Винтовые сваи: характеристики, достоинства и недостатки

Лучше быть во всеоружии

Свая винтовой конструкции состоит из ствола, который может быть цельным или составным, и наконечника. Суть её применения заключается в том, чтобы за счёт поворотных усилий пройти слабые слои грунта и зацепиться за плотные, несжимаемые пласты. В грунте она фиксируется благодаря лопастям, их же поверхностью, а не только стволом, опирается на грунт.

Принцип работы винтовой сваиИсточник avocet.ru

Если сравнить винтовой вариант свай с забивным, то преимущества первых очевидны, если сравнивать с точки зрения трудоёмкости монтажа, наличия шума и вибраций. Опять же, в условиях небольшого объекта можно обойтись и без бурильной или сваебойной техники. Однако не всё так прекрасно, как хотелось бы.

Так ли надёжно винтовое основание, как принято считать

Свайные фундаменты, в том числе и винтовые, закладываются в сложных гидрогеологических условиях, когда ленточный вариант неприемлем. И они должны точно так же проектироваться, как и любые другие, с расчётом по несущим состояниям: сопротивлению грунта, прочности материала свай и ростверков, осадке от вертикальных нагрузок. Мало того, что при самостоятельном строительстве этого никто не делает, так ещё и опоры надлежащего качества найти практически невозможно:

• В погоне за возможностью удешевления, современные производители убирают из винтовых свай до нескольких миллиметров металла, который раньше являлся антикоррозийным запасом прочности, и предусматривают вместо него более дешёвое антикоррозийное покрытие.
• К минимуму свели и диаметр лопастей, а так как толщина ствола пропорционально зависит от этого размера, то и он стал меньше. В новом формате, далёком от идеала, свая, наиболее часто применяемая в малоэтажном строительстве, имеет размеры 300/108 (диаметр лопасти/диаметр ствола) с толщиной стенки 4 мм. Кстати, такие параметры винтовых опор в западных странах просто недопустимы.

Современный (бюджетный) формат винтовой сваиИсточник ecodom-kostroma.ru

Выдержка из документаИсточник ecodom-kostroma.ru

• Тем не менее, и сегодня производители гарантируют металлическим сваям полувековой срок службы, хотя при этом они стали почти вдвое дешевле буронабивных свай – капитальных, проверенных временем и очень надёжных. В чём-то же должен быть тут подвох!
• А состоит он вот в чём. Монтировать металлические опоры с современными параметрами свай не стоит в том случае, если срок службы стенового материала больше тех самых 50 лет (бетоны, кирпич, натуральный камень). И даже деревянный сруб, при надлежащей обработке и внешней защите может прослужить дольше, чем этот «очень надёжный» фундамент.

Железобетонный ростверк прослужит дольше опорИсточник evroctandart.su

Получается, что строить дом на винтовых сваях имеет смысл, только если он возводится по каркасной технологии. В неё данный конструктив фундамента вписывается просто идеально: нагрузки на опору минимальные, и ему не надо «конкурировать» со стенами по долговечности. В первую очередь это касается лёгких хозяйственных построек, на столь длительный срок службы которых вряд ли кто-то рассчитывает.

Целесообразность такого решения весьма сомнительнаИсточник www.hebelblok.ru

Как убедиться в качестве свай

Это было про общие возможности фундамента. Теперь про кустарное производство, избавиться от которого в нашей стране в принципе невозможно. Поэтому до того, как вкручивать винтовые сваи на своём участке, нужно озадачиться поисками приемлемой по качеству продукции. Готового рецепта тут нет, но несколько советов по этому поводу можем дать:

Вряд ли на захудалой металлобазе можно приобрести качественные металлические сваи, так как их производство является технологически сложным процессом и требует хорошей организации труда и материального обеспечения.

