Толщина металла винтовых свай

Обновлено: 05.10.2024

Как выбрать винтовые сваи для фундамента? Достаточно ли обладать общей информацией о нагрузках от будущего строения и о грунтовых условиях на участке строительства? Какие параметры свай должны назначаться индивидуально?

Содержание статьи:

Назначение практически всех параметров винтовых свай (геометрических, конструктивных) осуществляется индивидуально на стадии разработки проекта на основании целого комплекса данных, прежде всего данных о грунтах.

Основание для назначения

На основании требований к жесткости и прочности, а также исходя из грунтовых условий, в том числе данных о коррозионной агрессивности грунтов, и условий эксплуатации (подробнее «На что влияет марка стали?»).

Толщина стенки ствола сваи, мм

На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Диаметр ствола сваи, мм

На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости, прочности и устойчивости (подробнее «Коррозия: причины и способы защиты»).

Исходя из показателей расчетной глубины промерзания и несущей способности грунтов (подробнее «Как подобрать длину свай для фундамента?»).

Диаметр лопасти, мм, количество лопастей

На основании данных о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости) и о несущей способности грунтов (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).

На основании данных о физико-механических свойствах грунтов: пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д. (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Кажется, что такой объем данных дадут только полноценные геологические изыскания, но это не так. Процедуры, разработанные и введенные в качестве обязательных компанией «ГлавФундамент», – геолого-литологические и геотехнические исследования, а также измерения коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) – позволят получить всю необходимую информацию. Так как исследования адаптированы под ИЖС их цена не высока (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

1. Широколопастные и узколопастные

По ширине лопасти сваи делятся на две группы. К первой относятся узколопастные модификации, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза. Они применяются в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах.

Небольшая ширина лопасти сводит к минимуму риск ее деформации во время погружения в грунт. Хорошая же способность к восприятию проектных нагрузок обеспечивается:

высокой несущей способностью самих грунтов;
расчетом таких параметров, как количество витков, шаг и ширина лопасти, которые назначаются исходя из грунтовых условий площадки строительства и позволяют в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола (подробнее в статье «Сравнительный анализ винтовых свай с литым и сварным многовитковым наконечником»).

Ко второй группе относятся широколопастные сваи, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола. Имея большую площадь опирания, они хорошо проявляют себя в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся сравнительно невысокой несущей способностью, заторфованных грунтах, илах и водонасыщенных песках.

1.1. Классификация по конфигурации лопасти

Наряду с диаметром, обеспечивающим площадь опирания, для широколопастных свай необходимо подбирать и конфигурацию лопасти, которая делает возможной установку с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее в материале «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»). В зависимости от конфигурации лопасти сваи делятся на модификации для грунтов:

текучих, текучепластичных и мягкопластичных;
тугопластичных и полутвердых;
твердых.

Конфигурация лопасти подбирается на основании данных о физико-механических характеристиках грунтов, для получения которых достаточно провести простую процедуру – геотехнические и геолого-литологические исследования (подробнее читайте здесь «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

1.2. Классификация по виду лопастей

В зависимости от вида лопастей сваи подразделяются:

Свая винтовая лопастная (CBЛ) – винтовая свая, имеющая одну или несколько лопастей и ствол со значительно меньшей по сравнению с лопастью (лопастями) площадью поперечного сечения; лопасти могут быть размещены на наконечнике и по длине ствола.
Свая винтовая спиральная (СВС) – винтовая свая, состоящая из конусного или открытого наконечника и ствола с приваренной многовитковой спиралью (спиралями).
Свая винтовая комбинированная (СВК) – винтовая свая, имеющая конусный или открытый наконечник с приваренной многовитковой спиралью и ствол с одной или несколькими винтовыми лопастями.

2. С литым и сварным наконечником

Наконечники свай свариваются (сварные) или отливаются целиком и навариваются на трубу (литые).

Контакт двух разнородных металлов (металла трубы и металла отливки), характерный для свай с литыми наконечниками, ведет к образованию гальванической пары, что повышает вероятность развития коррозии. Кроме того, сварка разнородных металлов – это технологически более сложный процесс, поэтому стоит обратить особое внимание и на качество сварного шва.

Также запас прочности литого наконечника несопоставимо выше запаса прочности трубы, конечно (а срок службы конструкции будет определяться по минимальному показателю), если не выбран ствол, соответствующий ему по толщине (встречается крайне редко, так как цена сваи в этом случае значительно увеличивается).

