Плюсы и минусы свайно-винтового фундамента
Свайные фундаменты принципиально отличаются от ленточных и плитных тем, что каждая свая передает на грунт сосредоточенную нагрузку в отдельной точке. А свайно-винтовой фундамент в свою очередь отличается от свайно-забивного из железобетонных свай тем, что:
- Сваи – металлические трубы, гораздо хуже железобетона сопротивляющиеся изгибу.
- Металлические сваи в грунте подвержены коррозии.
- Заворачивание винтовых свай, в отличие от вбивания забивных, не уплотняет, а разрыхляет грунт.
Вследствие указанных факторов качество свайно-винтового фундамента очень сильно зависит от свойств подстилающего грунта. Идеальная «подушка» под винтовой фундамент – мощный сухой суглинок или слегка увлажненный аллювий, песок с включениями мелкой гальки. В последнем случае винт сваи при вкручивании толкает перед собой все более расширяющийся и уплотняющийся конус грунта. Из него при этом выжимается вода, а мелкие частички глины, всегда присутствующие в аллювии, цементируют его. В конце концов конус грунта приобретает прочность бетона, а конусы отдельных свай в глубине смыкаются. Свая заклинивается намертво, так, что ее легче свернуть в штопор, чем дальше завернуть или вывернуть; прочнейший фундамент теперь готов фактически без нулевого цикла.
Беседка с купальней на винтовых сваях
В плодородных многослойных грунтах большей части РФ свая фундамента работает по-иному. Как – разберем ниже, а пока укажем плюсы и минусы винтовых свай в России, за исключением горных районов и зоны вечной мерзлоты:
- Не требуется планировка площадки и оборудование подъездных путей к ней – плюс.
- Строительство не привязано к сезону, погодным/природным условиям и географическому положению объекта; сваи можно заворачивать и в болото, и в вечную мерзлоту – плюс.
- Трудозатраты на устройство свайно-винтового фундамента на порядок и более меньше, чем любого другого; его можно собрать за 1-3 рабочих смены – плюс.
- Не нужно ждать усадки фундамента, строительство можно начинать сразу после его монтажа – плюс.
- Пристройки к основному зданию можно делать, не опасаясь усадки их фундаментов относительно старого – плюс.
- Строительство возможно в зоне развитых подземных коммуникаций – плюс.
- С применением промышленных методов сборки и в сочетании с железобетонным ленточным свайно-винтовой фундамент позволяет вести строительство на самых слабых грунтах, вплоть до плывунов – плюс.
- Те же промышленные технологии строительства позволяют извлекать сваи из грунта для повторного использования – плюс.
- Ограниченный срок службы: в увлажненных грунтах с химической реакцией, отличной от нейтральной, металлические сваи служат 50-60 лет; бурозабивные (см. далее) до 100-120 лет – минус.
- Ограниченная свойствами грунта несущая способность: капитальное многоэтажное строительство на свайно-винтовых фундаментах невозможно – минус.
- Свайно-винтовые фундаменты для жилых строений долговременного пользования на единицу несомой нагрузки от здания оказываются на 10-30% дороже свайно-забивных или ленточных – минус.
- Устройство подвального помещения невозможно, т.к. нарушается взаимодействие свай с грунтом – минус.
- Попадание текучей воды в подпол здания недопустимо, поэтому требуется достаточно сложная отделка цоколя и отмостка – минус.
- Монтаж фундамента требует предварительных геологических исследований на месте строительства и достаточно сложных и трудоемких расчетов. Если для ленточных фундаментов можно разработать типовые проекты, то каждый свайно-винтовой проектируется индивидуально – минус.
В индивидуальном строительстве плюсы свайно-винтового фундамента безусловно оттесняют его минусы в следующих случаях:
- Временные легкие жилые дома. Скажем, берем недорогую посильную ипотеку на сборно-щитовой домик, а рядом понемногу строим сами капитальный особняк.
- Деревянные бани: надежная изоляция пола от грунта дает и от металлической печки достаточно легкий и мягкий пар.
- Хозпостройки, навесы, шпалеры.
- Заборы.
- Распашные ворота.
