Винтовые сваи — установка быстрого фундамента

Это тот редкий случай, когда стальные конструкции применяются в качестве фундамента для быстрого возведения легких построек. Рассмотрим подробно все аспекты технологии винтового свайного фундамента.

Винтовые сваи — установка, область применения, типы

Винтовые сваи – это тип свай, которые устанавливаются путем вкручивания их в грунт и состоят из ствола и наконечника, фото 1. Они изготавливаются из стальных труб различного диаметра, на конце которых расположена основная часть сваи – наконечник или рабочая зона сваи.

Самым распространенным наконечником винтовых свай является заостренный конус и лопасти. Конструкция винтовой сваи устроена так, что ее свободно можно ввинчивать в грунт, как обыкновенный саморез в дерево, при этом лопасти под собой не разрыхляют грунт, а наоборот, уплотняют его и тем самим увеличивают несущую способность сваи и всего фундамента в целом. Лопасти изготавливаются большого диаметра по сравнению с диаметром ствола сваи, что обеспечивает надежное опирание свай на слабонесущие грунты.

Для изготовления обычных винтовых свай применяют трубы с толщиной стенок 4…4,5 мм, но для более ответственных конструкций и свай, воспринимающих большие нагрузки, применяют трубы с толщиной стенки 6,5 мм.

Для изготовления винтовых свай обычно применяют малоуглеродистую сталь Ст3, но также применяют и другие виды стали, обладающие повышенной прочностью и качеством. Наконечники могут быть изготовлены, кроме выше перечисленных марок стали из сталей следующих марок:

• углеродистая сталь ВСт3сп5;
• низколегированная сталь 09Г2С;
• низколегированная сталь 10ХСНД;
• низколегированная сталь 10Г2СХ.

Винтовые сваи производятся со следующими параметрами:

• диаметр – от 57…325 мм, а именно 57; 76; 89; 102; 108; 114; 127; 133; 159; 168; 219; 325 мм.
• длина – 1…12 м;
• толщина стенки сваи – 3…10 мм.

Типы винтовых свай

Существуют следующие типы винтовых свай, фото 2:

• винтовые сваи с одной лопастью;
• винтовые сваи с одной лопастью повышенной несущей способностью;
• винтовые сваи с несколькими лопастями;
• винтовые сваи многовитковые;
• геошурупы – сваи, предназначенные для вечномерзлых грунтов;
• нестандартные винтовые сваи.

В зависимости от способа изготовления винтовые сваи бывают:

• литые (литой наконечник и лопасти);
• сварные (сварной наконечник и лопасти);
• комбинированные.

Наиболее надежными, прочными и практичными в использовании являются литые винтовые сваи, которые исключают большую вероятность повреждения лопастей при ввинчивании свай в грунтовое основание.

В зависимости от типа грунта и расчетной нагрузки следует выбирать типы винтовых свай указанные в табл. 1 и фото 3.

 Выбор винтовых свай в зависимости от типа грунта и условий эксплуатации

Таблица 1

Тип грунта или условия эксплуатации	Тип винтовой сваи
Песчаные, супесчаные грунты	Винтовые сваи с лопастями большого диаметра, которые служат дополнительной опорой сваи на грунт
Тяжелые глинистые грунты, мерзлые грунты	Многовитковые оцинкованные сваи, геошурупы
Водонасыщенные грунты, талые грунты	Сваи со средним значением диаметра лопастей
Многоэтажные здания (более 3 этажей), сейсмоопасные зоны	Только литые винтовые сваи
Скалистые грунты	Винтовые сваи с двойными лопастями (литые)

На фото 3 приведены условные обозначения разных типов свай:

• ВСО-1 и ВСК-1 – сваи общего назначения;
• ВСО-2 и ВСК-2 – сваи, предназначенные для грунтов с низкой несущей способностью
• ВСО-0 – сваи, предназначенные для легких конструкций, такие как заборы, стойки и т.д.

