Винтовые сваи: плюсы и минусы фундамента

Вряд ли нужно напоминать о том, как важна при постройке любого здания прочная основа. Слово «фундамент» уже успело стать синонимом базового и незыблемого. Свою нишу среди современных строительных технологий занимает и фундамент на винтовых сваях, несмотря на то, что его часто характеризуют как «спорный».

Выбрать свою позицию в этом споре можно, лишь узнав об особенностях винтовых свай, свойственных им достоинствах и недостатках, расчетных и технологических аспектах возведения. С учетом этой информации будет проще принять решение о целесообразности применения таких опор при возведении своего дома, исходя из проекта, материалов, личных предпочтений и финансовых возможностей.

Дом на сваях – фантазия или реальность?

Следует сразу отметить, что некоторые специалисты в области строительства предпочитают более тяжелые плитные, ленточные или столбчатые фундаменты. Винтовые сваи, по их мнению, уместны лишь при возведении небольших легких построек, хозяйственного или «сезонного» использования – дач, к примеру.

В то же время, целые населенные пункты существуют «на сваях», и срок эксплуатации этих жилых объектов насчитывает десятилетия. При этом речь идет не о дачных домиках, а о весьма крупных постройках. Выходит, проверку временем такие фундаменты уже прошли.

Да, строить на винтовых сваях каменный двухэтажный дом, с тяжелой крышей, хотя и возможно, но не целесообразно – для него лучше взять более прочный фундамент. А вот деревянные и популярные в наше время каркасные дома с облегченной кровлей будут неплохо чувствовать себя на основании из свай.

Свайно-винтовой фундамент практически вне конкуренции, в тех случаях, когда строить дом планируется на пересеченной местности или участке, подверженном весенним паводкам.

Аналогичные конструкции применялись не одно столетие. Разница лишь в том, что в качестве свай использовали особо обработанные бревна. Опоры укрепляли в грунте, вбивая их. На заре XIX века началось внедрение технологии ввинчивания опор.

Новый виток популярности свайных фундаментов пришелся на век двадцатый – появились новые строительные машины, способные обеспечить быстрое точное позиционирование и вбивание свай. А в 50-х годах повсеместно стали применять оборудование для ввинчивания – это способствовало росту числа свайных фундаментов, как промышленного, так и индивидуально-жилищного назначения.

Еще одним несомненным аргументом в пользу винтовых свай следует считать широчайшее их применение в строительстве военных объектов – там фундаменты зарекомендовали себя, как надежные и долговечные, способные эксплуатироваться в условиях вечной мерзлоты, на влажных и склонных к вспучиванию почвах.

Достоинства и недостатки

Сегодня строители в самых разных уголках мира применяют винтовые сваи для обустройства фундаментов. Почему?

Даже относительно беглый список их преимуществ выглядит внушительно:

• отсутствие ограничений в виде климата или типа почв – винтовые сваи могут применяться на заболоченных территориях или в условиях вечной мерзлоты;
• стабильность при промерзании почвы – свайный фундамент не склонен вспучиваться при низких температурах;
• независимость от уровня прохождения грунтовых вод – при укладке учитывать этот показатель не требуется;
• исключение трудностей, связанных со сложным рельефом местности – винтовой фундамент в этом случае более чем уместен;
• возможность монтажа в любое время года, без потерь в прочности – наконечники винтовых свай погружаются на глубину, где грунт не подвержен температурным колебаниям;

• высокая скорость возведения – слаженно работающая бригада мастеров может подготовить основание под дом средней площади в течение одного рабочего дня – что недостижимо для любого другого фундамента. Это, впрочем, справедливо при условии отсутствия твердых вкраплений в почве и наличии специального оборудования. Еще один «плюс» – сразу после установки свай можно устраивать обвязку и строить стены. Для сравнения, возведя железобетонную основу, придется подождать, пока материал схватится и наберет прочность;

• допустимость самостоятельной установки – да, наличие техники и привлечение профессионалов ускорят процесс, но при ограниченных финансовых возможностях или отсутствии в зоне досягаемости фирм, оказывающих подобные услуги, все можно сделать своими руками, найдя нескольких помощников;

