Монтаж винтовых свай (требования и допуски по нормам)

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома. Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай.

Особенности применения свайных фундаментов

Идея установки сооружений на сваях не новая, технология известна людям уже несколько столетий, но на новый виток развития она вышла во второй половине девятнадцатого века, когда вместо деревянных стоек начали использовать забивные, набивные и винтовые конструкции, выполненные из комбинации стали и бетона. Свайный фундамент имеет свою чёткую специализацию, некорректно было бы говорить о его преимуществах перед другими вариантами организации основания дома и сравнивать их по каким-либо характеристикам. В условиях, для которых он разрабатывался, свайный фундамент не имеет конкурентов, его невозможно надёжно заменить иной конструкцией. Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме, пожалуй, скальных пород и оснований с очень сильными горизонтальными подвижками, однако, технологически и экономически целесообразно применять их:

  • для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • там, где верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны), тогда как плотные грунты расположены довольно глубоко;
  • при большой глубине промерзания (северные широты, вечная мерзлота);
  • на крутых склонах;
  • если масса строения слишком велика (например, многоэтажные здания из тяжёлых материалов).

Если рассуждать о технологических и функциональных особенностях свайных фундаментов, то тут можно сформулировать следующие пункты, многие из которых логически следуют один из другого:

  • Универсальность и вариативность (огромное количество технических решений, всегда есть выбор для любых условий).
  • Большая несущая способность.
  • Практически не нужен ручной труд (допустима полная механизации процессов).
  • Индустриализация (возможно использование элементов, полностью изготовленных в заводских условиях, минимизирован «человеческий фактор»).
  • Высокая скорость возведения.
  • Возможность строить в любое время года.
  • Полное отсутствие или минимизация земляных работ.
  • долговечность (особенно применимо к железобетонным конструкциям).
  • относительная экономичность (небольшая материалоёмкость — сниженное потребление бетона, нет необходимости изымать и перевозить большие массы земли).

Срок службы

Долговечность свайного фундамента зависит от материала, из которого выполнены сваи, а также условий их работы. В большинстве случаев расчетный срок службы такого основания составляет 50-100 лет. Более долговечными являются железобетонные сваи. Металлические и деревянные сваи имеют меньший срок службы и требуют дополнительной обработки. Точный срок службы должен определяться для каждого типа свай и конкретных условий среды. При этом следует учитывать опыт проектирования и строительства в условиях конкретной местности.

Основные преимущества фундаментов на буронабивных сваях

Технологическое устройство фундамента на буронабивных сваях имеет ряд неоспоримых преимуществ, которые делают возможным его использование практически для любых построек и в любой местности. Ограничением является лишь то, что сделать буронабивной фундамент невозможно на скалистой территории, в прочих условиях его обустройство возможно выполнить даже без привлечения дополнительной техники. Среди основных достоинств данного решения вопроса строительства, основы здания можно выделить следующие.

  1. Технология буронабивных фундаментов позволяет легко устроить качественное основание под здание практически на любых грунтовых поверхностях, исключения составляет лишь скалистая местность.
  2. Неровность участка или его близость к водоёму также не является препятствием для фундамента на сваях, поскольку уровень строения задаётся непосредственно расположением несущих опорных элементов.
  3. Фундаменты, устроенные с помощью свай, обладают повышенной устойчивостью к вертикальному движению грунтом, поскольку их основание располагается ниже точки промерзания. Готовые залитые сваи под фундамент
  4. Поскольку бурение отверстий выполняется, как правило, ручным буровым инструментом без использования сложной техники, то при новом строительстве существующие постройки не пострадают от механических и вибрационных воздействий.
  5. Свайный фундамент не требует масштабных земляных работ, поэтому сокращается время и снижается цена работ по его устройству, а также исключается излишнее повреждение окружающего ландшафтного дизайна.
Читайте также:  Свайный фундамент под дом: проектирование

Данные преимущества позволяют использовать данную технологию при строительстве разнообразных построек промышленного и частного назначения. Простота устройства и невысокая общая стоимость делают его особенно привлекательным для хозяина, который планирует выполнять работы своими руками.

