Современный фундамент на винтовых сваях
Краткая история винтовых свай
Первому идея завинчивания сваи в грунт пришла в голову ирландскому инженеру Александру Митчелу, который в 1838 г. строил маяк в устье р. Темзы в Англии.
В СССР в 1920-х годах русский инженер В. К. Дмоховский исследовал конические винтовые сваи и показал, что в вечномерзлых, слабых или обводненных грунтах винтовые конструкции гораздо надежнее, чем традиционные забивные.
Инженеры разработали стальную сваю в виде трубы, к которой приваривались одна или несколько винтовых лопастей.
Вначале эти изделия нашли широкое применение в военном строительстве, где обеспечивали быстрый процесс возведения сооружений, небольшую стоимость работ и приемлемое качество. Позднее советские инженеры сделали лопасти значительно толще и из специальных сталей, прочных и стойких к коррозии.
Конструкция винтовых свай
В общем виде конструкция представляет собой соединение:
- стальной трубы стандартной толщины, например, по ГОСТ 1070491 для электросварных труб или увеличенной толщины по ГОСТ 8734-75 для холодно-деформованных или ГОСТ 8732-75 для горяче-деформованных бесшовных труб;
- конусного наконечника, приваренного в нижней части трубы;
- одной или двух винтовых одно- или полутора-витковых лопастей из металла большой толщины, которые прикреплены двухсторонним сварным швом по специальной технологии, при этом нижняя лопасть может начинаться с поверхности конуса;
- защитного двух- или трех-компонентного антикоррозионного покрытия, одно из которых – слой цинка, нанесенного горячим цинкованием, остальные – композитные лакокрасочные и/или пластиково-эпоксидные покрытия с высокой стойкостью к истиранию.
Возможно использование литых наконечников и литых привариваемых лопастей.
В двухлопастных конструкциях расстояние между нижней и верхней подсистемой лопастей должно быть от 2,5 до 5 внешних диаметров лопастей.
При ввинчивании нижнюю лопасть следует погрузить в грунт ниже глубины его промерзания, которая в Российской Федерации меняется от 1,1 м в южных районах до 2 – 2,5 м на севере страны. При этом от 50 до 60% территории РФ находятся в вечно-мерзлой зоне, где такие изделия наиболее выгодны.
Причины этой выгодности такие:
- в зимнее время металл конструкции служит мостиком холода, который помогает «перевести» под землю в прилопастную зону часть зимнего холода;
- такой фундамент позволяет просто поднять «теплый» пол здания над грунтом и обеспечить вентиляцию «подпола» здания, предохраняя грунт от оттаивания;
- при бурении лидерной скважины для установки обычной железобетонной конструкции требуется бурить на диаметр скважины, а для винтовой – только на диаметр трубы основания;
- не требуется дополнительная пригрузка при завинчивании.
Но чтобы полностью реализовать эти особенности, нужно использовать специальные винтовые сваи для вечномерзлых грунтов. В этой статье они не рассматриваются.
Цена винтовых свай зависит от их размера, материалов, использованных для изготовления, известности и популярности производителя и множества других показателей.
Классификация винтовых свай
Классифицировать такие изделия можно по разным признакам. Например, по числу лопастей:
- однолопастная – разработана в числе первых вариантов, изготавливается в России большинством производителей, хотя конструкция устарела;
- двухлопастная – несущая способность повышена, по крайней мере, на 50 – 60% как на вдавливание, так и на выдергивание, применяется для грунтов с большой глубиной промерзания – нижняя лопасть заходит на непромерзаемую глубину;
- узколопастные – имеют одно- или двух-заходную узкую лопасть с несколькими витками, применяется в каменистом, или крупнообломочном, или в мерзлом/вечномерзлом грунте, часто лопасть начинается на конце наконечника;
- узколопастные с закаленными зубцами на нижнем конце трубы, для вечномерзлых грунтов.
Наконечники могут быть сварные, литые или горяче-штампованные, обсаженные ковкой на конус.
Последовательнось строительства
Чаще всего свайно-винтовой фундамент может быть использован вместо ленточного.
