Содержание, карта.

Металлические сваи для фундамента


Фундамент на сваях из металла

Металлические сваи применяются для изготовления фундамента на слабых грунтах, участках со сложным рельефом, вблизи и непосредственно на водоемах. Такие сваи используют и на твердых грунтах, что сокращает сроки строительства объекта и уменьшает объем земляных работ.

Фундаментное основание на сваях из металла является оптимальным вариантом для возведения легких строений. Фундаменты с применением таких конструкций считаются высокоэффективными, выгодными и, в то же время, надежными. Применяются они в любых климатических условиях. Основным преимуществом является то, что точка опоры у них находится на надежной основе и расположена ниже уровня замерзания грунта.

Винтовые сваи

Металлические винтовые сваи

Фундаментные основы на винтовых сваях используют при строительстве сооружений на разных грунтах. Чаще всего на слабых почвах, в непосредственной близости от водоемов и на грунтах с неровной поверхностью участка.

Такой фундамент является относительно недорогой конструкцией и применяется в основном для постройки легких зданий и сооружений. Такие конструкции представляют собой толстотелую металлическую трубу и приваренные к ней в нижней части металлические полоски в виде спирали.

Достоинства металлических свай:

  • Объект на винтовых сваях можно сдать в более короткие сроки, чем на бетонном основании.
  • Можно использовать при возведении зданий на болотистых грунтах, в местах с повышенной влажностью и сложных рельефах.
  • Уменьшается объем тяжелых земляных работ и отпадает необходимость от выравнивания самого участка.
  • Такой фундамент позволяет выполнять работы рядом с расположенными подземными коммуникациями, а также в условиях плотной городской застройки.
  • После их установки можно сразу переходить к возведению строения.
  • Установку инженерных коммуникаций можно проводить одновременно с объектом.
  • Для возведения строения на металлических сваях подходит любое время года.
  • В некоторых случаях они могут быть использованы повторно.
  • Подлежат ремонту.
  • При вдавливании в грунт исключается вибрация.
  • Установку можно производить вручную с помощью 2-3 человек.

Недостатки

  • При вкручивании в каменистый грунт может поцарапаться защитный слой, что послужит возникновению коррозии.
  • Не исключается возникновения коррозии в связи с присутствием блуждающих электротоков в грунте.
  • При самостоятельной установке может произойти отклонение от вертикальной оси.

Применение

Область применения винтовых свай
  • Применяются такие фундаменты для строительства небольших малоэтажных зданий на слабых грунтах, а также на грунтах с повышенной влажностью и при неровном рельефе участка.
  • На твердых грунтах их могут применять и для возведения основы под капитальное сооружение.
  • Для возведения каркасных сооружений.
  • Для постройки временных сооружений: торговых киосков, павильонов, аттракционов. При переносе таких построек, сваи легко выкрутить и использовать повторно.
  • При строительстве ограждений и установке билбордов.
  • Применяются для изготовления фундамента внутри действующих цехов, вблизи архитектурных сооружений, представляющих собой историческую ценность. В данном случае они исключают вибрацию при заглублении таких свай в грунт.
  • При строительстве гидротехнических сооружений — мостов, причалов.
  • Для усиления и ремонта уже существующих фундаментов.
  • Используются в качестве анкеров для оттяжек.
  • Для укрепления наклонного участка грунта.

Типы винтовых свай

Рассмотрим основные типы свай, которые применяются при строительстве

Читайте также:  Фундамент на бетонных сваях

Широколопастные

Широколопастные винтовые сваи

Конструкции состоят из металлической трубы с одной или несколькими лопастями до полутора витков. Однолопастные применяются реже, в основном под легкие сооружения и не несущие стены строений.

Многолопастные обладают повышенной несущей способностью, как на сжатие, так и на извлечение из грунта. В связи с постоянной шириной лопастей, расположенных на сваях, увеличивается их способность выдерживать горизонтальные нагрузки.

Такой вид металлических свай используют под основные части сооружений, например, при возведении домов более двух этажей, высоких ангаров, заборов, основных стен, под строения, которые находятся на склонных участках и для закрепления грунта на склонах.

Их используют при строительстве сооружений, как на слабых грунтах, так и на твердых.

При использовании на твердых грунтах основным условием является отсутствие булыжников в самом грунте, которые могут повредить защитный слой трубы и будут способствовать отклонению ее от вертикальной оси. Это послужит уменьшению вертикальной нагрузки.

Узколопастные

Свая винтовая узколопастная оцинкованная

Конструкции представляют собой толстотелую трубу и одну многовитковую лопасть. Длина спиральной навивки может доходить до 30% длины трубы. Такое количество небольших лопастей повышает их несущую способность, не увеличивая диаметра.

Для обычного грунта низ трубы выполняют в виде острого конца, что позволяет ввинчивать ее с меньшим сопротивлением грунта. Такой тип используют для особо твердых или каменистых грунтов.

Для грунтов с сезонными промерзаниями или вечномерзлых используют узкополосные сваи, нижний конец которых выполнен в виде фаски или зубьев. Такое окончание способствует лучшему проникновению в грунт. Лопасть выполнена из узких полосок металла, приваренных с помощью сварки к стволу.

Для обоих видов чаще всего используют не менее двух лопастей.