Так как формы отливок унифицированы, и изготовить литой наконечник с определенной конфигурацией лопасти невозможно, сваи со сварным наконечником и лопастью, подобранной исходя из грунтовых условий, всегда будут иметь большую несущую способность.

3. Однолопастные и многолопастные

В большинстве случаев при проектировании однолопастных свай не рекомендуется учитывать трение по боковой поверхности, так как в их работу не включается околосвайный массив грунта. Кроме того, при установке конструкций малых длин и диаметров, крайне неустойчивых к воздействию горизонтальных нагрузок, рекомендуется для обеспечения устойчивости применять элемент сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН) или выполнять обязательное бетонирование основания колонны.

У многолопастных свай две и более лопасти. Благодаря включению в работу околосвайного массива грунта, они одинаково хорошо воспринимают вдавливающие и выдергивающие нагрузки, демонстрируют хорошую несущую способность даже в слабых грунтах (заторфованные грунты, торфы, илы и т.д.).

Еще одно существенное преимущество этой конструкции – при достижении критической нагрузки она не «уходит в срыв», а продолжает набирать несущую способность.

В то же время достижение максимальных показателей многолопастных свай сопряжено с некоторыми сложностями, так как обеспечивается расчетом расстояния между лопастями, шага и угла наклона лопастей. Ошибки в вычислениях могут привести к возникновению «обратного эффекта»: введение второй лопасти окажется не просто бесполезным, но и ухудшит работу конструкции, вплоть до того, что многолопастная свая будет уступать в восприятии горизонтальных нагрузок даже конструкции с одной лопастью (подробнее об этом в статье «Особенности расчета многолопастных свай»).

За счет увеличения числа лопастей такие сваи воспринимают большие нагрузки при меньшем диаметре трубы. При этом жесткость ствола меньшего диаметра обеспечивается использованием толстостенного трубопроката (от 6 мм).

4. Винтовые сваи для малых и больших нагрузок

Если говорить об усредненных грунтах с достаточной несущей способностью, то к винтовым сваям для малонагруженных конструкций относят:

однолопастные с диаметром лопасти до 500 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 6 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 4,5 миллиметра включительно;
многолопастные с диаметром лопастей до 300 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 3,5 миллиметра включительно.

Их используют при возведении объектов ИЖС и сопоставимых по нагрузкам промышленных сооружений. При условии применения свай с аналогичными параметрами под более серьезные нагрузки и в особо прочных грунтах, необходимо для увеличения прочности по материалу использовать металлопрокат большей площади сечения.

К винтовым сваям для больших нагрузок относят конструкции:

с одной лопастью диаметром более 400 миллиметров, толщиной лопасти более 6 миллиметров и толщиной стенки ствола более 4,5 миллиметра;
с двумя и более лопастями диаметром более 300 миллиметров и толщиной более 5 миллиметров, толщина стенки ствола которых составляет более 3,5 миллиметра.

Их применяют при строительстве крупных гражданских и промышленных объектов.

Существует также точка зрения, что относить сваи к первой или второй группе по нагрузкам следует, исходя из диаметра ствола. Это допустимо, но только когда речь идет о широколопастных сваях больших длин и диаметров (более 6 метров и свыше 159 мм) или узколопастных сваях. В случае с узколопастными конструкциями, используемыми в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах, не меньшее значение имеет толщина металла, которая выступает дополнительным основанием для классификации.

Дополнительно

5.1. Толщина стенки ствола

По толщине стенки ствола винтовые сваи делятся на сваи малых толщин (до 3,5 мм включительно), средних толщин (свыше 3,5 миллиметра) и толстостенные (6 и более миллиметров).

Первая группа (до 3,5 мм включительно) рекомендована для строительства легких зданий и сооружений (беседки, ограждения и т.п.), которые относятся к классу ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях.

Вторая группа (свыше 3,5 мм) применяется для строений III класса ответственности, передающих на фундамент более высокую нагрузку, а также для построек II (нормального) класса ответственности, но только на участках, представленных неагрессивными грунтами.

При строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтах и/или при больших нагрузках (классы ответственности II (нормальный) и I (повышенный) лучше использовать толстостенные винтовые сваи.

Подбирается толщина металла на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта на участке строительства, о чем подробно рассказывается в статье «Подбор толщины стенки ствола на основании требований к сроку службы». Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета долговечности проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подбор диаметра ствола также осуществляется с учетом коррозионных процессов в грунте и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности.

5.2. Толщина лопасти

Если говорить о толщине лопасти, то сейчас в строительстве используются сваи с толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и 6 и более миллиметров.

Как и в случае с толщиной стенки ствола, конструкции, относящиеся к первой группе, можно использовать только при строительстве легких зданий и сооружений, временных объектов. Для долговременных построек, крупных гражданских и промышленных объектов и для агрессивных грунтовых условий рекомендованы сваи с толщиной лопасти 6 и более миллиметров.

Подбирается толщина лопасти на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта.

5.3. Марка стали

При выборе марки стали нужно учитывать агрессивность среды, характер нагрузок и условия эксплуатации. Более подробную информацию о марках стали Вы найдете в статье «Использование стали различных марок в производстве».

5.4. Покрытие

Покрытие относят к дополнительным мерам защиты винтовых свай от коррозии, так как во время установки в грунт конструкции испытывают значительное абразивное воздействие. Более эффективным является увеличение толщины металла и использование качественной стали. Но нельзя отрицать, что нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет снизить негативное воздействие на надземную часть сваи и на участок в контактной области «атмосфера – грунт».

Производители винтовых свай в основном используют следующие покрытия:

полимерные;
грунты-эмали по ржавчине;
полиуретановые;
эпоксидные;
цинковые (полученное методом горячего или холодного цинкования).

Подробные результаты испытаний перечисленных покрытий Вы можете найти в статье «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия.

Подбор толщины стенки винтовой сваи на основании требований к сроку службы (долговечности)

В статье мы рассмотрим необходимость подбора толщины стенки винтовой сваи исходя из требований к сроку службы (долговечности), а также некоторые факторы, влияющие на назначение данного параметра.

В вопросах выбора толщины металлопроката винтовых свай до сих пор нет единства ни среди производителей, ни среди потребителей продукции. Можно выделить два основных подхода к этой проблеме, которые по сути диаметрально противоположны:

Чтобы обеспечить нормативный срок службы строения, при изготовлении опор всегда следует закладывать максимальную толщину металла, которая возможна.

Чтобы обеспечить нормативный срок службы строения, не стоит делать акцент на толщине металлопроката, так как защита металлоконструкций от коррозии в первую очередь обеспечивается применением покрытия.

1. Использование модификаций с максимальной толщиной стенки

Первая точка зрения, по всей видимости, основывается как на положениях IBС (International Building Соdе – международный строительный кодекс, разработанный Международным советом по нормам и принятый для использования в качестве стандарта для большинства юрисдикций в США), так и на некоторых данных, содержащихся в отечественной справочной и научной литературе по строительству.

Так, по Н.С. Метелюку «ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной горячекатаной стальной трубы с толщиной стенки ствола винтовой сваи 10-14 мм». Эта мысль якобы подкрепляется и положениями IBС, в которых содержатся упоминания, что толщина стенки должна начинаться от 9,5 мм (пункт 1810.3.5.3.1 IBС-2009).

Более того, сторонники такого подхода идут дальше и настаивают, что в отдельных грунтах скорость коррозии стали (при отсутствии защитного покрытия или при его повреждении при завинчивании) может и вовсе достигать 0,2-0,5 мм в год. В результате ими делается вывод о том, что сваи из трубы 3,5-4 мм по международным строительным нормам (IBС-2009) вообще не подходят для строительства фундаментов постоянных сооружений, а вместо них рекомендуется использовать только трубу не менее 9-10 мм.

Отвечая на приведенные доводы, стоит отметить, что в указанной работе Н.С. Метелюка речь идет не о тех сваях, которые должны производиться, а тех, которые выпускались в СССР в 1977 году, когда они использовались исключительно на промышленных объектах, характеризующихся значительными нагрузками.

Кроме того, пункт 1810.3.5.3.1 IBС-2009 никакого отношения к винтовым сваям не имеет. Это подтверждает оригинальный текст документа: «1810.3.5.3.1 H-piles. Sections of H-piles shall comply with the following:

The flange projections shall not exceed 14 times the minimum thickness of metal in either the flange or the web and the flange widths shall not be less than 80 percent of the depth of the section.

The nominal depth in the direction of the web shall not be less than 8 inches (203 mm).

Flanges and web shall have a minimum nominal thickness of ⅜ inch (9.5 mm)».

