Винтовой фундамент — конструкция, расчет и поэтапное сооружение

Нередко встречаются ситуации, когда условия строительства не удовлетворяют хотя бы минимальные требования норм.

Основное назначение и виды свайного фундамента

Свайный фундамент применяется при возведении промышленных и жилых объектов, его можно использовать при постройке многоэтажных зданий даже на слабых грунтах. Такой фундамент позволяет значительно сократить процесс устройства подвальных помещений или полностью исключить данные строительные работы из расходной сметы. Основные причины для возведения свайного фундамента следующие:

  • слабый верхний грунтовой слой. Подобные грунты могут содержать перегной, торфяную примесь, песок, глину. Наличие большого количества воды в почве делает ее плывуном. Такие природные условия создают необходимость переноса нагрузки сооружения на более плотные и глубинные грунты;

Конструкция винтовых свай

Конструкция винтовой сваи.

Винтовая свая – это стальная пустотелая труба, с заостренным наконечником и нанесенным на него резьбой. Диаметр сваи может быть от 10 до 33 см, длина – от четверти метра до двух с половиной, а толщина стенок традиционно – 8-12 мм. В наземной части сваи располагается круглая, прямоугольная или U-образная шляпка, предназначенная для крепления ростверка – будущего каркаса для «коробки» здания. Если дом строится деревянный, понадобится еще перемычка из бруса, а если блоковый или кирпичный – то из металла. Сваи могут быть пустотелыми или цельными.

На внутреннюю и внешнюю поверхности трубы обязательно нужно нанести антикоррозийное покрытие – такое же, как и для традиционной защиты днищ кораблей. И долговечность сваи будет зависеть как раз от толщины этого слоя, а минимальный эксплуатационный период изделий от надежного производители – от 50 лет.

Сами сваи для строительства винтового фундамента могут быть с лопастями, со стандартной резьбой на самом наконечнике и комбинированной резьбой на самых разных частях трубы. Сваи с лопастями – самые дорогие, но благодаря своему «фартуку» намного эффективнее вокруг себя уплотняют грунт, чем простые обычные винты. А вообще на сегодняшний день единого стандартного ассортимента этой продукции нет – практически все именитые производители выпускают свой собственный модельный ряд свай со всеми требуемыми расходными материалами (переходниками, шляпками и фиксаторами).

Наиболее прочными и качественными сегодня считаются сваи от немецкой фирмы krinner, которые знамениты своим сверхпрочным сплавом стали и долговечным защитным покрытием. Винты этой фирмы для возведения свайных фундаментов используются особые, напоминающие огромные саморезы. Таким образом, часть немецких свай с резьбой полностью погружается в плотный грунт, а их гладкая поверхность потом легко облегчает природное «движение» неустойчивой почвы. Но в основном сваи krinner стали так популярны благодаря точной и надежной стыковке элементов конструкции и отличительной легкости монтажа.

Свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Свайный фундамент – основание, состоящее из вертикально установленных в земле элементов, связанных между собой, которые воспринимают суммарный вес строения и всех действующих нагрузок.

Свайные фундаменты в России в сфере частного домостроения стали широко использоваться 15-20 лет с появлением каркасного строительства и легких штучных стройматериалов.

Сегодня в средней полосе нашей страны каждый десятый коттедж возводится на свайном фундаменте, а в северных и южных регионов таких строений примерно 50%.

Сфера применения свайных фундаментов

Выбор в пользу свайного основания целесообразен в следующих случаях:

  1. Характеристики грунта на участке не позволяют использовать фундаменты мелкозаглубленного и наземного типа. К таким грунтам относятся: торфяники, болотистые почвы, нестабильные суглинки, пучинистые, лёссовидные и набухающие грунты, плывуны и пр.
  2. Высокий уровень залегания грунтовых вод на участке, а также существующая угроза подтопления в период сезонных паводков.
  3. Строительство осуществляется в сейсмически неблагоприятном регионе.
  4. В районах вечной мерзлоты или при промерзании грунтов более 2 метров.
  5. Наличие перепадов высот на участке, строительство дома на склоне.

На грунтах со средними характеристиками, где возможно устройство наземного фундамента выбор в пользу свай позволяет существенно сократить объем земляных и бетонных работ, что приводит к снижению стоимости строительства.

Основание на сваях отлично подходит для деревянных, брусовых и каркасных домов, а также строений из легких штучных материалов: газо- и пеноблоков, силикатного кирпича, керамзито- и шлакобетона.

Свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Для коттеджей из железобетонных плит и керамического кирпича использовать свайный фундамент также возможно, но при этом нагрузку, как правило, воспринимают не отдельные опоры, а свайные кусты, расчет которых должен производить только профессионал.

Свайный фундамент: плюсы и минусы

Достоинства свайных опор, используемых в качестве фундамента:

  • универсальность, могут применяться для широкого диапазона грунтов;
  • возможность сэкономить на земляных и бетонных работах;
  • возможность применения на участках со сложным рельефом;
  • минимальный уровень механизации, можно сделать своими руками;
  • высокая надежность и несущая способность;
  • оперативное возведение в любое время года;
  • возможность сохранить существующее благоустройство на участке;
  • низкая стоимость в сравнении с плитно-монолитным основанием.
Читайте также:  Баня из бруса 150х150: принцип золотого сечения

Недостатки:

  • необходимость проведения расчетов;
  • при неправильном расчете возможно усадка и деформация основания;
  • отсутствие подвального помещения;
  • невозможность устройства на скальных и плотных грунтах;
  • обязательно утепление и качественная гидроизоляция наземной части;
  • сложности с обвязкой – соединением свай в единую конструкцию.

Почти все минусы свайного фундамента вполне устранимы, если подойти к проектированию, расчетам и строительству ответственно. Сделать это помогут действующие нормативные документы, которые рекомендуется изучить перед началом работ.

Виды свайных фундаментов с ростверком

Ввиду многообразия технологий строительства, используемых материалов для свайно-ростверковых фундаментов существует специальная терминология:

  • основание – воспринимающий вертикальную нагрузку пласт, залегающий ниже отметки промерзания;
  • свая – вертикальная конструкция, изготовленная в почве или погруженная в нее;
  • поле свайное – группа свай для одного сооружения, здания;
  • ростверк – монолитная либо балочная конструкция по оголовкам свай (плита, решетка, рама или балка);
  • низкий ростверк – заглублен в почву или расположен на уровне нулевой отметки;
  • высокий (висячий) ростверк – поднят над уровнем грунта;
  • несущая способность сваи – сумма сопротивлений грунта на боковых поверхностях и под ее нижним концом.

Схема буронабивного фундамента

По материалу буронабивные сваи классифицируются следующим образом:

  • композитные – железобетон внутри стальной или полимерной несъемной опалубки (труба большого диаметра);
  • бутобетонные – в нижней части сваи в бетон утоплены камни (максимальный размер 15 см, прочность не ниже расчетной марки бетона), верхняя часть (0,5 – 0,7 м) залита чистым бетоном, армирование обычно по всей длине (кроме забутовки);
  • железобетонные – свая залита полностью из бетона с арматурой по всей длине (обычно не напряженная);
  • бетонные – арматура лишь в верхней части для обвязки с ростверком.
Виды свайных фундаментов с ростверком

Ствол сваи может изготавливаться несколькими способами даже при использовании одних и тех же материалов. Например, если бетоном наполняется отверстие в земле с помещенным внутрь арматурным каркасом, свая будет безоболочечной.

Схема сваи с расширением — ТИСЭ.

Если свая достигает несущего пласта, заливается в полимерную или металлическую трубу, которая не несет нагрузок и остается в скважине на весь период эксплуатации (несъемная), выполняя роль гидроизоляции, получается свая с оболочкой.

Если временная опалубка снимается после заливки, свая называется во временной оболочке, метод – вертикально перемещаемая труба ВПТ. Если опалубка остается внутри скважины и выполняет несущие функции, свая именуется трубобетонной.

Для повышения несущей способности подошва сваи может уширяться монолитным основанием. Подошву разбуривают специальным инструментом, взрывом либо бетонными свайками. В общем ростверке оголовок буронабивной сваи может иметь скользящее сопряжение или жесткую заделку в монолит.

Если при геологической разведке участка выявлено залегание несущего пласта глубже 3 м, буронабивные сваи-стойки обойдутся индивидуальному застройщику дороже винтового фундамента СВФ либо плавающей плиты. В этом случае эффективнее висячие сваи, несущая способность которых зависит от плотности и пористости грунта. Если сил трения на боковых поверхностях недостаточно, следует рассмотреть другие варианты фундамента.

В отличие от ленточного фундамента, глубина заложения ростверка никак не зависит от характеристик грунтов:

  • лента опирается на землю подошвой, присутствуют боковые сдвигающие нагрузки от сил пучения;
  • ростверк на грунт не опирается, создается исключительно для обвязки свай, распределения нагрузок, опирания стеновых материалов (особенно актуально для пеноблоков, кирпича).

