Монтаж свайно винтового фундамента

Для каждого проекта частного дома, даже типового, требуется сделать расчет своего типа фундамента. Это важно с нескольких точек зрения: во-первых, надежность конструкции основания должна соответствовать весу здания и характеристикам стройматериалов. Во-вторых, затраты на возведение фундамента очень часто превышают 30% общей строительной сметы дома, поэтому имеет смысл не строить самое прочное основание, а выбрать тот тип, который оптимально подойдет для конкретного проекта по всем параметрам, в том числе и экономическим. В-третьих, очень часто дом планируется строить без подвальных и цокольных помещений, и возводить для такого здания монолитный или ленточный фундамент просто нерационально – вполне достаточно использовать свайно винтовой фундамент своими руками.

Параметры свайно-винтовых фундаментов

В индивидуальном и промышленном строительстве наиболее востребованные варианты фундаментов – это ленточный, свайный и плитный.

Свайное основание самое экономически выгодное, к тому же, его можно обустраивать на любых грунтах, в том числе на слабых, пучинистых, болотистых, и даже в вечной мерзлоте. Фундаменты на сваях имеют свою классификацию по типам свай:

1. Сваи буронабивные – их производят на основе железобетона;
2. Забивные опоры – их вбивают в грунт пир помощи спецтехники;
3. Сваи металлические винтовые – такие опоры вкручивают (ввинчивают) в грунт вручную, при помощи электрических механизмов и оборудования, или с применением спецтехники.

Сваи забивной конструкции используются все реже, так как метод вредит густозаселенным районам, передавая вибрации от ударов стоящим рядом домам и сооружениям. В индивидуальном строительстве жилья забивные сваи применять просто неэкономно – аренда оборудования стоит очень дорого.

Поэтому на грунтах со свойствами, указанными выше, часто применяют монтаж свайно винтового фундамента, иногда –сваи буронабивные, устанавливающиеся непосредственно в скважине армированием и заливкой полости трубы, которая служит основой. Самодельный свайно винтовой фундамент возвести намного легче и быстрее.

Стальная винтовая свая – это полый цилиндр со спиралевидными лопатками на нижнем торце. Толщина стенок трубы ≈ 4-10 мм, хотя в СП 24.13330.2011, регламентирующем параметры свайных оснований, толщина стенок винтовых свай вообще не оговаривается. Рекомендуемый диаметр используется, исходя из строительной практики. Спиральные лопасти при вращении (ввинчивании) сваи заглубляются в почву и закрепляются в ней. Широкие поверхности лопастей предотвращают расшатывание и выдергивание сваи из грунта, а значит, и сдвиги здания при сезонных подвижках почвы.

Ручное вкручивание сваи предполагает работу нескольких человек, так как сваю нужно ввинчивать под давлением. Чтобы облегчить труд строителей, используются рычажные приспособления или насадки на электродрель. Шаг спирали определяет не только величину прикладываемых усилий, но и силу сцепления сваи с грунтом. Стандартный диаметр свай – Ø 90-140 мм. Сваи большего диаметра нужно заказывать на заводе. Существует два варианта наконечников: сварной и литой.

Свайная опора с литым наконечником – это цельнометаллическая конструкция высокой прочности. Из-за использования опок сложной конфигурации изделия стоят дороже, но дольше эксплуатируется и обладают более высокой надежностью. Самостоятельный монтаж свайно винтового фундамента с использованием литых свай ничем не отличается от установки сварных опор, кроме стоимости изделий.

Свайная опора со сварным наконечником имеет заостренный торец – на него электросваркой привариваются лопасти. Газосварку использовать запрещено категорически, так как швы «отпускаются» и становятся мягкими, что неизбежно приведет в деформации или отрыву лопастей. Диаметр стальной трубы при самостоятельном изготовлении сваи выбирается произвольно, как и ширина и шаг лопастей. Лопасти могут быть одинарными или двойными. Сваи с одинарным винтом стоят дешевле, но двойная более эффективно предотвращает перекос опоры, и делает конструкцию фундамента максимально надежной.

Использование винтовых фундаментов

Первое, что нужно сделать перед тем, как обустроить свайно винтовой фундамент под дом – исследовать строительную площадку на предмет соответствия свойств почвы характеристикам основы. Самостоятельная установка свайно винтового фундамента рекомендуется на таких почвах:

1. Насыпной, супесчаный, пучинистый или болотистый грунт;
2. Близкое к поверхности залегание грунтовых или подземных вод;
3. Заболоченный участок;
4. Фундамент в воде;
5. Неровный рельеф или участок с большим уклоном.

Проведя исследования и расчет параметров грунта, выбирают тип строительных работ. Это следующие варианты:

1. Малоэтажный частный дом, например, из бревна, бруса или на основе каркаса;
2. Облегченные хозяйственные постройки типа гаража, сарая, павильона, мастерской, и т.д.;
3. Усиление сложных участков на площадке;
4. Установка опор под ЛЭП;
5. Монтаж свай под уличные фонари и другие хозяйственные приспособления.