• отсутствие необходимости в подготовке стройплощадки – ее не нужно выравнивать, не требуются котлован и опалубка. Значит, удастся избежать вывоза с участка мусора и выбранного грунта и, следовательно, сэкономить и время, и деньги;
• экономичность – свайно-винтовая конструкция стоит на 30-40% дешевле бетонной. А поскольку фундамент – это один из наиболее дорогих элементов будущей постройки, значительно подешевеет и общая смета;
• долговечность – винтовые сваи, установленные с соблюдением всех технологических правил, обеспечат стабильность основания на многие десятилетия вперед;
• невысокие требования к гидроизоляции фундамента – свайная основа не всасывает влагу из грунта, соответственно не «снабжает» ею пол и стены дома;
• доступ к коммуникациям в ходе монтажа фундамента — проектировать, укладывать и корректировать схему расположения инженерных сетей можно, даже когда свайное поле уже готово;

• простота в обеспечении нужного микроклимата в доме – теплоизолированное со всех сторон основание создаст пространство под полом, не впитывающее холод из почвы. А в некоторых ситуациях сваи позволяют получить подобие цокольного этажа без дополнительной выборки грунта.

Однако все это справедливо для свайного фундамента лишь при следующих условиях:

• применение качественных материалов;
• следование строительным нормам при расчете и возведении;
• учет особенностей местности.

Сваи, изготовленные «где-то там» и установленные «как-то так» могут лишить фундамент дома многих преимуществ. Что еще хуже, в этом случае склонны проявлять себя недостатки, среди которых:

• сложность возведения, вплоть до технической невозможности, на каменистых или скалистых почвах – причина очевидна;
• необходимость точного расчета предельной нагрузки на фундамент – ее превышение может привести к перекосу обвязки и появлению трещин в стенах дома;
• потребность в надежной системе водоотведения – влага должна своевременно удаляться от свай. Впрочем, укладка дренажной и ливневой канализации нужна при любом типе фундамента;

• влияние коррозии на прочность винтовых свай – заводские имеют антикоррозийное покрытие. Однако агрессивная химическая среда некоторых грунтов вносит в эксплуатацию свои коррективы. Поэтому винтовые опоры нежелательно устанавливать близ электрифицированных железнодорожных полотен, электроподстанций и линий под напряжением, базовых сотовых станций, подземных шахт и карьеров. Для этих участков свойственно распространение в грунте блуждающих токов, которые ускоряют коррозию. Строго запрещено использовать сваи в качестве заземляющего контура постройки;
• ограниченная несущая способность – это касается любых свайных труб, имеющихся в продаже. Впрочем, для малоэтажного объекта это не помеха, вес такого дома вряд ли превысит лимит;
• несколько урезанная версия цокольного этажа или погреба – для получения полногабаритного подвала потребуется иной проект и особая выборка грунта;
• некоторые сложности при возведении пристроек к уже имеющемуся дому – в этом случае точки ввинчивания отдельных свай будут располагаться близко к стенам старой постройки. Решить эту проблему поможет применение специальной техники.

Отдельно следует выделить еще один момент, связанный не с особенностями винтовых свай, а со склонностью непорядочных псевдоспециалистов наживаться на заказах по постройке фундамента. Относительная простота установки винтовых свай привлекает к таким заказам множество самопровозглашенных «профессионалов» и просто нечестных людей. В таких случаях отсутствие контроля заказчика может привести к печальным последствиям. Поэтому, нужно без колебания отказываться от услуг бригады, заметив, к примеру, что:

• после вкручивания полость свайной трубы не заливают бетоном перед тем, как наварить на верхний срез оголовок – это недопустимо, поскольку ведет к ускоренной коррозии опор;
• сваи не вкручиваются на расчетную глубину – это можно обнаружить, лишь непрерывно наблюдая за процессом. Иначе горе-мастера просто отрежут излишек сверху и будут продолжать работу, как ни в чем не бывало. Это грубое нарушение, вызывающее перекос фундамента и уменьшение ее несущей способности;
• подгонка свай по высоте производится вращением их в направлении, противоположном вкручиванию – такая опора может считаться «выключенной» из общей несущей системы, а фундамент – заранее не соответствующим расчетным нагрузкам.

Не допустить такого при строительстве своего дома можно, выбрав один из следующих вариантов:

• отдавая предпочтение солидной фирме с хорошей репутацией и примерами качественно выполненных работ;
• контролируя каждый этап ввинчивания всех опор, не выпуская ничего из вида. Ну а что бы знать, куда смотреть – предварительно ознакомиться хотя бы с азами рекомендуемой технологии;
• вкручивая винтовые сваи своими силами – примечание к предыдущему пункту актуально и здесь.

