Характеристики винтовых свай: плюсы и минусы, срок службы конструкции

Фундамент дома – залог его надежности и долговечности. Однако, стремление сделать прочное основание приводит к тому, что в смете расходы на его обустройство занимают до 30% бюджета, что конечно же, достаточно дорого. Вторые по значимости расходы, которые несет застройщик – это потеря времени, необходимая для заливки и набора прочности классического ленточного фундамента.

Однако, современные технологии строительства домов позволяют оптимизировать и денежные и финансовые затраты, путем использования свайных фундаментов. В частности, отлично зарекомендовали себя фундаменты на винтовых сваях.

Винтовые сваи – что это такое?

Винтовые сваи для фундаментаВинтовые сваи для фундамента – это разновидность свай, заглубление которых в почву осуществляется путем соединения методов завинчивания, в противовес традиционному забиванию. Сваи винтовые отличает наличие лопастей на стволе, что делает возможным их установку, как специальной техникой, так и вручную.

Конструктивное устройство винтовой сваи

Конструктивные элементы винтовых свай

Устройство винтовой сваи не сложное и состоит из нескольких частей:

– труба (ствол). Верхняя часть трубы имеет технологическое отверстие для установки стержня, облегчающего завинчивание сваи;

– оголовок. Представляет собой металлическую площадку, которая закрепляется на верхней части ствола (трубы);

– лопасть. Спиралеобразный плоский элемент, расположенный на нижней части трубы.

Для защиты от коррозии свая имеет антикоррозионное покрытие. Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Нормативы винтовых свай

Изготовление винтовых свай не регламентируется ГОСТом, однако ключевые нормативные положения содержатся в:

СП 50-102-2003;
СНиП 2.02.03-85;
(ТУ) 5264-006-05773342-2007 «Сваи стальные винтовые».

Отдельные элементы регламентированы:

качество металла:
– ГОСТ 8732 – определяет качество конструкционных углеродистых сталей;
– ГОСТ 19281 – определяет качество низколегированных и легированных сталей;
качество антикоррозионного покрытия (слой цинка):
– ГОСТ 9.307-89 – определяет параметры оцинкования для горячего метода нанесения;
– ГОСТ 9.402-2004 – определяет параметры оцинкования для холодного метода.

качество лопастей:
– ГОСТ 977-88 «Отливки стальные».

качество сварочных швов – соответствующими нормативными положениями.

При этом существует международный стандарт ICC AC358, на который опирается большинство производителей.

Таким образом, производство свай выполняется по ТУ (технические условия), которые разработаны конкретным производителем.

Маркировка винтовых свай

Обозначение должно включать следующую техническую информацию:

качество стали;
длина (в м.п.);
тип сваи (ВСЛ – предназначена для грунтов сезонного промерзания, ВСЛМ – для вечномерзлых грунтов);
наружный диаметр трубы ствола сваи (в мм.);
параметры наконечника: диаметр лопастей (в мм.), способ изготовления (литой или сварной), марка стали.

Проектирование фундамента на винтовых сваях осуществляется по СП 24.13330.2011.

Когда уровень грунтовых вод не позволяет вам делать тяжёлый фундамент, а вес конструкции проектируемого дома вами может быть достаточно точно рассчитан, как вариант, может вполне подойти технология устройства винтового фундамента.

Фундамент — это бесспорно, основа любого строения. На строительном рынке вы можете столкнуться с большим количеством его разновидностей. В основании винтового фундамента располагаются либо винтовые сваи, либо опоры. По своей сути, это трубы из стали. На их окончании наварены лопасти специальной формы, которые рассчитаны не на разрыхление земли, а напротив, на создание более плотных промежутков между витками почвы. Стоит знать, что всего два или три рабочих без проблем могут справиться со сваями и завинтить их. Качество и долговечность фундамента (минимум — 50 лет) неоспоримы. Этому служит покрытие каждой сваи без исключения цинковой термодиффузной оболочкой.

Винтовой фундамент превосходно подходит чуть ли не для всех видов зданий. Сюда входят и дома из бруса, и сооружения по таким технологиям, как модульная и каркасная, и дома из газобетона, и дачи, бани, беседки. Что самое интересное, его можно применить даже разрабатывая ландшафтный дизайн. Винтовой фундамент имеет большое количество положительных характеристик:

фундамент можно применять вне зависимости от качества грунта;
стоимость этого типа фундамента намного дешевле стандартных видов;
высокая степень устойчивости, в следствии чего фундаменту не страшны разнообразные неблагоприятные проседания грунта.

