Преимущества и недостатки свайно-винтового фундамента

Разновидности опор

Производители свай предлагают несколько видов изделий, приобрести их можно на сайте Литейно-Трубного Завода.

Они различаются по нескольким критериям:

• размерам;
• наконечникам;
• по ширине и количеству лопастей;
• типу стали (материалу изготовления);
• защитному покрытию.

По диаметру и длине

 

Длина опоры в каждом случае рассчитывается индивидуально

При этом важно учитывать несколько показателей:

 

• глубину, на которой залегает плотный грунт;
• глубину промерзания почвы в регионе;
• высоту цокольного этажа.

Диаметр и длина винтовых свай рассчитывается индивидуально. В большинстве случаев длина опоры варьируется в пределах 2500-3500 см.

Диаметр опор — от 57 мм до 130 мм. От этого показателя зависит прочность готовой конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают несколько вариантов изделий:

1. Маленький диаметр опоры 57 мм. Для такой сваи нагрузка составляет 800 кг. Сфера использования такого фундамента относительно узкая: установка ограждений из сетки-рабицы или штакетника.
2. Труба диаметром 76 мм. Она подходит для строительства заборов из частого штакетника или профнастила. Максимальная нагрузка достигает 3000 кг.
3. Диаметр 89 мм. Использовать опоры можно для возведения беседок, легких гаражей, хозпостроек, веранды. Несущая способность достигает 4-5 т.
4. Диаметр 108 мм. Такие трубы рекомендуют при строительстве небольших бревенчатых срубов и каркасных домов. Опора выдерживает до 5-9 т.
5. Диаметр 133 мм. Сваи с максимальной нагрузкой 12-14 т используются в малоэтажном строительстве, когда в качестве строительных материалов используется кирпич или газосиликатные блоки.

По типу наконечников

Винтовые сваи бывают 2 видов:

1. Литые. Такие элементы изготавливаются путем литья, в результате наконечник с лопастью представляет собой единую деталь. Они характеризуются повышенной прочностью, однако их цены выше. Применять их рекомендуют на твердых каменистых почвах.
2. Сварные. Эти наконечники изготавливаются путем приваривания лопасти к наконечнику. Низкая цена объясняется относительно низкой прочностью. Если такую опору попытаться поднять из земли, есть высокий риск срыва лопасти.

Винтовые сваи бывают литые и сварные.

По количеству лопастей

Опоры бывают:

1. Однолопастными. Их рекомендуют к использованию на грунте с высокой несущей способностью. Однолопастные сваи со сварным наконечником быстро достигают критической нагрузки, что вызывает срыв лопасти.
2. Многолопастными. Наличие 2 лопастей обеспечивает повышенную стойкость к горизонтальным, вдавливающим и выдергивающим нагрузкам.

По материалу изготовления

В зависимости от применяемой стали выделяют несколько видов опор:

• сталь СТ3 — из нее производят сваи, подходящие для грунта со слабой химической агрессивностью;
• Ст20 — такой сплав рекомендуют для работ на почвах средней химической агрессивности;
• опоры из стали 30ХМА и 09Г2С подходят для высокой химической агрессивности среды.

Сваи различаются по материалу изготовления.

По типу защитного покрытия

Стальные опоры после установки будут взаимодействовать с влагой, поэтому им необходима надежная наружная защита от коррозии. Лучше всего выбирать изделия, которые уже обработаны защитным составом на заводе. Существует несколько типов покрытий. Максимальную защиту обеспечивают эпоксидные и полиуретановые составы, а также цинкование холодным способом.

