Все, что нужно знать о винтовых сваях для фундамента

Что такое свайный фундамент?

Схема свайного фундамента с ростверкомПредставляет собой опору, которая принимает на себя вес сооружения и предает его твердому грунту при помощи погруженных в него свай и сформированного сверху ростверка или уложенной фундаментной плиты. Конструкцию иллюстрирует схема свайного фундамента с ростверком.

Основные понятия:

Свая – ключевой элемент свайного фундамента, который может быть изготовленный из разных материалов. Размеры определяются потребностью заказчика и могут быть от 3 до 20 метров длиной и до 400 мм. в диаметре.

Обвязка верхняя – горизонтальная часть свайного фундамента. Задача верхней обвязки фиксировать сваи и перераспределять нагрузку строения равномерно. Обвязка может быть выполнена в виде ростверка или фундаментной плиты.

Ростверк (ростверковая лента) – это бетонная лента (железобетонная рама), которая опирается на сваи, распределяя нагрузку от несущих конструкций дома. Выделяют монолитный, сборный и сборно-монолитный ростверки.

Фундаментная плита (ростверковая плита) – плита перекрытия, уложенная на верхние части свай. Служит основанием для строения.

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Конструкция винтовой опоры

Свайно винтовую опору собирают из нескольких частей:

• ствол (опорная труба);
• наконечник;
• лопасти.

Ствол

Опорную часть сваи изготавливают из металлической трубы. Производство свай подразумевает использование труб различного размера. Величина диаметра трубы является основным фактором, влияющим на несущую способность опоры. Диаметр сваи для фундамента определяет область её применения, несущую нагрузку и состав грунта.

В данной таблице приведены самые распространённые диаметры стволов опор, применяемых в строительстве. В индивидуальных случаях могут использовать для изготовления свай трубы других размеров.

Наконечник

Сваривайте сваи качественно, иначе, при завинчивании, лопасти разойдутся

При изготовлении винтовых свай своими руками очень важно правильно сделать и приварить к свайно-винтовой опоре наконечник. В промышленном производстве наконечники делают в основном литыми

Оборудование для производства винтовых свай позволяет изготовить литые наконечники в виде конуса.

Сварные наконечники применяют для возведения опорного основания в слабых неплотных грунтах. Сварные конусы обладают меньшей прочностью, чем литые наконечники.

Плохо сваренный конус наконечника при вхождении в грунт может разойтись, вследствие опора разрушится.

Винтовые сваи со скошенными нижними концами пользуются большой популярностью. Такая конструкция значительно удешевляет изготовление свай. Скошенные торцы стволов небольшого диаметра ни в чём не уступают конусным наконечникам.

Лопасти

Делайте лопасти небольшого размера

От величины и остроты краёв лопастей зависит лёгкость ввинчивания в почву опоры. Это влияет в свою очередь на сроки возведения винтовых фундаментов.

Обычно к стволу приваривают 2-е лопасти. В случае необходимости помимо двух лопастей устанавливают третью дополнительную лопасть. Следует учитывать, что дополнительная половинка винта увеличит сопротивление грунтового основания, что потребует больших усилий для ввинчивания опоры в почву.

Однако дополнительный винт для сваи обеспечит опоре повышенную несущую способность и облегчит вхождение ствола стойки в плотные слои грунта.

Самодельные винтовые сваи делают с лопастями небольшого диаметра.Их следует изготавливать из листового металла толщиной не более 2 – 3 мм. Более толстый металл потребует применения промышленного оборудования, такого например, как гильотинные ножницы.

Чем обусловлено применение свайного фундамента, как устроена свая

Расчет свайно-винтового фундамента, опеределение нагрузки на сваю

Необходимость возведения фундамента по данной технологии часто вызвана характерными признаками грунта (суглинок, плывуны, макропористая почва, песчаная, глинистая и т. Д.). Метод использования свай придает дому бóльшую надежность и делает структуру свайного фундамента прочной и устойчивой на местности с нестабильным грунтом. Иногда дом на сваях делают потому, что техника не может пройти в данной местности: нет дороги.

Обычно на свайном фундаменте возводят легкие и прочные дома: из бруса, каркасные, блочные, из сборных панелей. Способы размещения свай обусловлены задачами строительства. Для частных домов используют, в основном,  способ свайного поля. Здание малой площади расположено на свайном фундаменте, который испытывает значительные вертикальные нагрузки. Их связывают, для повышения прочности по периметру или объединяют ростверком (бетонное покрытие с армированием). Используются они по принципу действия сваи-стойки, когда давление от веса здания должно переходить на грунт.