Так вырезают лопасти для свайИсточник chelny.zoon.ru

Если у свай толщина минимальная – те пресловутые 4 мм, о которых говорилось выше, значит, производитель обязан обеспечить надёжную антикоррозийную защиту. Не верьте, если вам рассказывают о наличии цинкового покрытия – на дешёвых сваях его не может быть по определению, да и установки для его нанесения вещь дефицитная. На практике покрытия применяются другие (например, грунтовка ГФ-021), иногда даже и нормального качества. Но в этом нужно убедиться.

Качество очевидноИсточник bibliostroy.ru

Следующий совет опять же касается толщины стенки сваи. Она и так уже уменьшена донельзя, и если замерите этот размер рулеткой и обнаружите недостающий миллиметр – откажитесь от покупки. Из-за него срок службы поставленного на такой фундамент дома может сократиться лет на 10.

Советы по выбору фундамента

Как правило, рассматривая плюсы и минусы того или иного типа фундамента, мы хотим узнать, стоит ли его использовать для своего будущего строения, будь то дом, гараж или какая другая постройка.Так вот Вам несколько советов, которые помогут сделать выбор в пользу свайно-винтового фундамента, а может быть и переубедить Вас его использовать:1. В случае, когда на строительном участке грунт оставляет желать лучшего, а твердые породы расположены очень глубоко(6-8м), затраты на свайно-винтовой фундамент значительно увеличатся, потому что придется наращивать сваи. В этом случае попробуйте рассчитать другой тип фундамента, например, плитный с ребрами жесткости. Возможно, что он будет дешевле.2. Винтовые сваи лучше покупать у проверенных производителей, помните — значительно сэкономив на сваях, Вы можете, так же значительно, потерять на качестве, что будет более плачевно.3. При выборе размера и типа винтовых свай, стоит учесть, что нагрузка, которую они выдерживают, зависит не только от самих свай, но также напрямую от типа грунта, в котором будет расположено их основание.4

Хоть металл влагу из грунта впитывать не может, но она все же очень пагубно на него действует, поэтому при выборе винтовых свай, обращайте особое внимание на качество антикоррозийного покрытия.5. Частично изучить грунт, в который будет закладываться фундамент, можно попробовать самостоятельно, выкопав яму глубиной около 2 метров

Только не копайте в месте установки свай, потому что после того, как яма будет закопана, грунт в том месте будет насыпной, а закладывать основание сваи в насыпном грунте грозит значительными проблемами.6. При изучении основных достоинств и недостатков  такого типа как свайно-винтовой фундамент, нельзя судить и делать выбор по одному или нескольким критериям, необходимо досконально изучить все стороны данного вида и сравнить их с другими фундаментами, подходящими для Вашего строения.

Влияние габаритов на стоимость

Выбор типа и параметров свай обусловлен не только их практичностью в исходных условиях, но и экономической целесообразностью. Поскольку несущая способность силовых элементов зависит от габаритов, то полезно оценить, насколько меняется стоимость для различных моделей опор.

Зависимость цены винтовых опор от габаритов отражена в таблице:

Длина стержня, м	Диаметр трубы, мм	Размер лопасти, мм	Цена, руб.
1,5	57	200	850
2,0	76	250	1150
2,0	89	250	1290
2,5	89	250	1400
1,5	108	300	1200
2,0	108	300	1450
2,5	108	300	1550

Сравнить, как изменяется стоимость забивной опоры в зависимости от размеров, можно по данным из таблицы:

Длина ствола, м	Тип сечения, мм	Стоимость, руб.
3	150х150	1350
4	150х150	1750
3	200х200	1800
4	200х200	2300

От размеров буронабивных опор зависит потребность в бетоне, цена на который определяется исходя и его прочностных характеристик. Стоимость такого фундамента обходится в среднем от одной тысячи рублей за погонный метр.

К факторам, увеличивающим стоимость, относят:

• расход и класс арматуры,
• гидроизоляционные материалы,
• песок,
• щебень и т.д.

Как видно из представленных данных, цена силовых элементов прямо пропорциональна их параметрам.

