Размеры и характеристики винтовых свай

Учет характеристик грунта

Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2  или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются

• Тип грунта
• Степень уплотнения
• Влажность

Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.

Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.

Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.

Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —

скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:

1. Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
2. Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
3. Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
4. Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин

Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:

• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Средний песок – 4-5 т/м2
• Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
• Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
• Супесь – 2,5-3 т/м2
• Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Суглинок – 2-3 т/м2
• Глина – 2,5-6 т/м2
• Влажная глина – 1-4 т/м2

Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.

Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.

Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.

Особенности фундамента на сваях

Свайный фундамент подходит исключительно для зданий из легких материалов, к примеру, каркасников.

Монтаж осуществляют ручным, механизированным способом, а также с использованием специальной техники. Алгоритм работ следующий: 1. Выбор строительной площадки. Удаление всей растительности

Важно, чтобы в этой зоне не проходили никакие коммуникации. 2

Выполнение разметки. Проводят ее в соответствии с проектом, где указано место под каждую сваю. Допустимая погрешность — максимум 2 см. 3. Собственно монтаж. Под каждую опору делают углубление 0,15-0,2 м. Это облегчит установку. В углубление помещают сваю и вкручивают. Диаметр углубления должен быть меньше на 10 см, чем соответствующий параметр лопастей винтовой сваи.

Ручной способ вкручивания сваи

Перед началом монтажных работ опору собирают — в отверстие, имеющееся в верхней части сваи, вставляют лом. Впоследствии на него устанавливают рычаг с целью облегчить процесс вкручивания.

Опору легче вращать посредством длинного рычага. Роль последнего может играть 3 м труба. В землю столб должен входить ровно, поэтому процесс контролируют при помощи строительного уровня. Его прикладывают к свае при ввинчивании.

При непосредственном закручивании сваи два человека с противоположных сторон берутся за рычаг и начинают вращение против оси, передавая крутящий момент. Третий работник должен контролировать угол наклона. Полный оборот позволяет погрузить опору в землю на глубину около 0,2 м.

В начале работы могут возникнуть сложности — винт не будет поворачиваться. Чтобы разрешить проблему, углубляют скважину под опору сантиметров на 15. На рычаги увеличивают вертикальную нагрузку, подвесив на них дополнительный груз. Как только вращение станет свободным, груз убирают.

Механизация процесса завинчивания

Винтовые сваи большого диаметра и длины закручивают при помощи механизированных приспособлений. Они имеются в продаже, но чаще их изготавливают своими руками.

Состоит приспособление из следующих элементов:

· электрического инструмента — мотобура, дрели с двигателем мощностью не менее 2 кВт; · понижающего редуктора на 4,7 кНм; · переходников (2 шт.) объединяющих последовательно дрель, стержень, вывод редуктора; · рычага.

Переходники из болта и головки аналогичных размеров делают для связи редуктора и силовой установки. В патрон дрели устанавливают болт, на редукторе закрепляют головку. Роль свайного переходника играет монтажный оголовок. Его надевают на опору, наконечник по всем параметрам должен соответствовать размерам вала редуктора.

Спецтехника для монтажа свай

Современная техника автоматически закручивает сваи, строго контролирует их вертикальность. Посредством прижимных и подъемных домкратов сваи удерживаются в правильном положении.

Автоматические сваеверты, если у них нет полноприводного шасси, устанавливают в кузов грузовой машины. Питание установка получает от сети 380 V либо от генератора.

Типы грунтов

Прежде всего, нужно определить тип грунта. Для этого тщательно изучают состав почвы, полученный с помощью бура.