Свайно-каркасный фундамент подходит для домов легкой конструкции, например, каркасного

Основным правилом при учете надежности должен являться правильный расчет несущей способности сваи, изготовленной самостоятельно, а также характеристики грунта. Другими словами, какую нагрузку способна выдерживать отдельная свая, чтобы впоследствии не было риска осадки. Рассчитывая способность сваи выдерживать нагрузки, исходят из того, каким окажется вес построенного дома.

Определить эти параметры можно также по Таблице 7 (Ссылка на скачивание .doc файла СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты») так как приводить полностью расчеты в статье не представляется возможным.

Максимальная нагрузка

Средняя нагрузка на трубу диаметром 56 мм, не должна превышать 5 тонн

Насколько глубоко свая должна входить в землю? Обычно ее заглубляют от 1, 5 до 3 метров.

Главное условие – она должна пройти слой грунта, промерзающий зимой. Свойство грунта удерживать влагу в порах особенно свойственно супесям и суглинкам. Зимой вода замерзает и занимает в почве бóльший объем. Эту особенность называют пучением грунта и строители хорошо знают, что нужно ограничивать усадку дома с помощью допустимых величин. Говоря иначе, давление дома на свое основание не должно быть выше расчётного сопротивления грунта, подверженного силам пучения.

Конечная часть сваи с винтом должна находится в прочном слое, не содержащем грунтовых вод и ниже слоя промерзания почвы.

Как рассчитать глубину, на которой должен остановиться нижний конец сваи? Можно обратиться к нормативным документам и воспользоваться таблицей 1. Чтобы определить, насколько должна быть забита свая именно в вашем случае, воспользуйтесь тем же документом – таблица 2. Скачайте весь документ СНиП о строительстве свайных фундаментов (Ссылка на скачивание .doc файла СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»).

Таблица 1. Расчет заглубления винтовой сваи

Таблица 2. Расчет заглубления винтовой сваи для разного рода грунтов

По показаниям, приведенным в таблицах, свая из трубы диаметром в 56 мм. способна выдержать нагрузку до трех тонн. Необходимо знать, что для данной трубы средняя нагрузка не должна превышать пяти тонн. Уверения продавцов о нагрузке в 20 тонн ничем не обоснованы.

Коррозийные показатели свай винтового фундамента

Сваи обязательно надо обрабатывать антикоррозийными средствами

В работах на тему свайных фундаментов (Н. С. Метелюк, Г.Ф. Шишко, А. Б. Соловьева, В. В. Грузинцев. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие.- Киев.: Будивельнiк, 1977) приводятся данные о коррозии, которым подвергается свая в грунте. Этот показатель определен двумя или пятью десятыми миллиметра в год. Британский стандарт BS 8004 “Фундаменты” (пункт 10.3.5) указывает, что в не разрушенных грунтах этот показатель составит один-два миллиметра за 90-100 лет. Рассчитывайте, насколько грунт агрессивен, учитывайте качество стали и покрытие, применяемое против коррозии.

Основные параметры при расчете:

• условия грунта
• режим залегания грунтовых вод
• особенности свай, их изготовления
• присутствие шлама (пылевые и мелкие составляющие) в твердой почве конечной точки

Монтаж опалубки

Опалубка выполняется из досок толщиной 40-50 см или низкосортной фанеры. Не стоит экономить и делать опалубку лишь над уровнем земли, исключая заглубленную часть основания. По СНиП опалубка должна быть на всю высоту конструкции. Перед установкой опалубки необходимо устроить в траншее подушку из гравийно-песчаной смеси и поверх нее уложить гидроизоляцию. Это убережет ленту от проникновения влаги. Для улучшения адгезии и усиления гидроизоляционных характеристик поверх подушки можно залить пяти сантиметровый слой подбетонки из тощего бетона. В качестве гидроизоляции лучше всего применять рулонные материалы: бикрост, гидроизол, рубероид.

Монтаж свайно-винтового основания своими руками

Необходимо точно обозначить места, в которых будут монтироваться винтовые сваи, сделав там неглубокие подкопы лопатой.

