Винтовой свайный фундамент. Технология, достоинства и недостатки

Фундамент – основа любого капитального строения, от качества его обустройства зависит прочность и целостность возведенной на нем постройки. В тех случаях, когда природные свойства грунта не позволяют использовать обыкновенный вид опоры, используется свайная конструкция. Перед началом любого строительства важно знать, как правильно возвести свайный фундамент своими руками. Пошаговая инструкция, видео ролики и общее описание процесса помогут вам в этом.

Преимущества свайно-винтового фундамента

Винтовые сваи позволяют возвести фундамент всего за несколько дней, притом он сразу может воспринять нагрузку от здания и не боится сил морозного пучения.

В отличие от мелкозаглублённой ленты и столбов, свайно-винтовой фундамент на пучинистых грунтах не совершает сезонных «прыжков» вверхвниз.

Несущая способность винтовых свай не ниже (обычно даже выше), чем забивных и буровых, а выигрыш во времени составляет не менее месяца. При этом винтовые сваи обходятся на 50-70 % дешевле забивных и на 20-30 % — буровых, а если сравнивать с плитным фундаментом, то экономия составляет не менее 80 %. 

Однако наряду со сторонниками у винтовых свай есть и противники, которые считают конструкцию недостаточно долговечной и приводят примеры (которых, к сожалению, довольно много) неграмотного изготовления и монтажа свай. Эти примеры мы также рассмотрим в статье.

Пошаговая инструкция выполнения работ по устройству свайного фундамента

1-й шаг — Подготовка

Его условно можно разделить на такие пункты:

  • очистка территории от мусора и разметка будущей строительной площадки (сваи удобно располагать на расстоянии 1200 —2500 мм друг от друга, в зависимости от нагрузки здания)
  • бурение скважин при помощи садового бура; глубина должна быть больше уровня промерзания грунта на 300—500 мм, в зависимости от местности.
  • после этого нужно тщательно достать осыпавшийся грунт со дна каждой скважины; это нужно сделать потому, что в процессе бетонирования и эксплуатации остатки грунта уплотняются и оседают; в результате образуется пустота между пятой сваи и дном скважины, что может привести к оседанию дома.
  • на дно следует уложить подушку (смесь песка и гравия) толщиной 100—300 мм; затем произвести гидроизоляцию рубероидом либо нагнетанием жидкого стекла на стенки скважины; это нужно для того, что бы обеспечить защиту бетона от влияния процесса заморозки/оттаивания; в качестве будущей опалубки подойдет асбестоцементная труба, которая предотвратит растеканию цементного молочка за пределы скважины.

2-й шаг — Армирование

Монтаж арматурного каркаса. Для этого понадобится:

Армирование сваи

3—4 стержня диаметром не менее 12 мм и связать их между собой в одну конструкцию с помощью мягкой проволоки с шагом не более 500 мм. Следует помнить, что длина стержней должна быть на 150—200 мм выше уровня земли. Это нужно сделать для того, что бы в последствии увязать сваи между собой ростверками, на которые будут опираться будущие конструкции стен и перегородок. Выпуски арматуры для связки с ростверком положено оставлять 40—60 мм.

3-й шаг — Бетонирование

Нагнетание бетона в скважину будущей сваи требует особого внимания:

Пошаговая инструкция выполнения работ по устройству свайного фундамента

Нагнетание бетона в скважину

Нужно соблюдать технологию и использовать для этого шланги сечением около 100—120 мм чтобы укладывать бетон порциями. Нельзя выливать всю бетонную смесь за один раз. Это приведет к её расслаиванию на отдельные компоненты (в самом низу окажется щебень, потом песок и цемент и сверху вода) и уменьшению несущей способности и долговечности бетона. После каждой порции смесь нужно уплотнять трамбовкой или деревянным брусом. Очень важный момент! Бетон нужно использовать марки не менее М300, в противном случае конструкция не получит эксплуатационной прочности.

Установка ростверка

Соединение свай в ростверк помогает равномерно распределить нагрузку по площади будущего здания между колоннами и несущими стенами. Монтаж такой конструкции напоминает ленточный фундамент. Для этого вокруг оголовков свай следует сделать опалубку, поместить туда арматурные каркасы (диаметр стержня не менее 12 мм) и увязать их с выпусками стержней на сваях. По высоте ростверк должен получится не выше 300 мм, а по ширине ориентировочно чуть больше ширины стен. Перед возведением стен стоит проверить уровень образовавшейся плоскости при помощи водного уровня или нивелира. Нужно пройтись по периметру свайного поля и сделать замеры всех плоскостей на предмет перекоса и мелких дефектов бетонирования (пустоты, выступы). Устранить эти недостатки следует раствором, до уровня проектной отметки стены.

Читайте также:  Как закрыть столбчатый фундамент снаружи своими руками?

Соединение свай в ростверк

Важные моменты:

1. Не помешает сделать небольшую подушку из уплотненного песка под ростверк. Для этого достаточно будет прокопать небольшие траншеи между всеми сваями на глубину, примерно, в штык садовой лопаты.