После заливки монолитного ростверка между грунтом и его подошвой создается воздушная прослойка для компенсации сил пучения. В низких ростверках она защищается по бокам листовыми материалами во избежание осыпания земли, заполнения этого пространства пучинистым грунтом.

Виды свайных фундаментов с ростверком

С учетом вышесказанного, монолитный ростверк по оголовкам буронабивных свай эффективен в случаях:

  • легкие постройки – экономия бюджета 30 – 50% в сравнении с плитой, ленточным фундаментом для срубов, фахверковых, каркасных, панельных (СИП технология), щитовых коттеджей;
  • сложный рельеф – склоны с перепадом высот больше 1,5 м в пятне застройки;
  • высокий УГВ – сваи можно залить в оболочку при незначительном подъеме воды или путем временного откачивания ее из скважины;
  • болото, прибрежная зона – земляные работы для других типов фундаментов невозможны.

Экономически эффективны в индивидуальном строительстве сваи лишь при глубине до 3 – 5 м, что обычно достаточно для легких конструкций. При нормальной геологии на ровных участках сваи сокращают бюджет строительства кирпичных, бетонных зданий вдвое. Лишь в этом случае фундамент соответствует требованиям СП , регламентирующим проектирование свайных фундаментов.

История появления

Широкое использование свайного фундамента стало возможным в начале 50-х гг. Развитие этой строительной технологии было обусловлено появлением оборудования для ввинчивания опор.

После многочисленных экспериментов в 1955 г. вышла научная работа ТУВС-55, подготовленная отечественными учеными и строителями.

В этом труде содержалось большое количество технических указаний по вопросам проектирования свайных фундаментов. С того времени эти разработки приняли в качестве стандартов.

История появления

Винтовые сваи широко используются для строительства оснований.

Читайте также:  Фундамент по технологии ТИСЭ своими руками — разбор технологии

Нормы и правила, используемые в XXI в., несколько изменились, однако многие положения были заимствованы из ТУВС-55.

Достоинства и недостатки винтового фундамента

В сравнении со всеми известными технологиями, винтовой фундамент является самым экономичным основанием для любых наземных конструкций. Достоинствами СВФ являются:

Достоинства и недостатки винтового фундамента
  • строительство в сложных условиях – холмистая, болотистая местность, прибрежная зона, плотная застройка, наличие на участке деревьев, прохождение сторонних коммуникаций;
  • минимальный бюджет – практически полное отсутствие бетонных, земляных работ, опалубки, ожидания набора прочности бетонными конструкциями, аренды спецтехники;
  • вариабельность технологий строительства – винтовой фундамент пригоден для срубов, кирпичных, панельных построек, щитовых, фахверковых каркасных зданий, контуров заземления дома, заборов, МАФ;
  • максимальная этажность – допускаются разрешенные в индивидуальном строительстве трехэтажные здания с мансардой;
  • высокий ресурс – при нормальной антикоррозионной обработке срок службы винтовых свай составляет 75 – 100 лет.
Достоинства и недостатки винтового фундамента

Обратите внимание что заземление это отдельная конструкция, а не подключение заземляющего провода к телу свайного поля фундамента. Сваи для контура заземления не должны иметь защитных покрытий не проводящих ток.

Достоинства и недостатки винтового фундамента

Единственным недостатком СВС является непригодность для проектов с цокольным/подвальным этажом. Ручной монтаж винтовых свай, не только допустим, но и рекомендован специалистами. При погружении этих конструкций спецтехникой сложнее контролировать усилие затяжки при достижении несущих пластов.

Достоинства и недостатки винтового фундамента

Пошаговая инструкция

Для самостоятельного обустройства оптимальными являются конструкции фундаментов с буронабивными или винтовыми сваями и балочным ростверком из монолитной ж/б ленты либо иного материала.

Первый вариант полностью создается своими руками, второй – предусматривает использование готовых металлических свай, вручную изготавливается только ростверк. Винтовые элементы вкручиваются в землю посредством мотобура (бензобура) с переоборудованным креплением под сваи, либо с помощью рычага и ручного кругового вращения.