Упоминаемые здесь H-piles – это забивные конструкции, имеющие форму двутавра. Стоит отметить, что они рассчитаны на восприятие не только проектных нагрузок, но и нагрузок, возникающих в процессе технологического погружения опор, то есть их забивки.

К винтовым же сваям (hеliсal piles) относится пункт 1810.3.5.3.3. Приводим оригинальный текст:

«1810.3.5.3.3 Hеliсal piles. Dimensions of the central shaft and the numbеr, size and thickness оf hеliсal bearing platеs shall bе sufficient tо support the dеsign lоads».

Здесь указано, что размер центрального ствола, толщина лопастей и т.п. не регламентируются и зависят от «dеsign lоads» – проектных нагрузок.

Таким образом, никаких ограничений на использование винтовых опор со стенкой менее какого-либо определенного значения в IBС-2009 не содержится, а есть лишь указание, что все параметры «должны обеспечивать восприятие проектных нагрузок». В российском СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» толщина трубы также не нормируется.

Что касается ржавления металла, говорить о том, что скорость коррозии всегда составляет 0,2-0,5 мм в год – некорректно, так как она, во-первых, нелинейна, а во-вторых, существенно различается для разных грунтовых условий (от 0,3 мм за 25 лет для природных ненарушенных грунтов до 0,5 мм за 5 лет для неуплотненных и агрессивных насыпных грунтов).

К примеру, английские исследователи Е. Прентис и Л. Уайт в своей работе «Подводка фундаментов под существующие здания» отмечают, что металлическая оболочка сваи остается неповрежденной до тех пор, пока она соприкасается с грунтом. Одним из возможных объяснений этого явления может служить то обстоятельство, что поверхность оболочки каждой такой сваи вследствие наличия в грунте кислорода несколько ржавеет, причем этот образующийся слой ржавчины благодаря соприкосновению с землей удерживается на месте, не позволяя обнажиться следующему слою, который мог бы оказаться подверженным коррозии. Иными словами, благодаря образованию некоторого налета ржавчины труба оказывается защищенной этим слоем от дальнейшего ржавления. Они также приводят в качестве примера тот факт, что в соответствии с нью-йоркскими строительными нормами при использовании набивных свай в стальных оболочках под новое строительство внутреннюю арматуру не применяют, а из эффективной площади сечения трубы при расчетах исключают наружное кольцо толщиной в 1,5 мм. Подразумевается, что остальное сечение трубы коррозионному разрушению подвергаться не будет.

На разницу протекания коррозионных процессов в различных грунтах указывает и Британский стандарт BS 8004 «Фундаменты» (пункт 10.3.5). Так, в соответствии с данным документом остаточная толщина стальных опор, устанавливаемых в ненарушенные грунты, «остается в пределах допустимых значений даже после многих десятилетий эксплуатации», так как скорость коррозии в этих грунтах не превышает 1-2 мм за 100 лет. В то же время в нарушенных грунтах «использование окислительно-восстановительного потенциала, удельного сопротивления грунта и значений рН может иметь определенное значение для прогнозирования скоростей коррозии». Однако даже в этом случае толщину металла следует подбирать индивидуально, ориентируясь на степень агрессивности нарушенных грунтов (подробнее в статье «Коррозия: причины и способы защиты»).

2. Использование тонкостенных винтовых свай с защитным покрытием

Второй подход не менее радикален. Его сторонники предлагают использовать тонкостенные винтовые сваи, а в вопросах защиты от коррозии полностью положиться на покрытие.

Рассматривая эту точку зрения, не следует забывать об особенностях монтажа и эксплуатации свайно-винтовых фундаментов.

В процессе установки свая, вне зависимости от типа грунта, в который она погружается, испытывает значительное абразивное воздействие. Следовательно, высока вероятность того, что любое покрытие, даже наиболее качественное и дорогое (полимерное или полученное методом горячего цинкования), получит повреждения во время монтажа (подробнее в статье «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия»).

Именно поэтому в зарубежных нормативных документах значения потерь толщины металла в различных грунтах указываются без учета покрытия.

Таким образом, пренебрегать толщиной металла, полагаясь на защитные свойства покрытия, нецелесообразно.

3. Подбор толщины стенки ствола винтовой сваи

Анализ существующих подходов позволяет сделать вывод, что подбор трубы должен осуществляться индивидуально на стадии разработки проекта фундамента и учитывать как данные о нагрузках (требования к жесткости и прочности), так и данные о грунтовых условиях.

Учет нагрузок в данном случае обеспечивается расчетами минимальной остаточной толщины стенки ствола. Не стоит полагать, что опора придет в негодность лишь тогда, когда под действием коррозии разрушится весь металл. Для любого сооружения существует минимальная остаточная толщина стенки, при которой свая сохраняет способность к восприятию проектных нагрузок.

Учет грунтовых условий обеспечивается в первую очередь выполнением измерений коррозионной агрессивности грунтов, которые позволяют сделать вывод о степени агрессивности грунтовых условий. Выполняя непосредственные измерения удельного электрического сопротивления грунта на площадке строительства, можно оценить скорость коррозии для любой марки стали.

Технические характеристики винтовых свай

Практически все параметры винтовых свай (конструктивные, геометрические) назначаются индивидуально на основании комплекса данных, но прежде всего на основании информации о грунтовых условиях в пятне застройки.

Чтобы получить данные, достаточные для разработки проекта фундамента, совсем не обязательно заказывать дорогие инженерно-геологические изыскания. Можно воспользоваться комплексом, включающим процедуры, разработанные специалистами компании «ГлавФундамент» для объектов малоэтажного строительства:

геотехнические исследования (динамическое зондирование грунтов (методика разработана на основании ГОСТ 19912-2012), геолого-литологические исследования);
измерения коррозионной агрессивности грунтов.

1. Количество лопастей

В работе однолопастных конструкций не учитывается трение по боковой поверхности ствола, а сваи малых длин и диаметров вовсе требуют обязательного применения элемента сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН) или бетонирования основания колонны, так как крайне неустойчивы к горизонтальным нагрузкам.

Многолопастные модификации благодаря особенностям конструкции обеспечивают совместную работу сваи и околосвайного грунта, что позволяет им одинаково хорошо воспринимать вдавливающие и выдергивающие нагрузки. Подходят для установки в любые, даже слабые, грунты. При передаче критических нагрузок не «уходят в срыв».

Конструктивные параметры многолопастных свай (диаметр лопастей, их шаг и соотношение) – величины, которые находятся в сложной зависимости от характеристик грунтовой среды и характера нагрузок от сооружения. Если ввести дополнительную без предварительных расчетов, многолопастная модификация может работать на горизонтальную нагрузку даже хуже, чем однолопастная дезаксиальная (подробнее «Особенности расчета многолопастных свай»).

Увеличение количество лопастей позволяет использовать для ствола трубу меньшего диаметра, но с большей толщиной стенки (для соблюдения требований к жесткости и прочности).

2. Ширина лопасти(-ей)

Может превосходить диаметр ствола:

менее чем в полтора раза (узколопастные модификации);
в полтора раза и более (широколопастные модификации).

Использование свай с разной шириной лопасти позволяет решить разные задачи:

осуществить погружение в особо плотные сезоннопромерзающие или многолетнемерзлые (вечномерзлые) грунты с минимальным риском деформации лопасти;
обеспечить способность к восприятию нагрузок в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся низкой несущей способностью, благодаря достаточной площади опирания.

3. Вид и конфигурация лопасти(-ей)

Важная характеристика лопастей широколопастных модификаций – конфигурация. Ее соответствие грунтовым условиям площадки строительства позволяет установить сваю с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

4. Способ изготовления наконечника (литье/сварка)

5. Толщина стенки ствола

малых толщин (до 3,5 мм включительно);
средних толщин (свыше 3,5 миллиметра);
толстостенные (6 и более миллиметров).

Первая группа рекомендована для строительства легких зданий и сооружений (беседки, ограждения и т.п.), которые относятся к классу ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях.

Вторая группа применяется для строений, передающих на фундамент среднюю нагрузку (класс ответственности III (пониженный), а также для построек II (нормального) класса ответственности, но только на участках, представленных неагрессивными грунтами.

При строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтах и/или при больших нагрузках (классы ответственности II (нормальный) и I (повышенный)) лучше использовать толстостенные винтовые сваи.

После выполнения расчета срока службы остаточная толщина стенки обязательно проверяется на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014.

Как правильно выбрать винтовые сваи по исполнению и размерам для различных конструкций

Для возведения ограждающих конструкций и зданий того или иного назначения на строительном рынке сегодня представлено множество материалов. Рассмотрим, что собой представляют винтовые сваи: размеры, разновидности, область применения. Ознакомимся с рекомендациями по правильному выбору изделий для решения тех или иных задач. Читайте до конца и Вы узнаете, чем отличается технология монтажа свайно-винтового фундамента от других аналогов.