Чем больше размеры, чем выше несущая способность такого основания. К факторам ценообразования также следует относить качество использованного материала.

Утепление каркасного дома

В качестве изолирующих материалов для каркасного дома рекомендуется использовать.

• Минеральную вату.
• Эковату.
• Пенополистирольные утеплители.
• Полиуретановые наполнители.

Утепление каркасного дома на сваях начинают с применения изоляционного слоя утеплителя фирмы Технониколь, для достижения максимальной эффективности. Данный утеплитель производится из диабаза и габбро, при этом имеет минимальную толщину изоляционного листа. Утеплители, произведенные по технологии фирмы Технониколь, хорошо защищают каркасный дом от теплопотерь и гасят наружные звуки, обеспечивая жильцам акустический комфорт. Поверх минерального утеплителя Технониколь можно безопасно укладывать магистрали, а также компоненты системы теплый дом.

Этапы производства

Изготовление металлических стержней – несложный процесс, если имеется необходимое оборудование.

Процесс выглядит следующим образом:

1. На режущем оборудовании формируют заготовки.
2. Берут листовой прокат 4 – 5 мм и при помощи лазерной резки делают из него заготовку под будущую лопасть.
3. Вал и лопасть формируют на загибочном станке.
4. Сваривают лепестки конуса, присоединяют лопасть к валу.
5. Стержень очищают от сварных швов, окалины, обезжиривают – готовят к антикоррозийной обработке.
6. Вручную обрабатывают сваю двухкомпонентным эпоксидно-виниловым составом, защищающим от ржавчины. На этом же этапе наносят эмалевую грунтовку – для защиты металла от ржавчины и электропроводности.
7. Изделия сушатся в специальной камере 3 – 4 часа.
8. На заключительном этапе проверяют качество продукции и готовят к отправке.

Подготовка участка и закупка материалов

Скорость и качество монтажа свайно-винтовых фундаментов во многом зависит от предварительной подготовки стройплощадки.

Перед началом строительства необходимо очистить участок от сорняков, кустарников и деревьев, которые могут помешать проведению работ.

Если установка свай проводится в зимний период, следует также убрать снег с территории, на которой будет возводиться баня.

Также необходимо заблаговременно позаботиться о снабжении водой и электроэнергией. Вода понадобится для подготовки цементно-песчаной смеси, электричество требуется для освещения и работы электрооборудования.

Для строительства фундамента понадобятся стальные винтовые сваи диаметром не менее 89 см. Оптимальная толщина металла – 3,5-4 мм. Опоры с такими параметрами могут выдерживать эксплуатационные нагрузки до 5 тонн.

При заливке внутренних полостей свайных опор понадобится достаточно количество бетонной смеси марки М300 или выше. Для ее приготовления следует заблаговременно закупить песок, цемент и щебень. По желанию можно добавить в раствор специальные модификаторы для повышения морозостойкости бетона.

Для обвязки свайно-винтового основания может применяться древесная доска, швеллеры или металлическая профилированная труба. Если используется древесина, при закупке материалов необходимо также приобрести специальные средства для ее антисептической обработки.

Последний пункт в списке необходимых материалов — гидроизоляция. В качестве таковой можно использовать жидкую резину и гидрофобные краски.

Свайно-винтовой фундамент: плюсы и минусы

К преимуществам использования винтовых свай относятся:

• быстрый и недорогой монтаж – справиться с установкой опорных элементов можно за один день;
• погружение элементов в грунт без использования спецтехники, если позволяют свойства грунта;
• минимальный объем земляных работ – вынимать грунт под опоры практически не требуется;
• возможность строительства на большинстве грунтов (за исключением скальных и болотистых);
• ведение работ в любое время года – опорные элементы вкручиваются даже в мерзлый грунт;
• сокращение сроков строительства – ростверк монтируется сразу после установки опор, и если он не из монолитного бетона, можно сразу приступать к возведению стен;
• минимальный объем вспомогательных работ, связанных с вывозом лишнего грунта и уборкой мусора;
• экономия – стоимость свайно-винтового фундамента на 60-70-% ниже ленточного;
• возможность использования при строительстве на сложном рельефе – нет необходимости выравнивать площадку, строительство можно вести на склоне, используя сваи различной длины.