Столбы раздвижных ворот из винтовых свай делать не следует: под механизм все равно нужно основательное бетонирование, а его усадка в дальнейшем приведет к перекашиванию створки; также сваи неважно держат регулярные знакопеременные нагрузки при ее выдвижении/задвигании. Не очень подходят свайно-винтовые фундаменты и под гаражи; для въезда-выезда придется делать пандус высотой около 0,5 м, что неудобно, отнимает место на участке, усложняет и удорожает работу. Исключение – сварные металлические гаражи, но их эстетика всем известна
Исключение – сварные металлические гаражи, но их эстетика всем известна.
Изготовление свай для фундамента
Железобетонные сваи для строительства частного дома применяют при благоприятных условиях грунта и климата. Если соблюдать эти условия, то конструкция получится надежной, при этом стоимость и длительность работ будут меньше, если сравнивать с ленточным фундаментом. Прочитав эту статью, вы узнаете, как своими руками изготовить винтовые сваи для основания.
ВНИМАНИЕ ! Материал дан для ознакомления, в процессе изготовления свай должен участвовать профессиональный строитель
Подготовка к строительству
Мы рассмотрим вариант, в котором изготовлением свай строители будут занимать на площадке. Также материалы можно получить из готовой конструкции. Начинать изготовление опор можно только после того, когда на строительной площадке присутствуют:
- Раствор для создания опалубки на сваях;
- Бур и специальные осадки к нему: объем, длина;
- Измерительные инструменты – самым простым вариантом будет рулетка.
Первым делом необходимо узнать, сколько опор понадобится для основания. Для этого нужно померить периметр будущего фундамента, который вы сделаете своими руками. Следующим этапом идут грунтовые работы.
Агрегат необходимо поставить в центр отмеченного места для опоры и вращательными движениями углубляться в почву. Бур следует доставать через каждые 25-35 сантиметров и очищать от земли. Когда инструмент начнет свободно проходить в «лунку», его нужно извлечь и поставить еще одну насадку. Схему нужно повторять до момента, когда бур не опустится на нужную глубину. Затем надевается насадка расширяющаяся яму – это нужно для того, что свая правильно встала в почве.
Что касается опалубки, то профессионалы рекомендуют выбирать вариант круговой формы. Это быстрый, но и самый дорогостоящий способ укрепления конструкции, так как в качестве опалубки используются стальные листы. Если же нужно сделать несъемную опалубку, то лучше приобрести металлопрофиль. Стоит он тоже достаточно много, но при этом он продлит срок службы свай минимум на 30 лет. Для холодных регионов необходимо сделать утепляющий короб, который выполняет функции теплоизоляции, но при этом является опалубкой.
Что касается высоты опалубки, то она не должна превышать 25 сантиметров, минимальный показатель 20 см. На участке с неровным ландшафтом 25 см является номинальной высотой.
Армирующий каркас – варианты изготовления
Для изготовления свай нужно запастись:
- Сварка – лучшим решением будет полуавтомат;
- Измерительные инструменты – рулетка;
- Арматура – обычно используются 10-миллиметровые прутья;
- Болгарка.
Для строительства каркаса для бетонных опор можно выбрать из двух рабочих способов. Перед тем, как делать каркас для свай, убедитесь, что прутья арматуры возвышаются над грунтом на 20-25 сантиметров.
Первый способ
Его можно назвать упрощенным, так для него вам нужно взять два прута, для каждого из которых превышает высоту заливки на 10 сантиметров. Уложите их параллельно, расстояние между опорами — около 10 см. Нарезав отрезки, приступайте к сварке – двух параллельных прутьев – шаг должен быть в пределах 8-10 см.
Далее своими руками нужно создать еще одну полосу с такой же конструкцией. В конце создания каркаса для свай нужно соединить перемычки таким образом, чтобы они были друг напротив друга.
Второй способ
Этот способ более сложный и дорогостоящий, но при этом он отличается повышенной надежностью. Применяется вариант в редких случаях, к примеру, на сложных участках, где другие решения не дадут нужной прочности. Для создания опалубки понадобятся кольца из прутьев, диаметр каждого из которых варьируется от 12 до 15 см. Кольца между собой соединяются сваркой. Количество таких колец зависит от длины будущей сваи – на 15 см опоры приходится одно кольцо.