Обзорная характеристика изделий

Винтовые сваи представлены металлической трубой, рабочий наконечник которой имеет лопасти. Такие изделия применяются для создания опорных конструкций для ограждений или небольших легковесных строений. Наиболее актуальные типы почв – пучинистые и со сложным рельефом. Со стороны грунта во время сезонного движения на фундамент может оказываться нагрузка в пределах 0,2 МПа, сваи обладают прочностью на растяжение от 330 до 600 МПа. То есть пучение изделиям не страшны.

В продажу винтовые сваи поступают нескольких видов по конструктивному исполнению:

Узколопастные. Здесь наконечник литой, соединяется с основой путем сварки. Торец может быть тупым с зубчиками по кромке или заостренным. Первый применяется в условиях вечной мерзлоты, второй хорошо справляется с почвой, в которой имеются каменистые и осколочные породы, плотные породы.
Широколопастные. Здесь имеется одна литая лопасть. Витков может быть один или 1,5. Заостряется наконечник самой трубы.
Многолопастные. Аналог широколопастного образца дополнительно имеет на основе несколько лопастей на расстоянии от боковых витков. Это позволяет упростить опирание на стенки грунта, компенсировать вертикальные движения в лунке.

Характеристики винтовых свай могут зависеть как от размеров, так от типа наконечника:

Сварной. Это бюджетный вариант из трубы и приваренной лопасти. Для ответственных конструкций такие сваи лучше не использовать. Из-за простоты изготовления их часто подделывают, а качество сварного шва можно оценить только на практике. Часто происходит отрыв во время монтажа или стык быстро разрушается из-за коррозии. Оптимальное применение – временные постройки и ограждения.
Литой. Здесь лопасти с наконечником представляют цельную конструкцию приваренную к трубе. Здесь наблюдается более точная геометрия изделий и увеличенная толщина основания (13 мм против 5 мм у сварных аналогов). Такое устройство винтовых свай отличаются надежностью, они хорошо справляются с препятствиями при погружении в плотный грунт. Однако и здесь качество страдает у кустарных производителей. Они халатно относятся к технологии литья, используют дешевую сталь, упускают этап термообработки.

Отдельно мастера выделяют образцы с утолщенными стенками. Они изготавливаются из насосно-компрессорной трубы и считаются хорошими конкурентами литым сваям. Здесь главное отличие ствола в стойкости к коррозии, что обосновывает долговечность.

Среди плюсов винтовых свай в целом выделяется возможность проведения монтажа с соблюдением технологии в любых погодных условиях. Однако стоит отметить два важных ограничения в использовании. Трубы могут выдерживать незначительную нагрузку, и металл подвергается коррозии. То есть для возведения монолитного или многоэтажного дома весом свыше 60 тонн придется рассматривать иные варианта устройства фундамента.

Долговечность также определяется качеством сварного шва и защитной обработки. Кроме прочего, если рядом с домом имеются ретрансляторы, электростанции, железная дорога, грунт имеет высокий уровень влажности, то свайно-винтовая конструкция будет подвергаться повышенному агрессивному воздействию и служить еще меньше.

Размерный ряд

Винтовые сваи могут быть со сварными и литыми наконечниками. По надежности лучшими считаются вторые, особенно с полимерным покрытием. Однако для инженерных расчетов при составлении проекта важными считаются такие технические параметры, как вес, длина и диаметр изделий. В таблице приведены соотношения размеров и массы (в кг):

Длина (в м)	Диаметр сваи (в мм)
Длина (в м)	57	76	89	108	133	159
1,65	11	12	14	22	27	38
1,8	11	13	15	23	29	41
2	12	14	17	25	31	45
2,5	14	17	20	30	38	55
3	16	19	23	35	44	64
3,5	18	22	26	40	51	74
4	20	25	29	45	57	83
4,5	22	27	32	50	63	93
5	24	30	36	55	70	102
5,5	26	33	39	60	76	112
6	28	36	42	65	84	121
6,5	30	39	45	70	90	131
7	32	42	48	75	97	131
7,5	34	45	51	80	103	150
8	36	48	54	85	110	159
8,5	38	51	57	90	116	169
9	40	53	60	95	124	178

В частном секторе, как правило, используются три типа свайных опор. Изделия с диаметром трубы 76 мм подходят для простых ограждающих конструкций и хозяйственных построек. Под места отдыха, мастерские, заборы с кирпичными столбами применяются винтовые сваи с сечением основы 89 мм. Фундамент под каркасный дом или небольшой сруб (брус, бревно) оптимально будет выбрать 108 мм. Для более тяжелого пеноблочного здания или бревенчатую избу подойдет предельный вариант – 133-159 мм. Рассмотрим детальнее информацию о размерах винтовых свай.