Основные преимущества фундаментов на буронабивных сваях
Основные преимущества фундаментов на буронабивных сваях

Согласно СП

Отдельных требований к винтовым сваям в данном нормативном документе не представлено. Для осуществления контроля за устройством винтовых свай можно воспользоваться таблицей 12.1.

12.8.5 При производстве работ по устройству свайных фундаментов, шпунтовых ограждений состав контролируемых показателей, объем и методы контроля должны соответствовать таблице 12.1.

Таблица 12.1

Техническое требование

Предельное отклонение

Контроль (метод и объем)

1 Установка на место погружения свай размером по диагонали или диаметру, м:

Без кондуктора, мм

С кондуктором, мм

Измерительный, каждая свая

до 0,5

±10

±5

4 Положение в плане забивных свай диаметром или стороной сечения до 0,5 м включ.:

Измерительный, каждая свая

а) однорядное расположение свай:

поперек оси свайного ряда

±0,2d 

вдоль оси свайного ряда

±0,3d 

б) кустов и лент с расположением свай в два и три ряда:

крайних свай поперек оси свайного ряда

±0,2d 

остальных свай и крайних свай вдоль свайного ряда

±0,3d 

в) сплошное свайное поле под всем зданием или сооружением:

крайние сваи

±0,2d 

средние сваи

±0,2d 

г) одиночные сваи

±5 см

д) сваи-колонны

±3 см

7 Отметки голов свай:

Измерительный, каждая свая

а) с монолитным ростверком

±3 см

б) со сборным ростверком

±1 см

в) безростверковый фундамент со сборным оголовком

±5 см

г) сваи-колонны

±3 см

8 Вертикальность оси забивных свай, кроме свай-стоек

2:100

Измерительный, 20% свай, выбранных случайным образом

16 Требования к головам свай, кроме свай, на которые нагрузки передаются непосредственно без оголовка (платформенный стык)

Торцы должны быть горизонтальными с отклонениями не более 5°, ширина сколов бетона по периметру сваи не должна превышать 50 мм, клиновидные сколы по углам должны быть не глубже 35 мм и длиной не менее чем на 30 мм короче глубины заделки

Технический осмотр, каждая свая

d — диаметр круглой сваи или меньшая сторона прямоугольной.

Выбор типа, длины и сечения свай

Применение свайных фундаментов

Размеры сечения свай предварительно принимаем 30х30 см. Длина свай-стоек определяется исходя из мощности слабых прошиваемых слоев и величины заглубления свай в прочный грунт, принимаемой не менее 0,5 м во всех случаях, при этом следует учитывать модульность применяемых в строительстве свай. Длина такой сваи, опирающейся на малосжимаемый слой грунта находится:

l1 = 2,3+0,5=2,8 (м)

Следовательно, принимаем сваю С3-30 с длиной l1 =3(м).

Висячие сваи тоже необходимо заглубить в подстилающий слой грунта. Длина такой сваи, погружаемые в третий слой грунта находится:

l2 = 2,3+5,3+0,5=8 (м)

Следовательно, принимаем сваю С8-30 с длиной l2 =8(м).

Длина сваи, погружаемые во второй слой грунта находится:

l3 = 2,3+5,3+3,5+0,5=11,6 = 11,2 (м)

Следовательно, принимаем сваю С12-30 с длиной l3 =12(м).

Требования к элементам конструкции винтовой сваи

Толщина металла стенок винтовой сваи зависит от двух параметров:

  • нагрузки на нее;
  • условий эксплуатации.

Под условиями эксплуатации в большей степени понимается, как будет истончаться металл из-за коррозии – именно от того зависит, прослужит свая 400 лет или проржавеет через 40 лет и дом рухнет.

Игорь 3Пользователь

Допустим, у вас на участке обычный суглинок (не солончак и не кислые почвы) и труба ГОСТ 10704-91 «трубы стальные электросварные прямошовные» с толщиной стенки 3,8мм (самый ходовой размер). Свая не покрашена, или покрашена дешевой, но не специальной краской. По моим наблюдениям, такая свая может прослужить около 50 лет. А если сталь защищена специальной краской, а лучше цинком, то срок нормальной эксплуатации сваи намного больше.

Требование использовать цинковые покрытия свай в грунтах с высокой коррозионной активностью предъявляет международный стандарт ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria. Ниже в таблицу мы собрали требования этого документа к конструкции винтовой сваи:

Параметр Величина
Толщина лопастей от 9,5 – 12,5 мм
Диаметр лопастей 20-35 см (или 8-14 дюймов)
Толщина стенки ствола в неагрессивных грунтах от 8 мм
Толщина стенки ствола в агрессивных грунтах от 9,5 мм
Толщина полимерного покрытия От 0, 4 мм

Большинство свай российского производства этим параметрам не соответствует. Их делают из сварных труб (стойкость к коррозии бесшовных труб из горячего проката значительно выше, и именно из таких труб должен был делаться ствол сваи согласно советскому справочнику «Сваи и свайные фундаменты», выпущенному в 1977 году). Как уже говорилось, «самый ходовой размер» толщины стенки у нас 3,8 мм (но почти всегда до 4 мм). А покрытие от коррозии настолько тонкое, что не часто не переживает даже транспортировку.

Игорь3Пользователь

Очень важно, чтобы на сваю было нанесено качественное, износостойкое покрытие. Можно проверить качество краски, царапнув ее рядом с просверленном отверстием в конце сваи. Качество сварки можно увидеть по шву: он должен быть сплошной, ровный, красивый, без соплей и раковин. И металл должен быть гладкий. Нужна уверенность, что перед вами – не покрашенная ржавая труба.

Если перевернуть сваю и постучать по ней, из нее не должна сыпаться ржавчина.

Популярное в нашей стране «обваривание» стальных винтовых свай связями из стальных швеллеров, двутавров и уголков ускоряет коррозию. В грунтах со слабой боковой поддержкой эта технология – суровая необходимость, без нее не обойтись. Но при этом может возникнуть гальваническая связь между сваями и другими стальными строительными элементами и арматурой железобетонных конструкций: это приводит к появлению блуждающих токов, ускоряющих коррозию. В пункте 3.9 ICC AC358 говорится о том, что той связи быть не должно. Также этот пункт запрещает совмещение в свайном фундаменте оцинкованных и неоцинкованных элементов.

В целом, если человек не знает степень коррозионной агрессивности грунта на своем участке, ему лучше не рисковать и использовать сваи со стволом:

  • горячей оцинковки;
  • толщиной стенок8-9,5 мм и более.

Различия столбчатого и свайного основания здания

Общность в том, что основание не сплошное, а дискретное, с отдельными «точками» опоры.

Различия свайного и столбчатого фундаментов:

  1. В глубине заложения: сваи погружают на глубину более 5 м, столбы – немного ниже глубины промерзания грунта, т. е. на территории России это от 1 до 2,5 м.
  2. Столб передает нагрузку от здания на грунт своей подошвой, свая – и подошвой и боковыми поверхностями.
  3. Разной площадью сечения – свая длинная и тонкая, столб – широкий и короткий.
  4. Сваи могут использоваться на грунтах с невысокими несущими свойствами, например, на водонасыщенных, неоднородных, столбы – на плотных, однородных, с большой глубиной подземных вод и т. п.

Определение расчетного сопротивления грунта основания

ШАГ 1.

Конструктив сооружения

Фундамент

Тип фундамента Ленточный фундамент Свайный фундамент Ширина подошвы фундамента [b], м м Диаметр подошвы сваи, м м

Подвал

Подвал Есть Нет Глубина заложения фундамента от уровня планировки[d], м м Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала [hs], м м Толщина конструкции пола подвала [hcf], м м Расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала [ycf], кН/м3 кН/м3 Глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала [db], м м

Конструктивная схема сооружения

Сооружение с жесткой конструктивной схемой Длина сооружения [L], м м Высота сооружения [H], м м

ШАГ 2.