2. Нельзя нарушать целостность конструкции ростверка: пересекать внутренними и наружными сантехническими трубопроводами, сетями питания электричеством!

Компоновка свай в бетонные ростверки нужна только в том случае, когда здание планируется из кирпича или газобетона. Если же объект запроектирован из бруса или пространственного каркаса, то лучше всего будет сделать обвязку деревянными брусьями сечением 150х150 мм или прокатной сталью (швеллер, двутавр, квадратная труба). Элементы нужно сначала прикрепить к выпускам стержней в оголовке с помощью болтов или контактной сварки. А замет таким же образом между собой, обеспечив тоже самое равномерное распределение нагрузки по всей площади.

Вот, пожалуй, и вся пошаговая инструкция по устройству свайного поля своими руками. Теперь перейдем к рассмотрению преимуществ и недостатков этой технологии.

В каких случаях используют свайный фундамент. Какие существуют виды свай. Что такое ростверк свайного фундамента. Технология устройства свайного фундамента, вы можете посмотреть на видео ниже:

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы. Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

– закручивание свай

Винтовой фундамент привлекателен тем, что работу по закручиванию сваи можно выполнить своими руками. Однако важно знать, как правильно закрутить винтовую сваю, чтобы избежать её перекоса. Для этого нужно:

  • сделать рычаг. Для этого нужно продеть лом или арматуру в технологические отверстия (находятся в верхней части сваи) и крутить сваю с помощью этого рычага. Чтобы исключить деформацию сваи, применяют различные приспособления, самое простое из которых – монтажный оголовок. Он похож на верхнюю часть сваи с приваренными по бокам проушинами. В этом случае рычаг вставляется в проушины. Отметим, что чем длиннее рычаг, тем меньше усилий понадобится приложить для заглубления сваи. Оптимальный размер – 2,5-3 метра.;
  • установить сваю;
  • сделать приямок – углубление в месте установки сваи. Углубление делается садовым буром. Глубина приямка не должна превышать 50 см. Более глубокий приямок упростит закручивание, но снизит несущую способность сваи;
  • закрепить уровень на стволе сваи. Это позволит постоянно контролировать степень отклонения сваи от вертикальной оси и моментально выполнять корректировку. Не стоит думать, что сваю можно выровнять потом. А выкручивание и повторное закручивание сваи только разрыхлят почву;
  • закрутить сваю до упора в твердый грунт или до расчетной глубины.

Примечание. Первыми закручиваются угловые сваи.

Подробное строительство по этапам

Свайная технология возведения на сегодняшний день решила такие проблемы, как строительство бань и домов в таких районах, которые отличаются высоким уровнем грунтовых вод и непредвиденностью инженерно-геологических условий. Кроме того, винтовой фундамент идеален для строительства в котлованах, на склонах, в зимних условиях и на месте старых, уже непригодных фундаментов.

  1. I этап. Разметка участка. По периметру всей рабочей зоны необходимо точно определить будущее местонахождение каждой сваи и пометить все точки колышками.
  2. II этап. Завинчивание опор. Сваи чаще всего закручиваются вручную с помощью специальной штанги. Но через каждые несколько витков обязательно нужно проверять уровнем, чтобы не возник кривой ход столба.
  3. III этап. Выравнивание свай.  Сваи на этом этапе необходимо выровнять под один уровень, и лучше всего для этого использовать лазерный нивелир ротационный. Именно он поможет создать идеальную горизонталь. А слишком длинные сваи можно подрезать с помощью обычной болгарки.
  4. IV этап. Заливка бетона в полости свай. На основе цемента М300 замешивается бетонный раствор и заливается в трубы. Он призван защищать опоры от коррозии и продлевать, таким образом, их срок службы.
  5. V этап. Монтаж ростверка. На этом этапе места стыка с опорами (внутренним кольцевым швом) приваривается металлический каркас. Далее ростверк окрашивается защитной краской в два слоя, и возведение фундамента завершено.

 Монтаж оголовков и ростверк

Установка оголовков начинается как только раствор отвердеет. Оголовок крепится к свае при помощи сварки. Конструкция оголовка должна позволять крепить на себе элементы ростверка. Как правило, оголовок представляет собой плоскую стальную пластину, приваренную к обрезку трубы с диаметром чуть большим диаметра трубы сваи. Оголовок надевается на сваю и заваривается по окружности. Сварной шов обязательно покрывается антикоррозионным составом.

Ростверк представляет собой совокупность связующих элементов, которые обеспечивают горизонтальную и вертикальную устойчивость фундамента и линейное распределение нагрузки от конструкций здания. Для построения ростверка используются металлические швеллеры или уголки, деревянный брус, железобетонные конструкции.

Стальные элементы ростверка крепятся к оголовку с помощью сварки или болтовых соединений. Деревянные – шурупами или кронштейнами. Железобетонные ростверки представляют собой монолитные конструкции, в которых, в виде закладных деталей, используются оголовки свай.

