Фундамент на винтовых сваях

ВИНТОВЫЕ СВАИ. Устройство фундамента на винтовых сваях.

В промышленном строительстве винтовые сваи используют с 19 века. В индивидуальном строительстве активное применение винтовых свай приходится на последние десять лет. Поэтому настороженное отношение к этой «новинке» является закономерным. В основном всех волнуют три вопроса: срок службы фундамента на винтовых сваях, его надежность и способы его наружной отделки. В этой статье мы обсудим эти проблемы.

 

Винтовая свая (винтовой анкер) представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и спиральной лопастью, которая позволяет закрутить сваю в грунт, как саморез. Но не это главное. Лопасть винтовой сваи выполняет ту же функцию, что и уширение нижней части столбчатого фундамента, выполненного по технологии ТИСЭ: снижает давление нагруженной сваи на грунт и препятствует её выдергиванию силами морозного пучения грунта. Таким образом, винтовая свая обеспечивает неподвижную точку опоры. Это очень важно для канадского дома, обладающего относительно небольшим весом, поскольку грунты в Подмосковье в основном пучинистые.

В стандартных условиях винтовая свая ввинчивается в плотный (несущий) слой грунта ниже глубины промерзания (1,5 метра в Московской области).

В индивидуальном строительстве используются небольшие винтовые сваи: диаметр ствола 108 мм, диаметр лопасти 300 мм.

Несущая способность такой сваи зависит от грунта и составляет по результатам полевых испытаний:

Глина, супесь, суглинок 2-6 тн
Песок 6-9 тн

Несущая способность F винтовой сваи линейно зависит от момента закручивания:

F=k*M

где М (кг*м) — крутящий момент, k (1/м) — экспериментально определяемый коэффициент, значение которого зависит от грунта и лежит в пределах 6-12.

Указанное свойство позволяет определять по сопротивлению сваи закручиванию насколько надежно с точки зрения несущей способности эта свая установлена.

Сваи с лопастью 300 мм можно ввинчивать вручную с помощью рычагов. Простейший набор приспособлений: лом и два куска трубы длиной 3 метра. В стесненных условиях потребуется специальное приспособление (смотрите видео внизу). Для создания необходимого крутящего момента порядка300-500 кг*м достаточно 4 человек.

Выполнить эту работу можно попробовать самостоятельно. Инструкции по закручиванию винтовых свай своими руками в Интернете имеются. Процесс ручного завинчивания весьма трудоёмкий. Закрутить в стесненных условиях (рядом с забором, стеной и т.п.) за смену впятером больше 5-10 свай физически сложно. Компании, практикующие ручное завинчивание, используют на этих работах труд гастарбайтеров. Главный недостаток ручного метода состоит в том, что обеспечить вертикальность свай часто не получается. Это зависит не столько от мастерства монтажников, сколько от стечения обстоятельств (геоусловий в конкретной точке). Мы прибегаем к ручному завинчиванию только в двух случаях: либо нет подъезда для техники, либо свай настолько мало, что доставка техники нерентабельна.

Строители для завинчивания свай применяют различные устройства и технику. Наиболее точную, качественную и надёжную установку свай обеспечивает гидробур на базе экскаватора благодаря более сложному и гибкому управлению многошарнирной стрелой.

Опытный оператор экскаватора имеет возможность проверить несущую способность сваи путем надавливания на неё весом экскаватора. О необходимости полевых испытаний свай на несущую способность читайте ниже. Широкое применение экскаваторов с гидробуром для установки винтовых свай сдерживается высокой ценой на аренду экскаватора и его доставку (для перевозки экскаватора требуется спецавтотранспорт).

Самоходные ямобуры более доступны, поэтому часто используются в малобюджетном строительстве наряду с ручным завинчиванием.

После ввинчивания сваи обрезаются по уровню. Ствол сваи заливается бетоном. Это защищает ствол от внутренней коррозии. Сверху на сваю надевается оголовок для крепления деревянного обвязочного бруса. Иногда вместо оголовков используют металлический швеллер. Под канадский дом в большинстве случаев обвязка свай швеллером не нужна.