В табл. 2 приведены основные параметры винтовой сваи разного диаметра. В табл. 3 приведены данные несущей способности винтовых свай в зависимости от типа грунта, его консистенции и глубины залегания.

:

Основные параметры винтовых свай разного диаметра

Таблица 2

Диаметр сваи, мм	Толщина стенки ствола, мм	Толщина лопасти, мм	Диаметр лопасти, мм	Несущая нагрузка, т
57	3,5	4	250	до 1,5
76	3,5	4	250	до 3
89	3,5	4	250	до 4
108	4	5	300	до 6
133	4	5	350	до 8

Ориентировочная несущая способность винтовых свай в зависимости от типа грунта, его состояния и глубины залегания

Таблица 3

Тип грунта	Консистенция грунта	Несущая способность сваи (т) при глубине залегания грунта
		1,5 м	2 м	2,5 м	3 м
Глина	полутвердая	4,7	5,4	6	6,7
	тугопластичная	4,2	4,9	5,6	6,3
	мягкопластичная	3,7	4,4	5	5,8
Супеси и суглинки	полутвердая	4,4	5,1	5,8	6,5
	тугопластичная	3,9	4,6	5,3	6
	мягкопластичная	3,5	4,2	4,8	5,5
Лесс	мягкопластичная	2,2	2,9	3,6	4,3
Пески	средние	9	9,7	10,4	11,1
	мелкие	5,6	6,3	7	7,7
	пылеватые	4,2	4,9	5,6	6,3

Требования к винтовым сваям

1. Сваи должны быть изготовлены только из новой качественной стали.
2. Ствол должен быть изготовлен из стальной трубы.
3. Лопасть винтовых свай должны иметь правильную геометрическую форму для обеспечения точной установки сваи.
4. Сварные швы должны быть высокого качества.
5. Защитное покрытие от коррозии должно быть высокого качества и должно наноситься только после пескоструйной обработки.

Область применения винтовых свай

Винтовые сваи с каждым годом все больше находят применения в разных сферах строительства, фото 4. Перечислим основные области применения винтовых свай:

• фундамент для деревянных домов;
• фундамент для пристроек к основной части дома (например, под веранду);
• устройство фундамента под заборы;
• устройство фундамента для рекламных щитов, опор ЛЭП;
• усиление существующего фундамента;
• фундамент под малоэтажные здания;
• фундамент под каркасные промышленные и гражданские здания, например, склады или торговые павильоны;
• в качестве укрепляющих сооружений откосов насыпей или выемок инженерных сооружений;
• устройство свайного фундамента, где исключается возможность применения свай с вибрационным погружением;
• фундамент для временных небольших сооружений, с последующим демонтажем свай;
• фундамент с продуваемым подпольем для условий вечной мерзлоты;
• в некоторых случаях применяют в качестве фундамента для теплиц.

В табл. 4 приведена область применения винтовых свай в зависимости от их диаметра.

Область применения винтовых свай в зависимости от их диаметра

Таблица 4

Диаметр свай, мм	Длина свай, мм	Назначение
57	1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000	Установка заборов, беседок
76		То же
89		Установка заборов, беседок, хозблоков, веранд
108		Возведение бревенчатых, каркасных, панельных строений (домов, бань, причалов, фонарных столбов, заборов
133		То же

Преимущества применения винтовых свай

1. Высокая скорость строительства. Время строительства здания на винтовых сваях сокращается на 30…50%, по сравнению с использованием традиционных технологий возведения фундаментов. Время установки винтовых свай составляет всего 1…3 дня.
2. В большинстве случаев нет необходимости выполнять земляные работы.
3. Установку винтовых свай можно производить в любое время года.
4. Простота установки винтовых свай. В некоторых случаях нет необходимости в применении тяжелой техники.
5. При необходимости винтовые сваи можно переустановить, т.е. их можно выкрутить и установить в другом месте.
6. Широкая область применения винтовых свай. Винтовые сваи применяются в различных геологических условиях, в том числе при высоком уровне грунтовых вод (УГВ) или при наличии болотистых грунтов и пр.
7. Винтовые сваи можно устанавливать вблизи деревьев, других зданий или подземных коммуникаций.
8. После установки винтовых свай их сразу же можно полностью нагружать.
9. Минимальный шум и отсутствие вибрации при установке (завинчивании) винтовых свай.
10. Относительно низкая стоимость винтовых фундаментов. Стоимость фундамента с применением винтовых свай на 40…50% дешевле аналогичного ленточного железобетонного фундамента.

