Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Преимущества и недостатки фундамента на винтовых сваях

Советы по выбору

При выборе конкретного типа винтовых свай следует исходить из ряда условий:

1. Типа грунта.2. Вида сооружения, нагрузки на сваю.3. Стоимости свай (сметы работ).

Свая аналогичного типа, но большего диаметра может стоить примерно вдвое дороже. Поэтому из соображений экономии для возведения заборов целесообразно выбирать оптимальный диаметр трубы. Для легких ограждений (дерево, поликарбонат, сетка) достаточно 57 мм, для металлических заборов — 76–89 мм. В случае более тяжелых оград (кирпичных, каменных) следует выбирать 89–108 мм.

При больших нагрузках желательно выбирать сваи с наконечниками литого типа. При возведении заборов обычно останавливаются на более дешевых сварных.

Имеет также значение вид исполнения наконечника — открытый или закрытый. Закрытый применяется на сыпучих грунтах типа песка и торфа, открытый — на остальных. В случае каменистого грунта следует выбирать усиленную конструкцию с двойными лопастями.

Еще один важный момент — антикоррозийные свойства сваи. Такое исполнение обязательно применять при работах на грунтах с повышенной влажностью, мерзлоте, при наличии грунтовых вод и пр. Существует несколько вариантов антикоррозийных покрытий — на основе цинка и эпоксидных смол.

Последний фактор — длина свай. Обычно достаточно заглубления на 1,5—2 м. На сложных грунтах (водянистых, мерзлоте, термокарстах) этот параметр должен быть увеличен до 4–5 м. Отметим, что зачастую перед монтажном винтовых свай в проблемных условиях требуется провести предварительные изыскания. Сэкономить средства можно, купив одну сваю и самостоятельно вкрутив ее на участке. Это поможет предусмотреть возможные проблемы.

Помимо величины заглубления, следует также учитывать способ монтажа забора на свайный фундамент. От этого тоже зависит выбор оптимальной длины сваи, что непосредственно влияет на общую стоимость работ.

Классификация строительных свай

По методу изготовления несущих элементов можно выделить 2 вида опорных свай:

Сварная опора

Данная конструкция представляет собой несколько сборных элементов – рабочий ствол, стальной наконечник и спиральные витки, соединенные между собой посредством сварки. Это наиболее дешевый вариант изготовления несущий конструкций, который подходит для строительства частных домов и построек хозяйственного назначения.

А вот в промышленном строительстве сварные сваи практически не используются. Дело в том, что в процессе эксплуатации такого фундамента происходит коррозионное разрушение металлов и, прежде всего, сварных соединений. Данная конструкция считается недостаточно прочной и недостаточно надежной, чтобы возводить на ней многоэтажные конструкции и промышленные объекты. В некоторых случаях, для ее усиления, внутрь рабочего ствола заливают бетонную смесь.

Опора с литым наконечником

Этот вид опоры представляет собой литую конструкцию наконечника и обвивающего его спирального витка. Между двумя конструктивными элементами отсутствуют швы, что значительно повышает прочность опоры и сводит к минимуму проблему коррозионного разрушения конструкции. При этом сварной шов между наконечником и рабочим стволом по-прежнему остается, однако длина шва и направление усилия на сваю таковы, что за отрыв наконечника и разрушение конструкции можно не переживать.

Практика показывает, что сваи с литой конструкцией наконечника легко проникают в грунт, без проблем проходя сквозь корневую систему деревьев и не деформируясь при столкновении с каменистыми включениями. Данные сваи годятся для строительства ответственных конструкций, несущих повышенные нагрузки. Правда, стоимость этих изделий столь велика, что в частном строительстве они практически не используются.

По типу конструкции сваи делятся на 4 вида:

1. Широкополосные сваи с одним винтом

Этот самый распространенный тип конструкции представляет собой сваю с одним витком, который располагается на острие опоры. Такая простая конструкция имеет довольно привлекательную стоимость и может применяться для строительства фундамента под хозпостройки, а также для возведения одноэтажного частного дома из каркасных панелей. Что характерно, ввинтить такую конструкцию в землю можно даже собственными руками, без применения спецтехники. Достаточно иметь лишь 2-3 помощников. К слову, для этой цели в верхней части ствола располагаются отверстия, которые облегчают процесс завинчивания опоры в грунт.

