Описание винтовых свай

Несмотря на солидный опыт эксплуатации на винтовые сваи до сих пор отсутствуют стандарты ГОСТ. Зато существуют техкарты ТТК для устройства фундаментов коттеджей, которые вместе с нормативами СП 24.13330, СП 50-102 являются основными документами для проектирования, реализации проектов фундаментов СВФ (свайно-винтовых).

Конструкция

Винтовые сваи состоят из трубчатого тела, литого, сварного наконечника, спиральной лопасти. Существуют многовитковые анкерные шурупы, изделия без наконечника, многолопастные модификации с повышенной несущей способностью. Все варианты доступны для самостоятельного изготовления, однако экономический эффект не превышает в этом случае 15%. Поэтому предпочтительнее покупать СВС заводского качества только у надежных поставщиков.

Тело сваи

Для гарантированно высокого ресурса СВФ винтовые сваи изготавливают из 57 – 320 мм толстостенной бесшовной трубы. Стандартной длиной считается 3 – 6 м, по мере заглубления изделия можно наращивать кусками такой же трубы, предварительно очистив сварной шов от окалины, обработав антикорром.

Оптимальным вариантом являются насосно-компрессорые (НКТ) трубы, предназначенные для агрессивных сред без обработки антикорром. Из прочность выше в 5 раз, коррозионная стойкость в 7 раз.

Внимание: В большинстве регионов недобросовестные производители реализуют изделия СВС из шовной трубы, которые наполовину снижают ресурс фундамента. Тело должно быть изготовлено исключительно из толстостенной бесшовной трубы.

Сваи без наконечника

В этих модификациях полностью отсутствует конус. Тело сваи срезается под 45 градусов, труба глушится пластиной, лопасти располагаются на самой трубе. Существуют варианты без заглушек, в этом случае через полость подается вода под напором, вымывается часть прилежащего грунта, укладывается бетон под давлением.

Технология используется на торфяниках, слабых почвах. Бетонная оболочка резко увеличивает опорную поверхность сваи, уплотняет нестабильные грунты.

Литой наконечник

Этот вариант считается самым надежным, однако в кустарных условиях даже литой наконечник можно приварить к трубе криво. Единственным недостатком является высокая стоимость литья в сравнении со сваркой. Зато, лопасти отлиты непосредственно на наконечнике, отсутствуют сварные швы, увеличивается несущая способность, стабилизация боковых усилий.

Внимание: Сваи без наконечника являются бюджетным вариантом, однако их тяжелее погружать вручную. Самыми надежными считаются сваи СВЛ с литыми наконечниками, которые стоят дороже всего.

Сварной наконечник

Существуют варианты сварных наконечников, изготавливаемых из отдельных заготовок, привариваемых к телу сваи позже либо из самого тела трубы. Второй способ менее затратный, снижается количество сварных швов, ослабляющих металл в прилежащих к нему зонах.

Конус в любом случае имеет длину, равную двум диаметрам трубы. От качества центровки пики с осью трубы зависит биение верхнего конца при погружении. Если расхождение больше 5 мм, наконечник разрыхляет, а не уплотняет нижние слои, снижается несущая способность фундамента.

Лопасти

Эти спиральные элементы необходимы для погружения, обеспечения несущей способности. Оптимальным вариантом являются лопасти с характеристиками:

• шаг спирали 5 – 10 см
• толщина – 8 – 12 мм с расширением книзу

Существуют одно, двухвитковы лопасти, одно, двухлопастные сваи. В первом случае спираль состоит из 1 – 4 заготовой, соответственно. Во втором варианте лопасти приварены с шагом 40 – 60 см для повышения устойчивости, несущей способности.

Благодаря этим элементам фундаментам СВФ не нужен ростверк, если оголовок возвышается над землей в пределах 60 см.

Оголовок

Простейшим оголовком служит приваренная к телу сваи пластина с отверстиями для крепления ростверка, обвязки каркасного дома. Существуют оголовки из швеллера для брусовых срубов, усиленные косынками модификации для калиброванного бревна.

Оголовки применяют лишь для деревянных ростверков. Если используются металлические балки, их приваривают непосредственно к сваям.

Антикоррозионная защита

Внутренняя часть СВС защищается от коррозии бетоном, который никак не влияет на прочность конструкции. Наружные поверхности СВС покрывают лакокрасочными составами, холодным, горячим цинковым покрытием. Реже применяется стекловолокно, в основном на участках с блуждающими токами.

Максимальный ресурс обеспечивают составы:

• эмаль полиуретановая по грунту ВЛ05 (40 – 60 лет службы)
• двухкомпонентные эмали на основе битума, эпоксидных смол по слою IR02 (60 – 90 лет эксплуатации в агрессивных средах)

Горячее цинкование является самовостаннавливающимся покрытием, его можно не покрывать дополнительными слоями ЛКМ. Холодный цинк обеспечивает 15 – 20 летний ресурс в мягких грунтах, является самым недолговечным покрытием.

Внимание: Антикорр легко наносится в домашних условиях, поэтому для экономии бюджета можно приобрести горячеоцинкованные изделия, покрыть из указанными составами самостоятельно.

