Винтовые сваи: применение, плюсы и минусы

Бетонные сваи в строительстве используются для создания фундамента, где нагрузка от здания передается основанию за счет множества ввинченных или вбитых, залитых в грунт опор. Чаще всего такую конструкцию обустраивают в проблемных, слабых, влажных грунтах, где нужно обеспечить надежный и прочный фундамент. Обычно бетонные сваи для фундамента заливают непосредственно на объекте для снижения стоимости и трудоемкости работ.

Основные типы свайных конструкций

Типы свайных фундаментов различаются по видам свай и ростверк. Но основной принцип применения данного типа фундамента заключается в том, что опора сооружения получает сцепление с грунтом за счет наличия вертикально расположенных в нем элементов конструкции, то есть – свай.

По типу работы фундаменты разделяют на следующие типы:

  1. Стоечные сваи. Их задача заключается в принятии на себя основной нагрузки от веса всего сооружения. Такие сваи передают вес конструкции на грунт. Это – наиболее распространенный тип свай, их материал и конструкция предполагает максимальную прочность, надежность и долговечность, так как на них приходится около 85 % всей массы здания. Данный тип фундамента практически не дает осадки и способен выдерживать значительные нагрузки на протяжении длительного периода.
  2. Висячие сваи. Они, как правило, имеют рельефную поверхность в сочетании с увеличенной боковой площадью. По принципу действия их можно сравнить с забитым в прочное основание гвоздем. Яркий пример данного типа фундамента можно привести при помощи винтовых свай. Их применение становится целесообразным в тех случаях, когда прочный грунт залегает в поверхности на значительную глубину, то висячие смогут выполнять свою функцию без погружения в грунт на большое расстояние.

Устройство фундамента на сваях Свая – это стержень, на котором впоследствии будет держаться фундамент. Она может погружаться в землю в готовом виде, либо изготавливаться непосредственно в грунте. Основное назначение элемента – передача нагрузки на грунт как посредством бокового трения, так и через нижний торец.

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).

Дом на сваях – фантазии или реальность?

Можно ли использовать свайный фундамент для постройки жилого дома? Надо сказать, что встречаются некоторые строители, которые категорически не советуют этого делать, отдавая предпочтение ленточной, столбчатой или плитной основе под дом. Такие мастера считают, что сваи больше подходят для хозяйственных построек или легких дачных домиков.

Однако, нужно напомнить, что существуют целые города, дома которых установлены исключительно на сваях, и стоят они не одно десятилетие. Практика использование таких фундаментов доказала, что они вполне могут служить надежной основой даже для массивных домов.

Кстати, с помощью винтовых свай можно сделать не только фундамент или подъем/перенос дома, но также полную замену фундамента или его частичную реконструкцию!

Читайте также:  Как правильно заливать бетон в опалубку своими руками

Конечно же, вряд ли будет разумно в условиях нашего климата громоздить двухэтажный каменный особняк на свайный фундамент, хотя и это, наверное, не является совсем уж невозможным делом. И все же в частном строительстве обычно его выбирают для деревянных или каркасных построек с крышей, покрытой легким кровельным материалом.

Нередко, в силу пересеченности рельефа или других особенностей местности, свайный фундамент становится единственным приемлемым решением

В некоторых случаях свайные фундаменты являются и вообще единственной возможностью возвести на участке дом, например, если строительство намечается на участке сильнопересеченной или постоянно заливаемой весенним паводком местности.

В пользу применения подобной конструкции говорит и то, что такие варианты фундаментов применялись в строительстве с древности, только ранее в качестве свай использовались специально подготовленные для этой цели бревна. Поначалу сваи просто забивали в грунт, и только в начале XIX века был изобретен винтовой способ установки.

Винтовые опоры на первых порах использовались для обустройства причалов, но затем сфера их применения стала расширяться. Так, например, именно винтовые сваи были применены в качестве фундамента при постройке маяка, который возведен в Великобритании на нестабильном грунте Темзы.

Первый маяк, построенный на винтовых сваях – «Мэплин Сэндс»

С начала XX века строительство на свайных фундаментах приобрело «второе дыхание». Этому способствовало появление новой техники для точного и глубокого вбивания свай, что значительно ускоряло работу по возведению оснований для дальнейшего возведения зданий. В 50-х годах началось активное использование механического оборудования для ввинчивания свай, что дало еще один толчок такой сфере строительства, как промышленного, так и индивидуального.