Такие подкопы в дальнейшем также помогут облегчить процесс ручного ввинчивания опор с помощью рычажных механизмов (если по каким-либо причинам для этого не будет применяться соответствующая спецтехника).

Расположение верхних частей вкрученных свай проверяют с помощью строительного уровня. Если какие-либо опоры находятся выше остальных, их необходимо обрезать.

На следующем этапе во внутренние полости винтовых опор заливается бетонная смесь. Марка материала должна быть не ниже М300, в противном случае резко сократится срок службы фундамента.

При строительстве беседки в этих целях можно использовать деревянную доску соответствующей толщины. Древесину заблаговременно обрабатывают антисептическими средствами, чтобы предотвратить ее гниение. Также на верхних частях свай монтируются специальные оголовки, которые создают опоры необходимой площади. Далее на оголовках закрепляется сам деревянный каркас.

Если постройка имеет большую площадь, обвязку можно изготовить из профилированной трубы или металлического швеллера. Стальные конструкции привариваются к опорам по всему периметру свайного винтового фундамента.

Видео: монтаж винтовых свай своими руками

Сваи, активно используемые сейчас строителями во всём мире, представляют собой полые трубки с диаметром до 30 сантиметров. К их концам приварены специальные винты. Их используют для строительства тяжёлых зданий и сооружений. Однако для строительства небольших лёгких конструкций могут быть использованы сваи диаметром от 57 до 108 мм, что экономически более целесообразно.

Полые трубки ввинчиваются и вдавливаются в подготовленный грунт, после чего их концы срезают в один уровень, а на верхушку устанавливают оголовок. После этого сверху делают обвязку. В зависимости от способов обвязки, её могут делать как с помощью дерева, так и металла. Как только всё это будет сделано, полость каждого свая заливается бетоном, дабы укрепить фундамент будущего сооружения и избавиться от воздуха, который находиться в трубках. Также это делается и для того, чтобы предотвратить коррозию, которая может негативно сказаться на устойчивости будущих сооружений.

Сваи могут устанавливаться двумя способами, каждый из которых имеет свои особенности. Первый способ – механическое ввинчивание. Благодаря специальной технике, которая используется при этом методе, можно значительно сократить время возведения фундамента. Более того, этот метод позволяет добиться строго вертикального ввинчивания, что может благоприятно сказаться на устойчивости сооружений. Второй способ – ручное ввинчивание. Этот метод является более экономичным, но он требует определённой сноровки и навыков. Дело в том, что если с первого раза не получиться ввинтить свай, то второй попытки в этом случае быть не может.

Особенности и преимущества винтовых стержней

Свайные конструкции винтового типа обладают множеством преимуществ перед другими типами свай.

Во-первых, их можно легко выравнивать по горизонтальному уровню, чтобы избежать перекоса здания. Для этого можно обрезать излишнюю часть металлической трубы с помощью подручного электроинструмента.

Во-вторых, винтовые сваи намного проще обрабатывать гидроизоляционными покрытиями.

В-третьих, винтовые изделия продаются в готовом виде, в отличие от буронабивных и буроинъекционных, которые возводят непосредственно на стройплощадках.

Какие выбрать?

Изделия, которые используются при строительстве малоэтажных жилых зданий, пристроек, беседок и др., имеют длину 2,5 м. Диаметр конструкций может составлять 89, 108 и 133 мм.

Выбор конкретного типоразмера зависит от площади беседки. Для небольших построек размером 3х3, 4х4 метра и др. вполне подходят 108-миллиметровые конструкции. Изделия диаметром 133 мм обладают повышенной несущей способностью и используются для возведения более просторных сооружений — 10х10 м и более.

В зависимости от типа наконечника, свайные конструкции винтового типа делятся на сварные и литые. Первые отличаются более доступной стоимостью, что обусловлено относительно простой технологией их производства. Литые сваи обходятся дороже, но обладают более высокой износостойкостью, среди таких изделий реже попадаются бракованные образцы.

Расчет количества свай, расстояния между ними, глубины установки и других параметров проводится с учетом множества факторов. При разработке проекта учитываются физические свойства почвы, ее плотность, состав и рыхлость, размеры сооружения и др.

Стандартная глубина, на которую ввинчиваются винтовые сваи, составляет 1,5-1,8 м. Этот показатель может меняться в большую или меньшую сторону, в зависимости от факторов, перечисленных выше.

Шаг установки свайных опор не должен превышать 3 м. Уменьшение этого параметра позволит повысить несущую способность фундамента и снизить риск его просадки.

Количество свай, необходимых для возведения деревянной беседки, можно подобрать по таблице:

Изготовление и установка винтовых свай своими руками

Фундамент на винтовых сваях – это универсальная конструкция, которую возводят на любых грунтах. Работы могут проводиться при самых низких температурах, во время осадков, во всех климатических широтах. Для малоэтажного строения винтовые сваи своими руками можно сделать при помощи сварочного аппарата, стальной трубы и листовой стали. Данный тип фундамента пользуется популярностью, так как является самым надежным на сложных грунтах, на уклонных, водных, болотистых участках. К его преимуществам относятся легкий монтаж и низкая себестоимость.

Устройство винтовой сваи

Винтовая свая изготавливается из высокопрочной стали. От внешних факторов она защищается покрытием на основе эпоксидной смолы или антикоррозионной грунтовкой. В целом изделие представляет собой конструкцию из 3-х частей:

Нижний конец трубы имеет заостренную (коническую) форму. Верхний конец представляет собой оголовок, который приваривается после вкручивания трубы в грунт и заливки в нее бетонного раствора. Параметры всех частей конструкции зависят от веса строения, габаритов фундамента, типа грунта. Лучше не подбирать их приблизительно, а заказать расчет в проектной организации. Так Вы будете уверены, что изготовление свай происходит с соблюдением норм строительства и с учетом особенностей грунта.

Материалы для изготовления

Для изготовления винтовой сваи требуются знать следующие данные:

• длина трубы;
• диаметр трубы;
• длина наконечника;
• шаг лопасти;
• диаметр лопасти;
• угол наклона лопасти к плоскости;
• линия приваривания винта к трубе;
• толщина стали (для частного домостроения равна 4 мм).

Для примера приводим значения диаметра трубы и условия применения данных свай в строительстве:

• 57 мм – для легких заборов (диаметр лопасти 200 мм);
• 102-108 мм – для домов каркасного типа (шаг винта 50 мм, диаметр винта 300 мм);
• 133 мм – для домов из камня, кирпича, дерева, различных блоков;
• 159-325 мм – для тяжеловесных зданий, включая многоэтажные и промышленные.

Процесс изготовления

Итак, Вы решили построить небольшой дом, гараж, хозпостройку на фундаменте данного типа. Длина каждой сваи не должна быть меньше 200 мм. Их изготовление потребует наличия следующих материалов:

• труба подходящего диаметра;
• лопасть подходящего диаметра и шага;
• конусообразный наконечник (например, длиной 150 мм).

Для работ потребуется электрический сварочный аппарат и электроды 3 мм. Лопасти и конусы нарезают из листовой стали, при этом следует учесть особую конфигурацию винтов. Конус размечают в виде равнобедренного треугольника с основанием, равным длине окружности. Длина сторон равна длина конуса (Скачать чертеж).

Важно: самостоятельное изготовление и сварка частей должны проводиться с четким соблюдением параметров. Малейшие изменения могут привести к нарушению технологии. Например, незначительный сдвиг угла на винте приводит к браку в изделии и невозможности его использования

Например, незначительный сдвиг угла на винте приводит к браку в изделии и невозможности его использования.

Установка своими руками

Сваи можно ввинтить в землю при помощи ручных приспособлений. Самое простое из них – металлическая труба, которую вставляют в петли, заранее приваренные к верхней части основы. Их делают из арматуры d=10 мм. Эту трубу толкают, как рычаг, она вращает сваю, происходит ее ввинчивание в грунт. Подробно установка винтовых свай своими руками основана на определенной последовательности действий. Соблюдайте данную инструкцию:

1. Проведите разметку свай на участке согласно расчетам фундамента. Максимальное расстояние между ними не должно превышать 3 м, самым надежным считается расстояние 2 м.
2. Каждую трубу установите строго вертикально острым концом с лопастью вниз.
3. При помощи трубы или лома, вставляемых в петли и используемых, как рычаг, ввинтите сваю в грунт. Минимальное заглубление составляет 1,5 м. Если грунт состоит из суглинка и глины, вворачивание продолжают сквозь них до твердого слоя земли.

Заключительные работы

Высота над грунтом должна соответствовать проектным расчетам. Она может быть разной, если участок имеет уклоны, возвышения. Именно поэтому фундамент такого типа не требует предварительного выравнивания участка. Главное, чтобы верхний край всех труб находился на одном уровне (контролируют лазерным строительным уровнем).

