Долговечность винтового свайного фундамента

Винтовые сваи сегодня все чаще используются для строительства фундаментальных основ частных домов и при возведении более масштабных объектов промышленного назначения. Опоры этого типа испытывают огромные нагрузки и после окончания возведения постройки продолжают подвергаться разрушительному воздействию факторов внешней среды. Именно поэтому сейчас многих интересует, есть ли смысл использовать винтовые сваи или срок службы этих широко доступных строительных элементов слишком короткий?

Особенности, плюсы и минусы свайно-винтового фундамента

Этот вид основания представляет собой совокупность свай, которые вкручиваются в землю. Это можно сделать своими руками или использовать специальную технику. Сверху делается ростверк – обвязка винтовых свай, что расположены по отдельности, в цельную конструкцию. Она может быть выполнена из дерева или из металла.

Фундамент с металлическим ростверком

Что такое сваи

Каждая свая выглядит как металлическая труба с толстыми стенками – от 40 до 120 мм. У неё есть наконечник в виде лопасти с большой резьбой, что помогает закручивать сваи в землю и одновременно выполняет функцию опоры на грунт. Диаметр лопастей бывает разным – от 20 до 85 см.

Чтобы облегчить процесс установки, чаще всего используются винтовые сваи с длиной в пределах 2-2,5 м. Благодаря идеальной форме лопастей они легко вкручиваются на необходимую глубину усилиями 3-4 рабочих.

Винтовые сваи

Внимание! Если в высоте имеются перепады либо есть другая боковая нагрузка, применяются сваи с двумя лопастями. За счёт этого фундамент и стоящее на нём здание становятся ещё устойчивее.

Сваи бывают полыми и цельными. Для фундамента чаще всего используют полые, чтобы была возможность залить в середину бетон. Лопасти у сваи расположены перпендикулярно, поэтому винт не будет разрыхлять грунт. Несущая способность у них находится в пределах 5-25 т. При возведении фундамента можно выбрать один из нескольких вариантов проектов. На выбор будет влиять тип почвы и особенности архитектуры здания.

Таблица 1. Проекты фундамента.

Как выглядит Когда используется
Одиночные сваи Служат для поддержки отдельных элементов. Часто применяются, когда нужно достроить что-либо к готовому зданию
Стандартный фундамент Подходит под колонны, главные элементы здания
Свайные ленты Находятся под стенами дома
Свайное поле Применяется при возведении тяжёлых конструкций

Особого внимания требует защитное покрытие свай. Самые надёжные стройматериалы делаются с напылением их полиуретановой смолы и оцинкованные сваи. Последние получают путём обработки горячей оцинковкой. Защитное покрытие у них есть и с внутренней, и с наружной стороны.

Интересно знать! Чтобы проверить качество свай, можно попросить в магазине стройматериалов провести тестовое закручивание. При сильном оголении металла защита будет плохая, а если покрытие надёжное, оно останется неповреждённым.

Преимущества свайно-винтового фундамента

Если выбрать качественные стройматериалы, возведённое из них основание будет обладать следующими плюсами:

  1. Сваи можно использовать повторно, если аккуратно их демонтировать, не оставляя повреждений на защитном покрытии.
  2. Нет необходимости выполнять большой объём строительных работ. При этом монтаж этого вида фундамента возможен даже на подвижном и водянистом грунте.
  3. К возведению дома можно приступать сразу после установки оголовка.
  4. Длительность эксплуатации фундамента на сваях – от 150 лет. Если обеспечить им дополнительную защиту от коррозии, они прослужат ещё на 50 лет больше.
  5. Цена свайно-винтового основания в 3 раза меньше, чем ленточного.
  6. По окончанию работ на участке не накапливаются строительные отходы.

На установку такого фундамента уходит от 1 до 3 дней, если делать всё вручную, без использования технических средств.

Установка винтовых свай своими руками

Недостатки конструкции

К немногочисленным её минусам относят следующие:

  1. Не подходит для монтажа на крупнообломочном или скалистом типе почвы.
  2. Если нарушить технологию установки, фундамент со временем деформируется. Это произойдёт, если не фиксировать положение свай, плохо выполнить их обвязку.
  3. При некачественном защитном покрытии сваи будут подвержены коррозии, а это в дальнейшем плохо отразится на устойчивости конструкции.

Чтобы не сталкиваться с этими недостатками, рекомендуется заранее исследовать грунт на участке, выбирать качественные материалы и соблюдать рекомендации по монтажу свай.