Если строительство жилья имеет ограничение по времени, то винтовой фундамент — отличное решение. Плюсом служит и тот факт, что этот тип фундамента можно приготовить за пару дней, неблагоприятные погодные условия не могут стать препятствием. Данное основание для вашего дома дает возможность ровно распределить несущие нагрузки. Это значит, что в тех местах, где на фундамент ложатся наибольшие нагрузки, появляется надобность закопать в землю большее число свай, чем обычно. И это еще не все. Следует знать, что винтовой фундамент позволяет в дальнейшем начинать возведение дополнительных пристроек. Это поможет увеличить жилую площадь без трудностей. Также, этот фундамент определяется как сейсмоустойчивый. Его можно применять при возведении домов в сейсмически опасных зонах.

Расчет количества винтовых свай

Винтовые сваи чаще всего изготовляются из металла, но в редких случаях можно повстречать и пластиковые. Они бывают разнообразной длины, имеют различный диаметр, а также отличаются формами своих лопастей. Винтовые сваи из пластика применяются при строительстве конструкций облегченного варианта. Для возведения таких свай ручным способом, нужны их комплектующие. А для того, чтобы завинтить их в грунт, необходима либо электрическая машинка, либо же рычажная штанга. При предварительном рассчете нужного вам числа винтовых свай для того, чтобы заложить фундамент, существует необходимость внимательного изучения проекта будущего объекта. В нем обязана быть информация о количестве этажей в доме, обязательна отсылка на указание плана первого этажа, число и расположение проемов для дверей и окон, схемы несущих сооружений пола первого этажа. При этом, указываются лестницы, печи и камины, если таковые имееются.

Желательно также узнать геологию местности, выбранной под строительство. Лишь после выяснения объемов застройки, можно точно решить, какое будет количество и диаметр нужных винтовых свай. Цены на такие сваи варьируются от 800 до 12 000 рублей за одну сваю. Все зависит от их характеристики. В связи с этим, стоимость для каждого объекта рассчитывается индивидуально. Для безопасности и надежности эксплуатируемого объекта, учитываются все свойства материала.

Какие существуют диаметры свай:

57 мм, 76 мм. Сваи под лёгкие конструкции, ограждения, заборные столбы, газо- и водопроводов, детских игровых конструкции;
89 мм. Используются для фундамента под бани, временные сооружения, дачные дома, лёгких металлоконструкций, беседок, пирсов, входных групп, мостиков;
108 мм. Применяются для фундамента под достаточно тяжёлые постройки: дома и бани больших размеров выполненных из бруса или оцилиндрованного бревна:
133 мм. Подходят для фундамента под тяжёлые здания: дома, бани, ангары.

Чаще всего в малоэтажном строительстве используются сваи диаметром 108 мм. с диаметром лопасти 300 мм. В среднем, несущая способность сваи диаметром 108 мм составляет от 4 до 6 тонн, в зависимости от грунта. После установки, верхние части свай обрезаются по уровню и (чаще всего) связываются между собой брусом или швеллером (согласно проекту), на который, впоследствии укладывается непосредственно сама коробка дома.

Цены на наиболее распространённые винтовые сваи:

№	Наименование	Диаметр, мм.	Диаметр лопости, мм.	Длина, мм.	Стоимость, руб.
1	СВ-57	57	250	2000	1200
2	СВ-57	57	250	2500	1280
3	СВ-57	57	250	3000	1400
4	СВ-76	76	250	2000	1850
5	СВ-76	76	250	2500	1900
6	СВ-76	76	250	3000	2000
7	СВ-89	89	300	2000	1900
8	СВ-89	89	300	2500	1900
9	СВ-89	89	300	3000	2080
10	СВ-108	108	300	2000	2200
11	СВ-108	108	300	2500	2050
12	СВ-108	108	300	3000	2350

Принципы возведения фундамента на винтовых сваях

Винтовой фундамент отличает набор важных преимуществ в аспекте его возведения. При возведении такого фундамента отсутствует необходимость проведения земляных работ. Монтаж данной конструкции занимает примерно 2 рабочих дня. При этом, нет необходимости в большом количестве бетона и других материалов. Поэтапное возведение винтового фундамента. Для начала, надлежит по всей границе будущего строения разметить места, куда в дальнейшем будут вбиваться сваи.