Очень широко этот способ обустройства фундаментов стал применяться в военном строительстве, так как путем комплексных исследований было доказано, что такие конструкции надежны, долговечны и подходят для применения на многолетнемерзлых, пучинистых и обводненных грунтах – одним словом, ограничений по их использованию практически не существует.

Первой отечественной научной разработкой, официально принятой в качестве стандарта для строительных работ, стал подготовленный в 1955 году на основе многолетних экспериментов труд – ТУВС-55 («Технические указания по проектированию и устройству фундаментов, опор мостов на винтовых сваях»). Многие его положения перетекли и в современные строительные нормы и правила.

Типовые опоры их диаметр и выдерживаемый вес

Конструкция подобной сваи является прямошовной трубой. На одном конце закреплены винтовые лопасти, а на ином есть отверстия для осуществления монтажа. Конический конец способствует облегчению введения в грунт.

Исходя из диаметра, разнится область их установки. Свая, имеющая диаметр 57 мм, подходит для устройства легкого ограждения и прочих маловесных конструкций. Обустроить заборы на основе металлопрофиля можно изделием в 76 мм.

Конструкции, предназначенные для монтажа полновесных архитектурных форм (веранда), производят из труб, у которых диаметр 89 мм. При возведении жилья с учетом каркасной технологии, сооружений из бруса требуется применять трубы 10,8 см. Строения из пеноблока, керамзита требуют сваи диаметром 13,3 см. Возведение мостов, ангаров производится с использованием свай 15,9-30,25 см.

Преимущества и недостатки свайных фундаментов

Перед тем, как приступать к возведению свайного фундамента, строительным бригадам необходимо ознакомиться с его преимуществами:

  1. сооружение фундаментных конструкций практически на любых типах почвы;
  2. возможность проводить работы независимо от времени года;
  3. существенное сокращение расходов;
  4. увеличение несущих способностей строения.

Процесс монтажа свайного фундамента предусматривает погружение его элементов в грунт на определенную глубину. Застройщикам нужно руководствоваться составленной проектной документацией, чтобы избежать ошибок и неточностей. Как только сваи были погружены, их необходимо обрезать по одному уровню. В некоторых случаях специалисты рекомендуют соединять некоторые свайные элементы между собой посредством швеллеров из металла. Это делается для того, чтобы повысить несущие способности фундаментной конструкции.

Что касается недостатков свайных фундаментов, то здесь можно отметить следующее. Такие конструкции целесообразней всего применять для легких построек. Проведение всех расчетов рекомендуется доверять профессионалам, так как для этого нужно иметь соответствующие знания и навыки.

Фундамент из бетонных свай

Основание из бетонных свай подходит для всех видов грунтов (за исключением скалистых), гарантирует долговечность и прочность конструкции, стойкость к различным воздействиям, обходится сравнительно недорого, возводится быстро. Фундамент создается из большого числа железобетонных опор, погруженных в грунт вертикально и объединенных бетонным каркасом, который называется ростверком.

Чаще всего такой вариант выбирают для строительства индивидуальных зданий на очень неустойчивых грунтах, а также при проектировании промышленных зданий, цехов, небольших торговых центров.

Для реализации проекта нужно меньше времени, трудозатрат, финансов, можно не выравнивать высотные перепады и сделать строение устойчивым даже при строительстве на подтопляемых участках.

Фундамент на железобетонных сваях допускает последующую установку основного ленточного основания. При выборе свай ориентируются на особенности грунта, смету, возможность использовать те или иные технологии, технику, инструмент и т.д. В частном строительстве возможно реализовать лишь проект дома на заливных опорах, другие варианты требуют привлечения крупной техники, мастеров и т.д.

Виды свай для дачного строительства

Сваи — это относительно длинные заостренные или имеющие пяту бетонные, деревянные или металлические стержни квадратного или круглого сечения, погруженные в грунт в готовом виде или изготовленные непосредственно в грунте. Применяется в дачном строительстве для укрепления грунта в качестве фундамента здания.

Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме скальных пород. Этот вид фундамента технологически и экономически целесообразно применять в частном строительстве:

  • Для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • Если плотные грунты расположены глубоко и когда верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны);
  • При большой глубине промерзания от 2 м;
  • На склонах с крутым уклоном;
  • Если масса частного дома слишком велика (более 350 т).
Читайте также:  Выбор фундамента для дома на пучинистых грунтах

Свая в готовом виде с одной стороны имеет острый конец, которым свая погружается в землю с помощью специальной техники (молотов) через подвижные слои грунта, пока она не достигнет твердого слоя.

