали в случае ошибки
6) ремонт свай — какие способы для ремонта/замены сваи пришедшей в негодность (заваливание, уничтожение коррозией и т.п.) особенно интересен ремонт свай находящихся в глубине свайного поля (под домом).
7) почему в смете стоимость антикора отдельно Прочее
1) почему говорилось «таджики не подходят» — тогда как в бригадах «крутильщиков» гастарбайтеры присутствуют
2) как потребителю отличить «хорошую сваю» от плохой и компетентность фирмы — на что смотреть, что спрашивать и т.п.

Главная

→

Статьи

→

Винтовые сваи для кирпичного дома и из пеноблока

Фундаменты на винтовых сваях и анкерные закрепления обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными свайными технологиями. Наиболее важными из них являются малая материало- и трудоемкость, отсутствие земляных работ; сохранение грунтов оснований в естественном состоянии; безударное погружение, высокая точность установки в плане и по высоте. Особенно целесообразно их применение в обводненных грунтах.

Винтовые сваи и анкеры находят широкое применение при строительстве нефте- и газопроводов на заболоченных, просадочных и пучинистых грунтах; на лесосплавах – для крепления лесонаправляющих и лесозадерживающих сооружений; при строительстве разборных, временных мостов и причалов, возведении фундаментов малоэтажных зданий и сооружений, а также при устройстве фундаментов ЛЭП, опор контактной сети железных дорог и башен линий сотовой связи в талых и вечномерзлых грунтах.

Внедрение винтовых свай и анкеров в практику электросетевого строительства и линий связи стало возможным благодаря осуществлению комплексной программы расчетно-теоретических и экспериментальных исследований по созданию рациональных конструкций винтовых свай и анкеров для обычных и вечномерзлых грунтов, технологии их изготовления, средств погружения и методов определения несущей способности, выполненной в ОАО «Институт «Севзапэнергосетьпроект» . Там же под руководством к. т. н., доцента Железкова В. Н. разработан типовой проект «Винтовые сваи, анкеры и фундаменты из винтовых свай». 1988 год. Серия 3.407.9-158.

Пионерами внедрения винтовых свай выступили тресты «Мегионэлектросетьстрой», «Севзапэлектросетьстрой» (именно в институте «Севзап-энергосетьпроект» разработан типовой проект «Винтовые сваи, анкера и фундаменты на винтовых сваях» ), «Запсибэлектросетьстрой», а в последние годы – «Балтийская строительная компания», ОАО «Запстрой», ОАО «Орфстрой», ЗАО «Регионстрой».

Опыт применения фундаментов на винтовых сваях и анкерных закреплениях показал их эксплуатационную надежность и высокую экологическую эффективность, возможность круглогодичного ведения строительно монтажных работ.

Анализ экспериментальных работ в нашей стране и за рубежом позволил разработать рекомендации по проектированию винтовых свай и анкеров для электросетевого строительства, а также для опор контактной сети железных дорог и линий связи. Определены оптимальные параметры винтовых наконечников: шаг винтовой лопасти (200–250 мм), диаметр ствола (ступицы) (168, 219–278 и 325 мм), диаметры лопасти (500, 700, 850 и 1000 мм) .

В настоящее время отработана технология изготовления винтовых сварных и литых наконечников из углеродистых сталей ВСт3СП5 и 092СП и низколегированных – 10ХСНД, 10Г2СХ.

Завинчивание свай (анкеров) рекомендуется осуществлять на глубину не менее 4,0 м по соображениям надежности. В зависимости от глубины завинчивания и диаметра лопасти введены понятия – сваи (анкеры) мелкого и глубокого заложения. При λ15