Когда все кольца изготовлены своими руками, их можно надевать на каркас для свай. Для обычных условий шаг может составлять 3 сантиметра, если же ожидаются повышенные нагрузки, то шаг рекомендуется повысить до 4 или 5 см. Какой вариант выбирать определяет профессионал, отталкиваясь от характеристик грунта, веса будущей конструкции на сваях и других параметров.
Готовим бетонный раствор
Чтобы сделать раствор своими руками без участия специальной техники на строительной площадке должны быть:
- Полиэтиленовая пленка для изоляции будущего фундамента;
- Бетонный раствор марки M500;
- Болгарка, измеритель;
- Фомка.
Для ленточного фундамента обычно берут бетон марки M300, но чтобы компенсировать прочность в свайном основании нам понадобится более прочный бетонM500.
Проектировка фундаментов, возводимых при помощи свай
Прежде чем начать строительные работы по возведению долгосрочного и основательного дома, необходимо сперва наметить детальный план, где следует указать все входные данные о сложности грунта, а также самого будущего здания, и только тогда решать, какой тип фундамента выбрать – винтовой, ленточный и т. д. Если опустить этот предварительный пункт постройки, то тогда с гарантиями на долгое, прочное и ровное здание можно будет проститься. Из-за таких оплошностей в расчетах можно лишь зря потратить огромное количество финансов и сил как на постройку, так и на обустройство.
Чтобы представлять, что включает в себя процесс проектирования фундаментов на сваях, необходимо ознакомиться со всеми основополагающими этапами возведения зданий.
Строительные нормы и правила
СНиП о свайном фундаменте под номером 2.02.03 — 85 выдвигает следующие требования к его сооружению:
- при выборе свайного фундамента в качестве несущего основания нужно руководствоваться нагрузкой на грунт, его характеристиками, которые определяет соответствующая экспертиза, назначением строения;
- сваи и ростверки строят только из тяжелого бетона классом не ниже В15;
- СНИП указывает также формулы и параметры расчетов несущей способности опор, трения земли на боковую сторону сваи, возможных деформаций, требования к наклону опор и конструированию основания в разных видах грунта, параметры осадки свайно-ленточных оснований.
Проектирование
Чтобы предотвратить перечисленные ранее минусы, стоит сделать подробный расчет опорной части здания, который состоит из нескольких этапов:
- Инженерно-геологические исследования. Позволяют получить полную информацию о характеристиках почвы. Они станут основной частью исходных данных для будущего расчета.
- Сбор нагрузок от всех конструкций дома.
- Расчет сечения свай, их длины и расстояния между отдельными элементами, выполненный по СП 24.13330.2011.
Рекомендуем изучить «Расчет свайного фундамента с ростверком» (для буронабивных свай), «Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108, 133» (для винтовых свай).
Армирование свай
Армировать сваи можно, применяя как продольную, так и поперечную арматуру. В основном, используется продольная арматура. Поперечная арматура, так называемая связка, служит для объединения продольной, в целях упрочнения конструкции. Размер диаметра, который имеет поперечная арматура, должен быть равным XU диаметра стержней в продольной арматуре (более 8 мм). Допускается применение бетона (марки более 300). Несколько рядов (2 или 3) сеток арматуры, с размером клетки до 5 см, монтируют на головы свай. Между такими сетками допускается расстояние менее 5 см. К самому низу свай, укрепленных сварным башмаком, требуется приварить продольную арматуру. В процессе изготовления свай из железобетона допускается применять гидротехнический бетон с обычной арматурой.
Формы и основные размеры стандартных изделий
В зависимости от заложенных в проекте решений используют разные типы свай.
- С — сплошные с круглым или квадратным сечением, внутренней ненапрягаемой арматурой. Составной вариант изготавливают с поперечным армированием ствола. Сечение (радиус) 200 мм длиной 3–6 метров.