Использование свай позволяет соорудить надежное основание на торфяных почвах

Рассмотрим качественные характеристики грунтов:

• Песок считают крупным, если средний размер песчинок достигает размеров от 0,25 мм до 5 мм. Песчаное основание не подвержено пучинистости. Грунт такого типа при увеличении уровня влажности не меняет свой объём и не теряет своих свойств;
• Супесь – это песок с примесью глины не более 10%. Шар, скатанный из супеси, непластичен и легко разрушается от лёгкого надавливания. Высокое содержание песка в составе породы практически делает её непластичной. Малая пористость грунта положительно влияет на его стойкость к пучению;
• Суглинок формируется из смеси 70% песка и 30% глины. Раздавленный шар из суглинка, образует блин с трещинами по краям. Такое явление показывает то, что данный грунт обладает большой пористостью и подвержен пучению;
• Глина наиболее часто встречающееся грунтовое основание. Если в образце почвы содержание глинистых частиц составляет 30% и более, то породу определают, как глину. Раздавленный шар из глины образует сплошной блин без трещин и разрывов. Почва такого типа наиболее подвержена пучению при замерзании;
• Торф по своей сущности является грунтом органического происхождения, не обладающим несущей способностью. Строительство объектов на таких участках можно производить на винтовых сваях, при условии прохождения этих опор через торфяной слой к плотному грунту. Глубина залегания плотного основания является основным фактором при расчете длины винтовых свай.

Как рассчитать количество винтовых свай?

Правильно выполненные расчеты при проектировании свайно-винтового фундамента – залог надежности всей строительной конструкции. Их осуществление требует знаний и опыта в сфере проектирования и строительства оснований данного типа.

Основные принципы расчета количества винтовых свай

Чтобы грамотно рассчитать количество винтовых свай, следует основываться на следующих принципах:

1. Для возведения легких заборов не превышайте расстояние между устанавливаемыми сваями в 3-3,5 м.;
2. Для деревянных заборов, а также заборов из профлиста расстояние не должно превышать трех метров, а при наличии нагрузки ветром – 2,5 метров;
3. Для деревянных домов расстояние между сваями должно быть не больше 3-х м.;
4. Для домов из пенобетона, газобетона, пеноблоков и шлакоблоков необходимо устанавливать расстояние для свай не более 2-х метров.

Для расчета количества винтовых свай необходимо:

1. взять план первого этажа;
2. обозначить винтовые сваи в каждом из углов фундамента, на стыках внутренних несущих перегородок, внешних стен;
3. расположить по каждой внутренней, внешней стене необходимое число свай с учетом расстояния, не превышающего 2-3 метра в зависимости от материалов, из которых будет возводиться строение;
4. остальное пространство заполнить винтовыми сваями с учетом расстояния в 2 или 3 метра;
5. если будет возводиться печь необходимо учитывать, что она требует минимум 2-х свай;
6. обозначить винтовые сваи под внешние углы балконов, террас, пристроек;
7. подсчитать общее число винтовых свай.

Основные показатели при расчете количества свай

При расчете количества свай учитываются два базовых показателя:

1. общая весовая нагрузка объекта строительства на фундамент;
2. грузонесущая способность грунта на участке строительства и, соответственно, нагрузка на одну сваю.

Весовая нагрузка рассчитывается следующим образом:

Определяются:
вес всех используемых при строительстве объекта материалов, при этом во внимание берутся значения, которые будет иметь готовый объект;
нагрузка при эксплуатации объекта и снеговая нагрузка – рассчитываются согласно СНиП 2.01.07-85.

Вышеуказанные показатели веса и нагрузки суммируются, полученное значение умножается на 1,1-1,2 – коэффициент запаса.

Грузонесущая способность грунта – показатель, рассчитываемый в индивидуальном порядке на основе данных, полученных при геологическом исследовании участка строительства. Расчеты опираются на нормы СНиП 2.02.03-85. В ряде случаев допустимо не проводить исследование. Такой подход целесообразен при хорошей изученности, стабильности грунта и возможности применения показателя минимальной допустимой нагрузки на одну сваю заданного типоразмера и планируемой глубины залегания винта.

После вычисления общей весовой нагрузки и допустимой грузонесущей способности одной сваи первый показатель делится на второй. В результате получает минимально допустимое количество свай, которое, впрочем, зачастую увеличивается по соображениям повышения надежности конструкции.