Помимо соблюдения технологии, свести к минимуму недостатки свайно-винтового фундамента поможет правильный выбор материала, а также расчет конструкции с учетом нагрузок и возможностей применения свай.

Типы винтовых свай

Разнообразие выпускаемых винтовых свай может служить косвенным подтверждением их популярности. Будущие опоры могут отличаться типоразмером, сферой применения, особенностями технологии установки.

Такое разнообразие очень удобно не только для применения на разных почвах. Несколько типов винтовых свай могут быть использованы в пределах одного здания – в тех случаях, когда имеются зоны с повышенной нагрузкой. Так что такое основание можно назвать «гибким» – с точки зрения возможности точной подгонки к неоднородному весу здания, увеличивающей запас прочности и срок службы дома.

Итак, винтовые сваи можно дифференцировать по таким признакам:

• базовое назначение;
• диаметр;
• толщина стенок трубы;
• несущая способность;
• количество и размер лопастей;
• тип наконечника;
• марка стали;
• разновидность антикоррозийного покрытия.

Все параметры требуется учитывать, ориентируясь на то, что опоры должны оптимально работать на участке с определенным типом почвы. Как? Вот об этом далее и пойдет речь.

Типы свай, исходя из сферы применения

На рисунке представлены четыре базовых разновидности – внешнее различие между ними очевидно.

• а) – широколопастные сваи с одной лопастью, расположенной на наконечнике трубы. Этот тип чаще всего используют при возведении частных домов – ведь он подходит для большинства типов почвы. Изделие имеет ограничение по нагрузке, поэтому основная сфера применения – легкие хозпостройки и одноэтажные деревянные или каркасные дома. Хотя, при оптимальном подборе диаметра лопасти и общего числа опор, фундамент может выдержать и газосиликатные стены;
• б) – усиленные сваи с двумя лопастями, расположенными на разной высоте трубы. Они обладают высокой несущей способностью, стойкостью к усадке и вырывающему усилию. Фундамент на основе таких свай способен выдержать двухэтажный дом. Ограничивает применение винтовых свай такого типа в индивидуальном строительстве то, что ввинчивать их можно только с участием спецтехники;
• в) – узколопастные сваи, наконечники которых напоминают шуруп. Это особый тип, разработанный для ввинчивания в каменистую почву;
• г) – специализированные свайные трубы, назначение которых – обустройство опор в условиях вечной мерзлоты. Методика установки отличается от всех прочих типов, поэтому в частном строительстве такие сваи не применяются.

Когда говорят о свайном фундаменте в индивидуальных домах, чаще всего подразумевают первый, самый простой и универсальный тип. Далее речь по большей части пойдет именно о широколопастных сваях с одной лопастью

Типоразмеры винтовых свай для фундамента

Основным числовым параметром, определяющим типоразмер, является диаметр трубы винтовой сваи – его величина варьируется от 57 до 133 мм. От него непосредственно зависит диаметр лопастей. На что влияет последний? Его увеличение ведет к росту несущей способности.

Далее имеет смысл рассмотреть распространенные типоразмеры широколопастных свай со сварным наконечником (обычно они маркируются как СВС – свая винтовая сварная).

СВС-57. Число 57 – это диаметр трубы в мм. Диаметр лопасти – 150 мм. Это самая тонкая труба, с соответствующей несущей способностью – она выдержит лишь 800 кг. Свая не предназначена для фундаментов. Однако она неплохо поработает в качестве столбов для забора и ворот, свободно пропускающих порывы ветра – сетки-рабицы или нечастого штакетника. Для этого обычно берут трубы длиной 4 метра: два метра ввинчивают в грунт, два – оставляют на высоту ограды;

СВС-76. Диаметр трубы и лопасти – 76 и 200 мм соответственно. Одна свая может выдержать 3 тонны. Применяют СВС-76 также для ограждений, но – более прочных, призванных выдерживать ветровую нагрузку (защищающих от порывов) – заборов выполненных из частого штакетника, профнастила или поликарбоната. Оптимальные длина и глубина ввинчивания аналогичны предыдущему типоразмеру;

