Поэтапные работы по монтажу винтовых свай при каркасном строительстве

При строительстве деревянного дома или бани многих застройщиков волнует вопрос: какой тип фундамента выбрать, ведь это не просто основа любого дома, но и гарантия его надежности. Так называемый «нулевой цикл», (сюда входит и возведение основания), связан с серьезными затратами и финансов, и времени.

Пример строительства постройки на винтовом основании

Если анализ земли на участке «порадовал» значительным слоем пучинистого грунта, установка свайно-винтового фундамента будет оптимальным вариантом.

Тяжелый ленточный фундамент не предполагает возможности заглублять его ниже уровня промерзания, а грунт (в частности водонасыщенная глина) зимой сжимается, а весной разжимается, что вызывает деформацию дверных и оконных проемов. Подробней в материале про ленточный фундамент на глине. Фундамент на сваях устанавливают за глубину промерзания, это позволяет избежать подобных проблем.

В США и Европе технология свайного фундамента осваивается с 1860 года, ее с успехом применяют не только в индивидуальных проектах, но и для военных целей, в промышленном строительстве. Существуют дома на винтовых сваях, которым уже по 130 лет.

Возведение фундамента такого типа дает экономию 30-50% по сравнению с традиционными монолитными.

В России винтовые основания применяют в основном при строительстве деревянных каркасных домов, заборов, бань.

Объясняется это тем, что отечественные сваи имеют низкую несущую способность, но современные типы двухлопастных свай имеют увеличенную несущую способность, что значительно расширяет область их применения.

Что собой представляет данный тип основания?

Винтовые сваи – элементы конструкции, которые выполняют несущую и укрепляющую функции. Это один из наиболее легких вариантов фундамента для деревянного дома (по сравнению с монолитным или ленточным фундаментом), при этом монтаж винтовых свай можно провести своими руками для этого понадобится 3-5 человек.

Завинчивание в грунт

Сваи по своим характеристикам относятся к металлопрокату и представляют собой стальную трубу, в нижней части оснащенную стальными лопастями определенной формы. Лопасть распределяет усилия от дома на большую площадь участка и удерживает конструкцию при пучении грунта.

Она позволяет также преобразовывать вращательный момент в поступательный во время продвижения сваи (по принципу шурупа) – первая лопасть разрыхляет почву, вторая – уплотняет.

При завинчивании можно добиться однородной несущей способности для фундамента даже в тех случаях, если грунт неоднороден. Сваю увеличивают и завинчивают на необходимую длину, пока она не проходит проблемный слой. Сверху сваи любого диаметра имеют отверстие, в которое пропущен железный прут, посредством которого и вкручивается труба. Особенности конструкции сваи:

  • диаметр лопасти — 200мм — 550мм;
  • диаметр ствола — 100 мм — 300мм;
  • толщина стенок — 8 мм — 12 мм;
  • длина сваи — 1500мм — 9000мм;
  • толщина лопасти — 3мм -10мм;
  • нагрузка на сваю ( вертикальная) — 1- 30 тонн.

На другом конце винтовой сваи закрепляется шляпка, которую соединяют с ростверком. Свайно-винтовой фундамент – наименее трудоемкий тип основания. Особых трудностей не вызывает и расчет количества свай. Этим объясняется его высокая популярность.

Важно! Перед приобретением материалов необходимо пригласить на строительный участок специалиста для оценки типа грунта.

Вариант узла крепления

Сравнение преимуществ и недостатков

Глинистые, торфяные, песчаные почвы для России не редкость, плюс сезонный перепад температур. Все это предъявляет определенные требования и к фундаменту. При свайно-винтовой технологии забор не поведет в сторону весной при неизбежном пучении сложного грунта. Читайте дальше про использование винтовых свай для забора.

У винтового фундамента немало и других преимуществ:

  • отсутствие необходимости земляных работ;
  • возможность возведения в любое время года;
  • сравнительно быстрый монтаж (за 2-3 дня);
  • возможность повторного использования металлических опор через годы эксплуатации;
  • высокая несущая способность;
  • дешевле всех традиционных типов (до 60% экономии всех материальных ресурсов);
  • монтаж возможен без применения дорогостоящей техники;
  • подходит для любого типа рельефа;
  • возможность монтажа своими руками с 2-5 помощниками;
  • строительная чистота возведения (в сравнении с другими типами фундаментов).