Минусы свайно-винтового фундамента:

• металл подвержен электрохимической коррозии и со временем разрушается;
• скорость разрушения повышается в несколько раз, если в грунте распространяются блуждающие токи из-за повышенной насыщенности воды и расположенных неподалеку электротехнических объектов (электрическая подстанция, железная дорога, антенна сотовой связи и т.д.);
• в процессе установки опора может деформироваться, лопасть оторваться;
• винтовой фундамент не дает возможность построить дом с подвалом;
• требуются серьезные меры по утеплению пола.

Виды свай

Определенный вид основания можно использовать при конкретных условиях. Свайный фундамент для дома отличается не только по размерам, глубине погружения и частоте расположения укрепляющих элементов. Одной характеристикой такого основания дома являются виды свай. Они разделяются на виды по таким параметрам:

1. Материалы. Сваи могут изготавливаться из бетона, металла, дерева. Оптимальным вариантом являются комбинированный материал, который отличается прочностью, надежностью и долговечностью.
2. Метод погружения. По этому признаку они делятся на забивные, винтовые и буронабивные.
3. Несущие нагрузки. По этому параметру они делятся на сваи-стойки и сваи, которые продолжают висеть в почве.

От этих параметров также будет зависеть и конечная стоимость постройки дома.

Для различных грунтов и условий используется свой свайный фундамент – фото ниже показывает разновидности применяемых винтов.

Для каждой постройки и в зависимости от вида грунта, нужно подбирать определенный вид свайИсточник bouw.ru

Как установить самому: пошаговая инструкция

Настоящая инструкция не является догмой, а носит исключительно рекомендательный характер

Следует обратить внимание на некоторые ключевые пункты, выполнение условий которых обязательно

Инструменты и материалы

Перед началом работ подготавливают следующие инструменты и материалы:

• садовый бур;
• растворомешалка;
• лопаты;
• магнитный уровень;
• угловая шлифмашина;
• лазерный уровень;
• отрезки водопроводных труб длиной от 2 до 3 метров;
• монтажная насадка;
• винтовые сваи;
• оголовки;
• электросварка.

Подготовка

С территории строительного участка убирают мусор, и по возможности удаляют растительность и плодородный слой почвы (100 – 150 мм).

Далее выполняют следующие действия:

1. С помощью шнура и колышков переносят план свайно-винтового фундамента на участок.
2. В точках разметки угловых опор садовым буром делают приямки глубиной 300 мм.
3. Правильность построения прямоугольников разметки проверяют равенством диагоналей между противоположными углами, измеряя их шнуром.
4. На прямых участках линий разметки под опоры тоже бурят приямки. Диаметр приямка должен быть таким, чтобы винт плотно входил в него. Это нужно для точной корректировки изначального вертикального положения ВС.

Как правильно вкрутить?

Подготовив свайное поле, переходят непосредственно к монтажу свай. Для того, чтобы самому правильно закрутить опоры можно применить один из трех способов:

• В процессе установки участвуют 2 человека. Один, продев рычаг в монтажное отверстие, вращает сваю вокруг своей оси, а второй удерживает двумя руками опору в вертикальном положении. Такой способ эффективен при глубине заложения фундамента не более 1,5 м и диаметре ствола 57 мм.
• ВС монтируют три человека. Два работника, вдев отрезки труб в верхний конец сваи с противоположных сторон, двигаются вокруг по часовой стрелке. Третий работник контролирует ровное вхождение сваи перпендикулярно горизонту.
• Третий способ — это применение монтажного оголовка, который надевают на верхушку трубы и фиксируют отрезком трубы через монтажные отверстия ствола опоры. По обеим сторонам оголовка сделаны петли из арматуры, которые позволяю продеть сквозь них трубы-рычаги любой длины и диаметра.