- С — с предварительно напрягаемой арматурой, цельная. Длина зависит от поперечного сечения (сечение/длина): 200/от 3 до 6 м, 250 мм/4,5–6м, 300 мм/3–15м, 350 мм/8–20м, 400 мм/13–20м.
- С — составная с напрягаемой арматурой, диаметр 300, 350 или 400 мм, общая длина от 3 до 28 метров.
- СП — сечение квадратное, круглая полость внутри, диаметр 300 или 400 мм, длина 3–12 м.
- СК — цельное или составное изделие с ненапрягаемой арматурой, диаметр 400–1600 мм, длина 4–18м.
- СО — сваи-оболочки цельные или составные, диаметром 400–1600 мм, общей длины до 24 м.
- 1СД — колонны с поперечным разрезом квадратного сечения без полостей с двумя консолями. Располагают по крайним сторонам зданий. Сечение 200, 300 мм, Длина 5–7,5 м.
- 2СД – аналогичные по размерам, но предназначенные для средних осей зданий без внутренних несущих стен.
- СЦ – сплошные, цельные с напрягаемой арматурой в центре ствола. Сечение квадратное.
Приложения А.1 и А.2 ГОСТа 19804-2012 содержат полную информацию о том, какой тип пригоден для фундамента в зависимости от поверхностных и залегающих на глубине грунтов.
Как выбрать основание дома?
Подбор типа конструкции и ее технических параметров зависит от множества показателей, но базируется на данных геологических исследований территории. Чтобы расчеты были верными, учитывают:
- состав почвы;
- несущую способность пластов грунта;
- возможность просадки;
- уровень грунтовых вод;
- объем почвенных вод в весенний период, риск подтопления;
- наличие или отсутствие сезонных изменений грунта.
Некоторые данные можно узнать у опытных строителей, в местных отделениях геологических и метеорологических служб. Другие цифры возможно уточнить только после проведения геологических изысканий непосредственно на участке. Для устройства свайного фундамента они чрезвычайно важны. При грубом нарушении технологии и незнании особенностей грунта основание просядет и деформируется, а его ремонт – очень сложный процесс.
В целом, основным критерием выбора является тип почвы. Свайно-ростверковые конструкции лучше всего подходят в таких случаях:
Важным критерием выбора основания является тип здания. Для каркасных домов нет смысла строить монолитное бетонное основание – его запас прочности останется невостребованным. От обустройства свайно-ростверковой конструкции лучше отказаться при сильной и регулярной усадке почвы, горизонтальном сдвигании пластов и на каменистых грунтах.
Виды свай
При строительстве помещений с небольшим количеством этажей, каркасных домов возможно применение таких разновидностей опор.
- Железобетонные. Самые широко применяемые. Являются доступными в любом ландшафте, большое количество фирм специализируется как выпуске, так и на монтаже свай. Эксплуатационный период составляет от 50 до 150 лет. Возможны различия по определенным критериям:
- опоры с напрягаемыми и ненапрягаемыми металлическими стержнями;
- видам сечения: круглое, квадратное, тавровое и полое;
- форме: призматической и цилиндрической;
- структуре: цельные и подлежащие сборке;
- основанию: расширенные, окованные или полые.
- Деревянные. Пользуются большой популярностью при возведении срубов из дерева и каркасных сооружений на деревянной основе. Степень надежности их ниже, чем у предыдущих, поэтому они могут быть созданы только из определенных сортов древесины. Рекомендовано использование на пучинистых грунтах. Вышеуказаный вид опор, как правило, производят из кедра, дуба, лиственницы, прочих твердых пород. Используют опоры из дерева диаметром 20-40 см, длиной от трех до 8 метров. При применении на твердых землях необходимо использование башмака – стального колпака с обвязкой, который прикрепляют к нижней части заточенного конца сваи. Погодные условия, климатические изменения, особенности почвы оказывают огромное воздействие на эксплуатационные характеристики деревянных опор. При соблюдении всех правил срок службы составляет минимум 50 лет.
- Стальные. Существует широкий спектр материалов для производства такого вида свай: рельсы, швеллера, трубы и пр. Используются нечасто, как правило, для построек временного характера, или хозяйственных сооружений. Приблизительный период эксплуатации — 40 – 60 лет.