Согласно строительным ГОСТам и Сводам Правил, шаг монтажа свай составляет 1,5-3 метра, при этом предусматривается установка свай не только по периметру, но и внутри него. Расположение свай относительно друг друга, а также их количество серьезно зависит от площади строения, а также нахождения зон повышенной нагрузки, которую, например, создает построенная в доме печь. Для таких зон количество свай желательно увеличивать. Расположение свай и их количество отражается на плане – схеме свайного поля.

Несущая способность винтовой сваи: расчёт

Несущая способность винтовых свай находится путём умножения площади опоры на несущую силу грунта. Рассмотрим этот расчёт на примере винтовой сваи 133, погружённой в глинистую почву:

1. Сначала найдём площадь опоры. Используя табличные данные, узнаём, что диаметр винта равен 30 см, таким образом, площадь подошвы равна: 15х15х3,14=706,5 см².
2. Теперь воспользуемся таблицей, чтобы определить несущую возможность грунта. Для глинистых почв она равна 6 кг/см².
3. Теперь находим несущую способность свайных элементов: 706,5х6=4,2 т.

Вывод: один свайный элемент модели 133, с глубиной погружения в глинистую почву на 2-2,5 м, может выдержать нагрузку в 4,2 т.Винтовые сваи

Как учесть надёжность конструкции при расчётах?

Однако описанный в середине статьи расчёт является приближённым. В нём не учитывается показатель запаса прочности деталей. Для этого необходимо произвести итоговый расчёт по формуле: N=F/Y, где N – искомая нагрузка, F – её приближённое значение, полученное вышеописанным способом расчёта, Y – коэффициент запаса прочности.  Последний показатель зависит от правильности расчётов и числа свайных элементов. Его подбор осуществляется по таким параметрам:

• при числе элементов равном 5-20 шт, коэффициент составляет 1,75-1,4 (в данном случае должен использоваться низкий ростверк на подвесных опорах);
• коэффициент 1,25 используется при проведении испытаний на эталонном свайном элементе и является приблизительным;
• для проведения более точных испытаний используется коэффициент равный 1,2.

Пример: в продолжение нашего расчёта для свайного элемента модели 133 найдём уточнённую несущую способность: 4,2/1,2=3,5 т. Этот показатель будет использоваться при проведении точных инженерно-геологических исследований. Если же используются усреднённые табличные показатели, то искомая величина равна 4,2/1,75=2,4т. Винтовые сваи: габариты

Определяем максимальную несущую способность одного свайного элемента

Чтобы найти максимальную несущую способность одного свайного элемента, потребуются сразу несколько данных. Для наглядности возьмём следующие показатели:

1. Установка свай будет выполняться на песчаных грунтах с несущей способностью 15 кг/см².
2. Используется опора модели 219 с диаметром подошвы 600 мм.
3. Поскольку у нас будут использоваться не больше пяти свай в поле, а несущая способность грунта определена точно, используем коэффициент равный 1,75.

Максимальную несущую способность вычисляем следующим образом:

1. Находим площадь опоры винтовой сваи: 30х30х3,14=2826 см².
2. Вычисляем приближённый показатель несущей способности: 2826х15=42,4 т.
3. Теперь определяется точная несущая способность винтовых свай:  42,4х1,75=24,23 т.

Вывод: несущая способность одного элемента винтовых свай с диаметром опоры 300 мм составляет чуть больше 24 тонн. То есть допустимые нагрузки (вес стен, перекрытия, мебели и т.п.) на опоры при такой глубине залегания не должны превышать 24 тонны. 
Как видите, правильно рассчитанная несущая способность винтовых свай гарантирует, что наш фундамент выдержит вес перекрытий, стен, ветровую и снеговую нагрузку.Винтовые сваиВинтовые сваи

Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай

Основание свайного типа положительно зарекомендовало себя при строительстве объектов в местностях с проблемным грунтом:

• насыщенным глиной;затопляемым;подвижным.

Геодезические исследования включают:

• лабораторный анализ грунта;определение уровня грунтовых вод.