Опора, покрытая ржавчиной

Какой грунт не подходит для винтовых свай

Особенности грунта, для которого винтовые сваи будут нерациональными и даже опасными, сформулировал пользователь c ником Игорь3.

Слабонесущий грунт – свая легко вкручивается на всю глубину или свободно вращается, не закручиваясь. Столкнувшись с этим явлением, обычно сваю наваривают до упора до прочного грунта, но:

Игорь3Пользователь

Глубина до прочного грунта может быть боле 7 метров, что делает этот тип фундамента уже не рациональным.

Твердый грунт. Это довольно распространенное явление: грунт настолько жесткий, что металл не выдерживает, обычную винтовую сваю с лопастями просто не вкрутить.

Каменистый грунт. Даже небольшие камни на пути лопастей усложняют вкручивание или делают его невозможным.

Как и для всех видов заглубленных фундаментов, для фундамента из винтовых свай обязательна боковая поддержка грунтов. В п. 1810.2.1 Международного строительного кода IBC для винтовых свай, которые устанавливаются в текучих грунтах или воде и не связанных между собой в группы обязательно требование:

Глубина заглубления сваи в плотные грунты – минимум 1542 мм, а в мягкие – минимум 3048 мм.

Как продлить срок эксплуатации

Чтобы понять, сколько лет прослужат винтовые сваи, продлить эксплуатационный срок, можно воспользоваться следующими методами:

  1. Выбрать приспособление, характеризующееся большой толщиной стенки. Это является эффективной методикой защиты от коррозионного воздействия. Увеличение толщины проката на 1 мм позволяет продлить эксплуатационный срок даже при использовании в грунтах, характеризующихся повышенной агрессивностью, на 20 лет.

  2. Приобрести сваи, изготовленные из стали легированной разновидности. Легирование делает изделие более устойчивым к неблагоприятному влиянию, так как добавленные присадки улучшают физико-механические, свойства металла.

  3. Использовать аноды цинкового типа. При применении подобной методики защиты металл, характеризующийся высокими электроотрицательными свойствами при присутствии электролита, формирует гальваническую пару с основным металлом. При этом, обладая более высоким электроотрицательным потенциалом, ингибитор играет роль анода и растворяется, обеспечивая защиту основного металла от утраты целостности.

  4. Заполнить канал ствола. Подобная мера также способна ощутимо замедлить коррозионные процессы, протекающие на поверхности, находящейся внутри свай.

Примечательно, что ограничить доступ воды к металлическим конструкциям можно с помощью обшивки цоколя, формирования системы дренажной разновидности. Однако перед этим стоит рассчитать, сколько лет простоят винтовые сваи первоначально. В зависимости от полученных сведений необходимо подбирать способ продления эксплуатационного срока свай.

Типичные ошибки при обустройстве свайно-винтового фундамента

Работы по обустройству оснований, проводимые гражданами, не имеющими должного уровня квалификации и достаточно опыта, оборачиваются типичными ошибками, существенно снижающими технические характеристики и срок эксплуатации конструкции. Преимущественно допускаются следующие неточности:

  • вывинчивание свай в процессе регулировки высоты в горизонтальной плоскости – нарушается несущая способность конструкции, из-за формирования под опорой рыхлого слоя почвы. Испытывая избыточные нагрузки, фундамент проседает и происходит деформация конструкции;

Рис 3. Полость, сформировавшаяся после вывинчивания

  • отклонение от вертикальной плоскости в процессе заглубления опор – наталкиваясь на подземные препятствия, в процессе ввинчивая в почву, свая смещается в сторону.

Совет эксперта! Если возникает отклонение, то следите за его траекторией и не допускайте превышения 2°. Соблюдая это требование, удастся избежать неустойчивости фундамента. Когда отклонение превысило допустимую норму, надо поменять размер опоры, закрепив верхний сегмент с плоскостью надстройки. Наращивание свай, завинченных с сильным отклонением, запрещено.

