Винтовые сваи для фундамента – технические характеристики

Если ваша задача — строительство малоэтажной конструкции на неровных почвах или в тяжелых погодных условиях, то винтовой свайный фундамент — это именно то, что вам необходимо

В чем преимущества

Виды свай

Ленточный фундамент со сваями имеет ряд преимуществ:

  • возможность устанавливать на любом составе почвы и площадках со сложным рельефом;
  • опоры забиваются в плотные слои земли, а верхняя конструкция располагается на рыхлом грунте;
  • минимальное использование строительной техники и сырья (требуется устройство для ввинчивания опор и бетономешалка);
  • конструкция выдерживает небольшие толчки и движения почвы;
  • набивные сваи можно делать самостоятельно из подручного материала;
  • для буронабивных опор рекомендуется делать опалубку квадратной или круглой формы;
  • технология рассчитана на повышенное расположение грунтовых вод;
  • основание возводится за несколько дней, после застывания бетона можно приступать к установке стен.

Выполнение расчетов нагрузки

Для расчетов весовой, других нагрузок на сваи лучше обратиться к мастеру. Он организует необходимое геологическое исследование почвы на участке. Позволит выяснить глубину, на которую нужно ввинчивать сваи.

Если тип грунта, глубина нужного для винтовых свай слоя известна — можно сделать расчеты самостоятельно:

Выполнение расчетов нагрузки
  1. Подсчитывается примерный вес будущего здания (суммируется вес элементов, обстановки с 20-25% запасом)
  2. К полученной сумме прибавляется коэффициент снеговой, ветровой нагрузок (они различаются для регионов, берутся из местных снипов)
  3. По плану здания подсчитывается число внешних углов, внутренних пересечений несущих, обычных стен
  4. Высчитывается общий периметр внешних, внутренних стен — делится на 2.5
  5. Результат из п.п 3 складывается с результатом из п.п 4 — число потребных свай
  6. Число из п.п 2 делят на общее число свай, выясняют по каталогу модель винтовой сваи, подходящей в данном случае
  7. Винтовые сваи имеют вес, оказывают давление на грунт, нужно найти общий вес, разделить на максимальный для выбранного типа в п.п. 6. Станет известно количество дополнительных свай. Их равномерно распределяют по периметру.

Головная часть с винтом

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.

Читайте также:  Выбор и строительство правильного фундамента для вашего дома

Земляные работы.

Бур. Ручным буром можно высверливать шурфы под сваи глубиной до 5 м и диаметром не более 30 см.

Во время земельных работ для возведения свайного фундамента используется земляной бур. Он представляет собой устройство из двух штанг с рыхляще-режущей чашкой. Бур пробивает небольшие шурфы под сваи. Можно использовать ручной бур, который высверливает отверстия до 5 м. Его используют, когда диаметр опоры фундамента не более 30 см. Моторизированный бур используется тогда, когда требуется просверлить шурф большого диаметра (от 50 см). То есть при строительстве небольшого свайного фундамента с ростверком можно использовать ручной труд, а если в конструкции будут использованы винтовые сваи, то от земляных работ можно просто отказаться. Есть несколько разновидностей этого инструмента: ТИСЭ-Ф, ТИСЭ-2Ф, ТИСЭ-3Ф.

На одной стороне бур имеет накопитель грунта, а на другой – перекладину с ручками. Над накопителем грунта крепится откидной плуг. При бурении плуг срезает часть земли. Под воздействием собственного веса плуг срезает грунт, постепенно опускаясь вниз. Срезанный грунт попадает в накопитель и поднимается наверх. Весит такой бур 11 кг. Во время бурения следует учитывать направление.

Земляные работы.

Если, например, нужно пробурить скважину вглубь, то бур надо вращать по часовой стрелке. Если требуется анкерное расширение, то инструмент вращается против часовой стрелки.

Перед бурением следует убрать дерн. В зависимости от типа грунта, бурение можно производить как одному, так и вдвоем. Напарник привлекается, если бурение происходит на глинистых или плотных почвах.