2. Широкополосные сваи с двумя винтами

Данная конструкция очень напоминает по форме широкополосную сваю с одним винтом, с той лишь разницей, что на рабочем стволе у нее имеется аналогичный винт. Это делает опору еще более устойчивой и значительно повышает ее несущую способность, ведь площадь ее контакта с грунтом два раза выше. Данный вид свай применяется для строительства фундаментов под двухэтажные дома, а также под тяжелые одноэтажные конструкции, сделанные из кирпича. Правда, в частном строительстве такие сваи применяются редко, ведь ввинтить их в грунт без помощи специальной техники практически нереально.

3. Узкополосные сваи с коническим винтом

У таких свай ширина винтов значительно уже и больше напоминает резьбу. При этом спиральная навивка овивает весь заостренный наконечник, который по форме значительно длиннее, чем в широкополосном варианте. Подобные сваи являются специальными, ведь применяют их для строительства фундамента на каменистом грунте. Эти сваи также предназначены для создания опоры под одноэтажное здание.

4. Специализированые узкополосные сваи

К специализированным узкополосным сваям относят трубчатые опоры, устанавливаемые в условиях глубоко промерзающих грунтов (в регионах, характеризующихся вечной мерзлотой). У таких свай отсутствует наконечник, есть лишь заходной виток, а на торце рабочего ствола имеются твердосплавные зубья для прорезывания мерзлого грунта.

Характеристика корпуса опорно-винтовой сваи

Опорные сваи отличаются и по диаметру рабочего ствола. В этом плане можно выделить 5 основных размеров трубы:

  • 57, 76 и 89 мм — это группа самых легких свай, которые используются в качестве оснований под хозяйственные постройки (заборы, беседки, веранды и сараи);
  • 108 и 133 мм – из данных опор можно вывести фундамент для средних, а также условно тяжелых строений. К примеру, такие сваи подойдут в качестве основы под щитовой домик, дачный дом из бруса, а также одноэтажные дома из пенобетона и дерева.

Минусы винтового фундамента. Минусы свайного фундамента

1. Возможно несоответствие срока службы конструкции требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подобное неизбежно случится, если при разработке проекта не будут учтены степень коррозионной агрессивности грунтов на участке строительства (подробнее «Экспресс-геология и измерения коррозионной активности грунтов»), а также наличие в грунте блуждающих токов.

Только подобрав толщину стенки ствола и лопасти (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»), марку стали (подробнее «На что влияет марка стали?») в соответствии с указанными данными, определив порядок действий для снижения коррозии (водоотведение, применение цинковых анодов – подробнее «Коррозия: причины, способы защиты») можно обеспечить нормативный срок службы фундаментный конструкции и всего здания/сооружения.

2. Возможен уход в «срыв» однолопастных дезаксиальных винтовых свай при передаче проектных нагрузок, если диаметр их ствола менее 159 мм.

При расчете свайно-винтовых фундаментов используются формулы, заложенные в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Эти формулы разработаны еще в 60-х годах 20 века и базируются на упрощенных моделях взаимодействия (модель Мариупольского для анкеров), а потому не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов.

Поэтому расчет несущей способности винтового основания должен осуществляться в системах автоматизированного проектирования (САПР), базирующихся на методе конечных элементов (МКЭ).

3. Может потребоваться бетонирование основания колонны или проведение работ по созданию жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57-76 мм).

Из-за недостаточности диаметра ствола эти разновидности не обеспечивают нужное сопротивление горизонтальным нагрузкам без проведения дополнительных мероприятий.

Чтобы отказаться от бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения, достаточно использовать модификации с двумя лопастями или с элементом сопротивления боковым нагрузкам.

4. Возможно нарушение структуры грунта при погружении винтовых свай и последующее снижение несущей способности.

Такие ситуации возникают, когда в расчетах учитывается только диаметр лопасти, но не ее конфигурация.