Для свайного фундамента подходит любой тип грунта, кроме скальных пород, наиболее целесообразно применять этот вид:

Каркасное строение на свайном основании

  • при строительстве домов на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • если верхние слои грунта характеризуются слабой несущей способностью, а плотные слои находятся достаточно глубоко;
  • при глубине промерзания от 2м;
  • при значительной массе объекта (от 350т);
  • при сложном ландшафте (перепады высот, отсутствие свободного пространства, большое количество насаждений);
  • при реконструкции или ремонте основания без демонтажа.

Противопоказаний к использованию такой фундамент не имеет, но свои недостатки у него есть. Прежде всего, такой тип фундамента идеален для каркасно-щитовых домов и других типов деревянных построек и совсем не подходит для каменных палат. Есть у него и другие минусы:

  • в доме на винтовом фундаменте приходится забыть о подвальном помещении;
  • необходимо позаботиться об утеплении нижней части строения (впрочем, бетонный фундамент также утепляют. Читайте в этой статье про использование пеноплекса в утеплении основания.);
  • есть ограничения по массе нагрузки;
  • не всех устраивает вариант дома на «куриных ножках», облицовочные работы могут съедать всю экономию;
  • проблема найти действительно качественные сваи, которые не подвергаются коррозии.

Относительно последнего утверждения, то приобретать сваи лучше из первых рук – у компании, специализирующейся на их выпуске, без посредников. Производители имеют свои конструкторские отделы, которые проводят испытания продукции, научно обосновывая в заключении все нововведения. Желателен и отдел ОТК для контроля при создании свай (УЗК и рентгенологического). Необходим контроль и за процессом монтажа.

Соотношение стоимости к качеству

Строительство дома – дело затратное, но экономить надо с умом, без ущерба для будущей постройки. Цена винтвого фундамента складывается из стоимости всех материалов и затрат на оплату труда рабочих.

Если минимальная цена 1 метра железобетонной сваи стоит 450 рублей, а 1м ее заглубления – 150рублей, то при возведении фундамента для дома 6х6м сваи достаточно вкручивать на 2м. В этом случае установка сваи вместе с ее стоимостью обойдется 1500-2000 рублей.

Стоимость возведения основания дома зависит и от типа и качества свай.

Размер длина/диаметр Толщ. трубы Толщ. лопасти Диаметр лопасти Несущая нагрузка Назначение Цена 1шт.
1. З000/57мм 3,5мм 4мм 250мм До 1,5т Беседки, заборы 1480 р.
2. 5000/76мм 3,5мм 4мм 250мм До 3т Заборы, беседки 2100р.
3. 5000/89мм 3,5мм 4мм 250мм До 4т Хозблоки, веранды 2690р.
5. 5000/108мм 4мм 5мм 300мм До 6т Дома (к/щитовые, брусовые, панельные, бревенчатые) 3150р.
6. 5000/133мм 4мм 5мм 350мм До 8т Дома, причалы, фонарные столбы, 3720р.
7. Оцинкованная 2500/108мм 300мм 2950р.
8. Оцинкованная 3000/133мм 350мм 4500р.

Цена оголовков – 240-400 руб. за штуку (в зависимости от диаметра). Средняя стоимость услуг строительных компаний по монтажу винтовой сваи или пробному завинчиванию – от 1500 рублей за одну штуку.

Проводим расчетные работы

Исполнительная схема данного типа фундамента

По рекомендациям СП и СНИП, расчет фундамента выполняют по принципу:

  1. После инженерно-геологических расчетов выясняют параметры грунта для опоры ─ состав, несущую способность, плотность, химические и физические свойства. Все эти данные нужны для последующих расчетов, и их точность напрямую влияет на оптимизацию сметы строительства.
  2. Далее выполняют сбор нагрузок ─ всех сил и моментов, которые нагружают основание. Рассматриваются статические (масса постройки и пр.) и динамические (нагрузка снега и т.п.) воздействия.
  3. Потом ─ предварительное проектирование, формирующее «черновую» конструкцию фундамента.
  4. Параметры, которые определяются при «черновом» проектировании, требуют проверки, поэтому следующим шагом предварительную конструкцию надо пропустить через программы, которые моделируют взаимодействие основания с грунтом и строением. В итоге получают оптимальную для данных условий конструкцию.
  5. Осталось сделать чертежи и прочую проектную документацию.