  • вкручивание сваи в заблаговременно подготовленную яму – необходимо добиться заглубления опоры в коренной слой почвы на 60 – 80 см, дабы достичь нужной несущей способности. Используя опору 2,5 м в длину, необходимо заглубить её в землю на 1,5 метра. Когда верхняя часть почвы имеет торфяную структуру и не обладает достаточной стабильностью, то прибегают к наращиванию сваю. Основной целью процедуры, считается достижение горизонтальной стабильности.
  • отказ от бетонирования опор со стенками, имеющими толщину меньше 4 мм – обязательно надо залить бетонный раствор в сваю, с целью достижения нужного уровня жёсткости, воспрепятствовав разрыву опоры, подверженной воздействию замерзшей земли. (Обязательно бетонируйте сваю до конца, дабы не допустить развития внутренней коррозии и сокращения эксплуатационного срока.)
  • установка свай на разной глубине – неровности участка и однородность грунта, приводят к монтажу свай на не одинаковой глубине. Подрезание труб в таких условиях или ввинчивание на недостаточную глубину, создают предпосылки неравномерности несущих характеристик основания.

Рис 4. Сваи на разной глубине

Менее фатальной, но всё же существенной ошибкой, считается отказ от среза технологических отверстий, приводящий к снижению эксплуатационного срока. Если предусмотрено приваривание оголовка и формирование сварных швов, то их требуется окрашивать в обязательном порядке.

Какой срок службы винтовых свай под фундамент

Свайно-винтовой фундамент, как и многое в наших мирных отраслях народного хозяйства, имеет свои истоки в разработках для повышения обороноспособности страны. Проще говоря, впервые сваи начали использоваться в инженерно-технических сооружениях для армии. Этому имелись веские причины – быстрота возведения, надежность, значительная экономия средств, относительная простота. Ну и, в конце концов, использование дешевой рабочей силы. Все это немаловажные факторы в армейских условиях. Впрочем, в обычной жизни они не менее привлекательны.

Помимо упомянутых причинах своей привлекательности для военных немаловажным было то, что свайно-винтовые фундамента оказывались чуть ли не единственных вариантом в определенных условиях – при возведении в заболоченной местности, при слабых грунтах и при больших перепадах высот. Этим они достигли популярности и в нашем промышленном строительстве, связанным с нефте- и газодобычей.

Использование свай для быстрого возведения понтона

Как и всякая военная техника и оборудование, винтовые фундаменты проектировались с большим запасом прочности, чего не скажешь об обеспечении долголетия, ведь военные конструкции обычно строились не на века, а на время боевых действий. То же самое касается и строительства в нефтедобывающих районах – там тоже конструкции ставят на время выработки скважин.

Впрочем, огромный запас прочности позволяет использовать их в строительстве, не очень заботясь о малых сроках службы.

Винтовые сваи как опоры для нефтяной вышки

Об этом можно судить по требованиям, принятым в советское время, по отношению к винтовым сваям:

  • В качестве тела сваи используется горячекатаная труба с толщиной стенки 10-14 мм
  • Диаметр трубы – от 0,22 до 0,35 от размера лопасти
  • Длина трубы – не менее 8 метров
  • Лопасть от 40 до 120 см
  • Шаг спирали 0,15-0,3 диаметра

Эти требования многократно превосходят современные требования, применяемые в строительстве. Впрочем, и использовались сваи для фундаментов конструкций, значительно превосходящих по массе обычные малоэтажные дома.

Сегодня основные параметры свай, разрешенных для строительству фундаментов должны соответствовать следующим параметрам:

  • Толщина стенки от 4 мм
  • Обязательное антикоррозионное покрытие
  • Диаметр лопастей порядка 25-30 см
  • Ресурс – 50 лет

Впрочем, разумное использование свайно-винтового фундамента ограничивается классом легких построек, к которым относятся хозяйственные сооружения, типа бани, хозблока или летней кухни, а также каркасные дома из дерева.

Иногда расчетной несущей способности винтового свайного фундамента может хватить и для постройки не очень большого кирпичного или блочного дома, но большинство строителей в таком случае предпочитают железобетонные фундаменты.

И причина этого не только в меньшей мощности свай, а и в уменьшенном сроке их службы.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Основным фактором, влияющим на металл, из которого изготовлена свая, является коррозия вследствие влажности грунта. Тело трубы соприкасается напрямую с грунтом своей внешней стороной.

Помимо этого внутренняя часть трубы соприкасается с воздухом, как бы герметично не был приварен оголовок. При колебаниях температуры влажные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются на металлическую поверхность и труба постепенно корродирует изнутри.

Помимо трубы ржавеют и лопасти металлической сваи. Они также непосредственно прилегают к земле.

