Строительство домов на винтовом фундаменте

Свайно-винтовой фундамент – хорошая альтернатива массивным фундаментам из монолитного железобетона, особенно если важно возвести надежную опорную конструкцию в сжатые сроки, чего требует, например, поточное строительство домов. Винтовой фундамент монтируются быстро, без долгих подготовительных работ, что значительно удешевляет стоимость будущего фундамента. Все что нужно – убедиться в пригодности грунтов основания и правильно спроектировать схему свайного поля.

Преимущества и недостатки свайных фундаментов

Следует отметить некоторые характерные особенности свайно-винтовых фундаментов, которые обязательно нужно учитывать еще до момента установки. Основным преимуществом винтовых свай является их универсальность, поскольку они могут работать в любых условиях и практически на любом грунте.

К достоинствам винтовых фундаментов относятся:

• Большая скорость строительства – объекты возводятся на 40% быстрее построек с фундаментами из железобетона;
• Возможность использования на обводнённых почвах и просадочных грунтах;
• Отсутствие необходимости проведения планировки участка ;
• Возможность установки в черте существующей застройки или рядом с пролегающими коммуникациями – подземным газопроводом, водопроводом, канализацией, электросетями;
• Сразу после монтажа свайные колонны могут воспринимать 100% расчётной нагрузки;
• Отсутствие сезонной привязки – устанавливать винтовые сваи можно даже зимой;
• Доступность ремонта, простота отделки и возможность повторной эксплуатации;
• Отсутствие вибрационных нагрузок на близлежащие постройки, а также возможность проводить все работы вручную.

Использовать винтовые фундаменты в непросадочных грунтах нерационально, тем более, если на глубине от двух метров находится твердый несущий слой – глина или более прочные породы. Завинчивать свайные столбы в такую почву будет проблемно.

Основное назначение свайно-винтовых фундаментов – работа на слабых грунтах. Поскольку винтовые сваи работают по принципу стойки, опирание происходит на шнека не за счет трения стенки скважины о боковую поверхность свайного столба.

Со временем и без того тонкий металл шнека (толщиной 5-7 мм), подвергается коррозии, что значительно уменьшает несущую способность фундамента.

Это самый существенный недостаток винтовых свай. Для легких построек – бани, дачи или каркасного дома – такой фундамент будет идеальным вариантом и не уйдет в отказ даже после разрушения шнека. Для более серьезных построек следует использовать более дорогие винтовые сваи с усиленным шнеком, а не стандартные сваи, которые обывателю часто предлагает застройщик в качестве «дешевого варианта для фундамента».

Виды винтовых свай

Рационально использовать свайно-винтовые фундаменты для малоэтажного строительства, при реконструкции зданий, когда необходимо исключить вибрационное воздействие, для легких построек и сооружений, а также при работе в ослабленных, обводненных и просадочных грунтах.

Классификация завинчиваемых свайных столбов представлена следующими разновидностями:

• Широколопастные – конструктивно представляют собой соединение ствола со шнековым лопастным наконечником. Дополнительно делятся на:
• Однолопастные – рекомендуется использовать для легких построек или под ненесущие стены;
• Многолопастные – с двумя или более лопастями, равномерно расположенными по телу ствола. Также существует вариация со шнеком постоянного сечения, расположенным по всей длине сваи.
• Узколопастные – ствол с отлитым многовитковым наконечником, соединенные с помощью сварочного шва. Наконечники бывают двух видов:
• Конусовидный наконечник – с двумя и более витками;
• Цилиндрический наконечник – обрез сваи в виде прямой фаски или в виде зубчатого фрезера.

На рынке встречаются модификации каждого из перечисленных видов, особенности которых заключаются в изменении формы ствола, шнека или взаимного расположения компонентов. Кроме того, можно найти свайные столбы с дополнительной антикоррозийной защитой.

Существует подвид винтовых свай, принципиально отличающийся от классических – это ступенчатые конусовидные сваи, диаметр которых скачкообразно уменьшается по мере приближения к наконечнику. Они также оборудованы шнеком, но из-за наличия порогов в местах изменения диаметра, обладают повышенной несущей способностью. Часто их изготавливают из высокопрочного металла и оцинковывают горячим способом, что обеспечивает усиленную защиту от коррозии.

