Винтовой фундамент в военной и промышленной сфере используется более ста лет, в частном строительстве эту технологию активно начали применять не так давно. Свайно-винтовой фундамент зарекомендовал себя как крепкое и универсальное основание, способное справиться с грунтами «сомнительной» устойчивости.
Содержание
- Что такое винтовой фундамент
- Область применения свайно-винтового фундамента
- Преимущества и недостатки фундамента на сваях
- Виды свайно-винтовых фундаментов
- Как выбрать винтовые сваи под фундамент
- Винтовой фундамент для дома своими руками
- проектирование и расчет
- этапы возведения фундамента
- Советы по монтажу свайно-винтовых фундаментов
Что такое винтовой фундамент
Винтовой фундамент устроен намного проще, чем традиционные заглубленные монолитные типы оснований, предполагающие проведение земляных работ и заливку бетона.
Основание с применением винтовых опор — одна из разновидностей свайного фундамента. Существуют некоторые отличия в способе обустройства и используемом конструкционном материале. Сваи изготавливаются из железобетона и забиваются в землю копром или монтируются в готовый шурф. Винтовая опора изготовлена из оцинкованной трубы, а к нижнему торцу приварен бур.
Эта конструкция позволяет без особых усилий ввинтить сваю в грунт. После монтажа сваи ее полость заполняется арматурой и заливается бетоном. В конечном итоге, винтовая свая превращается в прочный железобетонный армированный столб.
Винтовые опоры объединяются горизонтальной перевязкой плиточного или балочного типа, цоколь фундамента формируется из ленточной блочной или кирпичной кладки.
Выбор ростверка (монолитный ленточный фундамент, металлические, деревянные или железобетонные балки) и его расположение относительно почвы зависят от вида постройки — многоэтажное строительство или одноэтажная постройка, и от характеристик грунта:
- высокий ростверк (более 15 см над уровнем почвы) необходим при строительстве на пучнистых грунтах, склонах или на участках с неровной поверхностью;
- повышенный ростверк (до 10 см) используется на слабо пучнистых грунтах;
- заглубленный ростверк обустраивается ниже уровня земли — подходить для непучнистых почв;
- ростверк из деревянных балок обычно используют при возведении деревянных построек, облегченный вариант из металлических уголков — для небольшого одноэтажного строения;
- мощные металлические и железобетонные балки применяются в многоэтажном строительстве, когда конструкция имеет значительный вес.
Для защиты свай от коррозии используют технологии, применяемые при строительстве кораблей. Такой подход позволяет существенно увеличить период эксплуатации винтового фундамента. Производители винтовых свай указывают сроки от 100 до 150 лет. Однако подтвердить или опровергнуть правдивость этой информации пока невозможно, так как данная технология в нашей стране активно используется не более 30 лет.
Область применения свайно-винтового фундамента
Английский инженер-технолог Александр Митчелл еще в 1838 году предложил упростить трудоемкое вбивание подпор, заменив процесс более простым и комфортным вкручиванием винтовых свай. Впервые идея была опробована в 1850 году при возведении маяка в заливе Делавэр, США. Этот маяк стоит и сегодня, подтверждая успех новаторской идеи Митчелла.
Идею строительства основания на винтовых сваях «подхватили» военные. Устройство фундамента позволяло в сжатые сроки возвести надежное основание под стратегический объект.
Впоследствии, подобную разработку начали активно внедрять в строительство «мирных» объектов:
- набережные, пирсы;
- вышки линий электропередач;
- научно-геологические исследовательские центры в труднодоступных местах;
- частные домовладения и многоквартирные постройки;
- хозяйственные постройки;
- винтовой фундамент под старый дом — замена и ремонт поврежденного основания;
- объекты промышленного назначения;
- винтовой фундамент для каркасного дома — возвести такое сооружение можно за 2-3 недели.
Конструкция винтовых свай была усовершенствована. И сегодня, они изготавливаются из высокопрочной особой стали, а некоторые модели оснащены специальным наголовником с лопастями, который при углублении уплотняет прилегающие слои почвы.
Винтовой фундамент является оптимальным вариантом при застройке:
- участков со рвами и уклонами;
- участков, на которых забивание сваи запрещено — недалеко от подземных тоннелей, метро и т.д.;
- участков с повышенным уровнем влажности почвы;
- торфяных участков;
- местности с глубоким промерзанием почвы;
- зоны с обустроенным ландшафтом.
Преимущества и недостатки фундамента на сваях
Благодаря конструктивным особенностям монтаж и эксплуатация винтового фундамента насчитывает целый ряд достоинств:
- быстрота возведения (около 2-х дней);
- высокая несущая способность — сваи можно погрузить в почву на 8-12 метров, а на этой глубине слои почвы достаточно устойчивы и способны выдержать вес многоэтажного дома;
- винтовой фундамент для легковесных сооружений можно сделать самостоятельно;
- работы можно проводить в любое время года;
- нет необходимости обустраивать подъездные пути для спецтехники;
- дома на свайно-винтовом фундаменте можно легко «расширить», пристроив новое сооружение;
- отсутствие подготовительных трудоемких работ: выравнивание площадки и утрамбовка грунта;
- строения на винтовых фундаментах не нарушают природное окружение;
- широкие возможности применения свайно-винтовых фундаментов (суглинок, плывун или плотная почва; исключение — скальный грунт);
- повторное использование свай для возведения новой постройки (гаража, террасы, веранды, хозяйственных построек).