Этот вид фундамента возводится в следующей последовательности:
- Проводится исследование грунта для выявления его состава, выявляются его слабые участки, требующие погружение на повышенную глубину, определяется глубина нахождения твердых, обычно глинистых или песчаных слоев большой толщины. Проводится пробное бурение в нескольких точках площадки.
- Проводят проектирование будущего свайного поля. Определяют места установки, общее количество свай и глубину их погружения. Расчеты обычно ведут квалифицированные инженеры-строители. В число исходных данных должны входить количество этажей будущего знания, виды и общий вес материалов и сборных конструкций будущего дома.
- По чертежу производится разметка свайного поля с точным указанием места каждой сваи. Планировка и выравнивание поверхности стройплощадки для этого не требуется.
- В соответствии с проектом свайно-винтового фундамента в точках разметки ввинчивают сваи. Специальная техника для завинчивания используется при возможности и/или большом количестве свай и плотных грунтах. В остальных случаях: в условиях стесненных строительных площадок, при числе свай менее 50 – 70, при диаметре трубы 133 мм и менее они вкручиваются вручную.
Погруженные опоры готовы к приложению нагрузки сразу после окончания их установки.
- Верхушки или оголовки опор выравнивают по уровню на проектной высоте, обрезая лишнюю часть трубы.
Свайно-винтовой ростверковый фундамент
В большинстве случаев делают фундамент свайно- ростверковый. Это значит, что все оголовки свай связывают между собой сплошным металлическим или бетонным горизонтальным монолитным поясом-ростверком. Этот пояс распределяет нагрузку конструкции здания по всем винтовым сваям, предохраняет отдельные экземпляры от горизонтальных перемещений под действием нагрузки от грунтового массива. С монолитным ростверком свайное поле превращается в единую конструкцию.
Для уменьшения поступления холода зимой, пространство между ростверком и поверхностью почвы закрывается забиркой. Ею может быть фальш-цоколь, стеночка толщиной в пол-кирпича, лист плоского шифера, стенка из толстых досок и т. п. виды отделки цоколя.
Достоинства и недостатки при использовании свайно-винтового фундамента
Из множества достоинств свайно-винтовых фундаментов следует отметить следующие:
- Не требуется выравнивания стройплощадки.
- Правильная организация работ даже без использования техники позволяет установить все 30 – 60 опор для большого дома за 1 – 3 дня, для бани или ограждающего забора – за день.
- Правильно спроектированный свайно-винтовой фундамент дает строить на торфяных и даже болотистых участках, не говоря уже о песчаных или глинистых грунтах.
- Возможно строительство на крутых склонах, где ленточное основание может стоить очень дорого.
- Вести работы можно круглый год и на грунтах промерзших и даже вечно-мерзлых.
- Работы по устройству таких фундаментов ведутся без ущерба для соседних построек и с минимальным нарушением ландшафта, повреждением корней близкорастущих деревьев и кустов.
Цена на такой фундамент в ростверковом варианте как минимум на 30 – 40% меньше цены ленточного.
При таком перечне достоинств этот вид фундаментов имеет и недостатки:
- Сложность расчета свайного поля, т. к. чаще всего за это дело берутся непрофессиональные строители, которые не могут учесть структуру подстилающих грунтов на стройплощадке.
- Небольшие погрешности в вертикальности при ввинчивании свай могут резко уменьшить их несущую способность, а значит возможны перекосы ростверка и трещины в стенах.
- Ошибки в расчете несущей способности и изготовлении такого фундамента могут проявиться через несколько лет, а их устранение будет трудоемким и дорогим.
- Использование на крупнообломочных или каменистых почвах может повредить защитное антикоррозионное покрытие и сваи прослужат не 70 – 100 лет, а «сгниют» за 15 – 20. Тот же эффект может произойти при наличии в грунте «блуждающих токов», например, от железнодорожных или трамвайных путей, от близкорасположенных мощных электромагистралей и т. п.
- Трудно или даже невозможно построить под домом полноценное подвальное помещение.
Свайно-винтовой фундамент, правильно спроектированный и построенный профессионалами, прослужит и вам и вашим внукам без проблем и головной боли.