Конфигурация лопасти винтовой сваи, подобранная под конкретные грунтовые условия, позволяет свести к минимуму нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает надлежащее восприятие проектных нагрузок (подробнее «Принципы подбора параметров лопастей»).

5. Возможно снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями даже относительно однолопастных дезаксиальных конструкций (так называемый «обратный эффект»).

Причина подобного явления – в неправильном (часто просто бездумном) расположении второй и последующих лопастей на стволе.

Чтобы многолопастные сваи воспринимали проектные нагрузки, расстояние между лопастями, шаг, угол наклона должны быть смоделированы в САПР, базирующихся на методе конечных элементов, с учетом данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения (подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»).

6. Неравномерное распределение запаса прочности по фундаменту, из-за которого снижается уровень его надежности и сокращается срок службы.

Причина – неучет различных величин нагрузок, воздействующих на фундаменты даже простых сооружений (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола).

Чтобы этого избежать, под каждый тип нагрузки нужно использовать определенную модификацию свай (подробнее «Расчет свайного фундамента»).

Таким образом, все минусы свайно-винтового фундамента по большому счету связаны с игнорированием его особенностей и сильных сторон.

Устройство свайного фундамента

Конструкция свайного фундамента может быть самой разнообразной, то есть он может иметь разные комбинации. Так конструкция фундамента будет зависеть от нескольких факторов:

  • От вида свай, которые будут использоваться при его возведении.
  • От глубины установки свай.
  • От расположения непосредственно под будущим строением.
  • От особенностей свай, то есть от их поведения непосредственно в грунте.
  • От типа ростверка, который будет использоваться при его возведении.

В целом конструкция фундамента состоит из свай, которые установлены по периметру будущего строения, а также под несущими стенами и перегородками.

Что касаемо установки свай, то в большинстве случаев для их установки требуется специальная техника, и если строительство происходит на небольших участках, то целесообразнее всего использовать те конструкции свайного фундамента, которые можно сделать своими руками, например свайный фундамент с железобетонными буронабивными сваями.

Важные особенности винтовых свай

Остановимся подробнее на основных особенностях и преимуществах винтовых свай. Их высокая универсальность обусловлена способом проникновения в грунт и сцепления с ним. Благодаря наличию резьбы с лопастями при ввинчивании свай не разрыхляется грунт. На вкрученную таким образом трубу не действуют сильные выталкивающие силы. Это обеспечивает надежность фиксации сваи и ее долговечность (до 100 лет эксплуатации).

Обычные столбы забора подвергаются воздействию выталкивающих сил. Вследствие чередования сезонного оттаивания и замерзания они колеблются вместе с грунтом. Поскольку это происходит неравномерно, зачастую происходит перекос забора с последующей деформацией. Для фундамента из винтовых свай подобные явления безопасны.

Винтовые свайные конструкции подходят для установки практически на любых типах грунтов: на болотистых, вечной мерзлоте и пр. Единственное требование в подобных случаях — использование большего заглубления. Основные типы винтовых свай поставляются длиной от 1 до 12 м, что легко решает указанную проблему.

Еще одна важная особенность винтовых свай — удобство их использования на участках с неровным рельефом. Благодаря этому можно быстро и без больших затрат установить фундамент там, где другие технологии применять весьма затруднительно или очень дорого. При завинчивании труб не происходит смещения и перемешивания почвенных слоев, что характерно для рытья траншей и монтажа забивных свай.

Существенным фактором является простота установки свай и высокая скорость их монтажа. Все работы можно выполнить самостоятельно. Для этого не требуется специальное оборудование. Ручным способом одна свая вкручивается примерно 30 минут. Для установки всех свай на участке достаточно одного-двух дней. Работы можно выполнять при минусовых температурах.

Сокращается не только срок выполнения работ, но и общая смета. Свайный фундамент обойдется примерно вдвое дешевле ленточного либо столбчатого. При необходимости винтовые сваи можно быстро и достаточно несложно демонтировать. При этом они не повреждаются, их можно использовать повторно.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации