Винтовой фундамент — расчет и технология строительства

Надёжный фундамент –  это, прежде всего, уверенность в том, что ваш дом простоит долго, и будет радовать не только вас, но и ваших внуков.

Что такое винтовые сваи

Под сваей принято понимать металлический стержень. Он состоит из трубы с толстыми стенками. В нижней части присутствует винтовая лопасть и острый наконечник. Эта часть ввинчивается в землю. С другой стороны трубы предусмотрен оголовок. На нем будут крепиться нижние части здания.

Конструктивные особенности

Широкое применение свай в строительстве объясняется некоторыми характеристиками и возможностями этого изделия. Благодаря острому наконечнику и приваренным в нижней части лопастям достигается крутящееся действие. В результате происходит преобразование этого действия в поступательное движение опоры.

Что такое винтовые сваи

С помощью таких опор изготавливают фундаменты для домов. Основная задача при этом заключается не в снижении стоимости строительства, а в предотвращении пучения почвы. Оно может возникать под тяжестью строительного объекта и при отрицательных температурах.

Существует несколько видов свай, которые различаются размерами.

  1. Узколопастные. Такие изделия отличаются внешним видом – имеют тупой конец и визуально схожи с шурупом. Они могут применяться при строительстве легких построек. Узколопастные изделия имеют несколько модификаций. Острый наконечник используется для бурения твердых пород, зубья по периметру нужны при строительстве в условиях вечной мерзлоты.
  2. Широколопастные. К острому наконечнику приваривают одну лопасть большого размера.
  3. Многолопастные. Отличительной особенностью является наличие нескольких лопастей. Это позволяет строить более габаритные дома (например, с мансардой).

Достоинства винтовых свай

Винтовые опоры пользуются большим спросом при возведении фундамента. Объяснить это можно многочисленными преимуществами такой схемы:

Что такое винтовые сваи
  1. Отсутствие необходимости выравнивания рельефа. К строительству фундамента можно приступать без тщательной разработки площадки. Это сокращает объем земельных работ почти на 90%.
  2. Скорость. Возвести фундамент для дома можно за 2-3 дня. Это сокращает время строительства.
  3. Экономия бюджета. По сравнению с ленточным фундаментом, сваи обходятся на 60-70% дешевле.
  4. Возможность проведения работ при минусовой температуре. Благодаря этой особенности возводить дом можно даже зимой.
  5. Простота и легкость в установке. Закрутить сваю своими руками может каждый без найма спецтехники.
  6. Строительство в болотной местности.

Технология монтажа винтового фундамента

Чтобы сделать винтовой фундамент своими руками вам потребуется два помощника — монтаж опор выполняется усилиями трех человек, два из которых завинчивают сваю посредством рычага, а третий контролирует вертикальность ее вхождения с помощью строительного уровня и вносит в процесс коррективы.

В качестве рычага используется лом, продетый в техническое отверстие на стволе сваи. Для увеличения КПД лом нужно удлинить стальными трубами длиной метра, одетыми с двух сторон. Монтаж начинается с угловых свай, после чего завинчиваются опоры по внутреннему периметру здания.

По завершению монтажа опор выполняется обвязка свай ростверком. Наиболее простой вариант — обвязка брусом 20×20 см. Первоначально нужно выровнять стволы свай одному уровню, обрезав их с помощью болгарки, и установить наголовники, которые фиксируются на сваях посредством сварки.

Обвязка брусом проста в исполнении. Вам необходимо уложить ростверк на наголовники опор, состыковав его углы в центральной части пластины, и закрепить брус с помощью «глухарей» — болтов  для дерева с шестигранными шапками (на наголовниках предусмотрены технические отверстия под болты).

К поднятию стен дома можно приступать на следующий день после монтажа основания. Рационально закрыть снаружи винтовой фундамент, чтобы в подполе, образованном поднятым ростверком, зимой не гуляли сквозняки и не скапливался снег.

Чтобы закрыть ростверк вам потребуется смонтировать на опорах несущий каркас из двух продольных поясов бруса, закрепленного на сваях саморезами. Снаружи каркас можно обшить профнастилом, термопанелями либо закрыть цокольным сайдингом. Также чтобы закрыть подпол нередко обустраивается кирпичный фальш-цоколь.

к оглавлению ↑

Технология монтажа винтового фундамента

Расчет винтового фундамента

Расчет ленточно-винтового фундамента требует наличия данных о характеристиках грунта на участке, без наличия информации о которых выполнить расчет грузонесущей способности сваи невозможно. Получить данные можно проведя на площадке геодезические изыскания либо воспользовавшись таблицами, в которых приведено удельное сопротивление разных видов почвы.

Читайте также:  Дерево для бани: из какого лучше строить

Также вы можете прочесть, где выгоднее купить винтовые сваи и сопутствующие товары в Новосибирске и Твери.

Формула расчета несущей способности винтовой сваи

Расчет винтового фундамента выполняется по следующему алгоритму:

  1. Исходя из площади конструктивных элементов здания и табличных данных об удельном весе квадратного метра стройматериала выполняется расчет массы кирпичного дома. Отдельно высчитывается и суммируется вес кровли, потолка, цокольного и междуэтажного перекрытия.
  2. Производится расчет снеговых нагрузок на здание — площадь кровли умножается на нормативный вес 1 м2 снежного покрова в конкретном регионе (данные приведены в приложении 5 СНиП №).
  3. Выполняется расчет эксплуатационных нагрузок — в жилых зданиях на м2 перекрытия приходится нагрузка в 100 кг (учитывается цокольное и междуэтажные перекрытия).
  4. Полученные данные суммируются и умножаются на коэффициент надежности 1,2. В результате вы получаете общую нагрузку, которую будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации.
  5. По указанной на изображении формуле производится расчет грузонесущей способности одной свайной опоры.
  6. Выполняется расчет требуемого количества винтовых свай посредством деления совокупных нагрузок (п.4) на несущую способность одной опоры (п.5).

Далее нужно сделать план размещения свай в фундаменте. По одной опоре устанавливается в углах дома и в местах пересечения стен, оставшиеся сваи распределяются по периметру внешних и внутренних стен с шагом 2-2.5 метра.

Типовое устройство свайного поля под дом 6×6 м. приведено на изображении, где вариант №1 — для деревянного здания, вариант №2 — под кирпичный дом.

Описание технологии

Установка свай по уровню

  1. Как и при устройстве любого типа фундамента, вначале полагается выполнить разметку строительной площади, т.е. вам нужно определиться с местоположением каждой сваи.
  2. После разметки следует посчитать, какое количество свай вам потребуется для устройства фундамента. Свайные элементы обычно располагают в углах строящегося здания и каждые полтора-два метра по периметру стен (внешних и внутренних) – исходя из этого, можно достаточно легко вычислить необходимое количество свай.
  3. Далее рассчитывается предполагаемая величина нагрузки на винтовые сваи, а также необходимо определиться с их размерами. От диаметра и длины сваи напрямую зависит величина нагрузки, которую она сможет выдержать (одна свая выдерживает нагрузку до 25 тн). При выполнении расчетов нагрузки на сваи важно учитывать не только вес будущего строения, а также возможные нагрузки от воздействий природных явлений (сильного ветра, града, ливней, снегопадов и т.п.).
  4. Если на приобретенных винтовых сваях отсутствует антикоррозийное покрытие, то придется вам наносить его самостоятельно еще до начала возведения фундамента.
  5. Расчеты выполнены, сваи приготовлены, теперь приступайте к процессу их ввинчивания. Свайные элементы, как правило, заглубляют в грунт посредством воздействия специальной штанги. Скважину тестируют уровнем через определенные промежутки (через пару метров), чтобы понять ввинчивается свая ровно или с уклоном. Следует строго следить, чтобы сваи ввинчивались в землю без уклона (недопустимым считается отклонение даже на 2°).
  6. После того, как все сваи ввинчены на отведенных местах, необходимо их выровнять под единый уровень. Это можно выполнить лазерным нивелиром – с помощью данного прибора создаваемая горизонтальная поверхность получается идеально ровной. Если сваи длинные, то их подрезают болгаркой.
  7. Полости винтовых свай заполняют цементом, чтобы увеличить показатель износостойкости и прочности возводимого фундамента. Если вы не станете бетонировать полости свай, то со временем это приведет к быстрому разрушению фундамента из-за возникновения процессов коррозии.
  8. На участках стыков следует смонтировать металлический каркас (ростверк) и покрасить его защитной краской, желательно в два слоя. Это способствует усилению прочности фундамента.

Винтовой фундамент с ростверком

Вот и все. После проделанной работы вы можете считать винтовой фундамент готовым и сразу же приступать к строительству здания.

Читайте также:  Прокладка подземных наружных инженерных сетей и коммуникаций

Обратите внимание! Для большей защиты можно дополнительно утеплить фундамент. К примеру, его можно обклеить листовым пенопластом по периметру. Но при этом следует учитывать, что подобное утепление цоколя может повлечь появление влажности в подвале.