Расчет несущей способности

Нормативные документы, а именно СНиП 1.04.05-93, предлагают два метода расчета предела прочности свай. В индивидуальном жилищном строительстве обычно используются винтовые свайные столбы диаметром до одного метра и длиной до 10 метров. Их несущая способность рассчитывается в следующей последовательности:

•  Расчет ведется по формуле:

где kc – множитель условий работы, который зависит от разновидности нагрузки, действующей на сваю, типа грунта и определяется по Таблице № 8 вышеуказанного СНиП;

t1, t2 – коэффициенты, которые принимаются по Таблице № 9 и зависят от показателя внутреннего трения грунта под рабочей зоной сваи;

y1 – Удельное значение глинистых или характеристика линейности песчаных грунтов;

k1 – среднее значение удельного веса грунтов, расположенных в слоях выше лопасти сваи;

h1 – глубина заложения свайной колонны, отсчитываемая от верхней отметки начала бурения;

B – площадь лопасти, величина, зависящая от типа нагрузки – при работе на сжатие (работа в фундаменте), считается по внешнему диаметру лопасти, при выдергивающем воздействии (например, работа в качестве ригеля на склоне) считается за вычетом площади ствола;

ji – усредненное значение сопротивления грунта, принимаемое по Таблице № 2;

p – периметр стволовой части;

hs – длина сваи, без учета непогруженной в грунт части;

ds – диаметр лопасти шнека.

•  Результаты геологических исследований, которые покажут состав грунтов, позволят выбрать соответствующие значения коэффициентов из таблиц СНиПа;
• По схеме, указанной в СНиП 22.31.14-95 рассчитывается масса здания с учетом временных нагрузок, затем определяется нагрузка на 1 м периметра, что позволяет посчитать нагрузку на одну сваю при определенном шаге свай.

Минимальная глубина погружения винтовых свай должна начинаться от двух метров. Дальнейшие расчеты связаны с проектированием свайного поля и особенностями размещения и компоновки свайных колонн в периметре здания.

Проектирование свайного поля

Особенности расположения свай связаны с тем, что в отличие от ленточных фундаментов, свайные опираются на боковые стенки скважины. Поэтому, минимальное расстояние между сваями должно равняться не менее двум-трем диаметрам сваи.

В случае с завинчиваемыми свайными стержнями, диаметр принимается по самой широкой части – шнеку. Если нагрузка предполагает устройство минимального шага свай менее рекомендуемого, следует увеличить несущую способность сваи путем увеличения длины стойки или диаметра поперечного сечения.

Завинчиваемые сваи устраиваются таким образом, что участок не планируется, а сохраняет природный ландшафт. Это влияет на высоту надземной части свайной колонны, а значит, и на несущую способность сваи – при компоновке свайного поля и расчете несущей способности следует учитывать длину свай.

Поскольку обычно ростверк на свайно-винтовых фундаментах располагается над землей, максимальный шаг колонн не должен превышать двух метров. Это предотвратит прогиб балок в местах приложения наивысшей нагрузки – обычно, в центре участка. Располагать сваи можно в произвольном порядке с учетом этих двух предельных значений. Следует обязательно устанавливать сваи в угловых точках периметра. Расчет свай ведется под несущие стены –для ненесущих стен и перегородок можно увеличивать шаг колонн или брать сваи меньшей прочности.

Приборы и материалы

Устанавливать завинчиваемые сваи можно как механическим способом, так и вручную. В зависимости от условий работы, а также диаметра свай и глубины погружения, следует выбрать наиболее рациональный способ. Чаще всего, при строительстве частного дома условия позволяют завинчивать сваи вручную.

Для устройства свайно-винтовых фундаментов понадобятся:

• Штыковая и совковая лопата для очистки точек завинчивания от механических включений;
• Вертикальный уровень;
• Рычаг в виде металлического стержня с диаметром чуть менее ширины монтажных отверстий в оголовке сваи;
• Набор винтовых свай;
• Материалы для обвязки: деревянный брус или металлические балки;
• Разметочный шнур и колышки;
• Кувалда;
• Прямая и прочная перемычка для нивелирования высоты оголовков.

Все указанные приборы могут заменяться функциональными аналогами. Также понадобятся дополнительные инструменты для монтажа обвязки, набор которых зависит от типа устраиваемого ростверка.

Подготовительные работы

Все, что следует знать о подготовительных работах при устройстве свайно-винтового фундамента – они предельно просты. Не нужно устраивать массивные траншеи и производить вертикальную планировку грунта, нет необходимости готовить щебне-песчаную подушку, ставить громоздкую опалубку и прочее. Для монтажа свай достаточно очистить площадку от растительности и корней, чтобы пространство под домом не зарастало травой.

Если на участке велись строительные работы или по другим причинам образовался техногенный слой грунта, в местах завинчивания свай следует удалить почву с крупными механическими включениями, поскольку они могут помешать свободному ходу шнека.

Разбивку участка не обязательно производить после того, как произведет расчет несущей способности и скомпоновано расположение свай в периметре будущей постройки. Достаточно разметить угловые точки периметра, и только потом по осевым линиям разметить точки установки свай.