СВС-89. Диаметр трубы и лопасти – 89 и 250 мм. Выдерживаемая нагрузка 4-5 тонн. Основная сфера применения – легкие хозяйственные постройки, гаражи с каркасными стенами, декоративные беседки. Также могут выдержать пристройку-веранду, либо сыграть роль добавочных опор – в тех случаях, если в доме установлена печь, камин или другое тяжелое оборудование;

СВС-108. Диаметр трубы и лопасти – 108 и 300 мм. Выдерживаемая нагрузка 5–9 тонн. Применяются для создания полноценного фундамента для нетяжелого дома – каркасного или из бруса. Успешно работает в условиях болотистых и торфяных грунтов;

СВС-133. Диаметр трубы и лопасти – 133 и 355 мм. Декларируемая производителем несущая способность – до 14 тонн (в зависимости от грунта). Сфера применения – установка свайного поля под тяжелый дом с газосиликатными или даже кирпичными стенами. Если грунт обладает высокой несущей способностью (песчаные или глинистые почвы), допустима установка монолитного бетонного ростверка или бетонной стяжки первого этажа.

Количество лопастей

Как следует из иллюстрации выше, однолопастные и многолопастные сваи заметно отличаются внешне. Есть ли принципиальная разница в сферах их применения?

Популярность однолопастных винтовых свай велика и, казалось бы, оправдана. В целом они неплохо работают на участках, где несущая способность грунта высока. Однако даже там такие сваи, особенно со сварными наконечниками, могут быть «сорваны с лопасти» при пиковой нагрузке. В итоге опора станет нерабочей, что скажется на целостности обвязки.

Многолопастные сваи успешно работают в условиях грунтов различного типа, в том числе и слабых. Они устойчивы к различным механическим воздействиям – вдавливающим, перпендикулярным или вырывающим.

Помимо этого, увеличение количества лопастей позволяет применять винтовые сваи меньшего диаметра (при достаточной толщине стенки) без потери несущей способности. Расположение лопастей на стволе обусловлено соображениями максимально эффективной удерживающей способности. Расстояние, на которое разнесены лопасти, и угол их наклона определяется индивидуально – оно должно соответствовать расположению и типу слоев грунта на участке, где планируется строительство.

Единственным минусом таких опор можно считать то, что их установка требует более высокой квалификации мастера и наличие спецтехники.

Типы наконечников

Здесь все довольно линейно – в продаже имеются более дорогие и надежные винтовые сваи с литыми наконечниками и демократичные цене изделиями с наконечниками сварного типа.

Первые имеют ряд преимуществ:

• отсутствие деформаций при ввинчивании;
• возможность применения в условиях вечной мерзлоты;
• допустимость установки при наличии в почве твердых включений – естественного или техногенного характера.

Сталкиваясь с препятствием, литой наконечник не изменяет форму, а напротив, может разрушить препятствие.

Сваи, конус на конце которых образован при помощи сварного шва, отличаются неровностью качественных характеристик – они могут зависеть от марки стали, толщины трубы и качества самого изделия. Но если постройка не столь ответственная и почвы относительно мягкие – то есть смысл при выборе руководствоваться ценой.

Немного об оголовках

Некоторые винтовые сваи, имеющиеся в продаже, уже оснащены наваренными монтажно-технологическими оголовками. Естественно, это сказывается на стоимости – с таким «дополнением» обойдется дороже.

При этом наличие заводского оголовка пригодится лишь тем, кто планирует собирать на сваях деревянный дом. В других случаях присутствие оголовка роли не играет. Для установки ростверка он не требуется – обвязку просто приваривают к свае. Не принципиально его наличие и при завинчивании – ручную установку производят с помощью специальных отверстий в трубе, на процесс механизированного ввинчивания оголовок тоже не влияет.

Конструктивные особенности этого опционального элемента и размеры для сваи СВС-108 показаны на рисунке.

Толщина и марка стали

Винтовые сваи могут отличаться не только диаметром, но и толщиной стенки трубы. Можно выделить три основных типа:

• с тонкими стенками – толщина стали до 3,5 мм;
• со средними стенками – толщина лежит в диапазоне от 3,5 до 6 мм;
• толстостенные сваи – стенки трубы от 6 мм.

Игнорировать этот параметр при выборе не стоит. Он находится в прямой зависимости от состава грунта (в частности, степени агрессивности почвы) и уровня загруженности фундамента. Поэтому определяться с толщиной можно только после произведений всех необходимых расчетов. Желательно также взять пробы почвы и оценить, насколько она склонна провоцировать коррозию. Эта информация пригодится и при выборе марки стали.