Существуют варианты с литым наконечником. Такие наконечники изготавливают на заводах способом литья и соединяют со сваей сваркой. Изготовленные на заводе сваи, как правило, цинкуют, что продлят срок их эксплуатации более чем в 2 раза.

Установка металлических свай

Закручивание винтовых свай

Винтовые сваи устанавливают в грунт как механизированным способом, так вручную. Механизированным образом завинчивают в особо твердых грунтах или при длине свайной трубы более 3,5м.

Вручную завинчивают свайные трубы длиной до 2,5м. Таким способом можно углубить трубу больше, чем на 2,5м, но при этом на закрученную часть следует приварить вторую трубу и дальше проводить углубление ручным способом. Для этого потребуется 3-4 человека.

Сначала надо сделать небольшое углубление и установить в него строго вертикально винтовую сваю. В качестве рычага для закручивания применяют длинную металлическую трубу, которая крепится или непосредственно к оголовку сваи с помощью троса, или на оголовок надевают специальное приспособление.

При закручивании 1-2 человека удерживают трубу строго в вертикальном положении, а два человека специальным рычагом вращают ее до проектного заглубления.

После того, как сваи закручены, верхние части труб срезают под нулевой уровень. С целью увеличения прочности, трубу заливают цементным раствором или производят армирование и заливают бетоном.

Недостатком свай из металлических труб является фактор тяжести. При монтаже свай диаметром более 10см и длине свыше 3-х метров понадобится крановое оборудование. При применении таких свай расходуется большое количество металла и требуется их антикоррозийная обработка.

Механическая установка винтовых свай

По способу монтажа они относятся к забивным. Это длинный стержень с заостренным нижним концом. В связи с трудоемкостью погружения в грунт, такие сваи чаще всего применяются при строительстве промышленных зданий.

Читайте также:  Устройство фундаментов возведенных на забивных сваях

Могут они устанавливаться путем вдавливания в грунт, а также ударно-механическим способом. При слабых грунтах металлические сваи можно погружать на большую глубину, удлиняя путем сваривания по мере погружения их до нижней проектной отметки. После установки металлических свай, на их верхние части приваривают наголовники с отверстиями или анкерами. Обвязку свай выполняют при помощи швеллера или другой прочной металлической конструкцией.

Часто для придания свае дополнительной прочности ее заливают цементным раствором или бетоном. При малом диаметре труб используют несколько кусков ребристой арматуры, которые вставляют в заглубленную трубу и заливают бетоном.

При использовании в качестве свай металлических труб большого диаметра, отдельно готовят армирующий каркас и размещают его внутри всей трубы. После заливания бетоном такие сваи станут более прочными и существенно увеличат срок эксплуатации сооружения, размещенного на такой фундаментной основе.

Варианты строительства фундамента на металлических сваях

Варианты ростверка

После установки металлических свай на нулевую горизонтальную отметку переходят к соединению оголовков. В зависимости от того, чем соединены сваи, фундаментные основания разделяют на несколько видов:

  • С применением деревянных брусьев. Такой вид фундамента применяют при постройке небольших каркасно-щитовых домов. Это могут быть дачные и садовые домики, различные пристройки к зданию, которые не нуждаются в капитальном фундаментном основании. Для крепления брусьев используют наголовники из металла с отверстиями. Все свайные трубы соединяются между собой брусьями.
  • Соединение швеллером применяют при возведении более крупных строений с большой нагрузкой на грунт. Такую обвязку применяют при строительстве причалов, мостов и в местах с повышенной влажностью
  • Для фундаментов с заливкой железобетонного ростверка готовят армирующий каркас, устанавливают и связывают его с оголовками по всему периметру и по пересечениям перегородок внутри. После заливки бетоном получится единая монолитная железобетонная лента. Такой фундамент применяют при строительстве домов из газобетона, шлакоблоков, ракушечника, кирпичных домов, так как стены таких сооружений значительную нагрузку передают не только на свайный фундамент, но и на саму ленту.
  • Заливка железобетонной плиты представляет собой создание единой цельной конструкции, что в итоге обеспечивает надежность опоры будущего здания. Фундамент с заливкой железобетонной плиты обеспечит надежность при резких перепадах температур, является прочным основанием при сооружении его на слабых грунтах.

Для выполнения такого фундамента по периметру и внутри него готовят армирующий каркас, связывают его с оголовками колонн и заливают бетоном. Такая конструкция не даст просесть ни одной свае, так как плита работает с ними как единое целое.

Применение металлических свай под фундамент

Дом на сваях

Фундаменты на сваях – это практичный вариант строительства зданий на неустойчивых почвах, местностях с перепадами высот, около водоемов, либо непосредственно на них. Используются опоры из разных материалов, отличающихся конструкций. Металлические сваи по сравнению с аналогами имеют ряд преимуществ: доступную цену, устойчивость к действию нагрузок, относительно меньшие затраты труда при монтаже. Как изготовить, так и установить такие опоры можно своими руками без использования специального оборудования и техники, но изделия требуется защищать от воздействия агрессивных внешних факторов: влаги, химических веществ. Для этого на сваи наносят антикоррозийное покрытие.

Назначение металлических свай

Сваи металлические получили широкое распространение при постройке сооружений разных типов в местностях с неровным рельефом, на различных видах грунта. Это связано с быстротой возведения фундамента, доступностью материала, возможностью самостоятельного проведения работ.

