Виды винтовых свай и их применение

Свайный фундамент благодаря своим особенностям и разнообразию видов нередко оказывается единственным доступным вариантом при строительстве. Причем не только мелких построек, вроде беседок, но даже целых домов. В этом материале рассказывается об одном из видов свайного фундамента, при котором применяются винтовые сваи. Об их назначении, конструкции, правильном использовании — далее.

Назначение винтовых свай

Сваи, используемые в строительстве, это столбы, которые погружаются в землю на определенную глубину, не обязательно одинаковую, чтобы потом сверху была установлена жилая или нежилая постройка.

Сваи могут быть из разных материалов: дерева, металла, бетона. Бетонные делаются заранее или заливаются прямо на месте строительства.

Конструкционные особенности и вид будет зависеть от таких факторов, как тип почв, рельеф местности, вид постройки, что будет установлена на такой фундамент и т. д.

Винтовые сваи это столбы для создания фундамента, на концах которых есть специальные наконечники с винтами, позволяющими им ввинчиваться в землю — вручную или с помощью специальной техники. Состоят такие сваи из стержня, оголовка, лопастей.

Основное назначение винтовых свай — фундамент для какого-либо строения

Преимущества и недостатки

В числе плюсов винтовых конструкций:

• Скорость монтажа, его простота.
• Возможность установки своими руками.
• Не нужно проводить земляные работы.
• Нет вибраций, а также шума при закручивании.
• Можно устанавливать поблизости к другим постройкам без риска их повредить.
• Возможность использовать на неровном рельефе.
• Разрешается устанавливать одни и те же винтовые конструкции дважды.

Но минусы тоже есть:

• Винтовые сваи не устанавливаются на скальных местностях, так как лопасти могут деформироваться.
• В сейсмоактивных зонах такие фундаментные столбы не применяются.
• Необходимость многоступенчатой обработки металлических деталей, если предполагается применение в химически активных грунтах.

Также, если грунты недостаточно устойчивые, то винтовым стержням может потребоваться дополнительная поддержка.

Область применения

В первую очередь, необходимость применения винтовых свай будет диктоваться рельефом местности и климатическими особенностями. Так, винтовые столбы будут полезны в случаях, когда:

• Рельеф заметно неровный, со склонами.
• Грунты слабые, наполнены торфяником, глиной и т. д. Это означает, что плотный грунт, на который можно было установить фундамент, просто находится слишком глубоко.
• Уровень грунтовых вод выше нормы.
• Точка промерзания почвы очень глубоко.
• Район строительства труднодоступен, на нем нельзя сделать котлован, подвезти стройматериалы.

Также винтовые сваи пригодятся в тех случаях, когда строительство временное, например, объект будет стоять 1–2 сезона.

Дополнительным аргументом к установке будет сам вид постройки, которую такие детали фундамента будут держать на себе. Если заглянуть в СП 24.13330.2011, такой фундамент будет рекомендован к использованию в малоэтажном строительстве с использованием легких материалов. Обычно такими постройками считаются беседки, дачи, гаражи т. д.

Но на деле, винтовые сваи также ставят под:

• шумозащитные экраны;
• заборы;
• мосты, причалы;
• рекламные конструкции;
• столбы ЛЭП.

А еще винтовые конструкции помогают укреплять другие виды фундаментов, например, ленточный.

Устройство

Для таких свай не выделено отдельного ГОСТа, однако, в нормативных документах они все же упоминаются. К примеру, в:

• СП 50–102-2003 — Проектирование и устройство свайных фундаментов.
• СНиП 2.02.03–85 — Свайные фундаменты.
• (ТУ) 5264-006-05773342-2007.

Устройство винтовой сваи

Так как винтовые конструкции делаются из металла, и оголовки с винтами у них тоже металлические, обращать внимание здесь также нужно на:

• ГОСТ 8732 и 19281 — здесь говорится о качестве углеродистых и низколегированных сталей соответственно.
• ГОСТ 9.307-98 и 9.402–2004 — оцинкование горячее и холодное, необходимое для защиты от коррозии.
• ГОСТ 977-88 — о качестве лопастей, а точнее стальных отливков.

Также нужно опираться на международный стандарт ICC AC358, как это делают большинство производителей.

Виды винтовых свай

Есть множество винтовых свай для фундамента и выбрать среди них какой-то один подходящий вид без подготовки довольно трудно. Поэтому перед тем, как отправляться в магазин, определяют, какими бывают эти конструкции, а также что подойдет под конкретный проект и климатические условия.