Указанные работы осуществляются специалистами геодезических организаций и стоят достаточно дорого. При возведении частного строения необязательно пользоваться услугами профессиональных геодезистов. Можно самостоятельно проанализировать характер почвы.

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований

Для этого необходимо провести экспериментальное закручивание:

• углубиться в грунт буром на 0,5–0,8 м ниже нулевой отметки;визуально оценить состояние почвы в лопастях бура;определить возможную глубину вкручивания.

Пример расчёта свайно-винтового фундамента

В следующем примере подробно описано, как рассчитать фундамент на винтовых сваях для постройки каркасного дома.Исходные данные — свайно-винтовой фундамент 6х6:

• типовой дом каркасной конструкции с крыльцом под шиферной кровлей;
• габариты — фундамент 6 на 6 на винтовых сваях при высоте (h) 3 м;
• две взаимно пересекающиеся внутренние перегородки, делящие пространство на 3 помещения;
• крыша со скатом 60⁰;
• материал каркаса — брус 150х150;
• материал стен — сэндвич-панели;
• материал ростверка — брус 200х200.

1. Определяем площадь каждой стены:

• несущие — 18 м²*4 = 74 м²;
• перегородки — 9*2 + 12 = 30 м².

2. Определяем нагрузку стен, используя таблицу:

• для несущих стен — 50 кг*74 = 3700 кг;
• для перегородок — 30кг*30 = 900 кг;
• всего 3700 + 900 = 4600 кг.

3. Прибавляем вес на 36 м² площади:

• цокольного перекрытия — 150 кг*36 (площадь дома) = 5400 кг;
• чердачного перекрытия — 100 кг*36 = 3600 кг;
• крыши 50 кг*36 = 1800 кг;
• в итоге — 4600+5400+3600+1800 = 15400 кг.

4. Прибавляем дополнительный вес и динамические нагрузки (вес снежного наста = 0):

350*36+15400 = 28000 кг.

5. Выбираем коэффициент надёжности 1,4.

6. Берём из таблицы максимально допустимую нагрузку на пяту (ᴓ300) одного свайного элемента: она равна (по таблице) 2600 кг, при расчётном сопротивлении грунта — 3 кг/см² (грунт средней плотности, при глубоком залегании грунтовых вод и промерзании не более 1 м).

7. Подставляем значения в формулу К = P*k/S — 28000*1,4*2600 = 15 (шт). В этом случае 12 свай установим под углы и пересечения, а 3 используем для усиления зон с повышенной нагрузкой.

Несущая способность винтовых свай

Винтовая свая (ВС) способна выдерживать значительные осевые нагрузки. Проседание происходит не по причине деформации от нагрузки, а по причине слабой несущей способности грунта, на который опирается свая.

Очевидно, что наилучшими грунтами для опоры ВС являются пески, кроме мелких и очень влажных, а также твердые сухие глины, щебенистые и гравийные грунты. Несущую способность сваи можно увеличить за счет большего количества, увеличения диаметра лопасти и перераспределения нагрузки.

Иногда у покупателя возникает желание предварительно рассчитать сколько и каких ВС понадобится. Под строение 10х10 м устанавливают 4 угловые сваи, затем равномерно расставляют остальные с условием расстояния между ними не более 3-метров. Дополнительно устанавливают под несущими внутренними стенами. Всего получится не менее 25 штук. Затем рассчитывают диаметр сваи и лопасти, определить длину с учетом глубины установки и перепада высот свайного поля.

1. Находим вес дома вместе с ростверком. Учитываем вес несущих внешних и внутренних стен, вес перекрытий пола, мансарды, стропильной системы, крыши – вычисляется суммированием веса, используемого материала.
2. Затем добавляют вес полезной нагрузки – площадь дома умножают на 150 кг/м 2
3. Прибавляют снеговую и ветровую нагрузки – это еще примерно 140 кг/м 2 на площадь проекции крыши.
4. Затем результат умножают на коэффициент запаса прочности 1,2 и получают полную нагрузку на фундамент. Допустим получили 50 т.