Возведение винтового фундамента для дома позволит сократить бюджет строительства на 25-40% — винтовой фундамент почти в три раза дешевле ленточного
Винтовому фундаменту присущи и некоторые недостатки:
- Если не учтен уровень промерзания грунта или неправильно рассчитали нагрузку на сваи, то возможно проседание фундамента.
- Деформация фундамента может быть следствием нарушения технологии монтажа:
- положение свай при вкручивании не фиксировалось;
- установка свай в выкопанные ямы;
- неправильная обвязка свай;
- сваи не вкручивались, а забивались.
- В доме на винтовом фундаменте нельзя обустроить погреб.
- Необходимость утепления нижней части сооружения.
- Действительно крупное, масштабное строение возвести на винтовых сваях невозможно.
- Качественные винтовые сваи не так просто приобрести.
Винтовые сваи лучше покупать не у посредников, а у производителей, которые имеют свои опытно-конструкторские и исследовательские отделы, где продукция тестируется. Представители компании могут контролировать соблюдение технологии при выполнении монтажных работ
Виды свайно-винтовых фундаментов
Проектирование фундамента на винтовых сваях может выполняться по-разному — это зависит от проекта сооружения и типа грунта.
- Свайная лента — под стены здания. При таком проектировании сваи вкручиваются в один или несколько рядов.
- Одиночные сваи комбинируются другим видом фундамента и служат для поддержки того или иного строительного элемента конструкции. Например, терраса установлена на винтовых сваях, а основание дома — бетонный ленточный фундамент.
- Стандартное расположение свай. Винтовые сваи монтируются под ведущие элементы каркаса здания и колонны.
- Свайное поле — сваи размещаются по всей площади конструкции с одинаковым промежутком. Это усиленный вариант винтового фундамента, который подходит для тяжелых конструкций.
Как выбрать винтовые сваи под фундамент
Несущая способность свай зависит от следующих параметров.
Диаметр свай.
- 57 мм — сваи для легких заборов;
- 76 мм — сваи для заборов из дерева, профилированного листа, для обустройства фундамента под легкие бытовые постройки (летние кухни, беседки, туалеты, хозяйственные блоки); несущая способность сваи — не более 3-х тонн;
- 89 мм — монтаж тяжелых и высоких заборов, фундамента для одноэтажных каркасных домов и пристроек к дому — террасы, веранды; несущая способность сваи — 3-5 тонны;
- 108 мм — возведение основы под двухэтажные каркасные дома, подойдет для постройки домов из легкого камня, дерева и сооружения пристроек; несущая способность — 5-7 тонн.
Длина сваи зависит от типа грунта на участке, глубины завинчивания и промерзания грунта.
Залегание плотных слоев грунта можно определить самостоятельно. Садовый бур надо неспешно вкручивать в грунт, периодически вытаскивая его и проверяя наличие плотных комков песка или глины. По длине бура можно рассчитать глубину нахождения благоприятного грунта для монтажа свай.
Для точности результата можно воспользоваться услугами специализированной компании, которая произведет пробное бурение и определит необходимую длину винтовых свай. Стоимость подобной услуги — около 1500 рублей
На длину сваи также влияет рельефность участка. Например, при общей длине дома 6 метров и перепаде высот в 1 метр потребуются три вида свай: 2,5 метра — для монтажа верхнего ряда, 3 метра — установка среднего ряда и 3,5 метра — нижний ряд свай.
Совет. Если перепады высот более 0,5 метров, то в расчет лучше взять сваи длиною на 0,5 метров больше, чем положено — обычно, при монтаже винтового фундамента на рельефных участках на нижних рядах свай не хватает порядка 30 см
По типу наконечника. Типовые виды свай представлены на рисунке ниже.
Первый вариант предназначен для установки на песчаниках, вечномерзлых грунтах, а также плотных суглинков с повышенной несущей способностью. Грунт внутри сваи не сжимается, удерживая ее как снаружи, так и изнутри. Параметры сваи:
- толщина стенок — 8-20 мм;
- длина сваи — 4-16 м;
- шаг между сваями — 4 м;
- диаметр — 219 и 325 мм;
- диаметр сваи с «пятою» — 300 и 400 мм;
- несомая нагрузка — 0,7-2,5 т;
- ориентировочная цена — от 4500 руб/ед.
Свая для обычных грунтов имеет диаметр с «пятою» порядка 500 мм. Такие сваи подходят для сооружения легких нежилых построек и заборов. Параметры сваи:
- толщина стенок — 4-16 мм;
- длина сваи — 2,5-15 м;
- шаг между сваями — 2,5 м;
- сваи выпускаются в различных диаметрах от 47 до 325 мм;
- несомая нагрузка — 0,7-2,5 т;
- ориентировочная стоимость — от 2000 руб/ед.