По типу грунта

В случае, если почвы на участке можно отнести к ВСЛ — грунту сезонного промерзания — сваи просто завинчивают в землю без каких-либо предварительных работ. Столбы здесь могут иметь классический тип лопастей с заваренным конусом. Углубление, где окажется столб, заполняют песком с цементом.

ВСЛМ означает вечномерзлый грунт, поэтому установка винтового столба потребует предварительного бурения в местах установки. Место установки будет заполнено песком, а вот сами сваи будут мелко нарезаны по всей длине.

Разновидности винтовых свай в зависимости от типа наконечника и грунта

По типу наконечника

Наконечники тоже разные — литые или сварные. Литой дороже, но благодаря своей крепости без повреждений может быть ввинчен в грунт почти любой сложности и плотности, даже вечномерзлый. Для этого нужно, чтобы наконечник был с зубцами по нижнему срезу, как у коронки для дрели, или сильно заостренный. Здесь погружение в землю идет до расчетной глубины.

Сварные наконечники из-за сварных швов не такие плотные, однако, они тоже часто используются, особенно для действительно небольших построек, где столбы ввинчиваются вручную. Погружение останавливается при встрече с упором, препятствием, так как дальнейшая установка может повредить наконечник, а значит испортить саму винтовую конструкцию.

Дополнительно выделяют комбинированный вид, когда совмещаются две части, конус и лопасти. Это позволяет выдержать нагрузку до 50 тонн.

По конструкции лопастей

Здесь важны размеры, количество, ведь лопастей может быть больше одной. Однолопастные винтовые сваи под дом используются только для плотных грунтов и хорошо сочетаются с литыми наконечниками. А вот многолопастные могут иметь до 6 лопастей и чем слабее грунт, тем больше лопастей потребуется столбу. Благодаря им она окажется более устойчива и погрузится равномерно.

Ширина лопастей тоже зависит от грунта, с которым предстоит работать. Широкими считаются лопасти, которые больше диаметра трубы в полтора раза или больше, обычно это от 20 до 35 см. Это позволяет им быть стабильными на слабых грунтах.

Узколопастные нужны для плотных и мерзлых грунтов, так как их проще ввинчивать.

Толщина металла для лопастей обычно от 9,5 до 12,5 мм.

Маркировка

На каждую винтовую сваю наносится маркировка, которая будет содержать следующую техническую информацию:

• качество стали;
• длина;
• тип;
• наружный диаметр ствола;
• наконечник — диаметр лопастей, способ изготовления, марка стали.

Обычно покупают стержни с диаметром:

• 57 мм — для заборов и других легких построек.
• 76 мм — под заборы с утяжелителями, беседки и другие постройки весом до 2 тонн.
• 89 мм пригодятся для фундамента террас или веранды, а еще несложных одноэтажных домов. Подойдет вес уже до 4 тонн.
• 108 мм применяются под крупные, многоэтажные постройки из тяжелых материалов, например, кирпича. Вес сооружения может достигать 6 тонн.

Классификаций наконечника тоже может быть несколько:

• Сварной — СВС.
• Литой — ВСЛ.
• Конусный — СВК или СВС-К.
• С пикой — СВП или СВС-П.
• Как сборный анкер с винтом — ВАУ.

Бывают еще дополнительные маркировки, например:

• Винтовой анкер для легких построек — Z.
• Оголовок с монтажными отверстиями — T.
• U-образный оголовок — U.
• F и R — круглый или квадратный фланец соответственно.

Дополнительно собственные маркировки может устанавливать сам производитель, к примеру, чтобы обозначить количество лопастей.

Собирается фундамент на винтовых сваях согласно СП 24.13330.2011.

Как выбрать

Учитывая, сколько наносится маркировок, можно предположить, на какое количество параметров нужно обращать внимание при выборе. А разновидностей действительно много, поэтому, чтобы среди них не потеряться, в первую очередь учитывают:

• Марку стали. Она зависит от веса конструкции на сваях, а также геологии и химического состава почв на участке.
• Толщина стенки — чем агрессивнее почвы, тем толще она должна быть.
• Диаметр ствола — чем тяжелее окажется конструкция сверху, тем больше диаметр.
• Длина ствола — зависит от точки промерзания почв.
• Диаметр лопастей и их вид — зависит от сложности грунта.

Отсеяв неподходящие варианты по этим параметрам, выбор сделать гораздо легче.