Этапы расчета основания

Первый шаг – определение состава почвы. На строительном участке надо пробурить скважины на глубину 12м ─ по максимальной длине одинарной сваи. Грунт из скважины отправляют в лабораторию для анализа влажности, глубины, несущей способности, глубины промерзания и других характеристик.

Для особо сложных участков кроме лабораторных исследований рекомендуют и статические испытания контрольных и натурных свай, которые нагружают до отказа опоры.

На очередном шаге выполняют сбор нагрузок с вычислением вертикальных и горизонтальных усилий, которые влияют на опоры и ростверк.

Теперь рассчитывают винтовые сваи для фундамента вычисления на основе информации о несущей способности, нагрузках, прочностных характеристиках материала опор. По результатам этих вычислений определяются габариты опор, высота цоколя, форма свайного поля и количество свай. По этим данным рассчитывают стоимость фундамента на основе средней стоимости стройматериалов и работ по сборке фундамента.

Как проводить расчет?

От теории к практике ─ определим для примера, сколько нужно винтовых свай для деревянного дома размерами 6 Х 4 м с одной межкомнатной перегородкой. Как правило, расчет винтовых свай проводят с помощью специальных программ – «калькуляторов фундамента», но эту последовательность можно воспроизвести и в ручном режиме.

Анализ почвенного состава

  1. Анализ почвенного состава. При сооружении небольшого фундамента для относительно легкого дома не обязательно проводить инженерно-геологические работы . Можно использовать в расчетах табличные данные, которые соотносят несущую способность грунта и тип почвы.

    Для таких расчетов надо открыть шурф, который обнажает грунтовой слой. Если на дне котлована обнаружился песчаник, следовательно, несущая способность такого грунта – 5-6 кг/кв. см, если добрались до суглинков – несущая способность ниже – 2-3 кг/кв. см. средняя несущая способность в итоге получается 3-4 кг/кв. см.

  2. Сбор нагрузок. Его рассчитывают по массе стройматериалов, нагрузкам при эксплуатации, снеговым и ветровым воздействиям. Вес дома определяют по удельному весу материалов и объему строения. На дом габаритами 6 х 4 м в среднем уходит 12 кубов бруса для несущих стен и 3-4 куба для кровли, чердачного и цокольного перекрытий.

    Если удельная масса дерева 550-600 кг/куб. м, объем материала для такого дома будет соответствовать 9-10 т. Эксплуатационную нагрузку определяют как произведение площади дома на средний вес оборудования, мебели, количества проживающих людей. Если средняя масса 350 кг/кв. м, то эксплуатационная нагрузка будет: 6х4х350=8,4т.

Ветровую нагрузку определяют через площадь пола умножением на коэффициент (40+15Н), Н в этой формуле – высота фасада строения, в указанном примере – 3,5 м. ветровая нагрузка:

6х4х(40+15х3,5)=2,2т.

Снеговую нагрузку можно рассчитать по площади кровли, умножением на коэффициент средней массы снежного покрова (180 кг/кв. м для жилья в средней широте). При высоте фронтона 2 м площадь двускатной крыши дома – 34 кв. м. Снеговая нагрузка в итоге: 34х180=6,1т. Сбор нагрузок в указанном примере показывает, что на грунт и фундамент будут давить 26,7 т общей массы строения.

Расчет параметров

Для того, чтобы рассчитать количество и определить расстояние между сваями для фундамента, надо вычислить несущую способность одной винтовой сваи умножением на площадь пяты (лопасти винта) сваи несущую способность грунта.

Расстояние между сваями

Площадь пяты выбирают из специальной таблицы, где указывается диаметр всех нормированных (по ГОСТу) винтовых свай. Минимальный диаметр сваи – 300 мм, отсюда площадь пяты – 706 кв. см.

А при несущей способности грунта в 3-4 кг/кв. см несущая способность сваи равна 2,1-2,8 т. таким образом, для выдерживания нагрузки в 26,7 т достаточно 10-12 свай. Габариты опор берут по общим рекомендациям. Например, для деревянных строений советуют сваи СВ108 с диаметром стержня в 108 мм.

Глубину погружения винтовых свай определяют по уровню промерзания грунта. Большинство опор углубляют на 2,5 м.

Свайное поле считают исходя из жесткости балок ростверка. Если под расчетным домом заложить металлический или деревянный ростверк, то максимальный шаг (расстояние между винтовыми сваями) будет 2-2,5 м. Формируя свайное поле, надо учитывать и межкомнатную перегородку, закладывая опоры и под ней.

