Не каждая почва идеально подходит для строительства. Однако потребность соорудить что-то , например, на песчаных грунтах может возникнуть в любой момент. Помочь в данном деле может забивка свай винтового типа. Такого рода несущие стержни из-за особенностей своей конструкции могут без труда погрузиться на необходимую глубину. Благодаря этому они гарантируют безопасность и надежность всей конструкции.
Чтобы строительство было максимально успешным, необходимо выбрать наиболее подходящие сваи, учитывая все особенности песчаных грунтов. Также стоит заранее разметить территорию и чётко определить характеристики будущего строения: габариты, назначение и основные условия эксплуатации.
Как выбрать винтовые сваи для песчаных грунтов
В процессе подбора оптимальных опорных стержней необходимо учесть несколько общих правил:
должны быть достаточно длинными (к высоте будущего строения необходимо прибавить глубину промерзания грунта);
во время ввинчивания стержней нужно учитывать все недостатки песчаных почв (зависимость несущих способностей от влажности, неоднородность и наличие разных фракций);
все опоры должны быть вовремя соединены друг с другом швеллером: тяжёлые профили привариваются снизу, а более лёгкие балки – сверху.
Кроме этого, стоит также принять во внимание ещё несколько нюансов.

Во-первых , желательно использовать винтовые сваи производства компании «Гермес-ЗСК» со специальным защитным цинковым покрытием. Оно помогает защитить опорные стержни от влаги, которая остаётся в песке в зимнее время и может негативно повлиять на них.
Во-вторых , необходимо заранее разметить территорию и приготовить своеобразные маячки. Они представляют собой проверочные стержни с уровнем. Если через время их положение не изменится, то и любая винтовая свая будет без проблем стоять на месте, выдерживая любую нагрузку в пределах своих заявленных возможностей.
Преимущества винтовых свай для песчаных грунтов
Как уже было сказано выше, строительство на песчаных почвах – процесс достаточно трудный.

Фундамент на сваях идеально для него подходит благодаря ряду важных достоинств:
1. Винтовые опоры являются достаточно ремонтопригодными.
2. Металлические стержни с лопастями могут ввинчиваться в любое время года.
3. Монтаж винтовых свай возможен при проведении строительных работ как на пылеватых почвах, так и на гравелистых.
4. Нет необходимости переживать по поводу неоднородности грунта. Достаточно убедиться в том, что установка винтовых свай проводится на участке, где отсутствуют камни, трубы или корни деревьев.
Особенно важным достоинством подобного рода опор является возможность их повторного использования. Это актуально при строительстве вспомогательных сооружений (беседок, дачных кухонь или гаражей). На песчаных грунтах это качество позволяет в любой момент фактически разобрать полученную конструкцию и перенести её в более подходящее место.
Не стоит также забывать, что свайный фундамент не только быстро создаётся, но и служит очень долго. Он также отличается достаточной надежностью, поэтому может быть использован даже для серьёзного строительства на песчаной почве. Самое главное – выбрать наиболее подходящие по типу и по длине опоры не нарушать технологию.
Таким образом, продукция завода «Гермес-ЗСК» позволяет без особых проблем проводить строительные работы любой сложности на любых грунтах. Благодаря тому, что стоимость винтовых свай достаточно небольшая, они быстро завоевали своё место на рынке строительных материалов. Кроме этого, специалисты отмечают, что опорные стержни с наконечниками-лопостями легко монтируются и выдерживают большую нагрузку, что позволяет использовать их для создания фундамента даже на песчаных грунтах.

Одно из главных преимуществ винтовых свай – возможность относительно быстро и легко возводить фундаменты на «сложных» грунтах, к которым, несомненно, можно отнести и пески с супесями.

В Подмосковье такие почвы встречаются не часто. Возможны два варианта:

• Верхний слой грунта полностью представлен песком. Это более редкий случай. Обычно такие участки находятся там, где раньше были песчаные карьеры.
• Верхний тонкий слой грунта представлен землей или торфом, а под ними находится песок. Такое наблюдается чаще. Как правило, в этих местах раньше находились торфоразработки. Можно считать, что свая устанавливается в песок, если толщина слоя торфа составляет не больше 40-50 см. В противном случае речь идет об установке свай на торфянике.

Особенности песчаных грунтов

Пески обладают двумя ключевыми свойствами, которые определяют особенности строительства свайно-винтового фундамента.

Во-первых, плотность такого грунта достаточно высока. Это делает закручивание свай вручную весьма сложной задачей.