Срок службы

Срок службы винтовых конструкций разный, на него повлияют:

• Толщина используемой для винта стали.
• Антикоррозийное покрытие, его наличие, толщина, тип. Чем толще и лучше слой, тем дольше покрытие защитит конструкцию от коррозии. Важно, чтобы оно было при монтаже в химически активные грунты.
• Химическая активность почв. Если она низкая, то без покрытия столб продержится больше века, а если активность высокая (например, в торфах, морских грунтах и т. д.), то срок службы без покрытия составляет всего 30 лет, а с покрытием — около 80.

Учитывая это, перед тем как погружать сваи в землю, их нужно покрыть защитными составами.

Особенности погружения

Винтовые конструкции могут погружаться в землю с помощью специальной техники или вручную. Второй вариант используется даже чаще, потому что существует сразу несколько способов, как можно сделать ручное ввинчивание удобнее. Рычаги здесь приделываются в:

• Отверстия, которые просверливаются коронкой или провариваются.
• Петли, приваривающиеся в верхней части, а потом срезающиеся.
• Захваты, похожие на трубные ключи с плашками.

А для погружения свай нужно опираться на следующую технологию:

1. Рассчитать количество свай, их параметры, учитывая нагрузку на фундамент.
2. Проверить твердость грунта, количество сточной воды, рыхлость грунта, кислотность почв и другие параметры, которые повлияют на выбор.
3. Нанести разметку на участке, чтобы знать, куда помещать столбы.
4. Сформировать лунки с глубиной не более 20–30 см.
5. Установив столб в лунку, можно приступать к его вкручиванию. Для этого в угол вставляют два стержня, которые создадут рычаг для кручения. Чем длиннее стержни, тем лучше.
6. Пока два человека вкручивают сваю, еще один должен наблюдать, чтобы она не отклонялась и вкручивалась ровно. Отклонение допускается не более, чем на 2 градуса. Если в процессе ввинчивания столб столкнулся с препятствием, лучше вытащить его и ввинтить в другом месте, не пытаясь пробить мешающий элемент — он может повредить винтовую часть.
7. Завинчивание продолжается, пока свайная конструкция не погрузится хотя бы на 1 м.

Заливать металлические столбы бетоном не обязательно, особенно если их предполагается использовать не раз. Но благодаря бетону пустое место между лункой и столбом заполняется, защищая столб от коррозии. Наружная часть покрывается эмалью по ржавчине.

Оголовки для свай

Когда столб ввинчен, выровнен по горизонтальному уровню и залит бетоном, можно устанавливать оголовок. Оголовки на винтовых столбах позволяют прикреплять к фундаменту несущую часть конструкции, которая должна на них стоять. Оголовки могут быть:

• Плоские, круглые или квадратные. Диаметр должен быть равен или оказаться чуть больше диаметра столба.
• П-образные применяются только для малогабаритных построек, так как они выдержат только деревянный брус.

Если делается монолитный железобетонный ростверк, то оголовки не нужны.

И так как оголовки привариваются, швы нужно покрыть антикоррозийным составом несколько раз.

Виды обвязки фундамента на винтовых сваях

Инъекция и обработка свай

Так как стальная свая полая, даже с герметичным наконечником и оголовком она может покрыться влагой изнутри. Чтобы избежать этого, обычно столб изнутри заполняют бетоном, здесь может использоваться:

• Пескобетон М300 или М400.
• Товарный бетон, который заливается через воронку.
• Сухая смесь, что превратится в цемент только при контакте с влагой.

Помимо того, что бетон защитит от влаги, он еще и повысит прочность столба, особенно если у того тонкие стенки (3–4 мм). Ведь нагрузка сильна — влияет пучение почв, движение подземных вод, агрессивность сред и влияние особенностей местности.

Также от коррозии защитит холодное или горячее цинкование, которое не решит проблему полностью, но может поддержать общую защиту снаружи. Дополнительно с классической антикоррозийной обработкой могут использоваться:

• Стеклопластик, наносящийся на холодный цинк, увеличивающий устойчивость на 350–500 лет благодаря полной устойчивости электрохимической коррозии.
• Полиуретановая эмаль с ресурсом в 30–75 лет, которой покрывают подлодки и ледоколы.
• Двухкомпонентная эпоксидная или полиуретановая эмаль, наносимая на уже сделанный антикоррозийный слой. Ресурс устойчивости — минимум 100 лет.
• Порошковые краски, защищающие на 15–30 лет.

Винтовые сваи — отличный выбор для свайного фундамента многих мало- и крупногабаритных построек. Они крепкие, устойчивые, их легко устанавливать, а прослужат они долго, особенно если их правильно укрепить и защитить. Обо всем этом подробно рассказывается здесь, поэтому найти качественные винтовые сваи будет нетрудно.