Преимущества и недостатки

Плюсы

  1. Монтаж свайного фундамента не займет много времени.
  2. Если разметка свайного поля выполнена правильно и был выбран качественный материал, срок службы винтовых свай будет несколько десятков лет.
  3. Если вы знаете, как правильно возвести конструкцию, расходов будет минимум.
  4. Его можно возвести практически в любой местности и при любом климате, в том числе на болоте или в местах, где всегда холодно.
  5. Температура грунта на глубине всегда стабильна, и никак не влияет на установку конструкций зимой.
  6. Инженерные коммуникации можно монтировать как во время, так и после постройки фундамента.

Минусы

  1. Свайное поле плохо выполняет свою функцию, если грунт может двигаться горизонтально или набухает. Для определения грунта, нужно проводить геологические исследования.
  2. В процессе работы, появляются проблемы с установкой цокольного этажа. Промежуток между сваями необходимо заполнять. Это лишние расходы.
  3. Любой материал подвергается коррозии. Здесь все зависит от окружающей среды. Качественные материалы имеют специальные покрытия, чтобы обеспечить защиту на долгие годы. Но они тоже не вечные. А иногда именно такие меры защиты и становятся причиной коррозии. Некоторые грунты могут содержать химические элементы, которые при контакте с защитными материалами могут стать причиной поломки фундамента.
  4. Практически невозможно построить в скалистой или каменной местности, даже при наличии специальных машин.
  5. Необходимо установить систему водоотведения. Это дорого.
  6. Могут возникнуть проблемы при установке рядом с другими домами. Этого можно избежать с помощью специальной техники.

При выборе фундамента необходимо рассмотреть все недостатки существующих вариантов конструкций. Иначе свайный фундамент под дом может стать проблемным. Спрос на свайный фундамент растет каждый год.

Установка ростверка

Ни одно сооружение не может располагаться только на сваях. Необходим ростверк, который объединяет сваи в единую конструкцию и создает основание для возведения стен.

Ростверки могут быть сборными и монолитными в виде балок, лежащих на сваях или цельной плиты, накрывающей все сваи.

Ростверк

Если используются сборные ростверки, то точность погружения свай должна быть очень высокой. По горизонтали сваи не должны иметь отклонения больше или меньше 0,05м, а по вертикали 0,01 м. Устройство комбинированных ростверков допускает большие отклонения, поскольку узел свайного фундамента выполняется в монолитном исполнении в съемной опалубке.

Читайте также:  Как правильно выкопать яму под фундамент самому

По высоте от земли различают высокие ростверки и низкие. При сооружении высокого ростверка создается свободное  пространство между поверхностью земли и ростверком, которое впоследствии заделывается при помощи забирки (наружная стенка между сваями). Низкие ростверки могут соприкасаться с грунтом или быть погруженными в него, но этот вариант возможен только при непучинистых грунтах.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Применение свайных фундаментов имеет свои преимущества:

  • свайные фундаменты могут возводиться на грунтах любой сложности;
  • снижается объем земляных работ, так как не нужно копать котлованы или рыть траншеи;
  • уменьшается расход бетона и арматуры за счет уменьшения всего объема фундамента;
  • производить фундаментные работы можно круглый год, не исключая зимний период;
  • конструкции, возводимые на свайных фундаментах, отличаются особой стойкостью к паводкам, подвижкам грунта вследствие зимнего вспучивания.

Однако, несмотря на все преимущества свайных фундаментов, возводятся они крайне редко в индивидуальном жилищном строительстве по причине высокой стоимости транспортных расходов на доставку свай и из-за использования сваебойной техники.

Классификация фундаментов происходит по многочисленным признакам, это зависит:

  • от вида свай;
  • от расположения свай — отдельностоящие сваи, расположенные кустом, ленточное расположение, сплошное поле свай;
  • от типа сопряжения сваи со строящимся зданием- с устройством ростверка или без него;
  • от вида ростверка – высокий или низкий;
  • от конструкции ростверка – монолитный, сборный или комбинированный;
  • от вида соединения ростверка со сваями – жесткое, свободное опирание,  с устройством сейсмических поясов.

