Вдавливание свай: преимущества технологии и область применения

В процессе монтажа винтовых свай под фундамент ключевым моментом является глубина, на которую будет произведено вкручивание сваи. Именно она во многом определяет как устойчивость отдельной сваи в грунте, так и трудоемкость работ по закладке фундамента в целом. Глубина вкручивания свай зависит от нескольких основных факторов.

Что такое свайно-винтовой фундамент

Проектируя свайно-винтовой фундамент, архитектор выполняет расчеты величины передаваемой грунту нагрузки не всем основанием в целом, и каждой сваей в отдельности, в каждой конкретной точке. Обычно, одна свая выдерживает вес в 5-6 тонн. Рассчитывается также расстояние между сваями, их общее количество, толщина трубы сваи и их положение. Для тяжелых этажных строений создают свайное поле. В остальных случаях сваи вкручивают в ряд под наружными стенами и несущими, а в местах стыковки стен и больших нагрузок устраивают «кусты» из свай.

Хорошо, если свайно-винтовой фундамент будет опираться на крепкий суглинок или крупнозернистый песок. В процессе вкручивания винт расталкивает грунт, уплотняя его. При этом в почве образуется конус спрессованной почвы, закрепляющий винт наглухо. Свободное пространство, образовавшееся в грунте в процессе ввинчивания, заливают бетоном.

Что такое свайно-винтовой фундамент

Сваи длиной до 3 метров, у которых диаметр лопасти не более 300 миллиметров, ввинчивают вручную. Для свай с большими габаритами применяют гидробуры.

Высота всех свай над землей одинакова (даже если под ней сваи установлены на разную глубину), а лишнюю высоту просто обрезают.

Технология установки свай машинным способом отработана бригадой специалистов, а вот инструкцию по самостоятельному ручному вкручиванию предлагаем.

С плана строительства на «натуру» переносят точки расположения свай. Установка начинается с угловых отметок. Для закручивания сваи длиной до 2,5 м достаточно в специальное отверстие на верхнем ее конце вставить прут, который и будет рычагом. На сваи большей длины надевают удлинитель и трубы с квадратным сечением в качестве рычагов.

Что такое свайно-винтовой фундамент

Поворачивают рычаг несколько человек, постоянно сверяясь с уровнем и отвесом. Допустимое отклонение от вертикали – не более 2 градусов. Завинченные на нужную глубину сваи промеряют дальномером на предмет горизонтального положения и обрезают «лишнее». Для дополнительно защиты от коррозии и если сваи не планируется вытаскивать, пространство вокруг них заливают бетоном. Осталось приварить оголовки, обработать места сварки антикорром и выполнить ростверк (если он предусмотрен проектом).

Итак, для сложных строительных ландшафтов и грунтов застройщики все чаще выбирают свайно-винтовой фундамент, «плюсы» и «минусы» которого рассматриваются в контексте конкретной строительной площадки.

Фактор морозного пучения

Не будет преувеличением утверждать, что явление морозного пучения относится к одному из самых серьезных факторов, оказывающим непосредственное влияние на качество и продолжительность срока службы фундамента. Нарушение технологического процесса, пренебрежение основными требованиями производства работ неизбежно ведет к деформации и дальнейшему разрушению постройки. Поэтому монтаж винтовых свай зимой должен производиться с обязательным учетом глубины сезонного промерзания грунтов. При этом особое внимание уделяют их составу. Понятие «морозное пучение» подразумевает под собой способность грунта в замерзшем состоянии изменяться в объеме. Причина такого явления – сила кристаллизации льда во время фазовых превращений воды. Внешне это выражается в неравномерном поднятии поверхности по причине образования ледяных включений. Важно, что вспучиванию подвержены не только грунты, насыщенные водой, но и слабо увлажненные слои. Однако отдельные категории водонасыщенных грунтов не относятся к разряду пучинистых, поскольку замерзание грунтовой воды не вызывает изменения общего объема грунта, и этому есть свои причины.

На сегодня известно, что максимальный эффект морозного пучения обусловлен сочетанием гранулометрического состава грунта, водной составляющей и термическими режимами. Так, при суммарном 10%-ном содержании фракций диаметром менее 0,1мм грунт относится к морозоопасным. В зависимости от степени пучинистости различают пять категорий грунтов – это сильно-, средне-, слабо-, условно- и непучинистые типы. Учитывая совокупность указанных факторов, можно избежать ошибок при устройстве свайно-винтового и других видов фундамента.

Читайте также:  Как построить столбчатый фундамент из асбестовых труб своими руками

Монтаж винтовых свай своими руками — возможные ошибки и сложности

При всей простоте конструкции установка свайного фундамента требует соблюдения нескольких важных нюансов, пренебрежение которыми может привести к совершению серьезных ошибок и последующей деформации здания.