Схема бурения скважин для свай

Монтаж свай

Пошаговая инструкция

Работы по заливке фундамента начинаются с установки буронабивных свай и производятся в следующей последовательности:

Методы установки буронабивных свай

  • основания отверстий в грунте, сделанных по ранее проведенной разметке, засыпаются гравием на 10–15 см;
  • в эти ямы устанавливаются металлические или асбестоцементные трубы, обработанные гидроизоляционным раствором;
  • в качестве гидроизоляции опор используется битумная мастика либо обычная расплавленная смола, смешанная с соляркой;
  • для создания подошвы сваи, внутрь обсадки на 1/3 длины заливается бетон, после чего труба приподнимается, чтобы смесь могла свободно растечься под ней, образовывая пятку;
  • все опоры свайного поля выравниваются по одному уровню (при необходимости — обрезаются);
  • внутри труб размещается арматура, придающая дополнительную жесткость;
  • полость трубы за один раз заполняется бетонной смесью и утрамбовывается.

Концы арматуры, выходящие из опор, не обрезаются – они послужат для связи с армированным каркасом ростверка при возведении единой конструкции свайного фундамента.

Формирование ж/б ростверка

Следующим этапом постройки ростверкового фундамента своими руками является создание ростверка на верхнем основании свай. Существует инструкция по изготовлению монолитной ленточной железобетонной конструкции висячего типа:

Схема ленточного монолитного фундамента

Пошаговая инструкция
  • из досок собирается опалубка, дно которой монтируется на одной высоте со сваями;
  • для предотвращения деформации желоба, он укрепляется ребрами жесткости и переборками, связующими его стенки друг с другом;
  • внутри опалубки создается каркас из арматуры, который увязывается с помощью сварки или проволоки с арматурой свай;
  • желоб заливается бетоном с обязательной трамбовкой.

Залить фундамент необходимо в течение одного дня. До полного застывания бетона разбирать доски нельзя. При высокой температуре окружающей среды и сухой погоде, ростверк необходимо увлажнять, пока он не достигнет высыхания. Этот период займет не менее двух недель.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Многие думают, будто свайный фундамент своими руками – это исключительно сложно. Однако если подойти к делу, что называется, с умом, то окажется, что это вполне по силам каждому.

Как сделать свайный фундамент своими руками

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

В целом, порядок действий при обустройстве свайных фундаментов будет выглядеть так.

Разметка свайного фундамента.

Для начала необходимо провести разметку под месторасположение всех свай. Здесь нужно исходить из размеров строительной площадки, но принципиально сваи должны располагаться по каждому ее углу, а также по наиболее длинным ее сторонам – примерно на расстоянии от 1.5 до 2.5 метра.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Схема свайного фундамента.

Затем при помощи садового бура необходимо проделать в почве монтажные отверстия в местах разметки планирующихся свай диаметром от 20 до 25 сантиметров. После того, как отверстия проделаны, на их дне обустраиваются гравийно-песчаные подушки на толщину от 10 до 30 сантиметров.

Бурение под свайный фундамент.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

В качестве гидроизоляционного материала на дно также необходимо уложить скрученные в трубки листы рубероида. Производится это с целью изоляции сваи от непосредственного контакта с окружающим грунтом. Впрочем, если под рукой нет рубероида, вполне подойдут необходимого диаметра трубы из ПВХ или трубы из асбестоцементного материала.

Вертикальная гидроизоляция свайного фундамента осуществляется на этапе его монтажа.

Читайте также:  Вентиляция в бане своими руками — как сделать правильно

На следующих этапах необходимо обустроить арматурные каркасы для каждой сваи. Они изготавливаются из 3-4 стержней из металла диаметром 10-12 миллиметров. Стержни связываются между собой при помощи мягкой вязальной проволоки. В случае если предполагается ростверк, то сама арматурная конструкция должна превышать высоту сваи примерно на 15-20 сантиметров. Если же нижнюю обвязку предполагается укладывать непосредственно на сваи, то в этом случае арматурная конструкция должна быть наоборот – ниже сваи на 4-5 сантиметров.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Армирование свайного фундамента.

Врезка: Важно: Необходимо предусмотреть закладку шпилек для того, чтобы можно было в дальнейшем крепить обвязку.

После всех проделанных операций в скважины нужно порционно заливать бетонную смесь, при этом тщательно ее утрамбовывая, к примеру, при помощи обычной деревянной палки, либо с помощью специального вибратора.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Далее нужно обустроить ростверк, либо уложить нижнюю обвязку.

Достоинства свайного фундамента

Графическое изображение дома на свайном фундаменте.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Свайные фундаменты пользуются достаточно большим спросом на рынке строительных работ. Ведь они обладают рядом неоспоримых преимуществ перед другими разновидностями фундаментов. А именно:

  • Простотой и высокой скоростью возведения;
  • Сравнительно невысокой себестоимостью;
  • Актуальностью в использовании в условиях пучинистых грунтов;
  • Возможностью самостоятельного обустройства без необходимости привлекать в работу тяжелую строительную технику;
  • Возможностью обустройства при любых временах года.