Характеристики свайно-винтовой основы

Винтовые стальные сваи, как и любое строительное оборудование, имеют и преимущества, и отрицательные стороны. Самодельный свайно винтовой фундамент плюсы имеет следующие:

1. Высокая общая прочность фундамента и прочность отдельных стальных свай;
2. Длительный (150-200 лет) срок эксплуатации;
3. Дешевизна свай (особенно сварных) по сравнению с другими типами фундаментов и стройматериалов;
4. Простой и быстрый монтаж опор и ростверка;
5. Монтаж на участках со сложным рельефом местности, на слабых, болотистых и осадочных грунтах;
6. Винтовые сваи можно использовать несколько раз для разных конструкций.

Быстрый монтаж свай обеспечивается следующими факторами:

1. Не нужны подготовительные земляные работы – выравнивание участка, рытье котлована или траншеи;
2. Не нужно арендовать строительную спецтехнику;
3. Все работы можно сделать самостоятельно, особенно, если раньше вы хотя бы устанавливали обычные столбы;
4. Время готовности сваи к нагрузке – сразу. Не нужно ожидать 28 суток до затвердевания бетона, потому что раствор не используется.

Есть и минусы свайно винтового фундамента:

1. Защита от коррозии металла – особенно это касается нижней части сваи, находящейся в земле;
2. Несущая способность опор ограничена диаметром сваи и толщиной стенок трубы;
3. Нельзя устанавливать опору рядом со стенами других построек;
4. Нельзя сделать подвал.

Защита от коррозии простая – нужно покрыть металлическую поверхность составами, препятствующими проникновению влаги. Дома небольшого веса создают маленькую нагрузку, поэтому второй параметр не играет особой роли.

Что необходимо для расчета параметров винтовых свай и основания

В расчет входит определение сечения и длины трубы, а также расчет расстояния между сваями. Свойства грунта выясняются проведением геологических и геодезических исследований. Также можно просто вырыть яму 0,5 м глубиной, и в разрезе изучить слои грунта. При прочном грунте можно заглублять сваи на 2-2,5 метра. При слабом грунте глубина вкручивания должна быть не меньше 4 метров.

Индивидуальные застройщики пользуются изделиями Ø 108 мм. Следующий расчет – расстояние между трубами, зависящее от количества опор и от нагрузки, прилагаемой к основанию. Чтобы сделать расчет нагрузок, нужно знать параметры стройматериалов, размеры дома и размеры опор. Нагрузка от дома вычисляется, опираясь на такие данные:

1. Вес перегородок, перекрытий и пола;
2. Масса стен с отделочными слоями;
3. Вес крыши и покрытия кровли;
4. Вес слоя снега на крыше – среднегодовое значение;
5. Масса мебели и бытовой техники.

Вычислить данные проще всего умножением объема предмета на плотность материала исследуемого объекта. Чтобы был запас по прочности, площади окон и дверей не вычитают, а результат умножают на 30.

Ввинчивание сваи спецтехникой

Работы проводятся оборудованием, которое смонтировано на автомобильном шасси. Автомобиль фиксируется на месте ввинчивания сваи аутригерами. После того, как установленная свая проверена на прочность и вертикальность монтажа, спецтехника переезжает на следующий участок. Этот механизированный метод намного быстрее ручного вкручивания.

Ввинчивание сваи вручную

Строительство свайно-винтового фундамента предполагает применение собственных физических усилий и таких инструментов, как:

1. Шанцевый инструмент;
2. Уровень, рулетка и болгарка;
3. Лом и рычаги из труб Ø 40-50 мм;
4. Молоток или кувалда;
5. Ручной бур;

Винтовая конструкция требует обустройства металлического или железобетонного ростверка. Кроме этих надежных стройматериалов, сваи можно обвязывать:

1. При помощи деревянного бруса или клееных досок;
2. Стальными швеллерами, конструкцией из двутавров или уголков;
3. Для брусового или бревенчатого дома обвязка свайно винтового фундамента может делаться из первого ряда стен.

Ростверк нужен для того, чтобы нагрузка на сваи распределялась более равномерно. Свайная обвязка поможет зданию не потерять устойчивость, если одна или несколько свай деформируются или наклонятся.

Рекомендации к установке винтовых свай

1. Трубная винтовая свая не войдет в грунт абсолютно вертикально – ее нужно постоянно выравнивать, поэтому для ручного ввинчивания сваи потребуется не менее трех человек: один будет проверять уровнем вертикальность положения опоры, а остальные двое будут вращать рычаги бура. Чтобы свая не смещалась постоянно, иногда используются специальные фиксирующие устройства;
2. Если при вкручивании сваи попался твердый грунт, скала или другое твердое препятствие, то поступают так: при неглубоком (≥ 1 м) погружении сваи не на углах фундамента ее можно оставить в грунте, обрезав верх до нужной высоты. Если глубина погружения меньше метра, то сваю нужно сместить. По углам фундамента все сваи должны быть вкручены на расчетную глубину;
3. На сваях связывается армокаркас из стержней Ø 12-18 мм с шагом между прутьями 20-30 см по периметру ростверка;
4. В выступающей над грунтом части свай сверлят отверстия для закладных для продольных стержней арматуры;
5. Последний этап ввинчивания свай – бетонирование их изнутри. Заливка трубы раствором бетона добавит фундаменту прочности и надежности. Имейте ввиду – заливать полости труб совсем не обязательно, если проведены правильные расчеты и сделан запас по прочности.