Узнаем нагрузку на винтовую сваю 50/25= 2,0 т. Возьмем 108-сваю с лопастью диаметром 300 мм, находим площадь лопасти: 3,14х30х30/4=706,5 см 2 . Теперь смотрим на таблицу и находим тип грунта, на который будет опираться свая. Допустим 3 кг/м 2 . Умножаем площадь лопасти 706,5х3 – получим 2,2 т. Такую нагрузку выдержит грунт. ВС по расчету давит 2,0 т, что меньше несущей способности грунта, а, следовательно, выбор 25 штук из 108 трубы с лопастью 300 мм сделан верно.

Нагрузка на винтовую сваю зависит от веса строения. Например, для легкого забора из сетки рабица подойдут 57 мм или 76 мм сваи, под ворота лучше заказывать 89 или 108 мм. Длина рассчитывается глубиной установки. Допустим надо установить ВС на глубине 1,7 м. Если взять 2,5 метра, то она будет возвышаться 0,8 метра над уровнем земли. ВС обрезаются не менее 15 – см, от верхнего конца, потому что имеют отверстия для крепления приспособления для ввинчивания. Останется 0,6 м от уровня земли.

Винтовая свая/диаметр лопасти, мм	Нагрузка, тонн	Для каких строений подходят:
Диаметр 57/200	1-1.5	Забор сетка рабица, открытое крыльцо, настилы и т.д.
Диаметр 76/250	2-2.5	Заборы из профнастила, веранды, легкие хозяйственные постройки, беседки и т.д.
Диаметр 89/250	3-4	Бани, легкие каркасные дома, сараи, хоз. блоки, пристройки открытого и закрытого типа и т.д
Диаметр 108/300	5-7	Дома каркасные, брусовые, из сруба, бани и т.д.
Диаметр 133/350	8-10	Тяжелые деревянные дома из бруса и бревна, промышленные объекты.

Нагрузка на винтовые сваи:

1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:

• увеличить диаметр лопасти;
• перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
• установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

Компания имеет многолетний опыт монтажа ВС в Подмосковье. Специалисты подберут правильную глубину установки ВС. После пробного завинчивания, которое необходимо в исключительных случаях, заказчик точно будет знать сколько и каких свай понадобится для монтажа фундамента. Для оформления заявки на пробное ввинчивание и получение расчета позвоните по номеру телефона 8-495-127-05-63 или оставьте заявку по форме обратной связи на сайте.

Уровень грунтовых вод и глубина промерзания почвы

При неправильной установке свая может быть выдавлена пучением грунта

Присутствие грунтовых вод вызывает сезонное пучение грунта. Происходит это явление в зимний период. Вода в составе грунта под воздействием низких температур кристаллизуется в ледяную структуру. Лёд занимает объём на 9% больше, чем вода.

Замерзший грунт, увеличиваясь в объёме, начинает своё движение вверх так, как двигаться вниз не даёт нижележащий слой почвы. Поэтому винтовые опоры должны быть такой длины, которая позволяет винту опоры, закрепится в слое почвы ниже залегания грунтовых вод.

Во время наступления весны промерзший грунт оттаивает и двигается вниз. Гладкая боковая поверхность свай обеспечивает стойкость к движению промерзающих слоёв почвы во время сезонных колебаний температуры.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как оценить результаты пробного бурения.

Применение фундаментного основания на винтовых сваях позволяет избежать сезонного поднятия дома вверх и повреждения его конструкций. Суммируя вышеперечисленные показатели, определают длину опоры.

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.

Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.

Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:

• диаметры ствола и лопастей;
• длина свайной конструкции;
• характеристики грунта.

Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:

• H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
• F — «чистая» нагрузка;
• уk — поправочный коэффициент.

Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:

• Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
• Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки. Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.
• Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.

Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.

Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.

Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.