Среди типов свайных фундаментов наиболее часто применяются железобетонные сваи, которые сочетают в себе свойства висячих свай и свай-стоек.

При возведении каркасных многоэтажных зданий применяются свайно — плитные фундаменты. Такое решение конструкторов обусловлено в тех районах, где сейсмическая обстановка неустойчивая и есть риск подвижек грунта при землетрясениях. Суть этого инженерного изобретения заключается в создании необходимой жесткости свай и железобетонной плиты, которые обеспечивают совместную деформацию элементов фундамента при сейсмических нагрузках.

Свайно-плитный фундамент

Сваи устраиваются кустовым методом, после чего делается ростверк с выпуском арматуры для последующего крепления тонкой железобетонной плиты. Между ростверком и бетонной плитой устраивается шов из герметичного материала, который обеспечивает независимость осадки здания, гидроизоляцию конструкции, одновременно реагирует на сейсмические изменения в почве.

Свайный буронабивной фундамент чаще всего применяется при строительстве индивидуальных жилых домов ввиду его экономичности и упрощенной технологии, по сравнению  с другими видами свай. Для небольших строений и при неглубоком залегании твердых грунтов скважины под сваи можно бурить даже вручную специальными бурами или выкапывать ямы соответствующей глубины.

В любом случае, объем земляных работ будет  меньше, чем при устройстве ленточного фундамента монолитного или сборного.

Если грунт твердый и не осыпается, опалубку можно не выставлять. В противном случае, в скважину вставляют рубероид, полиэтиленовую пленку или картон в виде рулона, в который уже вставляется арматурный каркас и заливается бетон.

Свайный фундамент под колонны, если проектом дома таковые предусмотрены, делается безростверковым.  Под колонны используются готовые конструкции в виде железобетонных стаканов, оголовков или насадок.

Для небольших по своей массе строений – заборов, навесов, каркасных домов применяются сваи колонны. Это забивная свая круглого или квадратного сечения, которая является продолжением колонны и в надземной части здания или сооружения. В этом случае устраивать ростверк не требуется.

О сайте

zalman

Типы ленточно-винтового основания

Такие фундаменты, имея общий принцип возведения, состоящий в идее передачи нагрузки на глубокие слои почвы, принято различать в зависимости от применяемых свай:

Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
  • Винтовые сваи под фундамент. Они имеют в своей конструкции лопасти или резьбу, что помогает им вкручиваться в грунт на необходимую расчетную глубину. Винтовые сваи увеличивают несущую способность опоры, так как грунт вокруг лопастей утрамбовывается, а также, они обладают повышенной способностью к сопротивлению пучению.
  • Буронабивные сваи. Такие опоры подходят большинству фундаментов строений малой и средней массы, например, дому, построенному из пеноблоков. Для изготовления такой сваи необходимо пробурить скважину расчетной глубины, создать песчаную подушку, сделать армирование и залить бетоном. Если при обустройстве скважины происходит осыпание земли, делают обсадку. Обычно она делается при помощи стальной трубы, помещенной в скважину, или рубероида, свернутого в трубу.

  • Забивные сваи. В малоэтажном строительстве использовать нецелесообразно, так как их забивают при помощи специальной техники.
  • Подходящий вариант подбирается исходя из предварительных расчетов, с учетом надежности и практичности строения, а также, в зависимости от геодезических и климатических особенностей.

Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания

Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания
Типы ленточно-винтового основания

Использование уголка и швеллера

Технология применения укрепляющего уголка аналогична тому, как создается при усилении из труб пояс жесткости. Для этого подготовленные элементы приваривают так между сваями, чтобы они перекрещивались именно возле опор. Для этого при разметке отмечают места, где будут располагаться уголки. Приваривают элементы с наружной и внутренней стороны свайное основание. Благодаря этому удастся увеличить прочность основы под домом и не допустить в дальнейшем усадку. Если имеются просевшие опоры, проведенная реконструкция укрепит их и основа не провалится.