  Это позволяет значительно увеличить вращательные усилия и сократить время монтажа. Для контроля вертикального положения опоры на ствол крепят магнитный уровень. Работник, глядя на положение пузырька прибора, усилием рук выправляет положение сваи относительно горизонта и вертикали.

Обрезка

По окончании завинчивания приступают к обрезке свай:

• выбирают самую короткую опору и ниже её отверстий делают отметку с помощью лазерного нивелира;
• отметку надземной высоты ствола переносят на все опоры с помощью того же нивелира;
• выравнивание высоты СВФ относительно горизонтальной плоскости производят спиливанием частей труб выше отметки угловой шлифмашиной.

Бетонирование

Процедура осуществляют следующим образом:

• заливают полости свай бетоном М 300. Его готовят в растворомешалке или ручным способом в подходящей ёмкости. В ёмкость засыпают цемент М 400 – 500, песок и щебень в пропорции 1:2:2;
• в процессе перемешивания постепенно добавляют воду до получения жидкой тестообразной однородной массы;
• для быстрой заливки без потерь в опору вставляют самодельную лейку, свёрнутую из куска жести;
• по мере заполнения ствола бетон уплотняют отрезком арматуры, выдавливая из него воздух.

На верхние концы ВС надевают оголовки и приваривают их к сваям с помощью электросварки. На площадки оголовков укладывают металлопрофиль ростверка. Далее приступают к монтажу перекрытий и стеновых ограждений.

Виды опор

Рассмотрим, какие виды винтовых опор используются в современном строительстве:

По области применения

Использование этого типа фундамента ведется гораздо шире, чем это может показаться на первый взгляд.

Винтовые сваи успешно применяются в следующих областях:

• Капитальное строительство.
• Индивидуальное жилое строительство.
• Мосты, причалы, прочие гидротехнические сооружения.
• Несущие опоры ЛЭП, мачты и т.п.
• Ангары.
• Теплицы.
• Заборы или ограждения и т.д.

Рост популярности этого типа основания значительно расширил область применения, и этот процесс еще не закончен.

Размеры

Используются стальные трубы разных диаметров. Наиболее распространены трубы 108 мм, этот размер обеспечивает достаточно высокую несущую способность при хорошем вхождении в грунт.

Общий диапазон диаметров труб находится в пределах 57-219 мм, но в некоторых случаях используются и более толстые опоры.

В частном домостроении трубы более 159 мм не используются из-за сложности погружения.

Длина труб также имеет много вариантов. Существуют типоразмеры от 1650 до 9000 мм, используемые в соответствующих условиях.

Чем меньше прочность и плотность грунта, тем длиннее должен быть ствол.

Количество лопастей

Существуют одно- и многолопастные конструкции. Однолопастные используются на относительно надежных грунтах.

Превышение нагрузки или реверс сваи при установке приводят к потере сцепления с грунтом.

Для ответственных построек на слабонесущих грунтах используют многолопастные сваи, которые демонстрируют большую устойчивость к возможным нагрузкам.

Кроме того, увеличение количества лопастей позволяет уменьшить диаметр ствола, что облегчает погружение.

При этом, толщина стенок должна обеспечивать необходимую жесткость.

Наконечники

Наконечник принимает на себя нагрузку при погружении, что выдвигает довольно жесткие требования к его конструкции.

Существуют:

• Сварные наконечники. Изготавливаются путем заужения диаметра трубы путем удаления клиновидных участков и соединения полученных фрагментов в конус. Швы свариваются и образуется заостренный конец. Применяются для относительно слабых, мягких грунтов.
• Литые наконечники. Изготавливаются (отливаются) отдельно и прикрепляются к трубе. Обладают большой толщиной, способны разрушать встречающиеся препятствия. Используются на плотных и сложных грунтах.

Материал изготовления

Используются разные марки стали — от обычной Ст 3, до более прочной Ст 20.