Диаметр столба, мм

Диаметр лопасти, мм

Толщина стали (ствол), мм

Толщина стали (лопасть), мм

При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности. Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:

• глинистые почвы и суглинки — 135 см;
• песчаные — от 164 до 176 см;
• каменистые — 200 м.

Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.

Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.

Rо на глубине 150 см и более, кг/см2

Галька с включениями глины

Гравелистый с включениями глины

Песчаные почвы (крупная фракция)

Песчаные почвы (средняя фракция)

Песчаный (мелкая фракция)

Глинистые почвы и супеси

Вязкие глинистые почвы

Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением)

Насыпной грунт (без уплотнения)

Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание. Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.

Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.

Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).

Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см

песчаные (крупная и средняя фракция)

песчаные (мелкая фракция)

Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж. Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.

Сколько может служить основание из свай?

По материалу изготовления винтовые сваи делятся на несколько типов:

• металлические стержни с лопастью;
• железобетонные вкручиваемые столбы.

Силовые элементы первого типа изготовлены из стальных труб усложненной конфигурации с винтовой лопастью.

Исходными данными для расчета срока эксплуатации таких опор служат параметры:

• качество стали;
• толщина стенки трубы;
• толщина лопасти;
• тип антикоррозионного покрытия.

Как правило, для частного строительства используют сваи с толщиной трубы не менее 4 мм и лопасти – 5 мм. За год эксплуатации под действием коррозионных процессов разрушается 0,02–0,03 мм металлической поверхности.

Конструкция винтовых свай

Вопреки расхожему мнению, сваи винтовые стальные (СВС) создавались не для снижения бюджета строительства, а для гарантированной компенсации сил пучения на элементы фундамента, легкого достижения нижних опорных пластов. Существуют различные виды винтовых свай для малоэтажного строительства, однако их конструкция во многом схожа:

• тело – бесшовная труба (4 – 4,5  мм стенка), обычно из стали Ст3, максимальным ресурсом обладают конструкции из сталей 30ХМА, толщиной стенки 6 – 10 мм;
• лопасти – навариваются на тело или имеют вид самостоятельного наконечника (сварка, литье), привариваемого к телу сваи.

Подобная конструкция многофункциональна – лопасти преобразуют крутящий момент в продольное перемещение при погружении, компенсируют горизонтальные усилия, обеспечивая стабильность геометрии. Поэтому на СВС дома можно строить на вечномерзлых, слабых и пучнистых грунтах.

Разновидности винтовых свай

Рис. 1. Виды винтовых свай.

Перед тем, как выбрать винтовые сваи для фундамента дома, необходимо изучить требования нормативов СНиП от 1985 года за номером 2.02.03 (проектирование свайных полей), точнее последнюю редакцию от 2011 года – СП 24.13330 для расчета несущей способности основания.

Для различных сооружений существуют несколько типов СВС:

• узколопастные – многовитковый аналог шурупа, литой наконечник соединяется с телом сваи сваркой, для вечной мерзлоты используются варианты с зубьями по периметру нижнего среза (Рис. 1, Вар. 4), для почв с большим содержанием камней, осколков и плотных пород применяются заостренные наконечники (Рис. 1, Вар. 3);
• широколопастные – одна лопасть литого наконечника с 1– 1,5 заходом (Рис. 1, Вар. 1);
• многолопастные – несколько лопастей по длине для улучшенного опирания, компенсации вертикальных подвижек (Рис. 1, Вар. 2).

Здания максимально разрешенной этажности (3 уровня с мансардой) в малоэтажном строительстве можно строить исключительно на многолопастных СВС. Для легких построек достаточно однолопастных модификаций с широким винтом либо узкой спиралью наконечника в зависимости от типа грунта. Для винтовых свай предусмотрена стандартная маркировка:

• СВС – сварной наконечник;
• ВСЛ – литой наконечник;
• СВК – конусная модификация, может обозначаться СВС-К;
• СВП – конструкция дополнена пикой, варрант обозначения СВС-П;
• ВАУ – анкерное устройство винтового типа (сборная конструкция).