 Монтаж оголовков и ростверк

Монтаж оголовков и ростверк

Вверх

Самодельные сваи

Действительно, винтовые сваи для легких грунтов длиной до 4-6 м можно делать самому без сложных выкладок и расчетов. Для бани, сарая или забора такой будет достаточно. Ради простоты возьмем сваю с однооборотным винтом, расположенным целиком на стволе; ее чертеж с указанием нужных пропорций приведен на рис. справа. Трубы не обязательно брать из стандартного ряда диаметров свай, пойдут любые доступные; на заборные столбы – от 60 мм по наружи для штакетных или сетчатых заборов или от 80 мм для заборов сплошных деревянных, из профлиста или кованых. Металл на винт – сталь от 4 мм толщиной.

Читайте также:  Армирование столбчатого фундамента под стальную колонну

Выкройка однооборотного винта для сваи

Как раскроить металлическое кольцо под винт, показано на рис. слева. Линия реза должна плавно переходить от касательной к внутреннему диаметру кольца до нее же к наружному. Тогда режущая кромка получится выпуклой и легче пойдет в грунт. А «рог» сбегающей кромки будет поджимать разрыхленный грунт к стволу сваи, до некоторой степени уплотняя его. Режущую кромку желательно заточить на простой клин.

При растягивании в спираль внутренний диаметр кольца уменьшится. При указанном на чертеже выше шаге винта его в заготовке нужно увеличить на 10%, плюс 3-4 мм технологического запаса. Например, для самых расхожих 108-мм свай получаем 121-122 мм. Собирают сваи вдвоем, технология сборки такова:

  • Готовят выкройку винта;
  • Надевают ее свободно на трубу;
  • На конце трубы болгаркой вырезают треугольные фестоны, 3-6 смотря по диаметру трубы;
  • Кувалдой сводят их в конус и проваривают стыки;
  • Заготовку винта подводят к получившемуся наконечнику и сваркой прихватывают к стволу сваи внутренний край режущей кромки;
  • Монтировкой растягивают заготовку винта в спираль, пока ее внутренний край не ляжет на трубу. Шаг винта при этом «подгуляет», но его значение не критично;
  • Удерживая винт монтировкой, прихватывают внутренний край сбегающей кромки;
  • Проваривают весь внутренний край лопасти винта.

Способы монтажа

Установка винтовых свай может выполняться двумя способами:

Размеры сваи

  1. Ручным.
  2. Механизированным.

Выбор определяется несколькими важными факторами, которые обязательно нужно учитывать, иначе основа дома может быть смонтирована некорректно:

  • характеристика почвы (плотность, каменистость);
  • близко залегающие грунтовые воды;
  • удаленность коммуникационных магистралей;
  • густота и возраст ближайших построек;
  • личные предпочтения застройщиков.

Далее мы более подробно рассмотрим ручную и механизированную установку винтовых элементов по отдельности и разберем их особенности, преимущества и недостатки.

Цоколь

Как правило, цоколь дома на винтовых сваях отделывается всевозможными декоративными этом необходимо помнить, что при морозе происходит пучение может привести к повреждению цоколя. Чтобы этого не случилось необходимо оставлять зазор в 5-7 см.

В некоторых местах пучение может превышать 10 см. Поэтому желательно по всему периметру здания изучить поведение грунта. В конце зимы необходимо сделать на опорах отметки уровня грунта. После его оттаивания необходимо измерить его положение.

Обычно зазор невиден, так как его закрывает трава или снег. При желании зазор можно закрыть металлической сеткой. Кроме того в отделке цоколя фундамента необходимо сделать продухи для вентиляции подпола.

Подъем дома на сваи

Усиление свайного фундамента

Под этим термином подразумевают целый комплекс мероприятий, направленных на усиление одного или нескольких элементов свайного основания:

  • Для усиления опор на этапе их монтажа используют железобетонные подошвы, которые обустраиваются под нижней частью сваи. Для усиления уже эксплуатируемой опоры и ее ремонта в случае обнаружения трещин или частичного разрушения применяют так называемые железобетонные обоймы. Для этого расширяют ствол скважины и заливают бетонную смесь, которая после застывания надежно фиксирует и поддерживает изделие.
  • Для усиления ростверка на этапе строительства используют металлические подкладки из уголков или швеллеров, устанавливаемых по углам фундамента. Усиление бетонного ростверка производится методом торкретирования: нанесения растворной смеси под высоким давлением. Ремонтный состав наносится послойно, при этом каждый слой армируется при помощи сетки из тонкой оцинкованной проволоки.
  • Усиление всего свайного фундамента в случаях его недостаточной несущей способности, проседания или частичного разрушения – сложная технологическая задача, которая под силу только специалистам. Усиление неправильно рассчитанного или возведенного свайного фундамента зависит от типа грунта. Применяется один из методов уплотнения грунта вокруг свай: цементация, силикатизация, смолизация, обжиг.

По этим же технологиям усиливается грунт вокруг наземной части свайного основания. Если вокруг ростверка наблюдается простое проседание или размытие грунта, производят подсыпание более плотными материалами (мелким щебнем или гравием).