По области применения

Сваи различаются шириной и расположением лопастей, строением наконечника. Эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики. По области применения винтовые опоры делят на 4 категории:

1. Изделия с 1 широкой лопастью, которая расположена на коротком наконечнике. Они подходят для работы на любых грунтах. Для строительства частных домов из блоков следует брать опоры большого диаметра и соблюдать малый шаг при установке.
2. Сваи с 2 лопастями, расположенными на разной высоте. Для установки такого фундамента требуется специализированная техника. Опоры подходят для строительства 2-этажных дачных домов и характеризуются повышенной устойчивостью к усадке и выдергиванию.
3. Изделия многовитковые с длинным наконечником и узкими лопастями разработаны для установки в каменистый грунт.
4. Сваи без острого наконечника имеют ограниченные функции и предназначены для строительства в условиях вечной мерзлоты.

Сваи имеют разные области применения.

Выбор типа фундамента для кирпичного дома

Кирпичные дома, даже если они построены в 1-2 этажа, относятся к категории тяжелый строений. В качестве основания под такие здания могут использоваться всего несколько видов фундаментов, а именно:

• Ленточный;
• Плитный;
• Свайный.

Наиболее экономически выгодным типом основания является мелкозаглубленный ленточный фундамент — однако его применение возможно лишь в непучинистых грунтах, которых на территории Московской области крайне мало.

 

Рис. 1.1: Схема мелкозаглубленного ленточного фундаментаСамый надежный фундамент, обладающий высокими несущими характеристиками — фундамент из монолитной плиты, он же и самый дорогой, из-за большого количества необходимых для обустройства материалов.

Свайные фундаменты — «золотая середина», при правильной конфигурации фундаменты на забивных сваях не уступают, а в определенных типах грунтов и превосходят несущие свойства плитных фундаментов, работы по их обустройству выполняются быстрее, и стоят они меньше.

 

 

 

Важно: экономическая составляющая является лишь незначительным критерием при выборе фундамента под кирпичный дом. В первую очередь необходимо руководствоваться нормативами по соответствию фундаментов конкретному типу грунта и массогабаритным характеристикам возводимого здания

 

Основные факторы, от которых зависит тип фундамента, на котором должен возводиться дом из кирпича, следующие:

• Тип грунта на территории строительства;
• Глубина промерзания почвы;
• Уровень расположения грунтовых вод;
• Масса и этажность строения.

Для получения информации о характеристиках грунта имеет смысл воспользоваться услугой геодезического исследования участка, поскольку без наличия специального оборудования собрать все необходимые данные невозможно, а именно они имеют максимальный вес при проектировании любого фундамента.

 

Рассмотрим взаимосвязь между типом грунта и видом фундамента под кирпичный дом:

• Ленточные основания — возводятся на сухих связных грунтах и песчаной почве, они подвержены воздействиям сил пучения, поэтому при закладке в пучинистом грунте должны погружаться ниже глубины его промерзания;
• Плитные фундаменты — подходят для проблемных грунтов склонных к сдвигам и просадочной почвы, обладают высокой устойчивость к пучению грунта;
• Свайные основания — универсальный вариант для любых типов почвы за исключением скалистого грунта.

Исходя из массогабаритных характеристик возводимого здания выбор фундамента следующий:

• Ленточные — подходят для 1-2 этажных кирпичных домов, позволяют обустроить цокольных этаж либо подвальное помещения;
• Плитные — используются для строительства 1-3 этажных домов из бруса, кирпича и сруба. На таких основаниях строятся дома стандартной прямоугольной формы, поскольку залить монолитную плиту сложной конфигурации проблематично. При необходимости обустройства цокольного этажа фундаментная плита обустраивается на дне котлована;
• Свайные фундаменты — при соответствующей проектировке свайного основания на нем могут возводиться любые дома, в том числе и многоэтажные здания. Такой фундамент не предусматривает возможности обустройства подвального помещения.

 

Ленточные и плитные фундаменты подвержены воздействиям морозного пучения почвы и грунтовых вод, в зависимости от которых определяется требуемая глубина заложения фундамента:

 

Совет эксперта! Если расчеты показывают, что из-за большой глубины заложения возводить такие фундаменты экономически не выгодно, единственным рациональным видом основания под кирпичный дом остается свайный фундамент.