Существует еще один способ по укреплению свай в фундаментах. Если надо упрочнить фундаменты деревянных домов, у которых произошла просадка свай в насыщенных влагой почвах, используются швеллера размером от 16-и до 20 мм. Швеллер приваривают на сваях вдоль верхнего пояса. Другими словами, такая реконструкция – это создание своего рода дополнительных оголовков, соединенных в цельный каркас. Конструкция не допускает отклонения свай, что сохраняет прочность ленточной или свайной основы. Конечно, стоимость подобной защиты довольно высокая, зато она продлит эксплуатацию старого фундамента, и сохранить его от просадок. Строители утверждают, что усиленный швеллерами старый фундамент может по прочности превзойти ленточные основы. Им в скором времени не грозит усадка и просадка отдельных опор.

Фундамент и расчет плотности дома

Таким образом, необходимо учитывать абсолютно каждый фактор, именно таким образом можно ожидать лучший результат. В некоторых случаях могут возникнуть проблемы с массой строительного объекта, поэтому необходимо учесть и в точности рассчитать данные дома и все строительные материалы:

  1. Средняя плотность известняка – 1800 кг/м3.
  2. Кирпич полнотелый – 1600 кг / м3.
  3. Бетон – 2600 кг / м3.
  4. Пенобетон – 320 – 1600 кг / м3.
  5. Кирпич поризованный – 12400-1200 кг/м3.
  6. Брусья сосновые – 550 кг / м3.
  7. Пенополистирол – 55 – 140 кг / м3.

Схема устройства буронабивной сваи.

Это показатели плотности лишь некоторых основных строительных материалов. Однако это позволяет произвести по меньшей мере точный расчет массы здания. Далее вычисляем объем и количество.

Фундамент – математические расчеты нагрузки:

Фундамент и расчет плотности дома

Объем ростверка рассчитывается следующим образом: 10+10+10+10 * 0,35 * 0,3 = 4,2 м3. После рассчитываем подобным образом и массу ростверка: 4,2*2400=10080 кг.

Расчет объема стен: (10+10+10+10)*3,5*0,25 + 10 + 10 + 10+10+10+10+10+10 (2,3 * 3,1 + 1,2 + 4,2 *0,35 *0,55 + 1,22) =35 м3. Масса будет равна 35*500=17500 кг.

Для объекта, имеющего деревянное перекрытие, необходимо включать коэффициент 2. После чего известна примерная масса (10080+17500)*2=55160 кг. Точного результата добиться здесь практически невозможно, в этом случае он и не нужен.

Если учесть прочность и свойства свайного фундамента, то масса должна быть не менее 55160*1,3=71708 кг.

Расчет расстояния между сваями и глубины их погружения в свайном фундаменте

Глубина погружения свай рассчитывается исходя из вида и сложности грунта. Нижняя часть опоры должна находиться на 20-30 см ниже нормативной глубины промерзания определенного вида грунта в регионе проживания. К примеру, глубина промерзания для Санкт-Петербурга, по отчетам геологов, для глин и суглинков 1,4 м. Для возведения фундамента потребуется сваи размером не менее 140 + 20 = 160 см. Так как земля под домом прогревается, эту цифру можно уменьшить на 10-20%.

Для определения требуемого количества свай и расстояния между ними руководствуются СНиП № и ГОСТ 27751, в которых перечислены основные требования, предъявляемые при возведении свайных фундаментов. При этом в расчет берутся следующие характеристики:

  • прочность материала свай и ростверка;
  • несущая способность грунта (при этом учитывается уплотнение при установке опоры);
  • при наличии значительных перепадов рельефа – несущая способность основания (пяты) опоры;
  • степень усадки сваи при вертикальной нагрузке.