Для изготовления свай непосредственно в грунте в нем бурятся скважины с последующим их армированием и заливкой бетоном.

Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений, способу их погружения в грунт.

Требуемая длина свай заранее рассчитывается проектировщиком.

Как правило, в индивидуальном домостроении длина сваи составляет от 1,5 до 6 м, расстояние между сваями не привышает 2 м.

В зависимости от способа их заглубления в грунт можно рассматривать следующие виды свай:

  • Забывные — загружаются в грунт без выемки. Для этого используются специальные механизмы, такие как вибропогружатели, вибровдавливающие и вдавливающие устройства;
  • Набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в пробуренные скважины;
  • Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем установки в пробуренных скважинах железобетонных элементов;
  • Винтовые — имеют форму сверла и закручиваются в грунт при помощи специальных машин.

Схемы существующих видов свайного фундамента.

1 — деревянная, 2 — железобетонная сплошного сечения, 3 — железобетонная полая, 4 — стальная винтовая, 5 — набивная бетонная в процессе изготовления.

В частном строительстве, в основном, применяют сваи вариантов 1, 2, 4, 5.

По характеру работы сваи подразделяют:

  • Сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого грунта. У свай-стоек небольшая гладкая поверхность, за которую не цепляется грунт. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт. В этого типа сваях самое важное — это достаточно широкое основание, так как оно принимает на себя более 80% нагрузки. К ним относятся сваи ТИСЭ — это сваи с уширением в нижней части и сваи, забетонированные в обсадной трубе или иногда без нее бетонируют прямо в скважине, но теряется 15-20% прочности. Применяются, когда прямо под подошвой залегает слабый грунт и такие сваи практически не дают осадки.
  • Висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки. Эти сваи имеют развитую боковую поверхность и по всей своей длине они цепляютмя за грунт. Для них менее важна площадь острия, главное их поверхность — неровная, со множеством выступов. Например, буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в скважину (иногда и под давлением). В этом случае боковые поверхности сваи обеспечивают от 60-70% несущей способности. Применяются, когда вести серъезные земляные работы оказываются очень дорого. Чаще используют когда высокий уровень грунтовых вод или сравнительно толстый слой слабого грунта, под которым есть более прочный, но не настолько, чтобы удержать сваю-стойку).

Конструкция свай-стоек.

Конструкция висячей сваи.

Недостатки свайной конструкции

Фундамент на сваях имеет не только плюсы, но и минусы.

  1. Проседание. Укладка труб в вечномерзлых и обычных грунтах приводит к проседанию почвы, что становится причиной смещения части дома. Чтобы избежать этого, перед началом строительства проводятся геологические работы для определения возможности укладки свай в данной местности.
  2. Точный расчет. Правильно проведенный расчет и грамотно составленный чертеж – залог длительного срока службы основы здания. Но это и недостатки свайного фундамента. За услуги специалистов придется заплатить. При установке труб делается измерение уровня, чтобы сваи находились на одинаковом расстоянии от земли. Для этого потребуется купить или арендовать прибор, делающий измерения лазерным лучом.
  3. Подвальные помещения. Выбирая фундамент из свай, придется отказаться от монтажа подвальных помещений. Цокольный этаж можно оборудовать при условии ослабления фундамента. В вечномерзлых грунтах и почвах с высоким уровнем вод монтировать подвал не имеет смысла, а при хороших условиях владельцу дома не составит труда оборудовать еще одно помещение.
Читайте также:  Как усилить фундамент кирпичного дома?

Перечисленные минусы важно учитывать при строительстве жилого дома. Составляя чертеж или план, имейте представление о том, что вы желаете увидеть по окончании работ.

Особенности проектирования свайного фундамента

Очень важно при выборе свайного фундамента уделить внимание его проектировке, для того чтобы возвести долговечный и прочный фундамент, на котором будет стоять любое строение. Для этого нужно составить подробный проект свайного фундамента, в котором будут учитываться следующие моменты:

  • Структура грунта.
  • Тип свайного фундамента.
  • План строительной площадки, на котором указаны все строения.
  • План строения надземного сооружения, то есть количество этажей, использование материалов и другие особенности.
  • Характеристики конструкций, которые располагаются возле площадки для строительства для определения возможной усадки.
  • Чертеж подземной части строительного участка, то есть глубина свай, подземные коммуникации.
  • Расчет нагрузки на поверхность пола в различных ситуациях.