После этого приступаем к закручивнию свай. Это можно сделать и вручную, используя специальный инструмент — штангу. Чтобы избежать кривого хода столба, нужно после каждой пары витков проверять их уровнем. Далее начинаем выравнивать сваи под один уровень. Лучшим образом это можно сделать при помощи ротационного лазерного нивелира, который создает ровную горизонтальную линию. Если есть слишком длинные сваи, то их стоит подрезать при помощи болгарки.

Затем, нужно приготовить раствор бетона на основе цемента М300 и налить его в трубы. Это является одним из самых эффективных средств защиты от коррозии и продливает сроки их службы. На последней фазе возведения фундамента металлический каркас приваривается к стыкам опор с внутренними кольцевыми швами. После этого, ростверк нужно окрасить в 2 слоя защитной краской.

Видеоролик о преимуществах винтовых свай

Винтовые сваи – область применения

Целесообразность использования винтовых свай, в том или ином случае, зависит от типа грунта. В частности, их монтаж рекомендован когда:

участок отличается неровным рельефом (наличие склонов);
в регионе наблюдается существенные низкие температуры, обуславливающие значительную глубину промерзания;
на участке присутствуют слабые грунты (торфяник, плывун, глина и т.п.). Плотный грунт расположен глубоко;
строительство ведется в труднодоступных районах и подвоз строительных материалов, а также вывоз почвы из котлована усложнен;
грунтовые воды расположены слишком близко к поверхности почвы;
невозможность обустройства котлована на участке (нет проезда, рядом построены здания и т.п.);
предполагается временное строительство (например, аттракционы, павильоны, шатры).

Зачастую свайно-винтовой фундамент выбирают те застройщики, которые стремятся максимально органично соединить строительство и природный ландшафт.

Согласно СП 24.13330.2011 винтовой фундамент может использоваться только в малоэтажном строительстве при условии применения легких материалов. Обосновано использование винтовых свай под небольшие дома, дачи, срубы, гаражи, беседки, террасы, заборы и т.п.

Вкручивание винтовых свай и их выравнивание

Процесс установки свай не зависит от типа наконечников, грунта, количества лопастей. Работа состоит из нескольких этапов:

Осуществляют бурение направляющих приямков при помощи ручного или мотобура. Глубина должна быть минимум 0,5-0,7 метра, ширина — немного больше ширины опоры с лопастями.
При ручном бурении сваю устанавливают в приямок и вставляют лом в отверстие, расположенное в верхней части опоры. Двое рабочих начинают двигаться по кругу для ввинчивания сваи на нужную глубину.
После установки всех опор их верхние части срезают до одного уровня. Для разметки необходим строительный уровень, для обрезки — болгарка.

Процесс установки свай состоит из нескольких этапов.

Характеристики винтовых свай – виды, типы, размеры

Ввиду того, что винтовые сваи изготавливаются по ТУ и востребованы для строений разного назначения, на разных типах грунтов, на рынке представлено несколько их разновидностей, а обобщенная классификация приведена в таблице:

№ п/п	Классификационный признак	Детализация
1	Особенность грунта	– грунт сезонного промерзания; – вечномерзлый грунт.
2	Тип наконечника	– литой; – сварной.
3	Число лопастей	– однолопастные; – многолопастные.
4	Размер лопастей	– широколопастные; – узколопастные.
5	Размер трубы (мм)	– длина – 3-12 м. – диаметр – 89-325 мм. – толщина стенки – 8-12 мм.

Технические характеристики каждой из разновидностей

По особенности грунта:

грунт сезонного промерзания (ВСЛ). В этом случае применяются обычные сваи, которые завинчиваются в почву без предварительного бурения. Визуально такие сваи отличает классический тип лопасти и герметично заваренный конус сваи. Место установки сваи заполняется цементно-песчаным раствором;

вечномерзлый грунт (ВСЛМ). Завинчивание в почву требует предварительного бурения почвы. Визуально их отличает мелкая нарезка по всей длине ствола. Место установки сваи заполняется песком.