Особенность возведения свайного фундамента зимой

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Однако возведение свайного фундамента в зимнее время года имеет некоторые особенности. Например, не рекомендуется проводить заливочные работы бетоном. Лучше работать с винтовыми сваями. В этом случае каких-либо принципиальных особенностей не имеется. Правда, придется учесть глубину промерзания грунтов. Ведь вполне естественно, что в достаточно глубоко промерзший грунт сваю будет вкрутить довольно трудно.

Установка винтовых свай.

Кроме того, обвязку свайного фундамента желательно проводить при помощи либо бруса, либо швеллера. А вот железобетонный ростверк зимой возвести довольно проблемно. Потребуется включать в бетонный раствор теплой воды, а также добавлять пластификаторы, которые будут увеличивать текучесть смеси, а также препятствовать промерзанию и ускорять схватывание.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Фундамент на винтовых сваях с металлическим ростверком.

Выводы

Итак, можно говорить о том, что многие виды свайного фундамента своими руками вполне сможет соорудить каждый, кто обладает определенными строительными навыками. Достаточно аккуратно и внимательно подойти к процессу и следовать указаниям, данным выше.

Обустройство свайного фундамента своими руками: этапы и особенности работ

Подготовка основания оголовков

Для удобства последующих строительных процедур верхушки свай оснащаются специальными квадратными пластинами (оголовками) размером 250х250 см.

Их необходимо соответствующим образом подготовить:

Просверлить несколько отверстий (обычно – 3-4 штуки). Они облегчают процедуру крепления деревянной обвязки сантехническими саморезами. Размер шурупов – 10х120 мм.

Для крепления обвязки на оголовках проделывают отверстия для саморезовИсточник

Провести гидроизоляцию оголовков рубероидом или инновационным битумным материалом. При вырезании кусков на каждый оголовок делают запас по 20 мм на сторону: это облегчает фиксацию.

Благодаря гидроизоляционным прокладкам обеспечивается защита для деревянных элементов обвязки от разрушающего воздействия влаги. Ее источником является конденсат, образующийся на холодной металлической поверхности во время температурных колебаний. Необходимо предпринять все возможные усилия, чтобы древесина всегда оставалась сухой.

Гидроизоляционная прослойка между подошвой оголовка и брусом препятствует проникновению сконденсированной влаги на обвязку. Это заметно увеличивает срок ее службы и предотвращает гниение. Для недопущения сдвигания гидроизоляционных полотен подошву оголовка намазывают битумной мастикой.

Гидроизоляция между оголовком и брусом обязательна, иначе, из-за воздействия влаги, обвязка может быстро «износиться»Источник

Расположение свай в ростверке.

В большинстве случаев опоры в грунте располагают вертикально. Иногда может потребоваться наклонная установка, причем нескольких штук в одном месте. Такой способ применяют, если могут возникнуть горизонтально направленные силы. Например, при строительстве на наклонных участках.

Свайно ростверковый фундамент.

Расположение свай на плане дома.

Расположение свай в ростверке.

Сваи могут располагаться точечно — под опорами (колоннами, стойками). Такое расположение характерно при строительстве навесов или устройстве кровли над открытыми площадками. Тогда опоры ставят точно под колоннами, удерживающими кровлю.

Под частные дома небольшой этажности сваи располагают в виде ленты. Ставят их в один ряд, иногда в два или три, смещая друг относительно друга. Иногда в самых нагруженных частях, например, в углах, под участками с большой планируемой нагрузкой, их располагают кустами: несколько штук на небольшом расстоянии друг от друга.

Как расставить на плане дома самостоятельно.

При проектировании свайного фундамента собственными силами обычно поступают следующим образом. На плане здания, нарисованного с соблюдением масштаба, обязательно закладывают сваи в углах и в местах пересечения с простенками. Если они отстоят друг от друга на расстоянии больше 3 метров, между ними ставят промежуточные опоры. Желательно чтобы сваи располагались одна от другой на расстоянии от 2 до 3 метров.

Свайно ростверковый фундамент.

Расположение свай в ростверке.

Сначала расставляют сваи по углам, потом под местами примыкания несущих стен.

Принцип прост, но еще нужно определить необходимую площадь свай. А ее нужно рассчитать (скорее, подобрать).