  • Следует провести предварительные геологические исследования грунта. Из-за пренебрежения этим этапом может оказаться, что на пути сваи встанет непроходимое препятствие, и закручивание нельзя будет произвести на нужную глубину. В результате свая не будет обладать достаточной прочностью.
  • Нередко при самостоятельной установке нарушается строгая вертикальность монтажа опоры, которая натыкаясь на камень или твердую породу, уходит в сторону.
  • С целью облегчения закручивания сваи некоторые неопытные монтажники выкапывают предварительно ямы глубиной до 1,1 метра. В этом случае не происходит необходимое уплотнение грунта в процессе закручивания и свая может впоследствии перекоситься, что приведет к разрушению фундамента.
  • Зачастую заметив, что свая пошла не по уровню, многие производят обратный процесс раскручивания, с целью выравнивания опоры. Но это приводит только к недопустимому разрыхлению грунта и непрочной установке сваи.
  • Приобретение свай у сомнительных производителей также является распространенной ошибкой тех, кто желает сэкономить на фундаменте. На самом деле более дешевые сваи производятся из некачественного металла и в процессе установки они необратимо деформируются.

Фундамент из винтовых свай может прослужить долго, но при условии грамотного проведения монтажа и использования качественных материалов. Поэтому стоит доверить это ответственное дело специалистам с проверенной репутацией. Тогда за судьбу своего дома и надежность его фундамента можно будет не переживать.

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы. Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Читайте также:  Закладка фундамента для гаража самостоятельно

Способы, приемлемые для самостоятельного монтажа

Коль принято решение по установке дома или другого строения на точечные опоры, имеет смысл разобраться, как вкрутить винтовые сваи самостоятельно, даже если работу будут выполнять наёмные люди. Их ведь как минимум нужно контролировать, а для этого необходимо быть всесторонне подкованным.

Способ 1

Способы, приемлемые для самостоятельного монтажа

Перед тем, как установить первую винтовую сваю, предварительную разметку всех точек опор можно не делать, так как всё равно будут расхождения. Первая и вторая (на противоположном углу) сваи послужат маяками для формирования свайного поля, между которыми можно натягивать причальный шнур:

  • Чтобы вкрутить сваю своими руками, без применения спецтехники, в точке монтажа сначала делают небольшой приямок и подливают туда воды – чтобы грунт размягчился.

Подготовка лунки перед тем, как закрутить сваи своими руками Источник

Способы, приемлемые для самостоятельного монтажа
  • Свая устанавливается в лунку, а в имеющееся вверху её ствола технологическое отверстие вставляется стальной монтажный лом. Сделать это можно и самому, но чтобы закрутить винтовые сваи без специальной машины, вам однозначно потребуется два помощника – один будет придерживать сваю в заданном положении, а ещё два человека – обеспечивать движение по кругу.

Подготовка сваи к завинчиванию Источник

  • Вращение будет производиться путём воздействия на трубу, надетую на лом – она послужит рычагом, передающим стволу поворотное усилие. Чем больше рычаг, тем легче будет его крутить. Чтобы проще было вращать, трубы нужно постараться опустить вниз, для чего лом придётся немного согнуть.
Способы, приемлемые для самостоятельного монтажа

Установка рычагов Источник

  • Держась за трубы, два человека начинают вращение, а тот, кто придерживает ствол, осуществляет контроль вертикальности ствола по уровню. В данном случае для этой цели используется двухсторонний магнитный прибор, прикреплённый прямо к стволу. Но можно обойтись и обычным уровнем, хотя это и не так удобно. Вертикаль выставляется после первичного вбуривания – после того, как свая зацепится за грунт.

Как закручивать и выравнивать сваи винтовые вручную – использование двухстороннего магнитного уровня Источник

Способы, приемлемые для самостоятельного монтажа

Установка с помощью подручного инструмента

Если процесс идет туго, а надземная часть столба не превышает человеческого роста, можно облегчить труд, воспользовавшись мощной дрелью-перфоратором, мощностью не ниже 1,5 Квт. Потребуется насадка — редукторный гайковерт, который увеличивает усилие за счет уменьшения количества оборотов.

К верхней части опоры нужно прикрепить конструкцию из крупнокалиберного болта, приваренного к мощному фланцевому основанию. Этот фланец крепится к верхушке болтами. Используя дрель с гайковертом, насаженным на головку болта, сваю можно вкрутить в почву в одиночку. Чтобы она не уходила в сторону, в качестве опоры применяется швеллер.

Технология вдавливания

Данный метод предусматривает несколько этапов. Прежде всего, по месту проводится размещение и сборка основных и подсобных механизмов, а также установка необходимого количества блоков контргруза. Далее при помощи крановой установки выполняется подача сваи в зажимной копер, после чего производится ее центровка и начинается вдавливание фундаментной опоры. Это – основной алгоритм работы, а нюансы обусловливаются типом и моделью оборудования.