Для канадского дома фундамент на винтовых сваях — идеальное решение, но его устройство возможно не всегда. Каменистые грунты, илистые грунты текучей консистенции, глубокие торфяники — возможные противопоказания к использованию винтовых свай в Московском регионе. Но такие случаи редки. На нашей памяти только в одном случае пришлось отказаться от завинчивания свай. Участок оказался на месте бывшего болота. До дна (до несущего грунта) тогда так и не добрались. С каменистыми грунтами справится нам до сих пор удавалось во многом благодаря литому наконечнику, но об этом чуть ниже.

Преимуществ фундамента на винтовых сваях много. Самые приятные — это относительная дешевизна (дешевле качественного ленточного мелкозаглубленного бетонного фундамента) и высокая скорость монтажа (в среднем требуется один-два дня на весь цикл работ).

Чем сложнее рельеф участка, тем существеннее эти преимущества винтовых свай. Большой популярностью пользуются фундаменты на винтовых сваях при строительстве на склонах с большим перепадом высот.

В отличие от «плавающих» фундаментов (ленточный мелкозаглубленный или плита) фундамент на винтовых сваях можно в любое время нарастить для сооружения пристройки к дому. Это очень важно, поскольку большинство людей задумывается о пристройке к дому уже через пару лет эксплуатации.

Прекрасная вентиляция подполья обеспечивает долгий срок службы нулевого деревянного перекрытия. В случае ленточного фундамента эта вентиляция затруднена внутренними перемычками.

Удобный доступ снаружи облегчает ремонтные и другие работы в подполье. В случае ленточного фундамента придется делать люки в нулевом перекрытии.

Винтовые сваи прекрасно ввинчиваются зимой. Смотрите фоторепортаж о завинчивании 76 свай накануне Нового Года (24-25 декабря 2010 года). Полный цикл работ выполнен за два дня. Сваи с литым наконечником входят в промерзлый грунт как в масло.

Это позволяет построить канадский дом «с нуля» зимой во время сезонных скидок на строительные материалы и работы.

Срок службы

История винтовой сваи охватывает почти два столетия. Основное применение винтовых свай — это такие ответственные конструкции, как маяки, мосты, причалы, мачты освещений, опоры ЛЭП, вышки-ретрансляторы сотовой связи.

Старейшее сооружение (причал на винтовых сваях) простоял в морской воде почти полтора века и был демонтирован из-за снижения уровня воды в океане. Винтовые наконечники первых свай хранятся в музеях.

В России винтовые сваи в основном использовались военными, для которых решающее значение имеют сжатые сроки монтажа-демонтажа фундамента для быстрого развертывания или смены позиций.

Российский опыт использования винтовых свай в качестве опор индивидуального дома не превышает десяти лет. За этот срок нареканий в отношении коррозийной стойкости свай не отмечено. Есть претензии к качеству свай, изготовленных кустарно, к качеству антикоррозийного покрытия и к квалификации (добросовестности) рабочих. Ни один фундамент не вышел из строя из-за коррозии металла. Отмечены единичные случаи просадки, что является следствием нарушения технологии, согласно которой лопасть сваи должна войти в плотный несущий грунт. Зафиксированы случаи отрыва лопасти сваи при завинчивании из-за некачественной сварки. Литые наконечники снимают эту проблему.

Утверждается, что при правильном изготовлении, надлежащем антикоррозийном покрытии и грамотном монтаже винтовая свая прослужит не менее 100 лет. Понятно, что подтвердить или опровергнуть это утверждение на 100% сейчас невозможно. Двухсотлетняя история винтовой сваи и отсутствие в секторе малоэтажного строительства в течение 10 лет тревожных сигналов о быстром выходе винтовых свай из строя из-за коррозии косвенно подтверждают большой срок службы винтового фундамента.