По типу наконечника сваи:

Задача наконечника – сделать процесс завинчивания сваи максимально легким.

литые наконечники для винтовых свай. Отличаются значительной стоимостью и оправданы при наличии очень плотных и/или вечномерзлых грунтов. Литой наконечник способен без разрушений ввинтить сваю в самый сложный грунт без деформации;

сварные наконечники для винтовых свай. Более дешевый вариант, однако, имеющий слабое место в виде сварного шва. Этот тип свай востребован застройщиками, которые выполняют завинчивание сваи вручную. Т.к. есть риск деформировать сваю при закручивании машинным способом. Свая в этом случае закручивается до упора (препятствия), а не до расчетной глубины.

По числу лопастей:

однолопастные. Сваи с одной лопастью могут использоваться только в плотных грунтах, в том случае, когда наконечник сваи будет упираться в твердое основание;

многолопастные. Количество лопастей может составлять от одного до шести. Чем слабее грунт, тем больше лопастей должно быть у сваи, это обусловлено тем, что многолопастные сваи более устойчивы к вдавливающим/выталкивающим и горизонтальным нагрузкам.

Виды винтовых свай (однолопастные, двулопастные и многолопастные)

По размеру лопастей:

широколопастные. Широкими считаются лопасти, диаметр которых превосходит диаметр трубы в полтора и более раз. По отдельным ТУ он может находиться в диапазоне от 200 до 350 мм. Значительный диаметр винтовых свай позволяет им сохранять стабильное положение в слабых грунтах. Отклонение в пределах +/- 9 мм.;

узколопастные. Разработаны для мерзлых и плотных грунтов. Благодаря тому, что диаметр лопасти винтовой сваи незначителен, её проще завинтить в грунт.

Толщина металла для лопастей варьируется в диапазоне от 9,5 до 12,5 мм.

По размеру трубы:

Размеры трубы – параметр собирательный, он включает в себя:

диаметр трубы (ствола) – 159-325 мм. Среди наиболее востребованных – 89, 108 и 133 мм.;
длина трубы – 3-12 м.п. Отклонение в пределах +/- 50 мм;
толщина металла – 8-12 мм. Отклонение в пределах +/- 2 мм.

Утолщение стенок в свою очередь повышает стоимость винтовой сваи, однако уменьшение толщины снижает её эксплуатационные характеристики. Международный стандарт ICC AC358 регламентирует толщину стенок ствола сваи в 8 мм. для использования в нейтральном грунте, и 9,5 мм для химически активного грунта.

Примечание. На рынке присутствуют сваи с толщиной стенки 3-4 мм.

Применение типоразмеров винтовых свай в зависимости от назначения строения представлено в таблице:

Классификация свай по размеру

В первую очередь сваи различают по диаметру трубы, выступающей в качестве тела сваи. Обычно используются бесшовные трубы диаметром от 57 до 133 мм и выше, с толщиной стенки от 4 мм.

Наиболее ходовые размеры трубы в сочетании со стенкой:

57х4
73х4
76х4-5
89х4-5
108х4-6
133х4-6

Кроме сечения труб, сваи могут различаться по стандартной длине. Типовые сваи для постройки габаритных сооружений обычно производятся длиной порядка 2,5-3 метров. Этого обычно достаточно, чтобы свая уходила в грунт на глубину ниже точки промерзания почвы. На территории России этот параметр варьируется от 1,5 до 2,5 метров. В этом случае свая выступает над поверхности земли на 50-70 см, и обрезается по уровню плоскости фундамента с учетом возможного небольшого уклона на участке.

Более коротки сваи производятся для установки легких конструкций, а также для монтажа отдельных, относительно легких опор – при строительстве заборов, навесов и т.д. Стандартная длина коротких свай – от 1,5 до 2 метров.

Винтовые сваи – плюсы и минусы

Преимущества винтовых свай:

относительно низкая цена винтовых свай;
возможность вести работы в непосредственной близости к другим строениям, коммуникациям или насаждениям;
возможность выполнить монтаж сваи своими руками;
значительная скорость установки;
отсутствие земляных работ;
отсутствие вибрации и шума при закручивании сваи;
возможность монтажа на участках с неровным рельефом местности;
допускается повторное использование.