Основные плюсы свайно-винтового фундамента

Отдавая свое предпочтение тому или иному типу фундамента, наш выбор всегда основывается на его положительных качествах, поэтому давайте с них и начнем.

1. Стоимость фундаментаТочной цифры, на сколько свайно-винтовой фундамент обойдется дешевле, чем другие типы, на вскидку Вам никто не скажет, потому что необходимо учитывать множество факторов, начиная от глубины заложения, и заканчивая весом и размером самой постройки. Но, как показывает практика, выгода начинается от 20-40%, по сравнению со столбчатым и мелкозаглубленным ленточным фундаментом, а если сравнивать его с заглубленным ленточным или монолитной плитой, то здесь цена уже может отличаться в несколько раз, а в наше время — это огромный плюс.

2. Легкость и удобство монтажаМонтаж свайно-винтового фундамента настолько прост, что его можно осуществить своими руками, без применения спецтехники и дорогостоящих инструментов, прибегнув лишь к помощи друзей или родственников.Как правило, достаточно 3 человек, чтобы без проблем осуществить монтаж.

3 Очень быстрый монтаж винтовых свай

Значительный плюс винтовых свай, потому что в большинстве случаев, монтаж фундамента осуществляется за 1-2 дня. В то время, как другие типы фундамента, включающие в себя такие этапы, как копку, армирование, устройство опалубки и заливку бетона, займет гораздо больше времени, сил и средств.Но стоит помнить, что время монтажа полностью зависит от профессионализма работников, грунта и глубины заложения винтовых свай.

4. Уклон на участке — не помеха для свайно-винтового фундаментаКаким бы ни был уклон на Вашем участке, он не будет проблемой для монтажа свайно-винтового фундамента. Большая разница в высоте (5-8 метров), может стать практически не преодолимой преградой для железобетонных типов фундамента, а свайно-винтовой – с этой задачей справиться.Тут стоит отметить, что другой тип фундамента, например ленточный, с этой задачей тоже может справиться, но это обойдеться Вам в несколько раз дороже.

5. Чистый участок после заложения фундаментаВ процессе заложения фундамента, на участке не будет лишних отходов и грязи, таких как выкопанный грунт, пролитый бетон, следы от техники на газоне и т.д. Хоть и не такой значительный, но все же плюс.Закладывая фундамент на винтовых сваях, Вам не придется думать, куда деть лишний грунт, как очистить участок

6. Монтаж в любое время годаВ отличие от бетонных и железобетонных фундаментов, устройство которых в зимний период предусматривает дополнительные затраты на прогрев бетона, противоморозные добавки и т.д., монтаж винтовых свай можно производить практически при любой температуре воздуха и без дополнительных затрат. Тем более, все знают, что строительство зимой гораздо дешевле.

7. Теплый пол в домеОсобенность этого фундамента такова, что между грунтом и полом дома присутствует приличная прослойка воздуха, а как известно, воздух – хороший теплоизолятор. Таким образом, если сравнивать полы по грунту, и полы «висящие в воздухе», то теплее будут вторые, при одинаковых затратах. А это уже значительный плюс в пользу винтовых свай.

8. Быстрая готовностьЕсли бетонные фундаменты предусматривают затвердевание в течение 28 суток, а также время для усадки, перед тем, как начнется монтаж стен, то свайно-винтовой фундамент, готов к расчетным нагрузкам сразу после монтажа.

9. Простота наращивания фундаментаВ случае, когда Вам необходимо, по каким-либо причинам, после монтажа винтовых свай, немного изменить проект дома, планировку, или просто пристроить что-либо, нарастить свайно-винтовой фундамент не составит особого труда. Что не всегда возможно сделать без значительных затрат с другими видами фундаментов.

10. Несложный ремонт фундаментаОт некачественных материалов, неправильного монтажа, да и вообще неквалифицированных специалистов – не застрахован никто. Так вот, если по какой-либо причине, винтовая свая лопнет, то ее легко будет заменить, даже если дом уже будет построен. А вот если лопнет ленточный или плитный фундамент, то ремонт обойдется Вам в очень большую сумму.

11. Не тянет влагу из грунтаБлагодаря тому, что связь дома с грунтом осуществляется только через металлические сваи, влага, расположенная в земле, никаким образом не сможет проникнуть ни в стены, ни в пол Вашего дома.

Вот мы и рассмотрели все основные плюсы свайно-винтовых фундаментов. Как видно, их огромное количество, большинство из которых могут стать весомым аргументом в пользу винтовых свай при выборе фундамента под дом.

Как правильно сделать выбор?

Выбор винтовых свай состоит из двух этапов:

• Определение подходящего типоразмера и вида винтовых свай.
• Выбор конкретных изделий по качеству и соответствию требованиям.

Первый этап практически полностью выполняется во время проектирования дома. Поэтому говорить о нем нет смысла.

Второй этап обычно выполняют представители фирмы, с которой заключен договор.

 

 

Если по каким-либо причинам приходится выбирать самостоятельно, следует обратить внимание на следующие детали:

 

• Толщина стенок трубы не должна быть меньше 4 мм.
• Толщина лопастей — не менее 5 мм.
• Качество сварки должно быть максимально высоким.
• Наличие слоя оцинковки.
• Тип и качество наконечника.

По этим критериям можно выбрать наиболее качественные изделия.

 

 

ВАЖНО! Если какие-либо позиции не удовлетворяют установленные требования, от приобретения таких свай лучше отказаться.

 

 

Толщина и марка металла

 

 

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

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

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

Особенности погружения

Винтовые конструкции могут погружаться в землю с помощью специальной техники или вручную. Второй вариант используется даже чаще, потому что существует сразу несколько способов, как можно сделать ручное ввинчивание удобнее. Рычаги здесь приделываются в:

• Отверстия, которые просверливаются коронкой или провариваются.
• Петли, приваривающиеся в верхней части, а потом срезающиеся.
• Захваты, похожие на трубные ключи с плашками.

А для погружения свай нужно опираться на следующую технологию:

1. Рассчитать количество свай, их параметры, учитывая нагрузку на фундамент.
2. Проверить твердость грунта, количество сточной воды, рыхлость грунта, кислотность почв и другие параметры, которые повлияют на выбор.
3. Нанести разметку на участке, чтобы знать, куда помещать столбы.
4. Сформировать лунки с глубиной не более 20–30 см.
5. Установив столб в лунку, можно приступать к его вкручиванию. Для этого в угол вставляют два стержня, которые создадут рычаг для кручения. Чем длиннее стержни, тем лучше.
6. Пока два человека вкручивают сваю, еще один должен наблюдать, чтобы она не отклонялась и вкручивалась ровно. Отклонение допускается не более, чем на 2 градуса. Если в процессе ввинчивания столб столкнулся с препятствием, лучше вытащить его и ввинтить в другом месте, не пытаясь пробить мешающий элемент — он может повредить винтовую часть.
7. Завинчивание продолжается, пока свайная конструкция не погрузится хотя бы на 1 м.

 

Заливать металлические столбы бетоном не обязательно, особенно если их предполагается использовать не раз. Но благодаря бетону пустое место между лункой и столбом заполняется, защищая столб от коррозии. Наружная часть покрывается эмалью по ржавчине.

Преимущества и недостатки

Типы свайного фундамента разделяют в первую очередь по способу устройства на забивные, набивные и винтовые. Каждая модель конструктивного элемента характеризуется своими особенностями.

К общим достоинствам всех типов свай следует отнести следующие:

1. Применимость для всех типов грунтов и рельефов любой сложности. Там, где закладка ленточного или плитного основания будет неэффективной или нецелесообразной, используют опоры.