Утеплять цоколь или нет – решайте сами.

Как работает винтовая свая?

Разберем типичный для средней полосы РФ случай расположения слоев грунта, см. рис. справа:

Работа винтовой сваи в грунте

Сверху – гумус, постепенно переходящий в супесь, общей мощностью 0,15-3 м. В данном случае важно не их плодородие, а то, что грунты это очень слабые, несущая способность менее 2 кг/кв. см, рыхлые и в глубине сильно, а перед зимой и обильно, увлажненные. Слой суглинка с несущей способностью 3-4 кг/кв. см. Его мощность для возможности применения обычных винтовых свай должна быть не менее 0,7-1,2 м, а сам он в пределах строительной площадки сплошным. Рыхлый, сильно, вплоть до плывунов, обводненный аллювий большой мощности; несущая способность не более 2-3 кг/кв. м.

В черноземной полосе гумус на супеси может достигать мощности более 5 м, с одной стороны. С другой, там местами прямо на поверхность могут выходить т. наз. ергени – песчано-глинистые отложения Ергень-реки времен последнего оледенения, по которой воды тающего ледникового щита Фенноскандии стекали в древнее Сарматское море, объединявшее Черное, Азов, Каспий и Арал. Свое название в геологии она получила от моренной гряды Ергень, в которой впервые были обнаружены эти характерные отложения. Между прочим, по геологическим данным, эта «речка» достигала 200 км ширины русла, а ее пойма – 600 км.

Несущая способность ергеней уже на глубине 0,5 м достигает 5-6 кг/кв. м, а при вворачивании сваи конус уплотнения нарастает чрезвычайно быстро. Если свая ушла в ергень до заклинивания глубже, чем на 2,5 м, отлично, фундамент будет очень прочным. Если менее чем на 2 м – здесь на сваях строить нельзя. Но вернемся к обычным грунтам.

Примечание: сходными с ергенями свойствами обладают аллювиальные наносы предгорий и приморских равнин.

Верхний слой гумуса с супесью, подверженный промерзанию – пучинистый. Вода при замерзании расширяется равномерно во все стороны, поэтому зимой пучинистый грунт крепко обхватит сваю со всех сторон и с огромной силой потянет вверх. А весной, оттаяв, отойдет в стороны и даст ей возможность свободно проседать и наклоняться. В наших краях, увы, почти вся нагрузка на винтовую сваю передается ее пятой ниже, а с боков ее вес почти ничто не держит. Выжимания воды и спрессовывания грунта вокруг сваи в конгломерат, как при забивании забивной, при заворачивании винтовой не происходит.

Супесь ниже глубины промерзания почти не сопротивляется вырыву сваи. Если слой суглинка, который только и воспринимает нагрузку, меньше минимальной его толщины 0,7-1,2 м, то остается всего 2 выхода:

Загнать сваю в суглинок только на 1 виток винта, причем конец сваи не должен протыкать несущий слой более чем наполовину, иначе его вокруг сваи размоет почвенной водой. Еще одно условие – до несущего пласта должно быть не менее 2,5 м от низшей точки стройплощадки, иначе у фундамента не окажется должной поперечной устойчивости. Взять очень длинную, не короче 5 м, сваю специальной конструкции для пучинистых и плывущих грунтов, см. далее. Эти же сваи пригодны для верхнего слоя свыше мощностью 3 м, напр. на черноземах. Но заворачивать их можно только тяжелой спецтехникой. Мало того, что свая длинная, да еще земля вязкая и липкая.

Примечание: в первом случае на сваю длиной менее 4 м свободно надевается противовырывной кожух из металлической трубы, как показано на рис. Пример технического парадокса – чтобы свая крепче сидела в земле, ее нужно от земли отгородить.

Видео — монтаж свай для свайного фундамента

При строительстве частного дома важно правильно выбрать тип фундамента. Если конструкция фундамента будет прочным и надежным, то и вся конструкция простоит долгое время.

Читайте также:  Баня своими руками - дерево или газобетон?

Свайный фундамент обычно применяютна слабых грунтах. Давление будет передаваться на сваи, основание которых будет залегать на некоторой глубине с более плотным слоем.

Если грунты, на которых нужно возвести одноэтажное строение пучинистые, применяется свайный фундамент, как можно сделать своими руками, читайте в этом материале.

Почему в пучинистых грунтах рекомендуют именно свайный фундамент.