Отметим, что перечисленные достоинства характерны для свай, изготовленных промышленным способом.

Недостатки винтовых свай:

невозможность применения на скальных грунтах, ввиду риска деформации лопастей или ствола;
запрет на применение в сейсмоактивных районах;
нецелесообразность использования в химически активных грунтах. Требуется значительная обработка металла для повышения его эксплуатационных характеристик;
нецелесообразность использования на грунтах со слабой боковой поддержкой.

Быстрый монтаж винтовых свай – одно из несомненных достоинств этого вида свай для фундамента. При этом у заказчика есть возможность выбрать одну из трех технологий монтажа. В частности:

механический способ. Предполагает использование вспомогательных механизмов (лебедки и т.п.);

ручной способ. Для монтажа потребуется несколько человек и рычаг. Однако, чем толще ствол и больше диаметр лопастей сваи, тем сложнее будет осуществить ее завинчивание в грунт. Поэтому применение способа оправдано только для небольших свай;

гидравлический способ. Отметим, что использование специальной техники позволяет завинтить сваю в грунт под заданным углом (до 40°).

Расчет винтовых свай для фундамента

Монтажу винтовых свай предшествует расчет необходимого их количество, глубины завинчивания и определения расстояния.

В частности, расчет винтовых свай выполняется по СНиП 2.02.03-85.

Число свай в фундаменте и их размеры следует назначать из условия максимального использования прочности материала свай и грунтов основания при расчётной нагрузке, допускаемой на сваю. Поэтому чтобы определить, сколько нужно винтовых свай на дом (6х6, 8х8) следует обладать полной информацией об указанных параметрах. Они же определяют и оптимальное расстояние между винтовыми сваями при монтаже.

Требования к качеству свай

Изделия должны соответствовать следующим требованиям:

Для изготовления винтовых свай надлежит использовать новую сталь не подверженную коррозийным изменениям.

Не допускается наличие на стержне сварных швов.

Лопасти должны иметь симметричную форму установленных размеров (диаметр от 30 см, толщина – не менее 0,5 см).

Учитывая, что винтовые сваи вкручиваются в почву с приложением значительных усилий, особенно это касается участков со слежавшимся или каменистым грунтом, особое внимание следует уделять прочности стержня.
Все элементы свайного винтового фундамента должны пройти предварительную очистку пескоструйным аппаратом, а также обработаны специальными средствами для предупреждения развития коррозийных процессов. Тщательная обработка металлических элементов от коррозии поможет увеличить прочность и надёжность возведенного фундамента в целом.

Срок эксплуатации винтовых свай

Среди факторов, которые оказывают влияние на длительность эксплуатации винтовых свай можно выделить:

толщина стали ствола винтовой сваи;

наличие и тип антикоррозионного покрытия. Собираясь купить винтовые сваи, следует обратить внимания на наличие, вид и толщину антикоррозионного покрытия, задача которого защищать сваю в почве. Особенно актуально его наличие при монтаже свай в химически активный грунт. В качестве покрытия используется оцинкование или полимерное покрытие. Чем толще слой покрытия, тем более длительный срок оно будет защищать металл от коррозии.

химическая активность почвы в месте монтажа сваи. Так, например, песок или сухой сланец имеет самую низкую химическую активность. В этих грунтах не покрытая защитным составом свая прослужит более 300 лет, а при наличии защиты до 800 (расчетные данные, зависят в т.ч. и от типа покрытия). И напротив, в грунтах с высокой химической активностью (торф, морской грунт, ил) срок службы сваи составляет около 30 лет. При наличии покрытия он может быть продлен до 75 лет.

Виды свай, достоинства и недостатки

Благодаря достаточно простой конструкции, существует не так много видов винтовых свай. В большинстве случаев различают три основных разновидности винтовых свай:

литые. Наконечник изготавливается в точном соответствии с имеющейся моделью как единое целое. Обладают наибольшей прочностью;
комбинированные. Предполагают наличие двухосновных частей – лопасти и конуса. Современные технологии позволяют изготавливать подобные сваи, способные выдержать серьезные нагрузки (до 50 т);
сварные. Изготавливаются следующим образом. На заостренный нижний конец сваи приваривают лопасти. Для качественного и надежного выполнения процесс должен проводиться с применением плазменной резки.