б) в глинистых грунтах при φ1≤15

Где Fα – несущая способность анкера при действии выдерживающей силы, направленной перпендикулярно плоскости лопасти, кН (тс); l – глубина заложения лопасти от поверхности природного рельефа, м; γ1 – приведенный расчетный удельный вес грунта с учетом взвешенной воды кН/м3; γcd – коэффициент, принимаемый в зависимости от диаметра лопасти в пределах (0,8–1,0); С1 – расчетное удельное сцепление грунта; К1, К2 – безразмерные коэффициенты, кН/м2 (тс/м2), определяемые в зависимости от угла внутреннего трения φ1 и относительного заглубления l; γс – коэффициент условия работы, зависящий от вида нагрузки, действующей на анкер (сваю), и грунтовых условий, принимаемый по таблице 8 СНиП-II-17-77; α1, α2 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 9 СНиП-II-17-77 в зависимости от значения расчетного угла внутреннего трения в рабочей зоне; А – рабочая площадь лопасти, м2; η – безразмерный коэффициент, принимаемый по графику как функция расчетного угла сдвига, при α1150 по формуле (1);
б) для глинистых грунтов при φ1 до 150 по формуле:

Где Dπ – диаметр лопасти сваи, м; ƒ – расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности винтовой сваи, кН/м2 (приведенное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи); U – периметр поперечного сечения ствола сваи, м; l – длина ствола сваи, погруженной в грунт, м; γ1, α1, α2, C1, η – обозначения те же, что и в формулах (1) и (2).

Расчетная несущая способность Fα (кН (тс)) винтовых анкеров глубокого заложения для всех грунтов определяется по формуле (2).

Расчетная несущая способность Fd (кН (тс)) винтовых свай глубокого заложения определяется для всех грунтов по формуле (3).

Расчетная несущая способность сваи Fdc, кН (тс), работающих на сжатие, независимо от λ и φ определяется по формуле:

где все буквенные обозначения те же, что и в предыдущих формулах.

В зависимости от расчетных нагрузок от опор ЛЭП и башен линий сотовой связи и грунтовых условий фундаменты могут состоять из одной, двух, трех и даже из четырех винтовых свай под каждую стойку опоры.

На рис. 1 приводятся конструктивные решения фундаментов под башни сотовой связи высотой 72 м при суммарных нагрузках на сжатие и выдергивание N = ±762 кН и горизонтальной нагрузке Н = 60,7 кН.

Рис. 1. Схема фундаментов под башни сотовой связи.

Исследование работы винтовых свай при воздействии горизонтальных нагрузок

При воздействии на винтовые сваи горизонтальной нагрузки следует различать два вида их работы.

В случае мелкого заглубления при глубине завинчивания не более 1,5…2,0 м (h/D=2…3, где h – глубина погружения; D – диаметр сваи) свая работает как короткий жесткий стержень, который своим поворотом вокруг неподвижной точки вызывает только деформацию грунта. Несущая способность винтовых свай при этом в два с лишним раза больше по сравнению с обычными сваями.

Если свая завинчивается на глубину более 2,5 м (h/D = 3…4), чем обуславливается более прочная заделка винтовой лопасти, то характер работы винтовой сваи на горизонтальную нагрузку практически не отличается от работы обычных свай глубокого заложения.

При глубине погружения сваи более 3,5 м, максимальную нагрузку обычно лимитирует не несущая способность грунтового основания, а прочность ствола сваи. Поэтому было проведено только несколько проверочных испытаний при глубине погружения свай 3,5 м, которые показали, что на глубине 1,5…1,7 м от поверхности грунта происходит изгиб стволов cвaй.

Испытания винтовых свай на горизонтальные нагрузки проводились в суглинистых, песчаных и гравийно-галечных водонасыщенных грунтах. Графики испытаний свай с винтовой лопастью и без нее представлены на рисунке 2. (Последнее относится к стволам свай, изготовленным из Ст-3).

В таблице 1 приводятся величины сопротивления винтовых свай горизонтальной нагрузке при перемещении сваи на 2 см.