Во-вторых, свойства песков различаются в зависимости от того, мокрые ли они, или сухие. Сухие пески и супеси имеют меньшее сопротивление грунта. Следовательно, устанавливать сваи в них проще.

Из этих двух особенностей следует вывод: если нужно закрутить винтовые сваи в обводненных песках на достаточно большую глубину, - более 150 см, - то не стоит даже пытаться делать это вручную. Понадобится специальная техника.

Особенности лидирующего бурения

Для того чтобы сваю было проще закрутить ручным способом в песок, суглинок или глину, обычно проводят лидирующее бурение – проще говоря, под сваю заранее готовят «дырку». На песке лидирующее бурение имеет некоторые особенности:

• Для песков применяется бур большего диаметра, чем для суглинков. Если на суглинках используют бур диаметром 90 мм, то на песках – до 200 мм. Большой диаметр призван компенсировать осыпание песка.
• Во время лидирующего бурения в суглинках в шахту заливают воду – она работает, как смазка, и помогает проще закрутить сваю. Во время лидирующего бурения на песке этого делать нельзя – мокрый песок осыпается намного быстрее, чем сухой, и затрудняет установку свай.

Особенности установки винтовых свай в песчаный грунт

Пески и супеси не являются пучинистыми грунтами. Сухой песок промерзает зимой на глубину всего 20-40 см. Это означает, что сваи можно устанавливать не так глубоко, как на торфяниках и суглинках, достаточно 120-150 см. И сами сваи могут быть короче – 200 см вместо 250. Это – экономия, одно из преимуществ песков и супесей.

Какие винтовые сваи бывают?

Различают винтовые сваи по диаметру, размеру лопасти (широколопастные и узколопастные), способу изготовления (сварные, литые и комбинированные), который непосредственно и влияет на прочность фундамента.

Где применяют винтовые сваи?

Этот вид опоры используют при возведении объектов гражданского и промышленного назначения: деревянные дома (каркасно-щитовые, из клееного или оцилиндрованного бруса), дома из блоков и СИП-панелей, кирпичные, шлакоблочные, из пено- и газоблоков, дома из ЛСТК; бани, беседки, заборы и другие ограждения, фонарные столбы, сооружения на воде (пирсы, маяки, причалы, пристани), магазины, торговые центры, линии электропередач, ангары, производственные помещения, трансформаторные и насосные станции.

Какое покрытие выбрать для винтовой сваи?

Самым надежным считается двухкомпонентное антикоррозийное покрытие, где первый слой на основе цинка и щелочи, а верхний – полиуретановой смолы. Это покрытие нового поколения соответствует ГОСТу и более устойчиво к механическому воздействию, чем ранее используемые смолы. Срок службы такого покрытия в слабоагрессивной среде – 20-25 лет.

На какую глубину закручивать винтовые сваи?

Минимальное заглубление – 1,5 м ниже уровня промерзания грунта. Максимальная глубина будет зависеть от типа грунта (иногда и более 8 м). Для Москвы и региона чаще всего используют 3-4 метровые сваи.

Какой срок службы винтовых свай?

Если фундамент на винтовых сваях установлен без нарушения технологии, то срок эксплуататции его зависит от степени агрессивности грунта. Среднестатистический показатель – 100 лет, но известны дома на сваях, которым уже 130 лет.

Какие бывают размеры винтовых свай?

Особенности конструкции свайных элементов:

• диаметр ствола — 100 мм — 300мм;
• диаметр лопасти — 200мм — 550мм;
• длина сваи — 1500мм — 9000мм;
• толщина лопасти — 3мм -10мм;
• толщина стенок — 8 мм — 12 мм;

Какие бывают типы наконечников на винтовые сваи?

Для винтовых свай наконечники выпускают сварные и литые.

Какие наконечники для винтовой сваи надежнее?

Сварные наконечники ничем не уступают по прочности литым, если качество швов проверяется аппаратом ультразвуковой диагностики. Литой наконечник имеет преимущества на каменистом грунте, в более сложных условиях, потому что он меньше подвергается деформации от камней.

Чем отличается литой наконечник от сварного?

Сварной наконечник изготавливают методом плазменной резки, которая обеспечивает высокую точность всех параметров. Литой наконечник представляет собой вылитый, единый массив металла, технология изготовления определяется уже его названием.

Как определить длину винтовой сваи?

Для определения оптимальной длины винтовой сваи необходим геологический анализ грунта. Для этого используют пробное завинчивание сваи (чтобы определить, на какой глубине она дает отказ) или приглашают специалиста для определения состава, несущей способности, плотности, химических и физических свойств грунта.