Наиболее часто железные опоры применяются при строительстве оснований под следующие типы конструкций:

  • деревянные бани;
  • постройки хозяйственно-технического назначения;
  • дома из бруса;
  • каркасно-щитовые сооружения;
  • заборы и калитки, ворота;
  • нетяжелые домики, рассчитанные на непродолжительный срок эксплуатации;
  • навесы, беседки на берегу водоема;
  • временные постройки: киоски, торговые павильоны;
  • билборды;
  • мосты, причалы и прочие гидротехнические сооружения.
Свайное основание под постройкой из бруса

Опоры применяются также в случае необходимости укрепления наклонно расположенных земельных участков. Их используют и в качестве анкеров, когда необходимо отремонтировать, либо усилить эксплуатируемое основание.

Сваи можно использовать в строительстве оснований возле важных архитектурных объектов, потому что при их монтаже отсутствуют разрушительные вибрации. Данные опоры позволяют сооружать фундамент внутри работающих заводских цехов.

Если под возводимой постройкой почва неустойчивая, то на свайных металлических опорах строят малоэтажные, легкие конструкции. Когда грунт достаточно твердый, тогда на них допускается возводить и капитальные сооружения.

Конструкция опор

Основа сваи – это металлическая труба, диаметр которой варьируется в пределах от 57 до 133 мм, а толщина стенок составляет 2,5-5 мм. Стандартная длина лежит в пределах 50-1170 см. В случае необходимости ее увеличивают, наваривая специальные соединительные муфты.

Такой столб предназначен для передачи и дальнейшего распределения нагрузки от сооружения к почве. При необходимости внутреннюю полость заполняют бетоном, что значительно повышает прочность.

При строительстве используют опоры, требуемого по нагрузкам диаметра.

Привариванием к трубам лопастей, либо с помощью технологии заводского литья, получают сваи винтовые. Одна опора способна выдерживать нагрузку от 1 тонны до 11. Это определяется ее диаметром, толщиной стенок, качеством используемого для изготовления металла, количеством и формой лопастей.

Металлические опоры оканчиваются на поверхности оголовком. Он предназначен для их закрепления с ростверком основания.

Конструкция оголовка представляет собой пластину из металла (либо фрагмент профиля), наваренную на верхний конец трубы. Выделяют следующие их виды:

  • перфорированные, предназначенные для болтовых (винтовых) соединений элементов фундамента;
  • сплошные: к ним приваривают металлические детали основания.

Оголовок укрепляют снизу дополнительными пластинами, чтобы увеличить его прочность.

Наружную поверхность свайных труб часто покрывают антикоррозийными составами, чтобы защитить от действия влаги. Этим целям служат:

  • битумные или полимерные мастики;
  • краски влагостойкие.
Схема типичной конструкции трубчатой металлической опоры

Винтовые изделия производят методом литья, либо наваривают лопасти на трубы. Также используется комбинированный способ изготовления. Простота конструкции позволяет изготовить их в домашних условиях. Дополнительная обработка гидроизоляционными составами способствует продлению срока службы всей возведенной конструкции.

Рекомендации по выбору

При выборе свай для фундамента следует обращать внимание на их качество. От него зависит надежность и долговечность постройки. Рекомендации по этому поводу следующие:

  • трубы должны быть без швов (от сварки), с толщиной стенок не менее 4 мм;
  • лучше приобретать продукцию с нанесенным антикоррозийным покрытием;
  • если выбираются опоры с приваренными лопастями, то качество швов должно быть высоким, чтобы винт выдерживал большие нагрузки.
Продукция с антикоррозийным покрытием

От правильного выбора рабочего материалы зависит качество результата. Следует отдавать предпочтение известным, проверенным производителям продукции. Это максимально обезопасит от приобретения низкокачественных изделий.

Классификация опор

Классифицируют металлические опоры по различным признакам. Так, по способу монтажа делят на:

Самодельная продукция может изготовляться, как для вкручивания, так и для забивания.

По размерам лопастей выделяют следующие виды винтовых опор:

  • широколопастные;
  • узколопастные.

По количеству лопастей первые подразделяются на такие разновидности:

  • однолопастные;
  • многолопастные.

Однолопастные винты используют при строительстве легких сооружений.

Многолопастные опоры обладают повышенной устойчивостью к горизонтальным нагрузкам. Их применяют под постройки в несколько этажей, во время ведения строительных работ на склонах.

Узколопастные винты используют на твердых, либо каменистых почвах.

Заводские наконечники могут изготавливаться способом литья, ковки. Затем их приваривают к трубе. Продукцию покрывают слоем цинка, что увеличивает время службы примерно в 2 раза.

Для различных типов грунта используют сваи разной конструкции. Современный рынок насыщен специальной продукцией:

  • винтами многозаходными и многовитковыми;
  • опорами с дополнительными лопастями в конструкции;
  • также выпускаются изделия с вмонтированной системой дренажа и из устойчивых к химическим воздействиям материалов.

Эти варианты отличаются высокой стоимостью, использованием специальных технологий монтажа. Это сдерживает их применение в индивидуальном (частном) строительстве.

Забивные и винтовые сваи используют как на подвижных почвах, так и на устойчивых, твердых типах грунта. В последнем случае в нем должны отсутствовать булыжники, чтобы не повредить защитное покрытие опоры. Отсутствие камней облегчает процесс монтажа, ускоряет его. Винты при установке значительно не отклоняются от вертикальной оси.