Для сравнения, фактов выхода из строя «вечных» железобетонных фундаментов уже в первые годы эксплуатации в индивидуальном строительстве немало. Распространенный случай — железобетонная лента после первой зимы из-за низкого качества бетона пришла в полную негодность:

Поэтому сроки службы в 150 лет для ленточного бетонного и 30-50 лет для столбчатого бетонного фундамента — это в идеальном случае. В индивидуальном строительстве просматривается явная тенденция к уменьшению затрат на фундамент за счет таких потенциально опасных решений, как уменьшение площади сечения ленты, столбов и ростверков, снижения плотности армирования и др.

Трудно сказать, что будет с ленточным мелкозаглубленным фундаментом или «плавающей» плитой через 30-50 лет. Опыта длительной эксплуатации, как и в случае с винтовыми сваями, нет. Принятые в 1998 году территориальные строительные нормы Московской области «Проектирование и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области (ТСН МФ-97 МО) (ТСН 50-303-99)» признаны в 2008 году утратившими силу.

Следить за состоянием винтовых свай достаточно просто. Зона повышенного риска коррозии находится у поверхности грунта. Периодическая ревизия состояния свай не представляет технической сложности.

Реставрация винтовой сваи принципиально возможна. Один из вариантов — установка стальной муфты на верхнюю часть ствола сваи. Возможна и реконструкция фундамента: в отличие от каменных домов каркасно-панельный дом можно поднимать домкратами без риска разрушения конструкции.

В декабре 2010 г. наша компания сносила старый дом в Калужской области. В аккурат под наружной стеной дома на глубине около 15-20 см обнаружили детали старых весов. Судя по возрасту дома, железяка пролежала в земле никак не меньше 70 лет. Состояние металла удивило. В таких условиях стальная свая прослужит и 200 лет без всякой антикоррозийной защиты.

Несущая способность

Несущая способность сваи диаметром 108 мм, с лопастью диаметром 300 мм в среднем составляет около 4 тонн (часто много больше: 6-9 тонн). Это определено не расчетом, а полевыми испытаниями. Вес двухэтажного дома площадью 150 м2 из SIP панелей около 25 тонн. А фундамент такого дома по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» рассчитывается на нагрузку порядка 70 тонн (с учетом нормативной эксплуатационной и снеговой нагрузки и коэффициента надежности по нагрузке). Таким образом, согласно СНиП для устройства фундамента достаточно 17 свай. Винтовые сваи закручивают с шагом 2-3 метра для устройства ростверка из деревянного бруса. Под двухэтажный дом площадью 150 м2 обычно ввинчивают 20-25 свай. Поэтому винтовой фундамент для канадского дома получается «сверхнадежным» по несущей способности.

Важно! Расчет и проектирование винтовых фундаментов осуществляется в соответствии с СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Одно из обязательных условий — проведение инженерно-геологическим изысканий на глубину не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов свай. Это долго и дорого для индивидуального дома. Поэтому за редким исключением все нарушают это требование. Такая практика в секторе индивидуального строительства стала нормой не только для свайных фундаментов, но и для ленточных и др. Это не безумие. Индивидуальный дом — это не небоскреб. Нагрузки на фундамент относительно небольшие. Много тысяч лет человечество строит жилища, и про поведение фундаментов на разных грунтах специалистам всё давно известно. Накопленный опыт защищает от ошибок. Если не найдете специалистов, то хороший способ — это посмотреть на соседские дома.

Какая-то информация о грунте всегда имеется. Кто-то бурил скважину, кто-то копал колодец и т.д. Много ценной информации дает сам процесс завинчивания. В Подмосковье в основном пучинистые глинистые грунты — супеси и суглинки. Они прекрасно подходят для устройства винтового фундамента. Без информации о грунте возводить фундамент рискованно.