Какой шаг установки для винтовой сваи?

На длину шага между винтовыми сваями влияют разные характеристики: условия грунта, нагрузка на фундамент, тип ростверка, наличие перепада. Средняя длина шага – 200-250 см.

Как рассчитать количество винтовых свай?

Перед приобретением свай для фундамента надо определиться с длиной и диаметром винтовой сваи с учетом нагрузки на проектируемую основу, а также оптимальное расстояние между сваями в зависимости от характеристик провисания материала, выбранного для ростверка. При расчетах учитывают и многие другие факторы: тип постройки, материал, конструкция строения, виды нагрузок (статистических, динамических, нагрузок на выдергивание), тип грунта с глубиной его промерзания, регион строительства.

Дешевле ли свайно-винтовой фундамент ленточного?

Ленточный фундамент имеет высокую степень усадки, при неоднородном грунте или неточных расчетах это может повлиять на качество строения. Из-за большой массы бетона и арматуры этот тип опоры трудоемкий и дорогостоящий. В не слежавшихся грунтах, если уровень грунтовых вод высокий, такой тип фундамента имеет низкую несущую способность. Морозные пучения и атмосферные осадки сокращают срок службы ленточного фундамента. Всех этих недостатков лишен фундамент на сваях. Экономия всех ресурсов – до 50%.

Как вкрутить винтовые сваи вручную?

В комплекте свай должна быть инструкция с иллюстрациями и технологическая карта. Если коротко, то сначала необходима планировка и разметка участка. В обозначенных кольями местах пробуривают лунки, устанавливают и выравнивают уровнем сваи. Лишнее срезают болгаркой. Заливают внутрь бетон (соотношение песка и цемента – 4: 1) и закрепляют оголовки. Последний этап – монтаж ростверка (деревянный брус, швеллер, ж/б).

Винтовую сваю надо вкручивать так, чтобы лопасть полностью погрузилась в непромерзающий грунт. При этом учитывают глубину промерзающего слоя и размеры части сваи с лопастями. 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.

Какая допустимая нагрузка винтовой сваи?

Вертикальная нагрузка на винтовые сваи — 1- 30 тонн.

Как избежать коррозии винтовых свай?

Сваи покрывают двухкомпонентным антикоррозийным составом на основе полиуретановых смол. Это покрытие устойчиво к механическим воздействиям. Любой металл подвержен коррозии, и сваи без защиты тоже. Но чем больше глубина погружения, тем плотнее и пластичнее грунт, что практически исключает контакт с кислородом, провоцирующим коррозию. Если внутрь сваи залить бетон, то дом может простоять 100 лет.

Что твакое оголовок винтовой сваи

Оголовок – это металлическая площадка разных размеров с приваренным кольцом усиления – стаканом с диаметром, большим, чем у ствола сваи, и 4 косынками — ребрами жесткости. Приваривается в верхней части ствола сваи.

Какие винтовые сваи подойдут для глины?

Для винтовых свай любого типа не подходят только скальные породы. Винтовая свая в глинистом месте отлично противостоит силе морозного пучения. На уровне выше, чем глубина промерзания, глина скользит по стволу, который очень гладкий и спокойно его пропускает. От подвижек ствол удерживает лопасть. Водонасыщенная глина зимой сжимается, весной разжимается, вызывая деформацию окон и дверей при традиционном фундаменте. Винтовые сваи эту проблему решают, так как пучинистый грунт им не страшен.

Какие грунты подойдут для винтовых свай?

Для свайного фундамента подходит любой тип грунта, кроме каменистого, (даже вечная мерзлота), но наиболее целесообразно применять этот вид:

• 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 сложном ландшафте (перепады высот, отсутствие свободного пространства, большое количество насаждений).

Винтовые сваи в последние годы стали приобретать все большую популярность. Их активно применяют в строительстве малоэтажного загородного жилья и при возведении малых архитектурных форм, при прокладке линий электропередач, трубопроводов и строительстве ограждений автостоянок, оборудовании причалов, пристаней и т.д. Причем, использование винтовых свай возможно абсолютно на всех типах грунта, включая торфяные и болотистые, кроме скального грунта. Несомненно, обладают целым рядом преимуществ, но чтобы эти преимущества были в полной мере реализованы, необходимо правильно и качественно устанавливать винтовые сваи. Между тем, нехватка специальных знаний и неопытность монтажников при установке винтовых свай способствует тому, что допускает ряд ошибок, которые впоследствии могут привести к разрушению строения, опирающего на эти сваи.