Характеристика изделий

Металлические сваи имеют ряд преимуществ и недостатков, которые показаны в таблице ниже.

№Преимущества металлических опорНедостатки свай
1при их использовании отсутствует необходимость предварительной подготовки строительного участкапроблематично обустроить подвал среди забуренных столбов основания
2возможность проведения монтажа не зависит от климатической зоны и погодывозводимые постройки значительно ограничены по массе: из тяжелых материалов многоэтажные конструкции строить нельзя
3трудоемкость процесса установки опор в разы меньше, чем для оснований других типовесли грунт на стройплощадке влажный и содержит активные химические вещества, то металл быстрее разрушается, уменьшается срок службы всего сооружения
4непосредственно после монтажа свай можно приступать к возведению постройки на нихнеобходимо перед началом работ изучить геологические условия на участке, составить проект
5созданный фундамент устойчив даже на очень слабых почвах, при необходимости его можно ремонтироватьтяжело, либо невозможно вовсе, вкручивать винты в каменистую почву
6сравнительно быстрый монтаж, при этом отсутствует вибрационные явленияво время установки опорные столбы могут отклониться от вертикали, тогда понадобиться забуриваться заново

Основание свайного типа – это сравнительно дешевая конструкция. Данный вариант оптимально подходит в качестве фундамента под постройки на слабых грунтах, либо когда сооружение требуется воздвигнуть в сжатые сроки. Но следует учитывать ограничения по весу зданий.

Здание на уклоне со свайным фундаментом

Способ монтажа

Со сваями работают по определенной технологии. В процессе задействуются люди, либо техника. Сам монтаж проходит в следующей последовательности:

  • согласно проекту на стройплощадке отмечают колышками места установки основных и дополнительных опор;
  • высверливают направляющие скважины;
  • закручивают или забивают в них сваи до нужной глубины;
  • проверяют вертикаль трубы отвесом, либо уровнем;
  • по требуемой высоте фундамента по уровню обрезают лишнее;
  • заливают внутрь труб бетонный раствор;
  • монтируют с помощью сварки оголовок;
  • окрашивают полученные швы.
Процесс монтажа с одновременным контролем уровня

Завинчивать винты лучше двум рабочим, чтобы усилие распределялось равномерно, не было перекосов. Можно не заливать внутрь труб бетон, но тогда прочность основания будет ниже. Самостоятельное проведение работ позволяет сэкономить денежные средства.

Изготовление свай своими руками

Простейшие варианты винтовых металлических свай длиной до 6 м под легкие постройки можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Их можно использовать в качестве основания под бани, сараи, заборы, деревянные домики. Для работы понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • болгарка;
  • кувалда;
  • монтировка;
  • сварочный аппарат, электроды;
  • рулетка, мел или маркер;
  • строительный уровень;
  • трубы диаметром 60, 80 мм (их подбирают по примерной величине нагрузки);
  • стальной лист толщиной 4 мм.

Создание самодельного изделия происходит в такой последовательности:

  • из листовой стали вырезают лопасть диаметром 122 мм;
  • надевают ее на трубу;
  • конец последней болгаркой разрезают на треугольные фестоны числом от 3 до 6, что определяется трубным диаметром;
  • кувалдой соединят их в конус, проваривая стыки сваркой;
  • к наконечнику приваривают заготовку с внутреннего края;
  • затем монтировкой растягивают лопасть, чтобы полностью легла по спирали на трубу;
  • проваривают сваркой место соприкосновения.

Режущую кромку лопасти затачивают в форме клина.

Качество самодельных изделий зависит от мастерства сварщика. Созданные своими руками винты стоят гораздо дешевле заводских аналогов, но проигрывают им в качестве. Покрытие гидроизоляцией увеличит срок эксплуатации материала.

Варианты создания фундамента

Разновидности фундаментов на металлических опорах

Когда оканчивают монтаж опор, тогда приступают к соединению оголовков. Это делают следующими способами:

  • соединяют с помощью деревянных брусьев;
  • выполняют обвязку швеллером;
  • заливают железобетонный ростверк ленточного типа;
  • создают монолитную бетонную плиту.

Выбор способа соединения оголовков зависит от расчетной нагрузки. Плита соединяет все опоры в единое целое, не дает просесть ни одной из них.

Характеристика винтовых свай и процесс их монтажа приведены в видео далее. Самостоятельное изготовление металлических опор показано в ролике ниже.

Использование металлических свай позволяет быстро возвести нетяжелую постройку при значительных неровностях местности, неустойчивых почвах. Самостоятельное их изготовление и монтаж снижают существенным образом строительные затраты. Все работы следует выполнять в паре, соблюдая технологию установки. Тогда созданная конструкция простоит без проблем не одно десятилетие.

Металлические сваи: выбор и монтаж

Металлические сваи для возведения зданий имеют многочисленные преимущества перед другими видами фундаментных опор, и один весомый недостаток – угроза коррозийных процессов, которые усугубляются при наличии на участке застройки подземных агрессивных вод.

Виды и назначение свай

Конструкция на винтовых опорах

Свайные опоры используются для возведения фундаментов зданий и сооружений, назначение которых усиление несущей способности грунтов и передача совокупных нагрузок от веса здания, мебели, людей, строительных конструкций на грунтовое основание.