С толщиной лопастей все проще. Учитывать нужно, главным образом, тяжесть будущего здания – лопасти толщиной до 5 мм. годятся лишь для легких домиков и хозпостроек, более внушительное строение потребует минимум 6 мм. толщины.

Марка стали, как уже отмечалось, выбирается исходя из химических свойств почвы. Основные рекомендации здесь следующие:

• при низкой химической активности грунта разумно использовать сталь марки Ст3;
• при средних показателях агрессивности подойдут сваи из стали Ст20;
• химически активные почвы требуют применения легированных сталей 09Г2С и 30ХМА.

Тип антикоррозийного покрытия

Любой грунт, независимо от состава, склонен воздействовать на металл, вызывая коррозию. Поэтому заводские винтовые сваи всегда снабжают защитным покрытием.

При ввинчивании желательно не повреждать антикоррозийный слой – как на участке трубы, который уйдет под землю, так и в верхней части. Это – еще одна причина отдать предпочтение хорошей бригаде мастеров. Если же планируется создавать свайный фундамент самостоятельно, то стоит быть аккуратнее при транспортировке и установке опор.

Для защиты винтовых свай от коррозии сегодня применяют множество различных составов и методик их нанесения: цинкование — холодное и горячее, покрытие из полиуретана, эпоксидных или полимерных красок.

У каждого типа защиты есть свои плюсы и минусы, однако опыт применения показывает, что наиболее эффективны:

• оцинковка холодным методом;
• полиуретановая краска;
• эпоксидное покрытие;

Горячее цинкование и полимерная защита отличаются меньшей прочностью.

Купив сваи без антикоррозийного покрытия, его можно и нужно нанести самостоятельно. При этом не воспрещается использовать разные составы и методики для защиты надземной и подземной части трубы.

Однако не стоит игнорировать тот факт, что любое серьезное предприятие выпускает винтовые сваи с защитным слоем по умолчанию. Выходит, источником «голой» продукции практически на 100% является недобросовестный производитель. В связи с этим возникает вопрос – а можно ли доверять всем прочим обещанным характеристикам таких свай?

Тем более что маленьких фирм, изготавливающих откровенно кустарную продукцию, множество. На их производственных площадках можно столкнуться не только с игнорированием стандартов, но и с отсутствием необходимого оборудования и оснастки. Вверять таким изготовителям долговечность и качество своего фундамента не запрещено, да цена, порой, уж очень манит. Но стоит ли?

Пример расчета фундамента

Перед тем, как приступить к расчету количества винтовых свай, необходимо уяснить ряд норм и произвести некоторые подготовительные выкладки. Итак, потребуется:

• определение минимального расстояния между опорами (шага);
• расчет общего веса постройки;
• внесение поправок на снеговую и ветровую нагрузку.

Минимально допустимое значение шага винтовых свай составляет 1,7 метров в средней полосе России. Помимо этого, между каждой близлежащей парой свай должно оставаться не менее полуметра неповрежденного верхнего грунтового слоя – в противном случае может деформироваться фундамент.

Исключениями из этого правила являются пучки свай под участками дома, где имеются источники сосредоточенной нагрузки – печь, газовый котел.

Если верхний слой грунта слабо деформируется при завинчивании, то требования к шагу также можно смягчить. Например, если почва ввиду близости водоема покрыта минеральными отложениями, можно располагать сваи через каждые 1,5 метра.

Свои рекомендуемые значения есть и для максимального шага:

• 2 метра – для построек из кирпича;
• 2,5 метра – для блочных домов разных типов – газобетонных, шлакоблочных, пазогребневоблочных (ПГБ);
• 3 метра – для самых легких строений из бруса, а также щитовых или каркасных домов.

В случае с весом дома тоже ничего изобретать не нужно, достаточно знать удельный вес материалов всех элементов постройки – стен, кровли, перекрытий, а также стандартную эксплуатационную нагрузку. А теперь по порядку:

Стены:

• каркасно-панельные, толщина которых ее превышает 150 мм — имеют удельный вес 30–50 кг/кв.м;
• из бревен или бруса 70–100 кг/кв.м;
• газобетонные, из опилкобетона или пазогребневых блоков 300–600 кг/кв.м в зависимости от толщины;
• стены из кирпичной кладки в зависимости от толщины 500-900 кг/кв.м., для пустотелого кирпича и 200 –100 кг/кв.м для полнотелого.