Иногда инженерно-геологические изыскания проводятся для всего дачного или коттеджного поселка. Если Вам повезет со строительной или проектной компанией, то по данным инженерно-геологических изысканий Вам рассчитают фундамент на несущую способность в отношении основных сочетаний нагрузок и воздействий. Для индивидуального дома это уже хорошо. Только есть одна проблема — формула из СП 50-102-2003 для расчета несущей способности винтовой сваи по параметрам грунта даёт сильно заниженное значение. Более того, правила требуют поделить его на коэффициент надежности по нагрузке 1,4! В итоге расчетное количество свай превышает в несколько раз реально потребное. Строителям это выгодно. Проектировщика этот факт не волнует. Чем больше запас, тем спокойнее сон у строителя и проектировщика. Для Заказчика это не приемлемо по финансовым соображениям. На этот случай СП 50-102-2003 предусматривает проведение полевых испытаний, что в индивидуальном строительстве сейчас нереально.

Сегодня мало кто сможет позволить себе оплату инженерно-геологических изысканий, полевых испытаний и соответствующих СНиП расчетов и проектирования. Поэтому все винтовые фундаменты под индивидуальные дома устанавливаются с формальным нарушением СНиП. В такой ситуации, чем опытнее строительная организация, тем меньше риска.

Отделка цоколя

Фундамент на винтовых сваях обычно отделывается декоративными панелями, цокольным сайдингом и т.п. Один из вариантов изображен на схеме:

ВНИМАНИЕ! Необходимо оставлять зазор между декоративной обшивкой и грунтом, чтобы при морозном пучении грунта отделка не повредилась. Обычно достаточно 5-7 см. Но полагаться на эту цифру нельзя. Всё зависит от конкретных условий. Возможно на Вашем участке вообще нет морозного пучения. А в некоторых местах подъем грунта превышает 10 см.

Грунт обычно пучится неравномерно. Поэтому нужно изучить поведение грунта по всему периметру дома. Для этого в конце зимы нужно сделать на сваях отметки уровня грунта, а когда грунт оттает, измерить его понижение относительно зимних отметок. Следует учитывать, что зимы бывают разные. На случай особо суровой зимы зазор необходимо делать с запасом.

Меры по понижению пучинистости грунта — это дренирование, замещение пучинистого грунта песком и теплоизоляция. Но лучше этим не заниматься, а просто оставить зазор между отделкой и грунтом. Зазор, как правило, совсем не виден, поскольку его закрывает трава или снег.

При необходимости зазор можно прикрыть металлической сеткой

Для вентиляции подпола в отделке цоколя делают продухи, закрывать которые не следует даже зимой. На температуру в подполье это влияет мало, поскольку перекрытие в канадском доме очень теплое. Ввод воды в дом хорошо утепляют. Трубу под воду вместе с канализационной трубой обычно прячут в обечайку (трубу) из оцинковки и заполняют свободное пространство утеплителем. Хорошо для этого подходит монтажная пена:

Если дом не предназначен для постоянного проживания в утеплитель водопроводной трубы нужно заложить кабель подогрева с температурным датчиком (необходимые комплекты имеются в продаже).

Стоимость работ и материалов

Применяемые в индивидуальном строительстве винтовые сваи по технологии изготовления наконечника делятся на два типа: сварные и литые. В первом случае винтовая лопасть представляет собой обычную стальную пластину, приваренную электросваркой к трубе:

Такая технология пользуется популярностью благодаря низкой себестоимости и возможности организации производства практически в любых условиях. Качество таких свай очень разное, но с учетом низкой стоимости это неплохой вариант на случай, когда качество свай и надежность не имеют большого значения. Нет нужды завинчивать дорогие сваи под садовый домик или баню.

При попадании сварной винтовой сваи на препятствие (камень, корень дерева и др.) её лопасти деформируются, может произойти их отрыв. Подобные неприятности вместо экономии дают обратный эффект.

Почувствовать полный отрыв приваренной лопасти при завинчивании легко. Поделятся или нет гастарбайтеры неприятной новостью с Заказчиком — большой вопрос. Особенно, если у них под рукой нет запасной сваи. А свая без лопасти опорой для дома не является. Вполне вероятно, что отмеченные выше случаи просадки винтового фундамента связаны не со слабым грунтом, а с отрывом приваренной лопасти.