Свая с широкою пятою используется на плывущих, пучнистых и рыхлых грунтах. Лопасти винта доходят практически до острия наконечника, количество оборотов — не мене 2-х.
Параметры сваи:
- толщина стенок — 4-16 мм;
- длина сваи — 3-15 м;
- шаг между сваями — 3 м;
- диаметр свай — 159, 219 и 325 мм;
- несомая нагрузка — 1-3,5 т;
- ориентировочная стоимость — от 3500 руб/ед.
Существую и более сложные конструкции свай — с многозаходными витками, встроенной дренажной системой и дополнительными лопастями. Такие модели достаточно дороги, а технология их монтажа — более сложна. Поэтому, такие виды свай практически не используют в частном строительстве.
Винтовой фундамент для дома своими руками
Проектирование и расчет
Прежде всего, необходимо провести качественный анализ грунта. Исследование геологии местности лучше доверить профессионалам — компании, занимающейся возведением домов на винтовых сваях. Специалисты рассчитают несущую способность свай и срок службы фундамента на конкретном участке, определят показатели агрессивности грунта и выдадут соответствующее заключение.
При определении типа и количества свай в расчет берутся следующие показатели:
- свойства и тип почвы;
- уровень грунтовых вод и их сезонное колебание;
- вес будущего сооружения со всей «начинкой»;
- нагрузка от снега зимой;
- глубина промерзания грунта;
- запас на подрезку сваи при монтаже (около 20 см).
Расчет винтового фундамента могут произвести и компании, занимающиеся продажей свай. Очень часто они предлагают бесплатно подобрать «подошву» под будущую постройку.
Полученное значение общей нагрузки рекомендуется увеличить на 20% — запас прочности. Исходя из данного результата определяется необходимое количество свай
При проектировании винтового фундамента надо учесть:
- Расстояние между сваями — не более 2,5-3 метра.
- Каждый угол дома должен опираться на сваю.
Этапы возведения фундамента
Вкручивание сваи — достаточно трудоемких процесс, поэтому лучше заручиться поддержкой двух-трех человек.
Для работы можно самостоятельно изготовить рычаг, который облегчит и ускорит вкручивание свай в грунт. Для этого в отверстия на верхнем конце винтовой сваи надо вставить арматуру (лом) диаметром 3 см. На лом с двух сторон надеть отрезы квадратной трубы. Оптимальная длина рукавов самодельного рычага — 2,5-3 метра.
Поэтапный монтаж винтового фундамента:
- Участок очистить от мусора.
- Нанесение разметки. На поверхности грунта расчертить контуры фундамента и расположение свай — на плоскость стройплощадки переносят контурную сетку. Границы сетки определяют периметр цокольного пояса, пересечение прутьев — расположение свай.
- На месте каждой сваи выкопать приямки глубиною 15-20 см.
- Закручивание свай. Во время ввинчивания сваи один человек должен контролировать при помощи строительного уровня вертикальность положения сваи и горизонтальность верхнего среза сваи относительно поверхности грунта.
- В первую очередь ввинчиваются угловые сваи.
- Винтовая лопасть сваи должна полностью погрузиться в слой непромерзающего грунта.
- После закручивания свай по углам фундамента ввинчивают промежуточные сваи.
- Выравнивание свай. При помощи лазерного нивелира или оптического дальномера определить высоту свайного поля, нанести разметку и подрезать сваи болгаркой. Оголовки должны возвышаться на 40-50 см над грунтом.
- Полость сваи можно заполнить раствором бетона (соотношение цемента и песка — 1:4).
- К стволу каждой сваи приваривается стальная пластина (оголовок), равномерно распределяющая нагрузку на всю площадь сечения. Сварные швы надо обработать антикоррозионным составом и окрасить.
- Обвязка свайного поля деревянным брусом, ж/б ростверком или швеллером.
Винтовой фундамент для дома: фото
Винтовой фундамент готов для проведения дальнейших строительных работ.
Винтовой фундамент для дома: видео
Советы по монтажу свайно-винтовых фундаментов
Перечислим рекомендации специалистов, которые помогут возвести прочный и долговечный дом на винтовых сваях.
- Вертикальное отклонение сваи не должно быть более 2°.
- Если свая во время вкручивания значительно отклонилась или «наткнулась» на препятствие, ее надо демонтировать и переустановить в другом месте.
- Сваю, завинченную под углом нельзя наращивать.
- Глубина ввинчивания сваи в коренной грунт — не менее 600 мм.
- При регулировке высоты сваю нельзя вывинчивать. В будущем это приведет к просадке фундамента и, как следствие, деформации постройки.
- Свая должна зайти в плоскость плотного грунта на 600-800 мм.
- Если сооружается временная конструкция, то сваи лучше не бетонировать, так как материал можно будет использовать при строительстве другого объекта.
В последнее время винтовой фундамент стал активно использоваться в России для реконструкции старых построек и возведении новых домов на проблемных грунтах.