Таблица 1. Величины сопротивления винтовых свай горизонтальной нагрузке при перемещении сваи на 2 см

Вид грунта Глубина завинчивания (м) Сопротивление основания свай (Рг) Диаметр винтовой сваи (м) 0,6 0,8 Суглинистый 1,5 1,5 2,0 2,5 2,0 2,5 3,5 — 4,25 Песчаный 1,0 0,8 1,25 1,5 2,25 3,3 2,5 3,0 4,6 Гравийно-галечный 1,5 2,8 2,5 2,5 5,0 6,5

Из данных таблицы видно, что наиболее прочными, воспринимающими горизонтальные нагрузки, являются основания из гравийно-галечных и песчаных грунтов.

Проведенные динамические испытания на реальных мостовых конструкциях также подтвердили достаточно надежную работу винтовых свай под воздействием горизонтальных тормозных сил. Так, на одном из испытаний при торможении тяжелого танка на шестипролетном мосту с опорами на винтовых сваях (завинченных в песчаный грунт в среднем на глубину 1,5 метра) отклонение свай от вертикали в уровне проезда не превышало 1,5 см. При этом испытании был погнут ствол сваи.

Результаты испытаний винтовых свай на горизонтальную нагрузку позволяют сделать следующие выводы:

1. Характер работы винтовых свай на горизонтальную нагрузку зависит от относительной глубины заложения лопасти и грунтовых условий. В случае мелкого заглубления лопасти (2…3 м) свая работает как короткий жесткий стержень, своим поворотом вызывающий только деформацию грунта. При большем заглубления обеспечивается достаточно прочная заделка лопасти в грунте, вследствие чего деформируется не только грунт, но и ствол сваи, а работа винтовой сваи практически не отличается от работы обычной сваи глубокого заложения. Наибольшие горизонтальные нагрузки воспринимают сваи, погруженные в гравийно-галечные грунты.
2. При ребристых стволах свай величина предельного горизонтального давления уменьшается на 30 % вследствие рыхления грунта при завинчивании.
3. При воздействии статических горизонтальных сил несущая способность винтовых свай даже в случае мелкого погружения в два с лишним paзa больше, нежели у обычных забивных свай.

Проведенные динамические испытания также подтверждают надежную работу винтовых свай при воздействии горизонтальных тормозных усилий.

Средства механизации работ

При небольшом объеме работ погружение винтовых свай может осуществляться тросовыми кабестанами с использованием лебедок трелевочных тракторов, автомобильных кранов и тягачей.

Но наилучшим способом зарекомендовали себя гидрокабестаны, способные развить крутящий момент более 100 кНм (10 тсм), и навешиваемые как сменное оборудование на экскаваторы (например, Е-14 (Е-18) с емкостью ковша 0,5 м3) или иную строительную технику. На объекте в Стрельне (при строительстве Шуваловской Деревни) для этих целей был использован колесный экскаватор Е-18. Таким способом было завинчено более 500 свай с диаметром ствола 219 мм и лопастью 1000 мм.

Как альтернатива гидрокабестану разработано одно из наиболее перспективных на сегодня устройств для погружения винтовых свай – механизм завинчивания МВ-85 (выпускается ОАО «Завод Стройдормаш», г. Алапаевск), представляющий собой редуктор с большим передаточным отношением и приводом от гидромотора и устанавливающийся в качестве навесного оборудования на краны, экскаваторы и краны манипуляторы.

На входном вале механизма установлен «патрон» для фиксации винтовой сваи и обеспечения ее свободного перемещения в процессе погружения. Управление механизмом вращения МВ-85 осуществляется с рабочего места оператора.

Для перемещения механизма вращения МВ-85 и сваи на точку погружения и отслеживания вертикального перемещения «патрона» применяется кран манипулятор с грузовым моментом 300 кН, установленный на шасси автомобиля Урал-4320. Имеется возможность установки МВ-85 и на другие виды кранов, экскаваторов и манипуляторов. Для случаев, когда необходимо бурение лидерных скважин под винтовые сваи или выполнение других видов буровых работ, конструкторской службой завода «Стройдормаш» предложено комплексное решение – универсальная бурильная машина УБМ-85, которая может выполнять шнековое бурение и завинчивание свай.