Преимущества железобетонных свай
Среди преимуществ железобетонных конструкций можно выделить:
Быстрый монтаж. В зависимости от материала стен для дома площадью 9х10 м потребуется 23-28 свай. На разметку свайного поля, подачу опор к месту установки, перемещение копровой установки или дизель-молота и забивку всех свай потребуется 1-2 рабочих смены. Большой запас прочности. В зависимости от типа почвы несущая способность железобетонной сваи достигает 40 тонн
Благодаря армированию ЖБИ способны выдерживать серьезные динамические и вибрационные нагрузки, что очень важно при застройке участков с нестабильными типами грунта. Всесезонность
Фундаменты на железобетонных сваях для частных домов можно возводить при температуре до -10°C. Высокая скорость строительства
Свайному фундаменту не нужно время на усадку. Кладку стен можно начинать сразу после монтажа ростверка. Применение на любом типе грунта. Стержни, образующие свайное поле, забиваются ниже точки промерзания почвы. Такой фундамент будет устойчивым на слабых, просадочных, пучинистых грунтах. Долгий срок службы. Стержни, изготовленные из морозостойких марок бетона и конструкционной стали, имеют большой рабочий ресурс. Дом на железобетонных сваях простоит не меньше 80 лет.
Способы установки винтовых свай
Существует два основных способа монтажа свайно-винтового фундамента. Это:
- Ручной.
- Механизированный.
На выбор способа установки свай под фундамент влияет несколько важных факторов, если не считаться с ними, то основание постройки будет ненадежным. Перед монтажом необходимо учесть:
- Характеристику грунта – параметры его плотности и каменистости.
- На каком расстоянии от поверхности земли залегают грунтовые воды.
- На каком расстоянии от участка находятся коммуникационные магистрали.
- Количество и время эксплуатации сооружений, расположенных поблизости.
- Пожелания будущих владельцев дома.
Ручная установка свайно-винтового основания
Установка винтовых свай вручную необходима тогда, когда специальная техника не может подъехать на место строительства. Кроме того, техника не используется при малом объеме работ, например, если необходимо закрутить не более 10 винтовых свай, имеющих небольшой диаметр. В этом случае применение техники увеличит материальные расходы. Также не разрешается использование техники для завинчивания свай при соблюдении режима «тишины» и заповедных зонах.
Плюсы ручной закрутки винтовых свай
Ручной способ закрутки винтовых свай имеет большое достоинство: относительную дешевизну работ, поскольку не тратятся денежные средства на аренду техники. Монтаж фундамента производит бригада из трех физически сильных мужчин, которые используют простые приспособления: лопаты, кувалды и уровень, рычажные ключи либо трубы, которые помогут заворачивать стержни.
Минусы ручной установки винтовых свай
К недостаткам ручной установки винтовых свай относятся:
- Опоры могут быть критически отклонены от вертикальной плоскости.
- Винтовые сваи могут быть закручены не до конца, поскольку для этого может не хватить человеческих физических сил. В этом случае глубина фундамента не будет иметь необходимую величину.
- Фундамент строения обустраивается на небольшой территории.
- Используются сваи с максимальным диаметром 108 мм.
Этап ручной закрутки винтовых свай своими руками
Во время ручного закручивания винтовых свай своими руками, используют специальный бур, просверливаются отверстия, у которых должен быть нужный диаметр. Лунки делают с помощью обычной лопаты. В них вставляются сваи. Затем необходимо замерить правильное вертикальное положение и начинать закручивать, пока свая не достигнет отмеченного уровня.
Чтобы закрутить сваю, необходим металлический стержень или лом. Он вставляется в технологическое отверстие несущего элемента, а затем на него надевается усиленная труба. Эта конструкция затем вращается по часовой стрелке до тех пор, пока свая не окажется на нужном уровне. Вращают два человека, а третий с уровнем в руке проводит постоянный контроль вертикальности.
После установления всех элементов они выравниваются по высоте. Лишнее, все, что выступает над отметкой, которая определяется с помощью оптического дальномера или простой проволоки, обрезается. Для придания большей надежности фундаменту будущего дома производят его усиление – заливают бетонный раствор. Когда раствор застынет, привариваются оголовники. Каждый шов от сварочного аппарата необходимо обработать средством против коррозии.