Кровля:

• из стального листа 20–30 кг/кв. м;
• с рубероидным покрытием 30 –50 кг/кв. м;
• шиферная 40 – 50 кг/кв. м.

Перекрытия:

• чердачные, деревянные, с утеплителем плотностью до 200 кг/куб. м. 70–100 кг/кв. м.;
• цокольные, деревянные с аналогичной теплизооляцией 70–100 кг/кв. м.;
• из пустотелых плит 350 кг/кв. м.;
• из железобетона 500 кг/кв. м.

Кроме этого имеются небольшие, но требующие учета нагрузки, возникающие в ходе эксплуатации дома – это вес мебели и бытовой техники, а также живущих в здании людей. Это значение принимают равным 100 кг/кв. м.

Чтобы узнать общий вес дома достаточно сложить удельные веса элементов, из которых оно состоит, и умножить на общую площадь. Например, для бани из бревен площадью 4х6 кв. м. с террасным помещением 2х3 кв.м. общая весовая нагрузка составит около 10 тонн. Вот какая она «легкая» на деле, эта постройка.

Вес зимних осадков (снега) следует принимать, исходя из географического расположения участка:

• для Черноземья и областей, расположенных южнее – 50 кг/кв. м.;
• в средней полосе России – 100 кг/кв. м.;
• от широты, соответствующей Новгороду, до архангельской – 150 кг/кв. м.;
• в областях севернее Архангельска – 200 кг/кв. м.;
• для Сибири, до широты, соответствующей Новороссийску – 100 кг/кв. м.;
• севернее Новороссийска – 200 кг/кв. м.

Это, следует напомнить, удельные значения. Получить полную снеговую нагрузку на дом можно, умножив выбранное число на общую площадь.

Ветровую нагрузку несложно рассчитать по следующей формуле: W = (40 + 15h)S, где:

• h – высота постройки от коньковой доски крыши до уровня почвы;
• S – общая площадь дома в квадратных метрах.

Рассчитанные значения ветровой и снеговой нагрузки нужно умножить на коэффициент, равный:

• 1,3 – для одноэтажного дома;
• 2 – для двухэтажной постройки.

Теперь настало время собрать или свести веса здания, снега и ветра. В качестве примера – та самая баня, 4х6 кв. м, высотой 2,4 метра, без чердачного помещения – для нее «собранный» вес составит 17 тонн.

И вот, наконец, предстоит рассчитать количество свай фундамента – именно для этого и потребуются полученные 17 тонн. Для начала необходимо принять, что каждая винтовая свая опирается только на расширение внизу, образованное лопастью (пятку). Для расчета можно использовать такой алгоритм:

Шаг 1. Примерное определение площади, приходящейся на одну опору

Баня 4х6 с террасой 2х3 дают в сумме 30 квадратных метров площади. Минимальный шаг – 1,7 метра, каждая свайная труба должна выдержать 0,85х0,85 (квадрат половины шага) = 0,7224 кв. м.

Шаг 2. Внесение поправок для угловых опор

Полученное значение не годится для свай, расположенных по углам и периметру, ведь «соседок» снаружи у них нет. Учесть этот факт поможет поправочный коэффициент. Для зданий простой формы его можно получить, составив отношение длинной стороны постройки к короткой, в данном случае – 6/4= 1,5.

Такие образом, сваи в углах и вдоль периметра будут нести 0,7225х1,5 = 1,08375 кв.м.

Шаг 3. Определение максимального количества свай и нагрузки на каждую из них

Исходя из площади бани, потребуется 30/1,08375 = 27,68, с округлением – 28 винтовых свай. Ровно столько опор можно разместить под строением такой площади без взаимного ослабления несущей способности фундамента. Но это – именно максимум, не стоит забывать, что баня – легкая, всего 17 тонн. Каждая свая будет нести всего 17/28 = 0,607 тонн.

Шаг 4. Выбор типоразмера

Теперь пришло время обратиться к ТУ, и узнать, какая труба при условии 3 – 5 метровой длины выдержит не 0,606 тонн, а удвоенную нагрузку 0,607х2 = 1,214 тонн. Почему двойную? Дело в том, что нужно иметь в виду неравномерное давление вспучивающегося слоя грунта сбоку сваи.
Итак, нужная марка определена – это сварная свая диаметром 108 мм. Диаметр ее пяты (она же лопасть) составляет 300 мм. Теперь можно подсчитывать минимальное количество.