Механизм вращения МВ-85 успешно применялся при возведении фундаментов под опоры контактной сети железных дорог в Иркутске, где было завинчено более 500 свай, в Республике Беларусь (под фундаменты башен сотовой связи погружено более 200 свай). Планируется использование МВ-85 и для строительства линии ВЛ 220 кВ «Южное – Хыльчую – Варандей», протяженностью свыше 300 км.

Техническая характеристика МВ-85

Максимальный момент при завинчивании сваи, кНм 85 Количество оборотов при завинчивании сваи, об./мин 10 Максимальный момент при бурении лидирующей скважины, кН/м 15 Количество оборотов при бурении лидирующей скважины, об./мин 60 Максимальная глубина погружения сваи, м 5-5,5 Высота навесного оборудования, мм 2000 Масса навесного оборудования, кг 1500

Винтовые сваи в малоэтажном строительстве

Винтовые сваи малых диаметров привлекательны для возведения фундаментов в малоэтажном (дачном и коттеджном) строительстве. Их преимущество в сравнении с другими видами фундаментов не только в сокращении сроков работ (до нескольких дней), но и конкурентоспособной цене . Фундамент на винтовых сваях малого диаметра обходится заказчику в 1,5–2 раза дешевле, чем ленточный, не говоря уже о монолитной плите. В Ленинградской области (п. Мельничный Ручей, г. Всеволожск, п. Барышево, целом ряде садоводств), пригородах Петербурга, и непосредственно в самом городе на винтовых сваях построено немало домов – как «обычных», так и элитных (один из примеров упоминавшаяся выше расположенная за Константиновским дворцом Шуваловская Деревня в Стрельне).

Оптимальным вариантом для фундаментов бревенчатых, панельных и каркасных домов являются сваи малого диаметра с лопастью 300 мм и стволом 108 мм. Они не требуют применения строительной техники, их вполне по силам завинтить вручную четырем рабочим .

Необходимо отметить, что винтовые сваи малого диаметра обладают достаточно большой несущей способностью, что наглядно доказывают графики испытаний свай на выдергивание, приведенные на рис. 3.

Рис. 3. График испытания свай на выдергивание в водонасыщенном песке.

Использование винтовых свай при возведении мостов

Эффективным является применение винтовых свай при возведении мостов. При существующих технологиях и имеющихся средствах механизации в дорожных и железнодорожных войсках, строительство опор мостов занимает до 70 % времени от общего срока возведения мостового перехода. Одним из направлений резкого сокращения сроков восстановления (нового строительства) мостов может быть использование винтовых свай в инвентарных фундаментах в виде свайно-винтовых и рамно-винтовых опор, при наличии соответствующих средств механизации и разработке передовых технологий скоростного восстановления и строительства.

В Военной академии тыла и транспорта имени генерала армии А. В. Хрулева, начиная с 1965 года и по настоящее время, выполнен целый ряд экспериментально-теоретических исследований в области винтовых свай с целью применения их как в военном мостостроении, так и в других отраслях строительства.

В настоящее время в автодорожных и железнодорожных войсках внедрены следующие конструкции винтовых свай и механизмов.

В автодорожных войсках:

• свайно-винтовые ростверки для автодорожных разборных мостов САРМ (средний), САРМ-М, БАРМ (большой) и МВБ (мост вантово-балочный);
• установки для завинчивания свай УЗС;
• изготовлен и испытан опытный образец рамно-винтовой опоры.

(Кроме того, разработаны «Технические указания по проектированию инвентарных фундаментов опор автодорожных разборных мостов с применением винтовых свай»; «Ростверки на винтовых свах», МО. Москва. 1982; «Рекомендации по изготовлению и устройству винтовых анкеров для закрепления наплавных мостов при больших скоростях течения» ВАТТ, Ленинград, 1981 (опыт закрепления наплавных мостов через р. Аму-Дарья)).