Этапы установки фундамента

После проведения анализа грунта и расчетов приступают к разметке участка. На площадке отмечают положение свай (в местах их вкручивания вбивают колья). Все расстояния уточняют в соответствии со строгими геометрическими формами контура будущего основания.

Для возведения винтовых свай вручную нужны будут 3-5 помощников, в одиночку справится с задачей, не получится. Один будет следить за точным положением свай при помощи уровня, создавая равномерную нагрузку на сваю для улучшения скорости вращения, остальные будут задействованы в процессе ввинчивания.

Ручной способ вкручивания в землю
Краткий план работ может выглядеть так:

  • Планировка и разметка участка.
  • Бурение лунок.
  • Установка и выравнивание свайных элементов.
  • Заливка свай.
  • Закрепление оголовка.
  • Монтаж ростверка.

Далее приведена пошаговая технология монтажа фундамента на винтовых сваях:

  1. На первом этапе надо завинтить сваи по углам основания. Это гарантирует максимальную точность установки. Для точной центровки свай делают небольшой приямок, куда и вставляется головка с лопастями.
  2. Потом сваям надо придать строго вертикальное положение. В технологические отверстия вставляют лом (насквозь), с двух сторон на него надевают рычаги – трубы оптимальных размеров. Лом выдерживает нагрузку сваи до 90 мм в диаметре. Для более массивных свай используют цельнометаллический палец (например, полуось от «Газели»).
  3. Винтовую сваю надо вкручивать так, чтобы лопасть полностью погрузилась в непромерзающий грунт. При этом учитывают глубину промерзающего слоя и размеры части сваи с лопастями. Обычно достаточно углубления сваи на 300 мм в несущий грунт. Увидеть этот процесс можнона видео ниже.
  4. Вкручивать сваю надо равномерно, постоянно отслеживая отклонения. Серьезная погрешность (на 2 градуса и более) приводит к необходимости выкручивания сваи с перемещением ее в другое место.

    Важно! Категорически запрещается выкручивать сваю и вкручивать ее в то же самое отверстие – вследствие изменения параметров грунта устойчивость сваи будет нарушена!

  5. После установки всех свай переходят к разметке высоты с обрезанием болгаркой по установленному уровню. При разметке высоты свайного поля удобно работать с оптическим дальномером (можно попросить у профессиональных строителей).
  6. Внутри все сваи полые, поэтому для усиления конструкции и предотвращения коррозии при контакте с воздухом ее заполняют бетоном. Раствор из цемента и песка готовят в пропорции 1:4. По этой ссылке можно найти информацию про пропорции бетонной смеси и способы приготовления.
  7. Сверху ствола на каждую сваю приваривают оголовок – стальную пластину, которая нужна для распределения по всей площади сечения равномерной нагрузки.
  8. Все сварные швы и оголовки обрабатывают защитными составами. Для свай диаметром 89-133 мм достаточно пластины размером 250х250мм.
  9. На последнем этапе возведения фундамента его надо обвязать ж/б ростверком, деревянным брусом или швеллером для усиления жесткости. Если какая-то свая ведет себя непредсказуемо, обвязка удержит ее от изменения положения.

Установка в зимний период

При самостоятельном монтаже свай длиной более 3000 мм используют самодельное оборудование (см. фото.), которое можно изготовить из обрезка трубы диаметром на 100мм больше диаметра сваи. По краям трубы привариваются ушки из труб меньшего диаметра. На видео ниже — установка свай большого диаметра при помощи техники.

Ручной монтаж считается более качественным, чем механический. При использовании свай до 108 мм в диаметре лучше использовать ручной вариант.

При возведении деревянного дома нет необходимости установки ленточного или другого тяжелого и дорогого фундамента. Простое и эффективное решение – винтовые сваи, простота и надежность конструкции которых (при условии правильного монтажа!) обеспечили им широкую популярность.

Также может заинтересовать технология возведения свайно-ленточного фундамента, которую вполне успешно можно провести своими руками.

Была ли полезна данная статья?
+3, проголосовало: 5
ПолезноПлохая статья
Loading...Loading...
  • Rust

    Можно ли воспользоваться винтовым фундаментом в качестве цокольного этажа или гаража под домом? Что для этого надо будет еще сделать? Имеется ввиду земляная поверхность.