Литой наконечник винтовой сваи.

Для решения специфических задач производители выпускают сваи переменного диаметра, сложной конфигурации:

• серия Z – винтовой анкер для легких конструкций;
• серия Т – пластина оголовка с монтажными отверстиями;
• серия U – П-образный оголовок;
• серя F – круглый фланец;
• серия R – квадратный фланец.

Стандартными диаметрами СВС, СВЛ являются 57 – 325 мм. Изделия специальных серий имеют размер 159 мм, максимум. В маркировке последовательно отражается тип сваи, диаметр ствола, толщина стенки, размеры лопасти, общая длина изделия. Существуют особенности маркировки отдельных производителей. Например, фирма Фундэкс добавляет Ф1, Ф2 после стандартного обозначения (две, одна лопасть, соответственно).

Схема винтовой сваи.

В середине 20-го столетия для нужд армии выпускались максимально прочные СВЛ со следующими характеристиками:

• литой наконечник;
• винт 14 мм, 6 мм (возле конуса, с края, соответственно);
• бесшовная труба (Ст20);
• горячее цинкование (140 – 200 микрон).

При заявленном 100 – 180 летнем ресурсе эти изделия эксплуатируются до сих пор, поэтому реальный эксплуатационный период пока не известен.

Область использования

Лестница на винтовых сваях.

В 70% случаев индивидуальные застройщики не подозревают, что СВС можно использовать, не только для опирания коттеджей и бань, но и для изготовления фундаментов следующих конструкций, значительно сокращая время строительства:

• шумозащитные экраны, заборы;
• беседки, теплицы, малые архитектурные формы;
• усиление монолитных фундаментов (плита, лента);
• оттяжки, анкеры, столбы ЛЭП;
• временные сооружения с возможностью демонтажа (аттракционы, павильоны);
• мосты, причалы, укрепление откосов;
• рекламные конструкции.

В нормативах СНиП приведены детальные инструкции, как выбрать винтовые сваи для конкретных эксплуатационных условий. Для большей надежности рекомендуется красить изделия специальными антикоррозионными ЛКМ.

Как возвести СФ своими руками?

Перед началом строительства необходимо провести подготовительные работы:

1. Организовать доставку винтовых свай и стройматериала на участок.
2. Убрать остатки старого фундамента (если есть).
3. Расчистить территорию от строительного мусора, валунов и других предметов, мешающим монтажу.
4. Организовать подачу воды для замешивания раствора и электроэнергии для работы оборудования.
5. Подготовить приспособления для вкручивания стержней в грунт.

Этапы строительства:

1. В установленных местах вкручивают винтовые сваи в грунт, пока наконечник не упрется в твердый пласт. При этом соблюдают вертикальность оси трубы (допустимое отклонение – не больше двух градусов).
2. Обрезают верхнюю часть металлических труб, выравнивая плоскость по горизонтали.
3. Заливают раствором внутреннюю полость столба, чтобы исключить вероятность окисления металла.
4. Когда бетон наберет прочность, наваривают оголовки на концы труб.
5. Шлифуют сварные швы и покрывают слоем гидроизоляционного материала.

Особенности изготовления ростверка

Типы обвязки для винтовых свай различают по материалу изготовления:

• металлические;
• деревянные;
• бетонные.

Ростверк используют для сооружений, стены из которого изготовлены из дерева. Обязательные этапы монтажа:

1. Пропитка брусьев гидрофобным составом, антисептиком и антипиреном.
2. Устройство гидроизоляционной прокладки между оголовками и деревянными элементами.
3. Прикручивают балки к оголовкам через заранее подготовленные технологические отверстия.
4. По углам конструкции устанавливают укрепляющие уголки.

Особенности монтажа металлического ростверка под каркасное сооружение:

• для обвязки используют двутавровые балки или швеллера;
• помимо сваривания каркаса, углы необходимо стянуть болтами;
• металлическую конструкцию обмазывают гидрофобным составом, уделяя особое внимания сварным швам.