Шаг 5. Определение минимального количества свай

Для этого нужно общий собранный вес в килограммах разделить на несущую способность грунта (для заданного типа она составляет 2,5 кг/кв. см, в общем случае несложно подобрать значение для любых почвы из таблицы). 17000/2,5 = 6800 кв.см.

Пята диаметром 300 мм имеет несущую площадь 706 кв. см., т.е. 17000 смогут надежно опереться на 10 свай и более.

Шаг 6. Уточнение числа свай с учетом плана постройки

Теперь потребуется объединить теорию и практику, соотнеся расчеты с планом здания и учтя особенности топологии опор.

• все углы здания – внешние и внутренние, нуждаются в опорах. С учетом террасы получается 8 свай;
• центр бани тоже требует поддержки, а поскольку там планируется устанавливать печь – то нужен пучок из 4 труб. Итак, опор уже 12;
• даже короткие стены длиннее максимального шага для деревянной постройки, как отмечалось ранее, он составляет 3 метра. А это значит, что еще по одной свае потребуется в середине двух боковых и длинной задней стороны фундамента. Итого 15 штук;
• осталось добавить одну опору в центр передней стены террасы. Теперь их 16. В части здания, близ пристройки расстояние между сваями вышло 1,5 метра. Это чуть меньше допустимого, но можно оставит все как есть, если баню планируется строить на песчаном грунте близ водоема. Если почва имеет склонность раздаваться в стороны, то могла бы потребоваться корректировка плана террасы;
• итог – 17 тонн нагрузки призваны нести 16 свай фундамента. Одна СВС-108 в слабонесущем грунте рассчитана на 2,1 тонны. Исходя из плана, она понесет всего 17 т/16 = 1,0625 тонн. Таким образом, одну сваю можно считать запасной, с ее приобретением можно повременить.

Шаг 7. Проверочные выкладки

Они заключаются в определение, насколько полученное значение попадает в «вилку» количества винтовых свай – правильно ли найден компромисс между допустимым расстоянием между сваями и нагрузкой на грунт и сами опоры.

Как это узнать? Нужно перемножить максимальное и минимальное число свай, поле чего извлечь из полученного значения квадратный корень.

Итак: 28х10 = 280, корень из 280 = 16,73. Результат практически равен итоговому расчетному – оптимальное количество подобрано корректно.

Конечно, расчет фундамента может оказаться сложнее. Однако принцип останется тем же: сверяясь со средним геометрическим максимального и минимального значений, подобрать такие опоры, чтобы суммарная весовая нагрузка не превышала 0,4–0,6 от предельной для грунта и винтовых свай.

Кстати, даже с таким запасом прочности, фундамент окажется экономичнее по сравнению с ленточным. При этом – не проигрывая последнему в надежности.

Монтаж свайного поля

Весь процесс установки винтовых свай можно свести к нескольким этапам.

Шаг 1. Подготовительные действия

Сюда входит покрытие свайных труб износостойким грунтом, подходящим для работы по металлу. Нанести нужно два слоя, второй – строго после того, как высохнет первый. Время сушки – согласно инструкции к применяемой грунтовке.

Этап не очевиден, однако его игнорирование приведет к постепенному снижению несущей способности фундамента. Она может упасть ниже нормы через 15–20 лет – в условиях химически нейтральных почв и через 10–12 лет – в закисленном или, напротив, щелочном грунте.

Шаг 2. Установка первой сваи

Начать следует с одной из угловых опор. Какой именно – подскажет рельеф местности – нужно выбрать угол, где грунт поднимается выше остальных.

Сваю завинчивают на положенную глубину и обрезают максимально точно – ведь ей предстоит стать реперной для остальных.

Шаг 3. Монтаж оставшихся опор

Его следует производить в следующей последовательности:

1. Винтовая свая, расположенная по диагонали к реперной.
2. Оставшиеся угловые, начиная от более высоких точек грунта к низким.
3. Опоры, расположенные по периметру, также от высших к низшим.
4. Центральный пучок винтовых свай.
5. Внутренние опоры – если предусмотрены планом.