Достоинства

Применение устройства фундаментов на основе винтовых свай имеет ряд несомненных преимуществ:

экономичность. Фундаменты на винтовых сваях при сопоставимой с ленточными и сборными из ж/б блоков прочности, значительно дешевле в производстве. Это достигается тем, что работы выполняются быстро, отсутствует необходимость выполнения трудоемких земляных работ и уборки мусора;
возможность выполнения работ в сложных условиях. Устройство фундаментов из винтовых свай возможно на любом рельефе, в лесистой местности без необходимости корчевания корней деревьев, в труднодоступных местах с отсутствием подъездных путей, так как не нужна громоздкая техника. Кроме того, свайно-винтовой фундамент можно использовать на слабых грунтах;

отсутствие заметной усадки. Особенности конструкции свай предполагают в процессе их погружения (завинчивания) автоматически происходящее дополнительное уплотнение грунта. Поэтому усадка фундаментов практически полностью отсутствует, что дает возможность сразу приступать к последующим работам;
возможность использования в пристройках. Уже отмеченное выше отсутствие динамических нагрузок на почву позволят устраивать свайно-винтовой фундамент в непосредственной близости от уже построенных зданий и сооружений. Дополнительным плюсом является то, что из-за отсутствия большой техники не страдает, как правило, уже окультуренная и благоустроенная площадь вокруг;
возможность выполнения работ в любое время года;
длительный срок службы (более 100 лет), достигаемый надежностью конструкции.

Недостатки

Основной недостаток применения винтовых свай связан с материалом, из которого они изготавливаются. Металл крайне склонен к коррозии, поэтому при приобретении готовых свай или материалов для их самостоятельного изготовления необходимо обращать внимание на качество метала и его обработки. Оптимальный вариант – новая металлическая труба не менее 4 мм толщиной, обработанная пескоструйным аппаратом с последующим нанесением антикоррозионного покрытия. Для лопастей толщина металла должна быть не менее 5 мм.

Еще одним недостатком винтовых свай является трудность их применения в грунтах с высоким содержанием крупных камней. Особенно это относится к сварным и комбинированным разновидностям.

Многие заказчики считают недостатком отсутствие подвала, который не предусматривается конструкцией свайно-винтового фундамента.

Какие винтовые сваи выбрать для фундамента

Выбирая винтовые сваи, будет правильно обратить внимание на:

диаметр и толщина стенок трубы. Желательно выбирать новые винтовые сваи. В случае бывших в использовании свай (б/у), есть риск получить сваю с внутренней коррозией, неправильной геометрией. Кроме того, возникнут сложности с определением её несущей способности, а значит и общим числом и шагом монтажа винтовых свай;

точность нижней части сваи. Она должна быть в форме конуса. Отклонение чревато завинчиванием сваи под углом, что сказывается на ее несущей способности;

количество винтов лопасти;

угол атаки лопасти (определяет несущую способность сваи и простоту завинчивания);

качество сварного шва (для сварных винтовых свай);

наличие защитного покрытия.

Что такое винтовая опора

Это труба, чаще стальная. Она с одной стороны оснащается острым наконечником и лопастью в форме спирали. Это такой большой саморез для грунта. Эта лопасть позволяет значительно снизить давление на грунт, а также позволяет исключить выдергивание сваи в период пучения почвы. Так, шнек или же винтовой наконечник – это основной элемент, которым и определяется надежность таких оснований.

При строительстве малоэтажных частных домов применяют сваи размером 108 мм/300 мм, где первая цифра – это диаметр ствола, а вторая – размер лопасти. Такая металлическая опора может иметь несущую способность от 2 до 9 тонн при условиях подходящего грунта.

Нужно сказать, что фундамент с применением такой технологии отлично удерживается в любом грунте и очень эффективно оберегает постройку от малейших деформаций. Особое расположение и конструкция лопасти позволяет этой опоре очень активно выдерживать различные процессы.

Винтовая опора

Лопасть работает так, что при монтаже почва не рыхлится, а еще более уплотняется. В конце монтажа основания происходит скрепление посредством древесины либо бетона. Популярность этой технологии оправдана. Уже многие смогли оценить все преимущества такого фундамента. А под разный грунт существует своя опора.