Одной из распространенных грубых ошибок является вывинчивание сваи с целью регулировки высоты. Дело в том, что высокая несущая способность винтовой сваи обеспечивается путем завинчивания, при котором межвитковые промежутки почвы не подвергаются разрыхлению, а скорее уплотняются лопастью сваи. Поэтому ввинчивая, а затем вывинчивая сваю, образуется под ней слой рыхлого грунта и в итоге свая может под воздействием нагрузки просесть на высоту вывинчивания.

Другая ошибка – не вертикальная установка сваи. При ввинчивании свая в грунте может натолкнуться на подземные непреодолимые препятствия и так сказать, «уйти в сторону». Максимально допустимое отклонение от вертикали по технологии может быть не более 1,5 – 2 градуса. Превышение этих параметров ведет к неустойчивости сваи, даже если верхушка сваи совпадает с запланированным размещением. В таких случаях лучше изменить размер сваи, но добиться вертикальности, при этом отдельно укрепив верхушку сваи к плоскости надстройки. Стоит отметить, что сваю, завинченную под углом, превышающим допустимые параметры, нельзя наращивать.

Ещё одна ошибка – ввинчивание сваи в предварительно выкопанную яму по каким-либо причинам. Для обеспечения достаточной несущей конструкции глубина установки сваи в основной (коренной) грунт должна быть не менее, чем на 600-800 мм. Это условная величина и может изменяться в большую сторону в зависимости от конкретных условий. Например, винтовая свая длиной 2,5 м для изготовления завинчивается в грунт на глубину не менее 1,5 м. Если верхний слой грунта является нестабильным (торф), то винтовая свая наращивается на необходимую длину и далее завинчивается до тех пор, пока не пройдет этот нестабильный грунт. Другими словами, винтовая свая должна иметь горизонтальную стабильность.

Ошибкой является и тот случай, когда винтовая свая с толщиной стенки трубы (ствола) 4 мм не бетонируется, что должно обеспечивать сваю увеличением параметров жесткости на изгиб и препятствовать разрыву трубы под воздействием замерзшего грунта. Кроме этого, бетонирование ствола сваи не до самого верха приводит к внутренней коррозии ствола, а, следовательно, к сокращению срока службы.

Зачастую бывает так, что участок не является абсолютно ровным, а грунт – однородным. Винтовые сваи оказываются установленными на разную глубину. В целях экономии некоторые монтажники могут либо не подрезать сваи «в уровень», либо завинчивать сваи на глубину, меньше положенной. Это, как правило, приводит к неравномерности несущей способности сваи. Пытаясь выровнять уровень, неопытные монтажники допускают вывинчивание сваи, что в результате может обеспечить просадку сваи. Не срезанные технологические отверстия существенно снижают долговечность и прочность ствола сваи. Приваренный оголовок и сварочный шов в целях избегания коррозии следует окрашивать.

Заметим, что срок службы винтовой сваи составляет 80-100 лет и несоблюдение технологии и соответствующих параметров завинчивания сваи мало того, что сокращает срок эксплуатации сваи, но и может привести к разрушению надстраиваемой конструкции.

Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно не правильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

• 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением .

Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

Грунт основания, определенный по итогам изысканий	Rо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см 2
Галька с глиняными частицами	4,50
Гравий с глиняными частицами	4,00
Песок крупной фракции	6,00
Песок средней фракции	5,00
Песок мелкой фракции	4,00
Пылеватый песчаный грунт	2,00
Суглинки и супеси	3,50
Глины	6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения	1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению	1,00

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 . Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Тип грунта	Несущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта
	1,5 м	2,0 м	2,5 м	3,0 м
Мягкопластичный лесс	2,2	2,9	3,6	4,3
Полутвердая глина	4,7	5,4	6,0	6,7
Тугопластичная глина	4,2	4,9	5,6	6,3
Мягкопластичная глина	3,7	4,4	5,0	5,8
Полутвердые суглинки и супеси	4,4	5,1	5,8	6,5
Тугопластичные суглинки и супеси	3,9	4,6	5,3	6,0
Мягкопластичные суглинки и супеси	3,5	4,2	4,8	5,5
Песок средней и крупной фракции	—	9,7	10,4	11,1
Песок мелкой фракции	—	6,3	7,0	7,7
Песок пылеватый	—	4,9	5,6	6,3

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

• грунты на участке — глина;
• диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
• масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
• периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

• сечение;
• длина;
• распределение под несущими стенами.

Похожие статьи