Отработанная винтовая свая

Если коррозионное поведение металла определенной толщины еще можно предсказать, то не поддаются прогнозу самые уязвимые места свай:

Таурус-Сваи

эксплуатации винтовых свай в почве может колебаться от 60 до 120 лет. Согласно ГОСТ «СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫЕ Общие требования к защите от коррозии», скорость электрохимической коррозии металла в грунтах составляет от 0,02 мм в год до 0,05мм в год. Толщина стенки и винта сваи равны соответственно 5 и 6 мм. Скорость истлевания стенки трубы составит: 5мм/0,05=100 лет. Сваи покрыты полимерным двухкомпонентным покрытием. Срок службы покрытия в зависимости от агрессивности среды составляет от 7 до 15 лет.

2. В чем разница свай с литым винтовым наконечником от сварных? Разница между такими наконечниками невелика. Литые наконечники выполняются из обычной стали 35Л. Основное их отличие в том, что винтовая линия не приваривается к конусу сваи, а отливается вместе с ним. НО мало кто из производителей говорит о том, что Литой наконечник приваривается к трубе. Избежать сварного шва не получится. Главный недостаток литых наконечников заключается в том, что проконтролировать качество литья не возможно без ультразвуковой аппаратуры. В металле наконечника могут быть опасные трещины, поры, раковины, которые снижают прочность и долговечность сваи в несколько раз. Сварные наконечники проходят визуальны контроль. Вы сами можете Лично убедиться в качестве сварных соединений у Нас на производстве. И последнее: Сваи с литым наконечником стоят на 25% дороже чем сварные.

3. В чем разница между окрашенными и оцинкованными винтовыми сваями? Главное отличие в сопротивление к коррозии металла. Лакокрасочные материалы рассчитаны на 7-15 лет в зависимости от агрессивности среды. В то время как зашита методом горячего цинкования создает на поверхности сваи слой цинка в 200 микрон (0,2мм). Нанесение цинка производится методом погружения свай в ванны с расплавом жидкого металла. Цинк в отличии от краски наносится снаружи и внутри сваи. Создается зашитый барьер на всей площади сваи. Так же Цинковое покрытие не подвержено истиранию при завинчивание. Срок истлевания цинковой зашиты составляет 40-50 лет в зависимости от агрессивности грунтов. Хоть и стоимость горячего цинкования на 25% выше чем у лакокрасочной обработки ,но можно с уверенностью гарантировать, что фундамент на оцинкованных свай послужит еще и Вашим внукам.

4. Как заделать цоколь между бревнами и землей?

1 Вариант : К сваям горизонтально привариваете профильную трубу 40х20 с шагом 30-40 см. К трубе монтируются асбестоцементные листы толщиной 12-20мм. На листы наносится утеплитель или же штукатурка. Возможно листы с утеплителем и камнем поверх. 2 Заливается мелкозаглубленная лента. Пространство между домом и почвой закладывается кирпичной кладкой. Даже закрыв фундамент цоколем, Вы оставляете вентилируемое пространство под домом. Дерево Вашего дома не будет гнить и тлеть в сыром пространсве подвала, как в случае с ленточными фундаментами.

5. Определить тип грунта самостоятельно.

Определение влажности грунта возможно также визуальным методом.

Если просверленное отверстие в грунте с течением времени остается сухим, значит таковым можно считать и грунт. А если же на дне скважины начинает накапливаться вода, то это говорит о высоком уровне грунтовых вод и высокой влагонасыщенности грунта.

Винтовые сваи полностью лишены данных недостатков. При установке винтового фундамента на глубину ниже точки промерзания, каким бы не был пучинистым грунт, проблем с фундаментом не будет. Боковая поверхность винтовой сваи имеет небольшую площадь и гладкую поверхность, а винт как якорь, надежно удерживает её в грунте.

PS: мировой опыт применения винтовых свай насчитывает без малого 200 лет. Но, всегда найдутся «грамотные люди с опытом», кто с легкостью подвергнет сомнению эти достижения. В современном проектировании и строительстве пока преобладает «классический» фундамент из бетона. В то время, как проведение бетонных работ в зимнеее время связаны с дополнительными расходами и большими рисками. А зима у нас почти 6 месяцев в году. Строительство зданий на фундаменте из винтовых свай позволяет исключить пресловутую «сезонность» в строительстве. Таким образом, те из строительных компаний, где применяются свайно-винтовые фундаменты, имеют круглогодичную загрузку производства и отсутствие проблем с кадрами течении всего года.