Свайные фундаменты отличаются прочностью, жесткостью, несложным монтажом и экономичностью. Винтовые опоры подлежат замене в случае случайной порчи, установка новых элементов проводится точечно, в необходимых местах, после демонтажа пришедших в негодность.

Принято подразделять все виды свайных конструкций для возведения фундаментов по методам используемого погружения, материалам изготовления, форме, несущей нагрузке.

Металлические опорные элементы

Стальная опора

Для устройства фундаментных оснований используют конструкции из металлического прокатного профиля, проектом может быть предусмотрено возведение опор из двутавра, швеллера или труб.

В некоторых случаях применяют свайные элементы незамкнутого сечения, которые легко изготовить с помощью сварки, получая опоры из металла любой длины. Обычно свайные элементы из металлического профиля погружают в почву методом забивки, используя обычный молот.

Промышленность выпускает специальные свайные элементы для устройства фундаментов из металла, их погружают в грунт методом завинчивания. Винтовые металлические сваи применяются для устройства фундаментных оснований на слабых грунтах с низкой несущей способностью, на участках со сложным рельефом и высоким уровнем грунтовых вод.

Винтовые железные опоры используют при возведении жилых строений малой этажности, бань, гаражей, пристроенных веранд и террас.

Установка опор проводится вручную, с работой вполне могут справиться 2-3 человека, имеющие некоторые строительные навыки. Одновременно с погружением опорных элементов в грунт, происходит его уплотнение, что позволяет увеличить несущую способность основания.

Устройство ввинчиваемых свай

Конструкция свайной опоры

Все виды винтовых элементов для фундаментов представляют собой металлическую конструкцию из полых труб с острым наконечником. Внизу приварены винтовые лопасти, которые способствуют погружению опорных элементов в грунт. По верху свай предусмотрены отверстия для обеспечения более комфортного завинчивания.

Во время погружения свай через верхние проушины пропускается специальное устройство, которое под воздействием механических вращательных движений способствует быстрому погружению в грунт. Вращательные движения происходят по часовой стрелке, категорически запрещается производить выкручивание опор в противоположную сторону.

Погружение всех видов винтовых элементов следует производить ниже глубины промерзания грунта минимум на 1,5 метра, в случае необходимости полые винтовые сваи легко наращиваются до нужной длины.

Все виды винтовых свай имеют полый стержень, который после окончания завинчивания обрезается до необходимых высот, после чего внутрь стержня заливается бетонный раствор, служащий для укрепления свайного стержня.

Посмотрите видео, как произвести монтаж стальных опор своими руками.

После бетонирования внутренней полости опорных элементов, на винтовые сваи приваривают специальные оголовники, которые служат для защиты опорных элементов от атмосферных осадков и для технологического устройства свайных фундаментов.

Ввинчивающиеся опоры: преимущества и недостатки

Все виды винтовых свай из металла имеют свои преимущества и недостатки. Сначала о недостатках – их мало, но самым весомым из них является подверженность металла коррозийным процессам. Особенно сложно использовать сваи из металла в мокрых грунтах, незащищенные опоры при соприкосновении с влагой легко покрываются ржавчиной, что усугубляется агрессивными или химическими подпочвенными водами.

Свайные опоры промышленного изготовления имеют защитное покрытие, которое часто повреждается при вкручивании в грунтовое основание, особенно в почвы, имеющие некоторый процент скальных включений. Для предохранения поверхности винтовых опор из металла стоит проводить дополнительную защиту свай перед погружением в грунт.

Одним из важных преимуществ опор из металла можно назвать отсутствие подготовительных и землеройных работ, перед вкручиванием опор готовят только небольшие приямки для более точной координации свай.

При возведении пристроенных помещений к существующим зданиям, винтовые сваи – прекрасный выход при строительстве фундаментов в стесненных условиях. Сваи завинчиваются в грунт без повреждения существующих фундаментов, обеспечивая надёжную опору для пристроя к дому, веранды, террасы, беседки и прочих строений.

Для вкручивания винтовых свай подходит практически любой грунт, даже самый слабый, глубокопромерзающий и водонаполненный, эти опоры не применяются только в твердых скальных грунтах. Несущая способность слабых и мокрых грунтов намного повышается при погружении в почву винтовых опорных конструкций из металла.

Ввинчивающиеся опорные элементы для фундаментов применяются при устройстве оснований под здания вблизи любых инженерных коммуникаций, автомобильных дорог. Фундаменты из винтовых опор допускается возводить в любое время года, эти работы не требуют значительных перерывов при бетонировании полостей свай.

Как правильно выбрать качественные винтовые опоры

Правильно смонтированные сваи прослужат вам долгие годы

Качественные и надёжные фундаменты из ввинчивающихся свай удается возвести при использовании изделий высшего качества. На что стоит обращать внимание при приобретении металлических винтовых свай для устройства фундамента:

  • Требования к трубам для всех видов фундаментных ввинчивающихся опорных элементов – без сварных швов, стенка толщиной от 4 мм.
  • Защитные покрытия – пескоструйная обработка наружных поверхностей труб с последующим покрытием антикоррозийными составами.
  • Толщина металла для лопастей – не менее 5 мм.