Все эти данные необходимо учитывать при проектировке свайного фундамента, в противном случае возведенное строение простоит не долго.

В заключение хочется отметить, что свайный фундамент является многофункциональным и долговечным основанием для любого строения, даже не смотря на все его преимущества и недостатки. Однако чтобы получить высокую прочность и долговечность, конструкция фундамента должна быть выполнена по всем технологиям и желательно при помощи опытных специалистов.

Срок эксплуатации

Длительность эксплуатации свайного фундамента зависит от:

  1. правильного выбора вида свай и их качества;
  2. точности расчетов;
  3. соблюдения требований монтажа.

Расчетный срок службы для свайного фундамента на железобетонных сваях составляет 100 лет. На стальных сваях – около 70-ти. Здесь важную роль играет наличие и характер дополнительной обработки металла. Для фундамента из деревянных свай – зависит от породы древесины и условий эксплуатации.

Заключение

Несмотря на малую распространенность свайного фундамента в индивидуальном строительстве, он будет незаменим при необходимости выполнить строительство фундамента в короткие сроки.

Установка свайных фундаментов

Технология установки свайных фундаментов достаточно проста, но мы не станем подробно описывать ее тут, поскольку об этом подробно рассказывается в других материалах цикла – «Свайно-винтовой фундамент», «Свайно-ленточный фундамент» и «Свайно-ростверковый фундамент». Вкратце технология монтажа свайно-винтового фундамента выглядит следующим образом:

  1. Грунт на застраиваемом участке по возможности выравнивается.
  2. При помощи кольев и шнуров выполняется разметка. Во всех точках ввинчивания свай устанавливаются небольшие колышки.
  3. Установку свай начинают с угловой сваи, которая располагается в самой высокой точке участка.
  4. Сваи закручиваются вручную или машиной с постоянным контролем вертикальности.
  5. После ввинчивания необходимо проверить, чтобы верхние части всех свай находились в одной горизонтальной плоскости.
  6. На верхнюю часть свай монтируются оголовки. Оголовки приваривают и покрывают сверху мастикой, после чего укладывают на них два листа рубероида.
  7. Сваи соединяют отрезками уголка 50х50 как показано на рисунке. Уголок приваривают не горизонтально, а под углом.
  8. На сваи монтируют обвязку-ростверк из бруса, однотавровой илидвутавровой балки. Обвязка крепится к оголовкам болтами.

Вот, в сущности, и все что мы хотели рассказать о свайных фундаментах.

Этапы строительства и установки винтового фундамента

Технология обустройства такого основания проста и не требует рытья траншей. Пошагово:

  1. Начинают работы с разметки земельного участка, устанавливая колышки по периметру – это будут места для ввинчивания опор.
  2. Далее, натягивают шнур между ними – это контур будущего основания дома.
  3. Далее вынимается грунт на 10-15 сантиметров под каждую опору, исходя из диаметра лопастей.
  4. По разметке нужно ввинтить опоры в грунт. Для этой цели в верхней части сваи выполнены отверстия – в них вставляют лом или трубы (зависит от диаметра свай), они и будут рычагами для закручивания.
  5. Свая должна вкручиваться строго перпендикулярно поверхности грунта. Полностью свая не вворачивается – остается некоторый запас.
  6. Опоры делают одинаковыми по длине – излишки срезают болгаркой.

Мнение эксперта

Сергей Юрьевич

Строительство домов, пристроек, террас и веранд.

Во время работ очень важно проконтролировать перпендикулярность с помощью уровня.

После выполненных действий опору обязательно заполняют бетоном для исключения попадания внутрь влаги, увеличения прочности изделия и жесткости всей конструкции.

Далее, приваривается дополнительный элемент – оголовок. Именно на него будет установлена плита или же балка ростверка. При этом какие-либо перекосы недопустимы!

После уже производят обвязку, которая делается по деревянным или же металлическим перемычкам. В том или ином случае необходима обработка антисептиком или антикоррозийным средством соответственно.

При некотором опыте можно не прибегать к услугам специальных бригад, а выполнить работы своими руками – достаточно хотя бы раз посмотреть на то, как это правильно делается, а также иметь хотя бы минимальные строительные навыки.