   Свайные фундаменты можно строить на неустойчивых, переувлажненных грунтах, участках с риском оползней или подтопления, заболоченных территориях, а также на склонах и впадинах.

2. Экономическая целесообразность. Закладка одиночных силовых элементов, связанных в единую конструкцию обвязкой, обходится на 30–40 % дешевле, чем строительство плитного или ленточного заглубленного основания.
3. Возможность подобрать силовой элемент для любых условий. Популярность свайной технологии обусловила рост предложений от производителей свай. Сегодня можно подобрать опоры с несущей способностью от 0,8 до 15 и более тонн, а для глубокой закладки используются составные элементы.
4. Небольшой объем земляных работ. Если в случае с заглубленным ленточным или плитным основанием нужно рыть котлован на проектную глубину, то для устройства набивных свай достаточно пробурить скважины в грунте, а забивные и винтовые столбы погружаются в почву посредством силового воздействия.

Недостатки свайной технологии:

1. Сложность инженерных расчетов. Технология свайного фундамента может удовлетворить практически все гидрогеологические и проектные условия, но для этого потребуется провести ряд инженерных вычислений. Перед проектированием конструктору необходимо изучить нормативные требования к строительству фундаментов, что учесть возможные нюансы для каждого типа опор.
2. Трудоемкость работ по обустройству подвальных помещений. Организовать строительство подземных помещений в пространстве между силовыми элементами возможно, но это приведет к значительному удорожанию проекта, которое практически перекроет выгоду от применения свайной технологии.

Для частного дома

Частные жилые дома и коттеджи отличаются сравнительно небольшим весом по сравнению с многоэтажками и промышленными объектами. Эта особенность позволяет отказаться от закладки дорогостоящего железобетонного ленточного или плитного основания в пользу заводских или самодельных свай.

Преимущества свайной технологии для частного строительства:

• возможность закладки фундамента своими руками (винтовые, набивные сваи);
• при необходимости доступны способы усиления основания (при строительстве пристроек, увеличении этажности, замене перекрытий в доме и т.д.);
• ремонтопригодность.

Почему не стоит строить частный дом на свайном фундаменте:

• значительные теплопотери за счет подъема дома над уровнем земли;
• трудоемкая процедура инженерных расчетов;
• на участке наблюдается высокая сейсмическая активность.

Разных видов свай

Выбор свай основывают на результатах гидрогеологических изысканий грунта, а также инженерных расчетов по проектным нагрузкам. Сравнительная таблица по плюсам и минусам для различных типов силовых конструкций:

Тип опор	Преимущества технологии	Недостатки технологии
Забивные железобетонные	повышенная несущая способность (до 20 т); долгий срок службы (более 100 лет); стойкость к коррозии.	необходимость применения спецтехники для заглубления в грунт; появление динамических нагрузок и вибрации, действующих на грунт и ближайшие постройки.
Забивные стальные	широкий выбор моделей с различными конфигурациями и характеристиками; высокий эксплуатационный ресурс.
Забивные деревянные	дешевизна и доступность материала; экологическая чистота.	ограниченная грузоподъемность; сравнительно короткий срок службы; подвержены воздействию почвенной влаги.
Буронабивные	большая несущая способность; продолжительный срок службы; изготовление ручным способом.	большой расход бетона; сложно рассчитать несущую способность; необходимо укреплять стенки от обрушений.
Винтовые металлические	относительная дешевизна; высокая грузоподъемность; возможность монтажа своими руками; возможность повторного использования.	подверженность коррозийным процессам; недопустимость заглубления в грунт с каменистыми включениями, которые могут повредить лопасти.
Винтовые железобетонные	прочнее металлический винтовых свай и удобнее при монтаже, чем забивные ж/б аналоги; не подвержены коррозии.	имеют значительный вес; сложно выдержать соосность при монтаже.