Как еще можно защитить свайный фундамент – советы профессионалов

Винтовые сваи нуждаются в комплексной защите. Поэтому покрывать нужно не только внешнюю поверхность сваи, но и заливать внутреннее ее пространство. Также специалисты в области строительства рекомендуют:

  • проверять наличие сертификата соответствия и не выбирать дешевые материалы, из которых изготавливается свая;
  • по возможности не закладывать фундамент на винтовых опорах при минусовых температурах;
  • заливать бетон согласно всем строительным нормам требованиям во избежание создания дополнительного напряжения внутри опоры;
  • обращаться к проверенным строителям, так как при несоблюдении технологии завинчивания сваи можно повредить ее лопасти;
  • при необходимости осуществлять восстановление свай и правильно ухаживать за ними.

Также стоит отметить, что некачественное выполнение монтажа винтовых опор может стать причиной их проседания или выпирания. А это отрицательно сказывается на долговечности фундамента и сохранении целостности здания в целом. При выборе свай нельзя доверять продавцам, которые уверяют, что их изделия служат от 200 лет. Зная, сколько лет служат винтовые сваи на самом деле, нужно понимать, что даже при соблюдении всех правил их монтажа, невозможно добиться двухвековой эксплуатации таких изделий.

Что влияет на снижение долговечности

Срок службы фундамента на винтовых сваях может значительно сократиться из-за следующих факторов:

  • Воздействие подвижных почв. В обычных условиях грунт оказывает минимальное влияние на винтовые сваи. Однако если речь идет об экстремальных условиях и повышенной подвижности грунта, то это может сказаться на эксплуатационных характеристиках опор.
  • Термическое воздействие. Из-за сезонных температурных колебаний металл постоянно сужается и расширяется, его структура нарушается. Несущая способность опор значительно снижается, так как в материале появляются трещины и поры. При использовании качественных свай, количество циклов заморозки и разморозки которых хватает на срок до 120 лет, подобного не происходит.
  • Химическая коррозия. Если в почве превышен уровень кислотности, то ржавчина на сваях будет распространяться намного быстрее.
  • Электромеханическая коррозия. Подобные повреждения возникают при сильном окислении свай из-за блуждающих токов, которые могут входить в состав грунта. Чаще всего от электромеханической коррозии страдают опоры, расположенные неподалеку от подземных кабелей или различных промышленных объектов.

Антикоррозионная обработка сваи

Однако при прочих равных условиях основной мерой по увеличению срока службы винтовых свай считается их антикоррозионная обработка. Это общепринятый метод защиты от коррозии металлоконструкций, но в случае винтовых свай противокоррозионные покрытия не столь эффективны.

Основным фактором, ослабевающим их защитное действие, становится сам процесс внедрения сваи в грунт. При этом, конечно, часть покрытия, уничтожается. Особенно это касается обычной окраски трубы обычно краской.

Окрашенные сваи

Самым ходовым средством, которое обеспечит поверхность сваи от коррозии, считается лакокрасочное покрытие. Оно может быть разного типа и нанесено разными способами, о чем мы подробнее рассказываем на нашем сайте.

Другим распространенным способм защиты свай от коррозии явлется покрытие их тонким слоем метала. Чаще всего это холодное или горячее цинкование.

Оцинкованные сваи

Есть ли разница между окрашенными и оцинкованными наконечниками свай

Главное отличие заключается в сопротивлении к коррозии. Согласно многочисленным отзывам, срок службы винтовых свай, обработанных лакокрасочным материалом, значительно ниже из-за влияния агрессивной среды. Защитного покрытия хватает максимум на 15 лет, после чего металлические изделия начинают довольно быстро покрываться ржавчиной.

Сваи, прошедшие процедуру горячего цинкования, не подвергаются коррозии на протяжении 40-50 лет. Однако все зависит от агрессивности грунта. Благодаря методу горячего цинкования, на поверхности свай образуется слой толщиной в 0,2 мм, который не истирается на протяжении долгого периода времени. Кроме того, защитный слой из цинка не сотрется в процессе завинчивания опоры.

Есть ли разница между окрашенными и оцинкованными наконечниками свай

Также стоит обратить внимание на стоимость изделий. Опоры, прошедшие горячее цинкование, обойдутся на 25% дороже изделий, обработанных лакокрасочным материалом.

Читайте также:  Как сделать фундамент для пристройки к дому?