Виды винтовых свай, применяемых для устройства фундаментов, подразделаются на литые, сварные и комбинированные. Качество сварки должно быть максимально высоким, иначе лопасти не смогут выдержать значительные нагрузки при вкручивании в почву. Сварочные соединения требуют дополнительной обработки антикоррозийными специальными составами.

Винтовые сваи: характеристики, достоинства и недостатки

Фундамент дома – один из самых сложных и дорогостоящих элементов его конструкции. Одновременно с этим процесс его создания очень длителен – в большинстве случаев это лимитирующая стадия строительства. К сожалению, не редки случаи, когда недобросовестные застройщики идут на сознательное нарушение технологий и норм, чтобы поскорее закончить фундамент и перейти к следующим этапам работы. Зачастую на это их толкают и сами заказчики, которым кажется, что на стройплощадке слишком долго ничего не происходит. Чрезмерная спешка на данной стадии приводит к тому, что в скором времени у жильцов нового дома возникают проблемы – фундамент проседает, и, как следствие этого, вся конструкция начинает медленно разрушаться.

Возможна ли здесь золотая середина? Можно ли быстро смонтировать прочный и надежный фундамент? Оказывается, возможно. На помощь в данном случае приходят винтовые сваи. Для создания фундамента на винтовых сваях требуется не один-два месяца, а всего лишь пара дней.

Почему же подобные сваи до сих пор не применяют повсеместно? Почему новые дома не растут столь же быстро, как грибы после дождя? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно знать не только плюсы, но и минусы винтовых свай для фундамента, иметь представления о том, какие ограничения их применения существуют. Помните, что возведение фундамента – дело очень ответственное, и при выборе проектного решения полагаться стоит в первую очередь на собственные знания, а не на рекламные заверения производителей, обещания строителей или примеры соседей и знакомых.

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы. Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Конструкция и характеристики винтовых свай

Что же собой представляют винтовые сваи, столь быстро завоевавшие популярность у строителей всего мира? Какие их разновидности существуют? На какие характеристики винтовых свай следует обращать внимание в первую очередь?

Винтовая свая состоит из ствола и расположенной на ее конце лопасти. Благодаря последней, данный тип свай заглубляется в грунт путем ввинчивания, а не забивания.

1. Труба. 2. Оголовок, который крепится к верхней части сваи. 3. Спиралеобразная лопасть. 4. Антикорозионное покрытие. 5. Технологическое отверстие для постановки стержня.

Существует несколько разновидностей стальных винтовых свай. Выбор в пользу того или иного вида осуществляется на основании анализа особенностей грунта на данном участке и предполагаемой нагрузки на фундамент. Зачастую даже на одном объекте используются разные виды свай, что позволяет равномерно распределить нагрузку.

Тип наконечника винтовой сваи

Наконечники винтовых свай, служащие для облегчения их погружения в грунт, могут быть сварными или литыми.

Винтовая свая со сварным наконечником.

Литые наконечники существенно дороже, и их применение оправдано лишь в случае работы с особенно плотными грунтами, в том числе вечномерзлыми, а также содержащими крупные включения природного или техногенного происхождения. Прочный литой наконечник при ввинчивании сваи легко разрушает препятствия на своем пути и не деформируется при этом.

Винтовая свая с литым наконечником.

Количество лопастей

По количеству лопастей винтовые сваи делятся на одно- и многолопастные (количество лопастей на одном стволе в некоторых случаях может достигать шести штук). Первые предназначены исключительно для плотных грунтов с малой подвижностью.

Однолопастная винтовая свая.

Вторые более универсальны, хотя главное их назначение – слабые грунты с малой несущей способностью, поскольку многолопастные сваи устойчивее к различным видам нагрузок – выдергивающим или, наоборот, вдавливающим, а также горизонтальным. Максимальной эффективности многолопастных винтовых свай можно добиться, правильно подобрав количество лопастей, оптимальное расстояние между ними, их шаг и угол наклона.

Двулопастная винтовая свая.

Размер лопастей

По размеру лопастей винтовые сваи делятся на широколопастные (диаметр лопастей как минимум в полтора раза превосходит диаметр ствола) и узколопастные. Широколопастные сваи благодаря увеличенной площади опирания очень эффективны в слабых грунтах.

Широколопастные винтовые сваи.

У узколопастных же своя специализация – особо плотный или сильно промерзший грунт («ввинтить» в такой грунт широколопастную сваю невозможно из-за сильно увеличивающегося риска сломать или деформировать лопасти). Диаметр лопастей винтовой сваи согласно международному стандарту ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) может варьироваться от 200 до 350 мм.

Узколопастные винтовые сваи.

Толщина металла винтовой сваи

Важнейшей конструкционной характеристикой винтовой сваи является толщина металла, из которого изготовлены стенки ее ствола. Расчет необходимой толщины делается на основании не только предполагаемой нагрузки на сваю, но и условий ее эксплуатации. Дело в том, что уменьшение толщины стенок сваи вследствие коррозионных процессов в конечном итоге приводит к сокращению срока ее службы. Согласно вышеупомянутому стандарту ICC AC358 минимальная толщина стенок ствола сваи должна составлять 8 мм в нейтральном грунте и 9.5 мм в грунте с повышенной химической активностью.

Отечественные инженеры, разумеется, тоже осознавали важность такого параметра, как толщина металла, используемого для изготовления винтовых свай. В справочнике «Сваи и свайные фундаменты», выпущенном в СССР в 1977 году, утверждалось, что ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной трубы, произведенной методом горячего проката, с толщиной стенок не менее 10-14 мм. Однако в современном российском строительном стандарте СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» такой параметр, как толщина стенок ствола винтовой сваи, вообще не рассматривается и не нормируется.

Строить предположения о том, почему так произошло, мы здесь не будем, важно следствие. Очень многие отечественные производители пользуются отсутствием жестких требований к конструкции стальных свай в российских стандартах и осознанно игнорируют стандарты международные. Стремление получить максимальные прибыли ведет к потере качества.

У большинства винтовых свай, производимых в нашей стране, толщина стенок не превышает 3-4 мм. При этом изготавливаются они из сварных труб, обладающих пониженной коррозионной стойкостью. Да и качество защитного антикоррозионного покрытия, как правило, желает лучшего: зачастую оно «обсыпается» уже при транспортировке свай.

Конечно же, в России умеют производить (и не только умеют, но и производят!) сваи, качество которых соответствует всем требованиям международного стандарта ICC AC358. Однако из-за своей высокой стоимости они в большинстве случаев не выдерживают конкуренцию с обычными железобетонными сваями, устанавливаемыми в заранее пробуренную скважину.

Следует принимать во внимание толщину металла не только ствола сваи, но и ее лопастей. При строительстве временных или легких объектов допустимо использовать сваи с лопастями тоньше 5 мм. При возведении крупных сооружений, рассчитанных на длительную эксплуатацию, международный стандарт рекомендует применять сваи, толщина лопастей которых составляет 9.5-12.5 мм.

Защитное антикоррозионное покрытие

Для снижения влияния коррозионных процессов на прочностные характеристики стальной сваи, устанавливаемой в агрессивном грунте, не только увеличивают толщину ее стенок, но и наносят дополнительное защитное покрытие. Наиболее часто используемыми способами антикоррозионной защиты стальных свай являются оцинковка и нанесение специального полимерного (полиуретанового, эпоксидного и т.д.) покрытия. Согласно ICC AC358 толщина защитного полимерного слоя должна быть не меньше 400 мкм.

Достоинства фундамента на винтовых сваях

Скорость монтажа

Высокая скорость монтажа – пожалуй, самое главное достоинство винтовых свай, ведь в строительном бизнесе время ценят как ничто другое. Винтовая свая готова к эксплуатации сразу же после установки. Даже бетонирование внутреннего просвета свайного ствола не приводит к вынужденному простою на стройплощадке: ждать набора бетоном марочной прочности нет никакой необходимости, поскольку нагрузка на сваю в первую очередь воспринимается ее стальной оболочкой.

Низкий уровень шума при обустройстве фундамента

Низкий уровень шума при монтаже является главным преимуществом винтовых свай перед забивными. Процесс забивания последних в грунт сопровождаются не только шумом, но и вибрациями. Вибрационные воздействия на грунт могут нанести вред различным сооружениям, находящимся в непосредственной близости от места проведения работ.

Невысокая цена

Низкая стоимость фундамента на винтовых сваях в сравнении со стоимостью всевозможных разновидностей железобетонных фундаментов достигается в первую очередь за счет существенного снижения объема земельных работ.

Способность противостоять различным выдергивающим нагрузкам

Эта способность обусловлена наличием у винтовых свай лопастей. Именно благодаря своим лопастям эти сваи могут устанавливаться на неровных площадках (а значит, прекрасно подходят для строений, расположенных на склонах) и под любым углом к вертикали.

Нет необходимости доставать большой объем грунта

Незначительный объем грунта, вымещаемого при установке винтовых свай, позволяет вести работы вплотную к уже существующим постройкам.

Могут применяться в различных условиях

Погодно-климатическая неприхотливость винтовых свай выражается в том, что они могут эксплуатироваться в достаточно широком диапазоне температур, не боятся подъема грунтовых вод и набухания грунта, а значит, и не требуют обязательного осушения участка, где ведется строительство.

Возможность повторного использования

Одной из областей применения винтовых свай является возведение временных сооружений. После того как такая постройка закончит выполнять свои функции и будет демонтирована, винтовые сваи могут быть извлечены из грунта и при необходимости использованы повторно.

Стоит заметить, что всеми этими достоинствами обладают лишь промышленно произведенные винтовые сваи, качество которых соответствует Международному строительному стандарту ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria.

Недостатки фундамента на винтовых сваях

Применение винтовых свай имеет целый ряд ограничений, о которых многие производители, к сожалению, стараются умалчивать. В условиях, когда компании, занимающиеся монтажом фундаментов, легко идут на нарушение технологических норм, вам, как заказчику, нужно иметь хотя бы общее представление о том, в каких случаях использовать винтовые сваи нежелательно или вовсе недопустимо.

Невозможность применения в районах с сейсмической активностью

Возведение строений на фундаментах из винтовых свай допускается только в районах с отсутствующей или, в пределе, с умеренной сейсмической активностью.