Точно обрезать сваи по первой поможет использование шлангового водяного уровня. По точности он намного превосходит уровень из самого жесткого шнура. Последний уже на 4-х метровой длине провиснет, как минимум, на 3 мм.

Казалось бы, лазерный уровень способен обеспечит большую точность. Но в реальности не все так радужно. Во-первых, промежуточные опоры станут препятствием для луча. А во-вторых – при установке мастера могут уронить треногу с уровнем, и прибор придется настраивать заново. Сделав это при отсутствии дополнительных контрольных точек на специальных опорах или уже настроенного второго нивелира, можно получить довольно низкую точность, меньшую, чем у гидроуровня.

Монтаж ростверка

Укрепить конструкцию фундамента поможет соединение опор по горизонтали, в продольном и поперечном направлении. Или, как говорят, сделав ростверк (обвязку, обрешетку).

Свайно-винтовой фундамент не предполагает установки связей по диагонали. На прочности основания их наличие никак не скажется, а затраты материала увеличатся.

Ростверк способствует росту устойчивости фундамента к нагрузкам, действующим в вертикальном и горизонтальном направлении. В этом, кстати, не нуждаются дома, выполненные целиком из дерева. Они и сами по себе способны сопротивляться деформации, такую деревянную коробку можно просто поставить на подготовленный свайный фундамент. Дерево – достаточно упругий материал и внутренние нагрузки просто распределятся внутри бревенчатой или дощатой конструкции.

На иллюстрации представлены четыре распространенных типа ростверков. Первые два типа слева универсальны и практически идентичны. Разница лишь в типе металлического профиля ребер жесткости – двутавр у первого и швеллер у второго. Как отмечалось ранее, профильную балку приваривают прямо к винтовой свае, без оголовка.

Следующая позиция на рисунке (третья слева) иллюстрирует крепление к сваям дома из бруса, каркасной или щитовой «коробки». Здесь ростверк, как уже было сказано, не требуется, зато нашлось применение оголовку.

Крайний правый тип крепления разумнее назвать не свайно-винтовым, это, скорее, ленточное бетонное основание, поддерживаемое свайными опорами. Оно уместно в условиях торфяных, болотистых и прочих, склонных к «оползанию» грунтов.

Обязательная заливка свай бетоном здесь осуществляется по особенной методике. Ей предшествует установка внутрь свайной трубы арматурного каркаса. Для каждой опоры заранее готовят свой котлован. Оголовки не выступают над грунтом, а погружаются ниже уровня почвы на величину заливки ленточного фундамента из бетона.

Винтовые сваи, призванные поддерживать бетонную ленту, должны иметь особую конструкцию – такие изделия называют бурозабивными. Отличается и технология их установки – 2/3 длины ввинчивается, а остаток забивается до нужного уровня.

Нижний конец бурозабивных свай медленно, но верно подвергается коррозии. Однако поскольку активный грунт вступает в химическую реакцию с бетоном и металлом внутренней арматуры, на месте истончившегося наконечника образуется внушительное уплотнение из гидроокислов. Эта крупная «пята» не растворяется грунтовыми водами и обеспечивает отличную поддержку дома.

Отдельное внимание стоит уделить бревенчатым домам. Казалось бы, брус, доски или бревна – все это дерево. Однако бревенчатый сруб воспринимает нагрузки не так, как настил из досок или бруса, поэтому их механическое соединение недопустимо.

Поэтому здесь потребуется ростверк из швеллера, причем на винтовые сваи, которые непосредственно будут нести бревенчатые стены необходимо приварить тройной швеллер с подкосами, который создаст подобие крупного оголовка. Это наглядно отражено на иллюстрации.

Для такого ростверка понадобится швеллер №8, с высотой профиля 80 мм. Крепежные отверстия в полках швеллеров заранее вырезают при помощи сварки или сверлят. Крепление осуществляется скобами или шпильками с резьбой – обычно требуются отверстия диаметром 20–30 мм., через каждые 600 –1200 мм. Пустоты между бревнами и настилом забивают волокнистым материалом типа пакли и закрывают плинтусами.

Итак, свайно-винтовой фундамент, возможно, не так уж прост в установке, да и затрат он все же потребует. Однако те, кому не совсем чужды предварительные расчеты и элементарная аккуратность в работе, могут, учтя ряд нюансов, получить надежное и недорогое основание для дома. А для небольших построек, типа той же бани, такой фундамент и вовсе идеальный вариант.