Разбивочные работы следует проводить с большой ответственностью, с помощью поверенных измерительных приборов, используя привязки к геодезическим меткам или вызвав профильного специалиста. Геодезисты пользуются точными оптико-измерительными приборами – нивелир, теодолит – что исключает погрешность в разметке, или сводит ее к минимуму. Результатом разбивки будет периметр здания, нанесенный на участок в виде разбивочной сетки из разметочного шнура и кольев.

На этом этапе важно надежно зафиксировать отметки, и следить за тем, чтобы за время монтажа они не сместились. Важно производить проверки разметочных линий, особенно если работы ведутся более одного дня. После завершения разметки, можно приступать к монтажу свайно-винтового фундамента.

Технология монтажа

После того как сваи доставлены на участок, можно приступать к монтажу. Обычно технология установки свайно-винтовых фундаментов включает в себя несколько этапов, выполняющихся последовательно на всем объеме или по захваткам. Работы производят в нижеуказанной последовательности.

Завинчивание свай

В размеченную точку строго по вертикальному уровню устанавливается свая, которая забивается вручную или механическим способом до первого витка шнека. Затем вращением в направлении лопастей (по часовой стрелке), свая погружается в грунт на требуемую глубину. На всем протяжении процесса завинчивания контролируется вертикальность погружения. Обычно, если на первой трети погружения вертикаль не нарушалась, дальнейшее положение колонны не изменится.

Чем шире диаметр сваи и чем больше на стволе лопастей, тем сложнее она будет завинчиваться. Не стоит завинчивать сваю рывками – можно запросто потерять вертикаль. Используйте длинный и неупругий рычаг, чтобы полностью передавать свае все прилагаемые усилия.

Посмотрите видео, как правильно монтировать сваи без помощи профессионалов.

После установки первого столба в рабочее положение, приступают к завинчиванию второй сваи. Высота оголовка нивелируется горизонтальным уровнем в соответствии с положением предыдущей сваи. При необходимости, все сваи могут быть довинчены в целях усреднения высоты. Очень важно соблюдать горизонтальность, поскольку это упростит дальнейшую установку обвязки. Завинченная свая готова к дальнейшей работе и восприятию проектной нагрузки в полной мере.

Устройство обвязки

В зависимости от типа обвязки, изменяется технология возведения. Различают несколько видов ростверка, успешно используемых совместно со свайно-винтовыми фундаментами:

• Из деревянного бруса, представляющего в сечении квадрат или прямоугольник;
• Из металлического прокатного профиля двутаврового или швеллерного сечения;
• Из металлических уголков или труб ЗГСП;
• Из монолитного железобетона;
• Из клееных или сбитых между собой досок.

Устройство обвязки из монолитного железобетона рационально в случае небольшого возвышения оголовков над уровнем земли. Выбирать деревянный ростверк следует только в случае строительства дома из древесины .Также стоит основательно гидроизолировать надземную часть фундамента и обвязку.

Рекомендуем посмотреть видео, в котором подробно разбираются ошибки, которых не стоит допускать при обвязке свай.

Отделка цоколя

Поскольку чаще всего винтовые сваи устанавливают в обводненных грунтах, перед отделкой цоколя необходимо устроить аналог отмостки, применяемой в монолитных фундаментах. По периметру здания устраивается полуметровая траншея, в которую укладывают дренажные трубы на слой геотекстиля, а затем засыпают песком или щебне-песчаной смесью. Поверх делают стяжку из цементно-песчаного раствора или укладывают тротуарную плитку.

Процедура облицовки цоколя зависит от выбранного типа материала, но в связи с особенностями устройства свайно-винтовых фундаментов, этот выбор ограничен.

Существует два варианта отделки надземной части опорной конструкции – каменная кладка или навешивание листового материала. Следует учесть тот факт, что для строительства кладки требуется устройство некоторого подобия незаглубленного фундамента, поскольку конструкция будет обладать значительной массой и неподготовленный грунт даст усадку под ее весом.

Установка листовой облицовки гораздо проще и экономичнее. На колонны крепятся горизонтальные направляющие, на которые навешивается материал. В качестве облицовки можно использовать:

• металлический профилированный лист – окрашенный или с нанесенным принтом под натуральный камень;
• металлическую или пластиковую вагонку;
• евро-панели, модульные пластиковые панели или любые другие сборные облицовочные материалы.

Следует не забывать об устройстве технического люка, если высота надземной части позволяет находиться в техническом подполье. Для этого в дворовой части цоколя делают распашной или съемный участок, часто маскируемый основным отделочным материалом. Отделка цоколя производится только после того, как к дому подведены все коммуникации и завершены сопутствующие работы нулевого цикла.