В зависимости от плотности грунтовых слоев, сквозь которые проходит свая, механизмом прилагаются те или иные усилия, в том числе – повышенные. Но их величина ограничивается прочностными характеристиками вдавливаемой опоры. Более безопасным считается метод лидерного бурения, предусматривающий предварительное выбуривание скважины меньшего диаметра. Погружение фундаментной опоры, в этом случае, производится в уже готовое земляное отверстие.

Сваи, вдавливание которых происходит посредством статической, незначительно меняющейся нагрузки, при погружении способны создать дополнительную зону уплотнения в грунте в районе наконечника.

Читайте также:  Сайдинг Доломит: преимущества и недостатки

Оборудование для закручивания винтовых свай

Из техники, которая хорошо зарекомендовала себя можно выделить:

  • Krinner, Aichi, Айрон, Вихрь, Умелец – группа электросваевертов.
  • Торнадо – компактная установка, для работы нужно 380 вольт сети или генератор 5,5 КВт. Закручивает сваи диаметром до 150 мм;
  • Кабестан. Максимальный диаметр сваи – 219 мм.;
  • МГБ-50П – позволяет работать на грунте 4 категории промерзания.

Примечание. Использование техники показано на участках со сложным рельефом, например в прибрежной местности.

Правильно ли вкручены сваи (брак)

Оценить работу по закручиванию сваи можно по двум параметрам:

  • отклонение от уровня по вертикали (отклонение от вертикальной оси более чем на 2°);
  • погружение сваи ниже расчетного уровня.

В этих случаях сваю следует извлечь и закрутить повторно. В противном случае, она может не справиться с расчетной нагрузкой.

Установка свай вручную

Чтобы установить сваю своими руками, потребуется приложить значительные усилия. Упростить работу поможет рычажная конструкция, собирающаяся в несколько приемов.

  1. В имеющиеся в свае отверстия продевается лом.
  2. На концы лома надеваются трубы, увеличивающие длину рычага.

Оптимально завинчивание своими руками выполняется силами, как минимум, трех человек. Двое вращают винтовую опору с помощью рычагов, третий осуществляет постоянный контроль положения сваи при помощи магнитного уровня. Для гарантии вертикальной установки проверку выполняют перед началом ввинчивания, а затем – после каждого оборота в 360°.

Как возвести фундамент, установленный на железобетонных сваях?

Фундамент на забивных элементах возводится поэтапно. Соблюдение технологии строительства на каждом этапе гарантирует качественный результат без изъянов в виде надежной основы будущего дома.

На подготовительном этапе проводятся уборочные работы: участок очищают от следов жизнедеятельности человека, демонтируют старые конструкции, выкорчевывают деревья, пни, кустарники, разравнивают землю.

Шаг 1. Разметка свайного поля. Участок, готовый к строительству дома, размечают. Определяют габариты. В местах, куда впоследствии будут вбивать свайные элементы, забивают прутки из арматуры. Для этого используют кувалду. После монтажа необходимого количества прутков между ними натягивают шнур.

Совет! Необходимое количество свайных элементов определяют на этапе проектирования строительства дома. Учитывают потенциальный вес здания, то есть нагрузку, которая будет приходиться на основание. Вес сооружения делится на количество предполагаемых опор – так определяется глубина их заколачивания. Свайные элементы обязательно располагаются в углах, под будущими стенами, под пересечениями стен.

Шаг 2. Разгрузка строительных материалов. Изделия из железобетона привозят на участок. Выполнение мероприятий на предыдущем этапе гарантирует четкое понимание количества нужных для возведения изделий.

Шаг 3. Транспортировка к месту погружения в грунт. В зимний период есть смысл заказать сваебойную установку. Узкоспециализированный транспорт мобилен, не повреждает покрытие участка, успешно справляется с главной задачей. В летний период для перемещения железобетонных изделий по участку используют тележку.

Шаг 4. Подготовка установки к рабочему процессу. Сваебойную установку используют не только для перемещения строительных материалов. Её основное назначение – их заколачивание. На подготовительной стадии на технике подъезжают к нужному месту, опускают и фиксируют опоры, поднимают стрелу.

Шаг 5. Заколачивание. Изделие вставляют в ударный механизм. Стрела оснащена лебедкой, за которую цепляют сваю. При поднятии стрелы изделие тоже поднимается. Забивные сваи, используемые для фундамента, заколачивают по 10-15 минут (зависит от габаритов и глубины забивки). В процессе погружения их в грунтовые слои важно контролировать высоты относительно земли – для этого используют нивелир.

Шаг 6. Дополнительные работы. Этап не является обязательным, но упрощает дальнейшее строительство. На поверхность свайного элемента при помощи анкеров монтируют металлическую пластину (для обвязочного шнура, швеллера). Другой вариант – дробление до арматуры (для возведения ЖБ ростверка).

Шаг 7. Завершение работ – финальный этап строительства основания дома из железобетонных свай.