Срок службы

В идеальных условиях (грунт, не обладающий разрушительным воздействием на материал, отсутствие коррозии и т.д) опора способна прослужить до 300 лет, а при наличии оцинкованного слоя — до 800 лет.

Так утверждают производители и маркетологи, хотя никаких оснований для этого у них нет. С момента изобретения не прошло еще и 299 лет, поэтому относиться к подобным заявлениям всерьез нельзя. Идеальных условий не существует, а воздействия и обычная усталость металла никуда не делись.

Поэтому реальным сроком службы такого фундамента следует считать 50-75 лет, хотя возможны отклонения в ту или иную сторону.

 

Типы наконечников

Данные элементы облегчают задачу погружения свай в грунт. Они бывают литые и сварные. Первый вариант по стоимости значительно дороже. Их использование оправдано при проведении работ с плотным грунтом. Имеется в виду вечномерзлый, имеющий значительные включения, возникшие техногенным путем. При помощи такого наконечника легко справиться с возникшими в ходе работ сложностями. При этом наконечник не деформируется.

Сварные наконечники являются эконом-вариантом. Буровая лопасть приваривается на заостренный конец. Для таких свай характерно низкое качество. Считается, что все отрицательные моменты, связанные с винтовыми сваями, относятся именно к этому варианту.

Фундамент на винтовых сваях

Что такое винтовые сваи? В чем их особенность и удобство? И как с их помощью сделать фундамент? Винтовые сваи — это такая опорная конструкция. Представляет она собой систему труб, которые погружены в грунт на определенную глубину. В нижней части этих труб приварены спиралевидные лопасти (как на фото). Эта конструкция позволяет вкручивать сваи в грунт. А лопасти играют роль нарезки, примерно с таким же эффектом действия, как и на шурупах. Острый наконечник сваи позволяет легче ей входить в грунт. А нарезка помимо того, что используется для вкручивания, также является опорным узлом, на который собственно и опирается свая.

За счет чего держится опора и на сколько она надежна, спросите вы? Отвечаем: такая свая держится за счет силы трения, которая возникает между грунтом и боковыми поверхностями сваи (трубы). Усиливают такую конструкцию те самые лопасти, о которых мы уже говорили. На них и о приходится часть нагрузки, что делает такую опору весьма надежной, при грамотной установке конечно. Кстати, сама установка таких свай имеет массу тонкостей, которые нужно соблюдать. Несоблюдение их может привести к тому, что свая будет хлипкой и ненадежной. Так вот, чтобы равномерно распределить нагрузку на каждую сваю, установка выполняется по заранее просчитанной схеме. Образуется так называемое свайное поле. Оно обеспечивает равномерную нагрузку на каждую опору.

Ростверк

Когда сваи уже погружены их верхние части срезают таким образом, что бы получилась ровная плоскость. Затем делают ростверк или по другому называют несущий пояс. Он-то и является основной конструкцией, которая распределяет нагрузку от стен. А самое главное, благодаря ему нагрузка на систему свай распределяется равномерно, не перегружая не одну из свай, что придает данной конструкции надежность и долговечность.

Строение и функции ростверка очень схожи с конструкцией ленточного фундамента. Отличием в данной конструкции является то, что у ростверка, вместо опоры на грунт, как у ленточного фундамента происходит на сваи. Для того чтобы конструкция приобрела жесткость и была менее восприимчива к боковым нагрузкам, полые трубы свай заливают бетоном после их установки. Это и создает дополнительную устойчивость и жесткость конструкции.

Конечно, и плюсы и минусы свайного фундамента имеют место быть. Но явным плюсом винтовых свай является то, что при их установке не обязательно погружать их до контакта с плотными слоями грунта, как с другими сваями. Особенность их конструкции позволяет надежно удерживать здание при достаточном углублении в грунт. Винтовые сваи являются висячим типом свай.