В инженерных войсках:

• в содружестве с институтом им. Карбышева запроектированы, изготовлены и внедрены винтовые сваи в подводный мост «Пролет» и механизмы завинчивания (гидрокабестаны с крутящим моментом 3,5 тсм). Использование винтовых свай в подводном мосту позволило добиться темпа надвижки 100 м в час и повысило надежность его эксплуатации, а также живучесть.

В железнодорожных войсках:

• в содружестве с 43 м отделом в/ч 25967 и 191 ВНИО разработаны предложения по применению винтовых свай для временного и краткосрочного восстановления железнодорожных мостов, в частности, для возведения эстакады РЭМ-500, подъемных опор наплавного моста НЖМ-56, опор для подъемки обрушенных пролетных строений и различного рода анкерных устройств;
• в настоящее время выпускаются рамно-винтовые опоры (РВО), используемые в наплавных мостах (НЖМ-56).

Литература

1. В. Н. Железков. Монография. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства. СПб изд. дом Прагма, 2004 г. – 128 с.
2. С. Н. Петухов. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства. Отдельный выпуск.
3. Л. И. Кочановская, В. Н. Железков, В. В. Мищенко. Закрепление опор ВЛ с применением винтовых анкеров и свай. Журнал «Электрические станции» № 9, 2001 г. 41–45 с.
4. В. Н. Железков, Г. В. Сиволобов, Б. А. Иванов. Закрепление опор ВЛ и контактной сети железных дорог с применением винтовых конструкций в обычных и вечномерзлых грунтах. Основания и фундаменты: теория и практика. Межвузовский тематический сборник трудов. С-Петербург, 2004 г. 67–76 с
5. С. Н. Петухов, В. Н. Железков. Винтовые сваи, конструкции. Журнал «Мастер клуб» №5/6 2002 г. 17–22 с. и 31–34 с.

Авторы: Железков В.Н. к.т.н., доцент, Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет; Озорнин А. А.заместитель начальника кафедры Строительства мостов и тоннелей, Военная академия тыла и транспорта им. генерала армии А.В. Хрулева
Серия: Строительная техника — 2007

Дмитрий Андреевич Дементьев,  руководитель «Царь Сваи»

← все статьи

В Советском Союзе первопроходцами в строительстве фундаментов на винтовых сваях стали тресты ОАО «Севзапэлектросетьстрой», ОАО «Мегионэлектросетьстрой», ОАО «Запсибэлектросетьстрой». Впоследствии технологию взяли на вооружение также ФПГ «Балтийская строительная компания», ОАО «Запстрой», ОАО «Орфстрой» и ЗАО «Регионстрой».

Одним из первых ученых, рассматривающих технологию фундаментов из винтовых свай через призму научного опыта, стал Виктор Николаевич Железков – полковник, доцент, доктор технических наук, крупный инженер-строитель, автор многочисленных разработок и конструкций винтовых свай, которые стали основой фундаментов в малоэтажном и других отраслях строительства.

Железков Виктор Николаевич Теоретические изыскания и богатая практика Виктора Железкова дали возможность широкого использования винтовых свай в промышленном строительстве, а именно при возведении опор ЛЭП, фундаментов для подстанций, опор связи, надводных объектов, железнодорожных контактных опор и т.д. Помимо этого ученым было доказано, что винтовые сваи не только являются полноценной альтернативой традиционным видам фундамента, но и имеют ряд преимуществ перед ними, например, если речь идет о сложных геологических условиях.

Петухов Сергей Николаевич Во многом благодаря усилиям Виктора Железкова и Сергея Петухова в России в начале XXI века приступили к возведению малоэтажных жилых домов на винтовых сваях, что позволило тысячам людей обзавестись собственным жильем без слишком больших затрат. Однако в первую очередь при строительстве промышленных сооружений фундамент из широколопастных винтовых свай отечественной конструкции часто проигрывал западным аналогам. Связано это прежде всего с тем, что у свай российского производства была невысокая несущая способность, и для обеспечения должной надежности фундамента приходилось затрачивать значительные денежные средства. Лишь в сфере военного строительства в советские годы не придавали особого значения дороговизне свайно-винтового фундамента, в первую очередь заботясь о скорости его возведения и надежности.