Недостатки винтовых свай

1. Стальные сваи со временем подвержены коррозии, особенно при действии блуждающих токов и токов утечки. При установке винтовых свай зачастую повреждается защитное антикоррозионное покрытие.
2. Здания на винтовых сваях не имеют подвального помещения.

Ограничения при применении винтовых свай

Винтовые сваи нецелесообразно применять при следующих условиях:

• имеются грунты с прослойками торфа и известняка;
• грунты содержат каменистые включения;
• имеются скальные грунты.

Установка винтовых свай

Приведем краткую последовательность полного цикла выполнения установки винтовых свай:

1. Изучение грунтовых условий по результатам геологических изысканий, и рельефа местности (по данным геодезических изысканий), определение уровня промерзания грунта в данной климатической зоне.
2. Расчет нагрузок и несущей способности грунта, на основании которого производится выбор: типа винтовых свай, их количества, длины и диаметра.
3. Вкручивание свай в грунт основания. Установка винтовых свай можно осуществлять в зависимости от диаметра следующими способами:

• установка (вкручивание) свай ручным способом – возможность использования данного способа для свай диаметром до 108 мм. Для завинчивания винтовых свай необходимо 2…3 человека и с помощью дополнительных рычагов постепенно по часовой стрелке завинчивают каждую сваю до нужной глубины погружения или до ее отказа (свая перестает закручиваться в грунт), фото 5а;
• установка (вкручивание) свай механическим способом – возможность использования данного способа для свай диаметром до 108 мм и более, фото 5б. Сваи диаметром выше 108 мм устанавливаются только механическим способом, с помощью специальной техники.

 

Первоначально устанавливают угловые сваи, затем сваи крайних рядов и потом все остальные. При установке свай необходимо постоянно следить за их вертикальным положением (для этого используют строительный уровень). Допустимое отклонение сваи по вертикали не должно превышать 1…2°. Не целесообразно завинчивать сваи диаметра больше 108 мм на глубину менее 4 м.

4. Подрезка всех свай (выше дневной поверхности земли) до определенного единого уровня.
5. Заполнение внутренней пустоты сваи бетонной смесью (марка цемента не ниже М300), что обеспечивает более высокую прочность и защиту от коррозии внутренних стенок стволов свай. При большой длине внутренняя часть винтовой сваи дополнительно армируется. При слабых грунтах через отверстия в нижней части винтовой сваи нагнетается специальный раствор, который обеспечивает более надежное закрепление свай и увеличивает несущую способность свай.
6. Приваривание металлического оголовка, для обвязки по верху всех свай при помощи металлических или деревянных балок, фото 6;
7. Проведения мероприятий по защите металлических частей фундамента от коррозии, в частности покрытие защитными составами сварных швов.

Не допускается предварительно разрабатывать грунт в месте установки винтовых свай, т.к. это приведет к снижению в несколько раз их несущей способности.

При приобретении винтовых свай следует обратить внимание на технологию их производства. На сегодняшний день самими качественными винтовыми сваями считаются те, у которых конус и винты (лопасти) изготовлены при помощи лазерной резки и полуавтоматической сварки.

Таким образом, если перед вами стоит задача выбора фундамента для легкого строения, рекомендуем обратить свое внимание на этот фундамент из винтовых свай.

Если вас интересует тема малозаглубленных свайных фундаментов, которые можно делать собственными руками, то рекомендуем вам эту публикацию: как сделать свайный малозаглубленный фундамент.

Успехов Вам на стройке и в жизни!

Публикацию подготовил – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич