— малый срок монтажа основания. В частности, установка фундамента обычно длится до двух дней, в том числе и при ручном погружении свай.
Подробный обзор винтовых лопастных свай разных типов
Винтовые сваи – это металлические трубы, полые внутри, на конце которых приварена лопасть, выполняющая функцию бура. Такая опора с винтовым наконечником отвечает за передачу нагрузки от дома, которую провоцирует его вес, на грунт. Благодаря характерному анкерному строению, элемент фундамента надежно закреплен в земле и не выталкивается наверх из-за пучения при промерзании грунта.
Такая разработка появилась неслучайно, ведь всем известно, что для легковесных сооружений зимнее пучение оборачивается серьезной проблемой, особенно если речь идет о строительстве деревянного дома на водянистой глинистой земле. Даже заглубление опоры ниже линии промерзания может не дать желаемого результата, так как малый вес постройки не противодействует существенным силам пучения, действующим на нижний сегмент основы, и она полностью или частично выталкивается вверх. И только благодаря расширению, которым снабжены винтовые сваи типа шуруп, удается избежать подобных неприятностей.
Плотный слой грунта надежно удерживает лопасть, и металлический штырь остается на своем месте. Здесь можно не беспокоиться о разрыве сваи, так как прочностные характеристики стали на растяжение соответствуют 330 – 600 МПа, в то время как силы пучения не превышают 0,2 МПа.
Типовые опоры, их диаметр и выдерживаемый вес
Размеры свай и их длина должны соответствовать категории строения. Типовые размеры конусных опор, задействованных в частном строительстве, имеют следующие параметры:
Первое цифровое значение обозначает диаметр стволовой части (мм), а второе – диаметр винтовой лопасти. Для конструкций, имеющих легкий вес, к которым можно отнести ограждения и садовые постройки, подойдет опора, ствольный диаметр которой равен 76 мм. Забор с кирпичными столбами, дачные пристройки, навесные конструкции и беседки устанавливают на конусы, у которых диаметр составляет 89 мм. Для небольшого деревянного дома из бруса и бревна, а также каркасных построек подходят оцинкованные лопастные стержни чуть большего размера (108 мм). Ну и завершают наш рейтинг самые мощные образцы несущих элементов фундамента (133 мм), с лихвой выдерживающие натиск тяжелой бревенчатой избы и пеноблочного сооружения. Чтобы точно рассчитать размеры необходимых свай с наконечником, нужно знать хотя бы приблизительный вес будущих хором.
ПВХ трубы в качестве обсадной трубы для буронабивных свай стали применятся не так давно. Как правило, используют недорогие канализационные трубы нужного диаметра (от 200 до 500 мм).
Конструкции предварительно изготовленных свай
Такие сваи в зависимости от материала изготовления подразделяют на: железобетонные, стальные, комбинированные и деревянные. В свою очередь железобетонные сваи подразделяют:
по конструктивным особенностям – на сваи цельные и составные;
по способу армирования – на сваи с поперечным армированием и без него, с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой;
по форме поперечного сечения (Рис.3);
по форме продольного сечения (Рис.4).
Рис.3 Поперечное сечение свай
Рис.4 Продольное сечение свай
В настоящее время наиболее часто применяют призматические сваи сплошного квадратного сечения, квадратного сечения с круглой полостью и полые цилиндрические.
Рис.5 Конструкции железобетонных свай
Сваи сплошного квадратного сечения выпускают сечением от 0,2х0,2 до 0,4х0,4 м и длиной от 3 до 16 м. При необходимости увеличения длины, сваи стыкуют применяя соединения различного типа. Известны случаи применения составных свай длиной до 100 метров. Сваи сплошного квадратного сечения применяют в любых сжимаемых грунтах без твердых включений для передачи на основание вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок. Полые круглые сваи изготавливают цельными или составными. Длина одного звена от 4 до 8 м, длина составной сваи до 40 м. Полые круглые сваи выпускают диаметром от 0,4 до 0,8 м . Такие сваи больших диаметров иногда применяют в качестве оболочек для прокладки коммуникаций.
Применение сваи квадратного сечения с круглой полостью позволяет снизить расход цемента до 25% и арматуры до 60%. Но область применения таких свай ограничена вдавливающими нагрузками до 500 кН и горизонтальными до 15 кН. Деревянные сваи представляют собой простейшую конструкцию – бревно с заостренным нижним концом. Верхний конец сваи снабжается стальным кольцом, защищающим от «размочаливания» во время забивки. Стальные сваи подразделяют на трубчатые и шпунтовые (шпунт Ларсена). Трубчатые сваи изготавливают из стандартных стальных труб диаметром от 0,2 до 0,8 м, шпунтовые – из стального шпунта различного профиля. Также в качестве свай используют двутавровые балки и швеллеры.
Рис.6 Профили прокатного стального шпунта Ларсена
Преимуществом стальных свай является возможность наращивания длины по мере погружения в грунт.
Способы погружения предварительно изготовленных свай
В настоящее время применяют: вибропогружение, забивку, статическое вдавливание и ввинчивание свай. Вибропогружение свай наиболее эффективно в насыщенных водой, преимущественно песчанных грунтах. Вертикальные колебания, передаваемые через сваю, разжижают грунт, что приводит к уменьшению сил трения и дает возможность легко погружать сваи. После прекращения работы погружателя структура грунта вокруг сваи в течение некоторого времени восстанавливается, что увеличивает трение на боковой поверхности сваи.
Забивка свай в грунт осуществляется сваебойными молотами. Молоты для забивки свай подразделяются на механические, дизельные, паровоздушные и электрические. При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв.
Суть метода заключается в размыве грунта. Напор воды подается по трубам к концу сваи, что значительно уменьшает сопротивление грунта. Также для уменьшения сопротивления грунта погружению свай, их забивают в предварительно пробуренные лидерные скважины. Глубина скважин не должна превышать 0,9 от длины сваи и иметь диаметр не более диагонали поперечного сечения сваи.
Статическое вдавливание свай применяется в условиях, исключающих применение вибропогружения и забивки. Применяется при устройстве свайных фундаментов вблизи сооружений или усилении существующих фундаментов. Для этого используют специальные станки, оснащенные крановой установкой для подачи свай, вдавливающим механизмом и контргрузами, например DTZ360, масса которого с противовесами может достигать 364 т.
Ввинчивание свай, осуществляется, практически любыми буровыми установками, оснащенными особыми механизмами (кабестанами). Метод основан на применении специальных (винтовых) свай снабженных в нижней части винтовыми лопастями.
В особенно сложных условиях, например – при сильном промерзании грунта или чрезмерной нагрузке на почву, рекомендуется применение свай с различными формами. Они могут быть как изготавливаемыми в грунте, так и забивными.
Составляющие свайного фундамента
Свайный фундамент состоит из нескольких составляющих. Его конструкция может изменяться в зависимости от типа применяемых материалов и других факторов, но в целом выглядит следующим образом:
- сваи, погруженные в землю;
- в верхней части они соединяются ростверком, который может состоять из балок или плит и находиться над уровнем грунта.
Виды ростверков свайных фундаментов: сборные, монолитные, монолитно-сборные. В случаях, когда голова сваи является ее продолжением и соединяется с другими колонами, в изготовлении ростверка необходимость отпадает.
Во всех типах фундаментов ростверк служим для равномерной передачи нагрузки от здания к сваям, а от них – на грунт.
Классификация по типу материала
Чтобы определить, какие бывают сваи, следует более подробно рассмотреть их классификацию по типу материала. От его выбора будет зависеть долговечность, надежность, устойчивость к внешним раздражителям возводимого фундамента.
Деревянные
Изделия изготавливаются преимущественно из следующих пород древесины:
Сваи из дерева бывают цельными и сращенными по длине, во втором случае бревна соединяются с помощью металлических накладок.
При меньшей цене изделий из дерева важно учитывать, что они способны выдержать меньшую нагрузку по сравнению с железобетонными или железными аналогами. Чаще всего деревянные сваи применяются при сооружении временных конструкций.
Железобетонные
Данная разновидность свай имеет наиболее распространенное применение. Они могут быть как монолитными, так сборными.
Монолитные конструкции имеют разное сечение: круглое, квадратное, прямоугольное. Параметры сечения – от 20Хдо до 40Х40. Конец, погружаемый в грунт, имеет пирамидальную форму. При забивке фундамента он дополнительно защищается стальным башмаком. Монолитная конструкция почти всегда укрепляется посредством внутреннего продольного армирования. Для увеличения прочности сваи она может иметь поперечное армирование из низкоуглеродистой проволоки.
Наиболее распространенный вид железобетонных свай
Сваи сборной конструкции собираются из трубчатых железобетонных элементов. Сборка осуществляется заранее на производстве или непосредственно на месте строительства.
Забивка железобетонных свай может осуществляться при помощи копров, передвижных кранов и прочего специализированного оборудования. Широкое распространение получила менее затратная технология вибропогружения.
При забивке свай их верхняя поверхность защищается тройным слоем металлической сетки с шагом от 5 см. Данная мера предотвращает разрушение железобетонного изделия в процессе передачи нагрузки от молота.
Металлические
Основное преимущество металлических или винтовых свай заключается в возможности точечного создания несущей способности в местах, где применение железобетонных технологий либо невозможно по причине трудного доступа, либо является слишком дорогим. На сегодняшний день в гражданском строительстве данный вид опор применяется все чаще.
Изделия изготавливаются из цельнолитых труб, с одной стороны сведенных к конусу. Около наконечника к трубе приваривается реборда из листового металла. Существуют следующие виды винтовых свай:
Применение металлических свай целесообразно в строительстве фундамента на сложном грунте. С их помощью можно значительно сэкономить бюджет, при этом достигается максимальное качество и прочность конструкции. Сроки возведения фундамента и шум сокращаются в 2 раза по сравнению с железобетонными аналогами.
Как известно, строительство фундамента ТИСЭ осуществляется специальным буром (ТИСЭ-Ф). Он представляет собой раздвижной брус, имеющий две ручки и режущие края.
Как правильно выбрать?
Каждый тип опор характеризуется своими особенностями, преимуществами и недостатками. К наиболее долговечным относят железобетонные и металлические конструкции. При этом имеют в виду, что ж/б столбы способны удерживать больше вес в течение 100 лет, тогда как металл подвержен коррозии. Но недостаток стали можно компенсировать качественным защитным покрытием и тогда эксплуатационный ресурс фундамента повысится до 70–90 лет.
В свою очередь винтовые изделия можно монтировать своими руками всего за несколько дней, тем самым сокращая расходы на строительство. В случае необходимости такой фундамент можно усилить или отремонтировать.
Но когда по проекту требуется ж/б основание со значительной несущей способностью, то самостоятельно конструктор может только заложить буронабивные опоры, либо пригласить специалистов, которые с помощью техники погрузят в грунт силовую конструкцию за один день.
Пластиковые изделия используют в качестве обсадных труб для буронабивных свай для малоэтажного строительства и при возведении легких построек. Материал ПВХ характеризуется стойкостью к механическим повреждениям и переувлажненной почвенной среде, но имеет ограниченную грузоподъемность. Скорость возведения буронабивных опор ограничена временем затвердевания бетона. Срок службы такого фундамента – не более 70 лет.
Забивные деревянные опоры применяют при возведении:
- каркасных;
- щитовых;
- деревянных домов;
- бань;
- тех конструкцией, вес которых допустим относительно несущей способности свайного фундамента.
Древесина – экологичный материал, с которым легко работать, но не смотря на пропитку гидрофобными составами, антипиреном и антисептиком, срок службы такой силовой конструкции ограничен 40–60 годами.
Для сравнения стоимости фундамента для строительства частного дома ниже приведена таблица со среднерыночными ценами:
| Тип силовой конструкции (по способу погружения) | Цена сваи с монтажом, руб. | Цена закладки фундамента площадью 6 на 6 м под ключ, руб. |
| винтовые стержни | от 2600 | от 35000 |
| забивные опоры | от 10000 | от 120000 |
| буронабивные сваи | от 6000 | от 70000 |