Для применения в сильноагрессивных грунтах с большими нагрузками и возможностью электростатической коррозии используются прочные марки стали 30 ХМА и 09Г2С.

Тип защитного покрытия

Наиболее эффективным покрытием считается нанесение слоя цинка. При этом, сам материал должен быть достаточно устойчивым к возникновению коррозии.

Полимерные материалы, нанесенные на сваи, стираются при погружении и свою задачу выполнить не могут.

Они необходимы только для защиты наружной части опор и требуют периодического обновления.

Многие инженеры предлагают свои варианты защиты, от мастик до нанесения слоя резины, но большого распространения эти методы пока не получили.

Несколько недостатков

Несмотря на большое количество положительных качеств, винтовые сваи имеют и отрицательные свойства, в числе которых следует указать:

• невозможность возведения зданий и сооружений на каменистых и скальных грунтах;
• ограничение несущей способности, определяемой одноэтажным строительством;
• необходимость проведения мероприятий по защите свай от коррозии и блуждающих токов;
• сложности с обустройством подвала или погреба под домом;
• необходимость бетонирования внутренней полости труб и утепления пола.

Все сваи должны быть вкручены на глубину ниже точки промерзания грунта. Следовательно, необходимо обеспечить строгий контроль выполнения монтажных работ нанятой бригадой.

Стоит ли делать своими руками?

Изготовление винтовых свай своими руками возможно, но несмотря на простоту технологии, эксперты советую принять во внимание такие аспекты:

1. Своими силами можно сделать сваи лишь небольшого диаметра, потому что подобрать исходный материал для массивных элементов и качественно собрать их в единую конструкцию очень сложно.
2. Ошибки при выборе диаметра, шага и угла изгиба винтовой части могут увеличить усилие закручивания опоры, усложняя монтаж.
3. Изготовление свай своими руками – трудоемкий процесс, который отнимает много времени и сил.
4. Обмазочные материалы для гидроизоляции сильно уступают по качеству методу горячего оцинкования, который возможен лишь в заводских условиях.

Исходя из вышесказанного, заниматься такой работой целесообразно лишь при возможности недорого закупить металлопрокат нужного качества, а также при наличии оборудования для работы.

При этом нужно помнить, что заводские изделия гарантированно будут соответствовать заявленным техническим характеристикам, чего нельзя сказать о сваях, сделанных в домашних условиях.

Вся самая важная и полезная информация о свайно-винтовом фундаменте представлена в данном разделе.

Плюсы и минусы винтового фундамента

Использование винтовых свай при возведении фундамента здания имеет массу преимуществ. Основные плюсы данной конструкции:

• Данный вид фундамента намного прочнее железобетонных конструкций.
• Цена винтового фундамента гораздо ниже многих других видов фундамента. Таким образом, сэкономленные средства можно распределить на другие виды работ.
• Сваи винтового фундамента достаточно быстро монтируются. На их установку тратится всего 2-3 дня, что не сравнится со временем застывания бетонных оснований.
• Рыхлый грунт не сдвинет с места глубоко ввинченную сваю, поэтому установка на различных почвах становится проще.
• Отлично подходят для строительства в холмистой местности. Незаменимы сваи и при возведении домов на склонах.

Довольно простым считается установка свай по этим и некоторым другим причинам. К примеру, при самостоятельном возведении такого фундамента для вворачивания свай достаточно 2-3 человека. Рытье котлованов или ям не требуется, да и в использовании техники нет необходимости.

Но, помимо достоинств существуют у свайного фундамента и свои минусы. Самый серьезный недостаток — это коррозия, которой поддаются сваи.

Кроме этого, есть некоторые местности, в которых невозможно использование свай. И вблизи уже выстроенного здания их не вкрутить, так как будут мешать стены.

А так же есть ограничения по параметрам строящегося здания из-за габаритов. Это получается из-за низкой несущей способности конструкции. Но все же стоит помнить, что стоимость винтового фундамента низкая и соответствует качеству.