Литой наконечник для винтовой сваи изготавливается на литейном производстве. Деталь довольно сложная и недешевая. Использование литых наконечников увеличивает себестоимость винтовой сваи ø108 мм по материалам примерно на 1000 руб. (зависит от метода литья). Но по качеству винтовая свая с литым наконечником превосходит электросварную по всем показателям.

Диаметр лопасти шнека 300 мм, толщина лопасти до 10 мм! Ствол сваи с литым наконечником как и у сварной сваи выполнен из стальной трубы (диаметр 108 мм, толщина стенки 4 мм). Вес сваи с литым наконечником со стволом 2,5 метра — 35 кг.


Литой шнек имеет специальную форму: при ввинчивании лопасть сваи не взрыхляет грунт! Ниже фотография (июнь 2011 г.) откопанной винтовой сваи сразу же после ввинчивания. Обратите внимание на состояние грунта рядом со стволом сваи:

Сваи с литым наконечником устанавливаются с большой точностью. Их реже и меньше «уводит» в сторону с линии фундамента по сравнению со сварными сваями. Лопасть литого наконечника никогда не отрывается. Такая свая без последствий проходит сквозь толстые корни деревьев и даже кирпичи. Литой наконечник — гарантия надежности и долгой службы сваи. Поэтому для устройства винтовых фундаментов под свои дома мы используем сваи только с литым наконечником (шнеком).

Стоимость монтажа

Работа по установке винтовой сваи включает в себя:

  1. Доставка спецтехники и материалов.
  2. Топосъемка и разметка свайного поля.
  3. Завинчивание свай гидробуром на базе миниэкскаватора.
  4. Обрезка свай в проектный уровень.
  5. Бетонирование стволов свай.

Средняя стоимость полного комплекса работ, включая доставку материалов и миниэкскаватора, составляет 2350 руб. за одну сваю (без учета стоимости самой сваи и оголовка).

Осторожно! Недорогой винтовой фундамент часто отличается не только дешевыми сваями, но и низким качеством их установки:

Розничные цены на сваи и комплектующие

  • Литой наконечник (завод «Точлит», г. Псков) для винтовой сваи диаметром лопасти 300 мм под трубу 108 мм — 1300 руб. за шт. Наконечник изготовлен методом точного литья по газифицируемым моделям. Вес наконечника около 8 кг. Два-три десятка наконечников можно вывезти со склада на легковом автомобиле. Приобретение наконечников и самостоятельное изготовление свай позволит Вам сэкономить приличную сумму.
  • Винтовая свая с литым наконечником 300 мм с черным стволом диаметром 108 мм длиной 2,5 м — 3300 руб. за шт. (вес 35 кг).
  • Винтовая свая с литым наконечником 300 мм с оцинкованным стволом диаметром 108 мм длиной 2,75 м — 4300 руб. за шт. (вес 37 кг).

Оцинкованная в промышленных условиях (ГОСТ 9.307-89) труба служит на десятки лет дольше обычной черной трубы. Для такой ответственной конструкции, как фундамент, усиленная защита от коррозии не помешает. На фото ниже старый дорожный отбойник (ГОСТ 26804-86), у которого балка (полоса) оцинкована горячим способом, а стойка и консоль покрыты (точнее сказать, были покрыты) антикоррозийным составом:

Оголовок винтовой сваи с площадкой 250×250 мм под обвязку деревянным брусом — 350 руб. за шт. (вес 3,1 кг)

 

Интересные вопросы

Проект месяца

3322 Общая площадь дома 115 м2.


Фотогалерея


Получатель

Расчет стоимости строительства

Общая площадь дома:
Общее количество этажей:
Кровля с покрытием:
Заполнение оконных проемов:
Электрика:
Сантехника:
Отопление:
Отделка фасада:
Внутреняя отделка:
0 руб.