На установку винтового фундамента вручную уходит не очень много времени – каждая свая вкручивается максимум полчаса. Опоры заглубляются минимум на полтора метра, поскольку в противном случае они будут стоять непрочно при замерзании или оттаивании грунта.
Фундамент на буронабивных сваях
Буронабивные сваи производятся на месте строительства с использованием бетонного или железобетонного раствора и армирующих конструкций. Сначала бурятся скважины и заполнятся армирующими конструкциями, после чего заливаются бетонным раствором.
Примерно так происходит монтаж буронабивных свай
Преимуществом такого основания является простота его установки, отсутствие необходимости использовать тяжелую технику, а также возможность постройки дома даже в трудном для заезда месте. Однако такой фундамент нуждается в качественной гидроизоляции, чтобы предотвратить его разрушение.
Несущая способность свай
Планируя строительство свайного фундамента, в первую очередь следует позаботиться об обеспечении должного уровня несущей способности. При этом устанавливать избыточное количество свай экономически нецелесообразно. Поэтому проектирование свайного фундамента обычно поручают специализированной компании. Однако общие знания все же необходимы. В частности:
оценка геологических особенностей местности. Результат определит тип сваи, ее длину, диаметр, толщину и тип арматуры, число продольных стержней, толщину поперечной проволоки, расстояние между забивными сваями;
расчет на трещиностойкость (коэффициент динамичности равен 1,25);
способ установки. Сваи могут быть установлены тремя способами: одиночными опорами, рядным порядком, свайным полем;
расчет на прочность сваи (коэффициент динамичности равен 1,5);
обоснование о необходимости заполнения полых свай;
место расположения близлежащего строения (минимальное расстояние – 15 м.п.)
Как рассчитать количество свай на фундамент
Чтобы примерно определить, сколько свай необходимо для фундамента дома нужно:
рассчитать статическую нагрузку, т.е. определить вес будущего строения. Для этого нужно сложить вес:
– материалов, из которого будет построен дом (несущие стены и перегородки);
– перекрытий;
– стропильной системы и кровельного материала;
– остекления и дверей;
– отделочных материалов (наружная и внутренняя отделка);
– ориентировочный вес мебели, бытовых, отопительных и сантехнических приборов.
оценить несущую способность одной сваи (узнать можно у производителя, у которого предполагается купить сваи);
рассчитать динамическую нагрузку. Учитывает количество проживающих в доме;
добавить 10-15% на компенсацию погрешности расчета и возможное увеличение массы строения;
разделить вес строения на несущую способность сваи. Таким образом, будет рассчитано число свай. Зная их число, можно определить общую стоимость реализации проекта.
Шага установки забивных железобетонных свай
Что касается расстояния между сваями (шаг установки), то расчет ведётся исходя из их числа и периметра строения. При этом сваи обязательно устанавливаются по углам, в месте пересечения стен, под колоннами, под тяжелыми объектами.
Примечание. Ориентировочные данные для устройства фундамента двухэтажного каркасного дома на суглинистой почве, которая преобладает в РФ: диаметр свай 150 мм, длина 3 м.
Применение свайного фундамента
Фундамент из винтовых свай используется в первую очередь при строительстве домов на слабых подвижных грунтах. К ним относятся болотистые и торфяные почвы. Такое основание целесообразно использовать и при высоком уровне грунтовых вод.
Таким образом, свайное основание рекомендуется использовать в таких случаях:
близость озер, рек и других крупных водоемов;
необходимость возведение фундамента в сжатые сроки;
возможность экономии бюджета на строительство.
Применение свайного основания рекомендуется и на тех участках, где отсутствует удобный подъезд техники для проведения земляных работ. К тому же возводить его можно даже при отсутствии электричества, которое необходимо для работ по заливке классического фундамента из бетона.
Для установки буронабивных свай можно использовать даже ручной инструмент, а бетон замешивать вручную небольшими порциями. А установка винтовых свай вообще не требует работ по бетонированию.