Выбор винтовых свай

В зависимости от диаметра, количества лопастей, их формы винтовые сваи обладают не одинаковой несущей способностью. Для бетонных, кирпичных зданий обычно используют 133 – 320 мм модификации с 30 – 60 см лопастью. Срубы, каркасные, панельные коттеджы можно опирать на 108 мм винтовые сваи с 25 см лопастью. Беседки, МАФ, заборы, хозпостройки ставят на ростверки по оголовкам 57 – 89 мм изделий с лопастями 20 см.

Длина сваи

Фундаменты СВФ не требуют полного цикла геологических изысканий, что позволяет застройщику сэкономить 30 000 рублей по умолчанию. Вместо этого производится пробное погружение СВС в нескольких местах пятна застройки для определения глубины пласта с гарантированно несущей способностью.

Достижение этого уровня определяется по резко увеличившемуся моменту затяжки. Поэтому сваи вкручивают вручную либо используют динамометры. После этого можно покупать стандартные 3-х метровые СВС, наращивать их трубами по мере необходимости непосредственно на объекте.

Внимание: Сваи, использовавшиеся для пробного вкручивания, не рекомендуется применять в фундаментах жилища. Их можно применить для забора, хозпостроек.

Монтаж винтовых свай

Прежде, чем погрузить винтовые сваи в грунт, необходимо пробурить 0,4 м скважины или изготовить приямки лопатой. В момент начального заглубления необходим строгий контроль вертикальности. Диаметр лидер-лунок чуть меньше размера винта, что обеспечивает нормальный заход лопастей.

Механическое вкручивание

При сложном ландшафте с уклоном от 1 м винтовые сваи обычно вкручивают спецтехникой, имеющей гидравлику. Для этого на СВС приваривают или крепят шплинтами оголовки, которые можно присоединить к механизмам спецтехники.

Это самый быстрый, но и дорогостоящий вариант создания свайного поля. Кроме того, необходимы подъездные пути, заезд на участок, минимальное количество насаждений на нем.

Погружение дрелью

Технология обходится дороже ручного вкручивания, но намного дешевле аренды спецтехники. Часть инструментов (электродрель 1,5 – 2 кВт) обычно имеется в арсенале домашнего мастера. Мультипликатор (редуктор для усиления крутящего момента) приходится покупать отдельно (цена вопроса 2 – 5 тысяч). Лучше выбирать модификации с передаточным числом 1/50 – 1/70.

Это обеспечит производительность, чуть выше, чем при ручном погружении, облегчит корректировку вертикали без отключения дрели. Технология имеет вид:

• крепление инструмента – на тело сваи надевается мультипликатор, в дрель закрепляется болт большого диметра с подходящей шестигранной головкой, которая вставляется в усилитель момента
• установка – конструкция поднимается вертикально, на дрели фиксируется кнопка пуска
• вращение – сетевой шнур включается в розетку, мастер удерживает СВС вертикально, контролируя уровнем геометрию изделия

Чтобы исключить прокручивания инструмента в пространстве, на выступ мультипликатора надевается труба, упирающаяся нижним концом в колышек.

Ручное вкручивание

Стандартная технология ручного погружения СВС используется чаще всего, так как обеспечивает минимальный бюджет строительства. Схема вкручивания выглядит следующим образом:

• монтаж СВС в приямок – контроль вертикали пузырьковым уровнем
• установка рычагов – верхние концы труб, ломов заводятся в проушины, отверстия
• вращение – два рабочих перемещаются вокруг сваи, третий контролирует вертикаль, координирует действия бригады

При каждом обороте СВС заглубляется на 5 – 10 см в зависимости от шага лопасти. Производительность одной бригады составляет 15 – 20 свай за смену, что позволяет монтировать фундаменты СВФ за несколько дней вместе с лидер-лунками, разметкой, обвязкой ростверком.

Внимание: Ручное вкручивание является единственной технологией, позволяющей качественно контролировать усилие затяжки. Поэтому при достижении проектной глубины рекомендуется последние обороты производить рычагами.

Изготовление ростверка

В отличие от столбчатого фундамента, ростверк не является обязательным элементом свайного фундамента. Однако этот конструкционный элемент решает несколько задач:

• обеспечивает пространственную жесткость конструкции СВФ при торчащих оголовках над уровнем земли больше 0,7 м
• является нижним венцом сруба, брусом обвязки панельного, каркасного коттеджа
• позволяет производить кладку из мелкоформатных стеновых материалов

Существует три типа ростверка свайно-винтового фундамента в зависимости от материала балок:

• монолитный – заливается в опалубку, армируется каркасом, в отверстия в трубах свай пропускается арматура, связываемая с прутками этого каркаса
• металлический – двутавр, швеллер, реже крупный уголок для срубов, шлакоблочных домов
• деревянный – доска или брус по оголовкам свай

Если СВФ изготовлен на склоне, дополнительно используются распоры, вертикальные, диагональные связи из профильной трубы, спаренного уголка. Ростверки могут быть висячими, низкими. В первом случае периметр подполья необходимо зашить забиркой, во втором обеспечить свободное пространство между балками, грунтом 15 см минимум, чтобы силы пучения не оторвали его от свай.

Внимание: В 90% случаев усиление/реставрация ленточных, столбчатых фундаментов деревянных коттеджей производится винтовыми сваями по технологии металлического ростверка по их оголовкам.

Для удобства индивидуальных застройщиков рассмотрена конструкция винтовых свай, способы погружения. По указанным методикам домашний мастер сможет самостоятельно рассчитать длину, количество СВС, изготовить ростверк в зависимости от типа стеновых материалов, технологии строительства коробки здания.