После установки свай в их полость заливают бетон М300. Для изготовления 1 м3 берут:

После застывания раствора к верхней части каждой сваи приваривают оголовок. Он имеет цилиндрическую основу с квадратной “крышкой”. К ростверкам прикрепляется обвязка. Она изготавливается из любого материала в зависимости от самого строения: двутавр, швеллер, брус, железобетонная плита.

Монтаж винтовых свай своими руками

Монтаж винтовых свай выполняется в определённой последовательности. Если не соблюдать технологию монтажа, произойдёт значительное смещение несущей конструкции по оси.

Технологический процесс выглядит следующим образом:

• Постепенно демонтируем вбитые колья и на их месте выкапываем углубления квадратной формы, шириной 25 на 25 см, в глубину около 30 см. Затем заполнить углубления водой, это поможет размягчить грунт.
• Воспользовавшись маркером, на теле винтовой сваи отмечаем расстояние которое будет погружаться в грунт. Данная метка будет служить отличным ориентиром, при монтаже винтовых свай своими руками.
• К верхнему краю винтовой сваи привариваем металлический прут, либо высверливаем под него два отверстия с противоположной стороны друг к другу. Это необходимо для системы рычага.
• Погружаем лопасти сваи в углубление и выставляем по уровню. Магнитный уровень поможет контролировать угол наклона винтовой сваи в момент закручивания.
• На подготовленные металлические стержни надеваем трубы. Они будут служить отличным рычагом при монтаже винтовой сваи.

Два человека медленно вращают сваю по часовой стрелки, а третий контролирует её вертикальное положение и в случае чего выравнивает её. Для этого все действия необходимо выполнять не спеша.

• В процессе завинчивания, свая должна пробурить слой промерзания почвы, мягкие слои грунта и втиснуться в каменистую породу.
• Демонтируем конструкцию рычагов.
• Обрабатываем антикоррозийным средством повреждённые места на сваи.
• После того как будут выставлены угловые опоры, между ними необходимо пустить по два шнура. Тем самым обозначив внутреннюю и наружную границу плоскости. Такие действия помогут упростить монтаж промежуточных винтовых свай и не сбиться с заданной оси.
• Устанавливаем остальные сваи согласно составленному плану.
• Угловые опоры вымеряем до нужной высоты и обрезаем болгаркой.
• Протягиваем нить по верхним торцам угловых свай, тем самым обозначая необходимую высоту промежуточных опор. Затем обрезаем остальные трубы.
• Внутреннюю пустоту сваи можно заполнить цементным раствором. Это придаст несущей конструкции больше жёсткости и устойчивости при боковых нагрузках.
• Производим монтаж оголовок путём приваривания. И проверяем их по горизонтальному расположению.

Внимание! Запрещён монтаж винтовой сваи путём забивкой. Это приведёт к повреждению винтов и потери прочности всей конструкции.

Свайный фундамент: преимущества и недостатки

Свайный фундамент набрал высокую популярность в области строительства и это действительно так. А всё это, из-за его преимуществ, перед другими несущими конструкциями:

• Не высокая стоимость, относительно других материалов;
• возможность монтировать на болотистом грунте и в условиях вечной мерзлоты;
• не возникает сложностей при монтаже;
• возможность демонтировать и повторно использовать.

Как известно, нет ничего идеального. Поэтому, у свайного фундамента есть свои, хоть и незначительные недостатки. Давайте в этом разберёмся:

• Невозможность произвести монтаж на полностью каменистых грунтах;
• создаётся продуваемое пространство между полом и почвой;
• отсутствие возможности сделать подвал при строительстве дома.

Так же следует отметить, что срок службы винтовых свай тоже ограничен, и по истечению определённого времени он потребует полной или частичной замены. Ведь основной враг данной несущей конструкции это коррозия.

Просел дом на винтовых сваях, что делать (видео)?

Коротко о главном

Фундамент на винтовых сваях — это оперативный вариант по возведению несущего основания под любое строение. Ведь он отлично держится как на болотистом так и сыпучем грунтах, что не сказать про традиционный ленточный фундамент.

Так же выполнить монтаж винтовых свай своими руками довольно не сложно, главное иметь терпение и быть в хорошей физической форме.