На сегодняшний день традиционные виды фундамента отступили перед двухлопастными винтовыми сваями, которые обладают высокой несущей способностью и приемлемой ценой. Они нашли широкое применение в строительстве нефте- и газопроводов на заболоченных, просадочных и пучинистых грунтах; на лесосплавах их используют для крепления лесонаправляющих и лесозадерживающих сооружений; также сваи стали незаменимы при возведении разборных, временных мостов и причалов, при устройстве фундаментов ЛЭП, опор контактной сети железных дорог и башен линий сотовой связи в талых и вечномерзлых грунтах.

• Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства. — СПб.: Прагма, 2004. – 150 с.
• Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства. Отдельный выпуск.

Фундамент на винтовых сваях – одно из лучших решений для малоэтажного строительства. Его основное преимущество – простота изготовления. Кроме того, он является универсальным: его можно использовать для строительства самых различных типов зданий и сооружений. Но самое главное — он позволяет вести строительство на неровных площадках в любых климатических условиях и обеспечивает повышенную надёжность постройки даже на самых сложных грунтах.

Коттедж на винтовых сваях на участке с уклоном

Важно знать! Свайный винтовой фундамент подходит для почвы любого типа, кроме каменистой. В этом случае ввинтить опоры на необходимую глубину не представляется возможным.

Расчет свайного основания

В самом начале необходимо обследовать земельный участок, на котором мы собираемся вести строительство.

Фундамент рассчитывается в несколько этапов

1. Определение прочности каждой отдельной сваи в соответствии с механическими свойствами и размерами материала.
2. Расчёт предельной нагрузки, которую может выдержать почва.
3. Определение несущей способности фундамента.

Если наши винтовые сваи на фундамент стандартные, это стальные трубы диаметром не менее 100 мм и толщиной металла 4 мм, оснащённые винтовыми лопастями диаметром 300 мм.

В таком случае несущая способность каждой отдельной опоры составит:

1. До 9 т на песчаной почве.
2. До 4 т в глинистом грунте.
3. До 6 т в рыхлых породах с 10% содержанием глины.

Далее следует определить уровень допустимой нагрузки на грунт. Для этого необходимо учесть не только его тип, но также состав и свойства почвы на нашем участке. Кроме того, очень важно правильно рассчитать максимальную и минимальную глубину залегания грунтовых вод. Эти мероприятия требуют проведения геологических изысканий на участке, что само по себе является удовольствием недешёвым. Впрочем, всегда есть возможность воспользоваться опытом застройки соседних участков или отыскать справочную информацию относительно физических особенностей почвы в районе, где располагается земельный участок.

Фундаменты этого типа рассчитываются с учётом:

1. Максимального веса здания (включая вес инженерного оборудования и коммуникаций, отделки и мебели).
2. Наибольшей снеговой нагрузки на кровлю.
3. Ветровых нагрузок в регионе.

Важно знать! Сваи должны быть расположены на расстоянии не менее 1,5 и не более 3 м друг от друга. Точки их установки размещаются в соответствии с указанными в планировке здания нагрузками в разных его частях.

Разметка участка и покупка материала

Винтовые сваи – фундамент надёжный и долговечный, это решение обладает повышенной устойчивостью к климатическим и грунтовым изменениям. Но при одном условии: его монтаж должен быть выполнен максимально грамотно и точно. Погрешность в расстоянии свай друг от друга и по вертикальному уровню не должен превышать 1-2 см. В противном случае в будущем мы можем столкнуться с самыми серьёзными проблемами: провисанием ростверка, перекосом здания, нарушением несущей способности стен и др.

Существует метод расчёта, который отлично подходит для строений как с прямоугольной, так и со сложной планировкой. Отметим, что фундаменты на винтовых сваях устанавливаются так, чтобы нагрузка на них и грунт была распределена равномерно. А для этого нужно взять план здания и разбить его на прямоугольники. На их рамках и диагоналях будут располагаться блоки винтовых опор с учётом требуемого расстояния между ними. При разметке следует помнить о том, что каждая отдельная свая должна находиться строго по центру несущей балки здания.

Например. Разбив план здания на прямоугольники и определив их размеры, мы можем рассчитать количество свай и распределить их с учётом равномерности нагрузки на фундамент. После планировки необходимо перенести рисунок на участок с сохранением всех расстояний и в точках установки опор вбить в землю деревянные или металлические колышки.

Следующий шаг – покупка материала. Примечательно, что в продаже имеются и готовые винтовые сваи. Стоят они ненамного дороже, чем если бы вы покупали все материалы по отдельности и изготавливали опоры самостоятельно. Однако при покупке следует обязательно поинтересоваться наличием сертификата качества как на материалы, так и на готовое изделие. При отсутствии такового смело проходим мимо: нет никакой гарантии, что лопасти приварены правильно, а сам винтовой фундамент не прогнётся или вовсе треснет через несколько лет.

Стандартные винтовые сваи

Стандартная длина винтовых свай составляет 2,5 м. При этом глубина их ввинчивания должна быть не менее 1,5 м, но если уровень промерзания почвы превышает данную величину, опоры необходимо устанавливать на глубину как минимум на 200 мм ниже этой линии. Также необходимо учитывать, что над землёй останется всего 1 м сваи, поэтому если вы хотите, чтобы цоколь здания был выше, необходимо покупать более длинные трубы. То же касается свайного фундамента, устанавливаемого на неровном участке.

Монтаж опор, оголовков и ростверка

Для того чтобы установить винтовой фундамент своими руками, нам понадобится под каждую сваю просверлить технологическое отверстие глубиной не менее 50 см. В этом нам поможет ручной или электро- или бензобур с насадкой подходящей длины.

Дополнительно. Лучше всего устанавливать винтовые сваи зимой. При наличии технологических отверстий они ввинчиваются достаточно легко. Но главное – в холодное время года можно купить материал с большой скидкой.

В первую очередь необходимо заняться угловыми сваями. В приямок вставляется труба с винтом на конце и с помощью рычага силами двух человек завинчивается в землю на нужную глубину. При необходимости можно использовать удлинитель – металлическую профильную трубу с ушками, которая одевается на сваю.

Удлинняющая насадка для винтовых свай

В процессе завинчивания не забываем о контроле вертикального положения, которой выполняется с помощью гидроуровня или отвеса каждые 2-3 витка. Поочередно установив угловые опоры, приступаем к промежуточным. Процедура их монтажа – та же. Следует лишь учитывать расположение опор, чтобы их было удобно ввинчивать вручную с помощью рычагов.

Установка винтовой сваи с помощью рычага

Строя фундамент на винтовых сваях своими руками, следует помнить, что на опорах будет устанавливаться ростверк, то есть обвязка. Она может быть выполнена из дерева, металла или бетона. Для её монтажа нам понадобится в верхней части свай приварить оголовки, следя за тем, чтобы они находились строго на одном горизонтальном уровне.

Металлическая обвязка винтового свайного фундамента

Но перед этим необходимо забетонировать опоры изнутри. Для чего? Всё очень просто: так мы защитим металл от коррозии изнутри – в отличие от внешней стороны, обработанной грунтовкой и специальной влаго- и морозостойкой краской, внутренняя поверхность трубы остаётся практически голой, если не залить её бетоном.

Несколько слов об оголовках. Они представляют собой металлические площадки, приваренные к небольшим отрезкам трубы с круглым сечением и диаметром, немного большим размеров свай. Оголовок одевается на опору и приваривается к ней. После этого следует зачистить сварной шов, обработать его антикоррозийным составом и покрасить.

После установки ростверка можно считать, что наш свайно-винтовой фундамент готов.

Интересно, что винтовое основание не требует усадки: после выполнения обвязки он полностью готов для дальнейшего строительства.

Фундаменты на винтовых сваях