Невозможность использования в грунтах вызывающих быструю коррозию металла

Стальные винтовые сваи не следует использовать в грунтах с электрическим сопротивлением меньше 10 Ом*м, в грунтах с pH менее 5.5, а также в грунтах с высоким содержанием органических соединений. Причиной данных ограничений является высокая скорость электрохимической коррозии стали при данных условиях. Ответственный застройщик, которому небезразличен вопрос долговечности возводимого им сооружения, перед принятием решения об использовании стальных винтовых свай просто обязан определить все необходимые характеристики грунта на данной стройплощадке. При отсутствии возможности определить агрессивность грунта следует придерживаться требований, принятых для свай, устанавливаемых в грунтах с очень высокой коррозионной активностью.

Не допускается заглубление винтовых свай в каменистый грунт

К этой же категории грунтов можно отнести отвалы шлака и полигоны для строительного мусора. Любые твердые включения способны повредить лопасти или даже ствол винтовой сваи во время ее установки.

Рекомендуется избегать использования винтовых свай на грунтах, не обеспечивающих достаточной боковой поддержки

К таковым относятся, например, торф, рыхлые пылеватые пески и т.п. Если потребность установки подобных свай в текучем грунте все же существует, необходимо либо надежно связывать их между собой, либо существенно заглублять. В соответствии с требованиями стандарта ICC AC358 винтовая свая в плотных грунтах должна заглубляться как минимум на 1.5 м, в мягких же – как минимум на 3 м.

Приведем пример: установка винтовой сваи длиной 2,5 м на участке, где на глубине 2 м залегает торфяной пласт, недопустима, так как в данном случае свая будет лишена необходимой боковой поддержки грунта.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Реклама уверяет, что фундамент на винтовых сваях способен прослужить не менее столетия. Так ли это на самом деле, или это всего лишь очередная уловка маркетологов? Практика показывает, что такое вполне возможно, ведь некоторые из маяков, возведенных еще при Митчелле, стоят до сих пор. Однако нас больше интересует судьба не какого-то маяка в далекой Европе, а маленького загородного домика где-нибудь в Подмосковье, на Урале или на берегу Енисея. Сколько простоит он, будучи возведенным на фундаменте из винтовых свай, произведенных не где-то и когда-то, а здесь и сейчас?

На основании экспериментальных данных были оценены сроки службы стальных винтовых свай в грунтах с различным электрическим сопротивлением. Согласно этим оценкам в грунте с низкой коррозионной активностью (например, сухие сланцы или сухой песок) сваи из не оцинкованного металла прослужат не менее 300 лет, а из металла с защитным покрытием – 800 лет и более. Впечатляет, не правда ли? Однако это грунт, идеальный с точки зрения способности (а точнее неспособности) вызывать коррозию металла.

Рассмотрим для сравнения другой предельный вариант. В грунтах с очень высокой коррозионной активностью (морской грунт, ил, влажная глина, торф) средний прогнозируемый срок службы стальной винтовой сваи составляет всего 30 лет (если свая изготовлена из оцинкованного металла, эта цифра увеличится до 70-75 лет).

Следует сделать одну важную оговорку. При проведении всех этих расчетов предполагалось, что свая произведена в соответствии с используемым на Западе стандартом ICC AC358, т.е. толщина стенок ее ствола составляет 8 мм. Но найти на российском рынке винтовые сваи из горячекатаных стальных труб с такой толщиной стенок практически невозможно. Сколько продержится в агрессивной среде «стандарт» отечественного производства, т.е. свая, изготовленная из сварной трубы с толщиной стенок 3-4 мм, – никому не известно, но явно существенно меньше 30 (75) лет.

Из всего вышесказанного следует, что обещаемые в рекламе 100 лет службы фундамента на винтовых сваях – это не более чем пустые слова. Сваи могут прослужить и существенно больше, и существенно меньше – все зависит от качества продукции и условий эксплуатации, о чем в рекламе не говорится ни слова.

В целом срок службы винтовых свай зависит от трех основных параметров:

  • толщина стали, использованной для изготовления ствола и лопастей сваи,
  • толщина и качество защитного антикоррозионного покрытия,
  • химическая активность грунта на данном участке.

Не зная этих характеристик свай и эксплуатационных условий, нельзя даже сделать предположения о том, как долго они прослужат.

Уменьшению срока службы винтовых свай способствует и широко распространенная у наших строителей практика обваривания винтовых свай связками из металлических швеллеров или уголков. Конечно, устройство подобных связок между сваями оправдано при монтаже фундамента в грунте со слабой боковой поддержкой. Однако соединение стальных свай перемычками из токопроводящего материала приводит к ускорению электрохимической коррозии металла.

Во избежание возникновения блуждающих токов, способствующих ускорению коррозионных процессов, стальные сваи не должны иметь гальванической связи друг с другом, а также с другими строительными элементами, изготовленными из стали. Для связи свай в единую систему следует применять деревянную обвязку либо металлическую обвязку, элементы которой соединены со сваями посредством хомутов, изолированных от свай диэлектрическим материалом.

Вот собственно и все, о чем мы хотели вам сегодня рассказать. Теперь вы знаете все плюсы и минусы винтовых свай и, надеемся, поняли главную мысль, которую мы пытались до вас донести. Винтовые сваи – это прекрасный выбор для создания фундамента, но использовать их можно не всегда и не везде. Определить допустимость применения винтовых свай в каждом конкретном случае под силу лишь профессионалу. Поверьте, затраты на привлечение специалиста несоизмеримо меньше стоимости устранения ошибок, допущенных в процессе проектирования и постройки фундамента.


Смотрите также