Видео — монтаж свай для свайного фундамента

Всё просто. Ведь слабый грунт имеет глубину промерзания более 1,5 метра. Поэтому ленточный фундамент здесь не уместен.

Удачный выбор для решения проблемы устройства свайного фундамента будет являться буронабивные сваи. Так как они изготавливаются прямо на строительном участке, нет необходимости перевозить готовые громоздкие сваи.

Чтобы правильно сделать свайный фундамент как, говориться, придется немного придерживаться последовательной инструкции, которая будет описана ниже.

Сделать буронабивные сваи самому можно, но придется пройти такие этапы работы, как:

    Бурение для

Рассмотрим подробнее каждый этап работы.

1. Бурение скважин

Видео — монтаж свай для свайного фундамента

Необходимо пробурить определенное количество скважин (под каждый угол будущего строения) с глубиной не более 5 метров и диаметром 30 см. Бурить можно электрическим или ручным буром.

Если подошву фундамента расширить, увеличивается несущая способность сваи в разы. Для таких работ можно применять специальные буровые головки. Они продаются в строительных магазинах.

Закупка материалов и инструментов

Перед тем как приступить к строительству свайного фундамента своими руками, необходимо закупить все необходимые материалы и инструменты. Их перечень можно найти в пошаговой инструкции. Обычно для такой работы требуется:

Закупка материалов и инструментов
  • лопата;
  • бур;
  • прочная пленка из полиэтилена;
  • асбестоцементные трубы. Можно заменить металлическими;
  • гравий и песок;
  • бетон;
  • небольшие бруски из дерева;
  • саморезы и гвозди;
  • арматурный каркас;
  • дюбеля;
  • антисептик;
  • гидроизолирующие материалы для бетона;
  • грунтовка;
  • утеплитель для основания дома.

Приобрести перечисленные выше материалы и инструменты можно в любом строительном магазине.

Схема создания буронабивного основания

Строительство буронабивного фундамента представляет собой более трудоемкую задачу.

Порядок действий:

Разметка участка

Схема создания буронабивного основания

Производится удаление лишней растительности или предметов. Поверхность участка планируется, при необходимости удаляется верхний слой почвы.

Затем с помощью колышков отмечаются точки создания буронабивных свай.

Необходимо следить за точностью соответствия проектным данным, тщательно отмерять все расстояния.

Обязательно проверять диагонали и следить за их равенством. При обнаружении любых несоответствий сразу же исправляют ошибки.

Бурение скважин

Схема создания буронабивного основания

По результатам разметки выполняется бурение скважин. Глубина определена в проекте, требуется только создание углублений в грунте.

Иногда используют ручной бур, чаще привлекают спецтехнику, что значительно ускоряет работу и повышает качество.

Если нужны глубокие скважины — от 3 м и более, ручными методами не обойтись.

Армирование

В готовую скважину опускают опалубку, роль которой выполняет отрезок пластиковой трубы нужной длины и диаметра.

Схема создания буронабивного основания

Часто обходятся трубой, свернутой из руберида. Она остается в скважине и выполняет функции гидроизоляции.

Затем собирают арматурный каркас. Обычно он представляет собой пространственную решетку из 4 вертикальных рабочих стержней, соединенных поперечными отрезками из тонкой гладкой арматуры.

Размеры каркаса должны позволять свободно опустить его в скважину, но не давать ему слишком свободно болтаться в ней.

Оптимальное расстояние вертикальных стержней до стенок скважины — 3-5 см.

Заливка бетона

Схема создания буронабивного основания

Для заливки используются тяжелые марки бетона от М200 и выше. Используется либо готовый материал, либо изготовленный самостоятельно тут же, на месте.

Бетоном заполняют всю полость скважины и производят штыкование — длинным прутком протыкают бетон, удаляя из него пузыри воздуха.

После заливки следует выдержать бетон для набора конструкционной прочности. Этот период длится от 20 до 30 дней в зависимости от диаметра скважин.

Обвязка

Обвязка буронабивных скважин представляет собой создание ростверка — Ж/Б ленты.

Схема создания буронабивного основания

Ее размерфы близки к параметрам мелкозаглубленного ленточного основания, поэтому вся методика изготовления бетонного ростверка максимально приближена к технологии отливки ленты.

Вся разница между ними состоит в отсутствии опоры на грунт, что вынуждает строить опалубку в форме желоба с прочным днищем.

В результате получается мощный и прочный бетонный пояс, расположенный под всеми несущими стенами и соединяющий буронабивные сваи в единую опорную систему.