Основные сведения о грунтах

Тип грунта основания Крупнообломочный с песчаным заполнителем и песок, кроме мелкого и пылеватого Песок мелкий Песок пылеватый: маловлажный и влажный Песок пылеватый: насыщенный водой Глинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при IL<=0,25 Глинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при 0,25<=IL<=0,5 Глинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при IL>0,5

Прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями

Прочностные характеристики грунта приняты по таблицам приложения Б СП (Актуализированная редакция СНиП *)

Расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента [cII], кПа кПа Угол внутреннего трения грунта основания [φII], ° ° Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента [γII], кН/м3 кН/м3 Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента [γ’II], кН/м3 кН/м3

Поделитесь ссылкой и получите результат рассчётов.

Читайте также:  Плюсы и минусы свайно-винтовых фундаментов

Результаты расчетов

Результаты

Расчетное сопротивление грунта основания [R]

Исходные данные

Данные для расчета взяты из СП (Актуализированная редакция СНиП *).

R = (γc1 γc2/k) [MγkzbγII + Mqd1γ’II + (Mq — 1)dbγ’II + MccII]

Коэффициент условий работы, принимаемые по таблице 5.4 [γc1]:

Коэффициент условий работы, принимаемые по таблице 5.4 [γc2]:

Коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φII и cII) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Б [k]:

Ширина подошвы фундамента, м [b]:

Осредненное (см. ) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 [γII]:

Осредненное (см. ) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3 [γ’II]:

Расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. ), кПа [cII]:

Угол внутреннего трения грунта основания [φII]:

Коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 [Mγ]:

Коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 [Mq]:

Коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 [Mc]:

Коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; kz= z0 ÷ b+ 0,2 при b ≥ 10 м (здесь z0 = 8 м)[kz]:

Глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8) [d1]:

d1 = hs + hcf*γcf / γ’II:

Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м [hs]:

Толщина конструкции пола подвала, м [hcf]:

Расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3 [γcf]:

Глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м [db]:

Расчетное сопротивление грунта основания [R]:

Методика расчета

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент. Как правило, расстояние между сваями может составлять:

Методика расчета
  • до 2 м, если будет возводиться строение из газобетонных и пенобетонных блоков или плит;
  • до 3 м, если запланировано строительство деревянного дома из бруса, бревна и т.д.;
  • до 2,5 м – также выбирают для деревянных конструкций. Еще с такими сваями работают в регионах, где наблюдается большая ветровая нагрузка;
  • до 3,5 м – под строительство легковесных заборов и оград.

Строительство дома из бруса

Методика расчета

Чтобы правильно определить количество опор для свайно-винтового фундамента, следует провести следующие операции:

  • составить проект будущей основы или первого уровня постройки;
  • расположить винтовые опоры на каждом углу будущего здания;
  • установить сваи там, где будут пересекаться несущие перегородки дома;
  • между расположенными сваями теперь необходимо установить дополнительные сваи по периметру несущих стен с тем условием, чтобы расстояние от одного до другого элемента не превышало того, что было зафиксировано ранее (учитывая вес и вид постройки);
  • оставшееся пространство для фундамента заполняется сваями так, чтобы между соседними опорами расстояние не превышало указанного в расчетах (2 – 3 м);
  • там, где будет установлена печь или каминный очаг, предусмотрите не менее пары винтовых опор, опять-таки, учитывая размер отопительной конструкции, иначе не избежать критической нагрузки на фундамент;
  • на тот случай, если будет обустроена терраса или любая другая пристройка, места фиксации опорных элементов обозначаются по ранее оговоренному принципу, учитывая оптимальное расстояние шага;
  • теперь, когда расстояние между сваями определено, остается подсчитать все винтовые опоры, нанесенные на план-схему.
Методика расчета

Из чего он состоит?

Ростверк — это пояс обвязки, представляющий собой некое подобие традиционной ленты, хотя может быть изготовлен не только из железобетона. Он располагается по периметру всего свайного поля под внешними несущими стенами, а также — под внутренними несущими стенами, полностью повторяя конфигурацию ленты.

Иногда применяют заглубленные и мелкозаглубленные конструкции ростверков, хотя в этих случаях речь идет о свайно-ленточном фундаменте.

Из чего он состоит?

Отличительная черта классического ростверка — расположение на верхушках свай на некотором возвышении над уровнем грунта.

Это позволяет исключить контакт с талой водой или снегом, делает возможным доступ к конструкциям для осмотра и наблюдения за состоянием.