Длину на строительном участке или на производственной линии можно изменить при необходимости. В проектную документацию главным образом вносят диаметр винтовых свай. Выбор параметра регламентируется следующими факторами:

Грунт. Здесь важны состав, перепады влажности и уровень грунтовых вод. Информацию можно получить путем геологического исследования.
Рельеф. Для прямого участка и наклонного понадобятся сваи с разными параметрами.

Фундамент. Здесь рассматриваются конструктивные особенности.

В таблице представлен пример сводной таблицы по несущей способности образца с диаметром основы 89 мм, лопастей – 300 мм. Зависимость значений рассмотрена относительно глубины погружения изделий в тот или иной тип грунта.

Пластичность и сопротивление грунта (в кг/кв.см)		Несущая способность винтовой сваи (в т) при погружении на глубину (в м)
Пластичность и сопротивление грунта (в кг/кв.см)		1,5	2	2,5	3
Глина
Полутвердая	6	4,7	5,4	6	6,7
Тугая	5	4,2	4,9	5,6	6,3
Мягкая	4	3,7	4,4	5	8
Супесь и суглинок
Полутвердая	5,5	4,4	5,1	5,8	6,5
Тугая	4,5	3,9	4,6	5,3	5
Мягкая	3,5	3,5	4,2	4,8	5,5
Лесс
Мягкая	1	2,2	2,9	3,6	4,3
Песок
Средняя	15	9	9,7	10,4	11,1
Мелкая	8	5,6	6,3	7	7,7
Пылеватая	5	4,2	4,9	5,6	6,3

Из таблицы видно, что одна и та же свая относительно диаметра в зависимости от типа грунта и глубины погружения может выдерживать нагрузку от 2,2 до 11,1 тонны. То есть геологические изыскания и характеристики строения – важная информация, которая позволяет правильно выбрать винтовые сваи для конкретного проекта.

Специалисты рекомендуют рассматривать различные диаметры для решения следующих задач:

57 мм выдерживают в среднем 800-1500 кг, актуальны для пучинистого грунта с неровностями – штакетный забор, гараж, беседка;
76-89 мм, несущая способность 1000-3500 кг, актуально для болотистой местности и торфяников – ограждения из профнастила, открытые навесы, гараж, бани, причалы;
108 мм, справляется с нагрузкой 3500-4500 кг – пирс, небольшой домик из сруба, каркасное здание, мастерская, ангар;
133 мм, несущая способность ограничена 6000-7000 кг, универсальный вариант относительно грунта – коттеджи с монолитными и блочными стенами.

Длина винтовых свай важна, чтобы организовать равномерное распределение нагрузки конструкции на грунт. Вот несколько рекомендаций по регионам:

Российский регион	Расчет: залежи плотного грунта + глубина промерзания + высота цоколя + монтажный выступ (в м)
Центральный	0,2+1,8+0,5+0,1=2,6
Урал, Поволжье	0,2+1,8+0,5+0,1=2,6
Западная Сибирь	0,2+2,3+0,5+0,1=3,1
Восточная Сибирь	0,2+2,8+0,5+0,1=3,6

Зависимость длины сваи также имеется от диаметра трубы. Например, при 57 и 89 мм может быть 4 метра, а для 108 мм достаточно 2,5 м. Производители на основании стандартизированных требованиях предлагают изделия в ассортименте с длиной от 0,5 до 11,5 м.

Несколько слов про монтаж

В отличие от иных типов фундамента свайно-винтовой не требует устранения плодородного слоя земли и формирования котлованов с лунками. Здесь можно ограничиться разметкой территории и формированием небольшого отверстия размером немного превышающим диаметр лопастей. Так будет удобнее начать вкручивание сваи.

По технологии выполнить установку винтовых свай можно механически или вручную. Здесь понадобится сделать сквозное отверстие для вставки рычагов. Главное – соблюсти строгую вертикальность положения трубы. После вкручивания всех свай до нужной глубины выступы выравниваются по горизонтали, лишнее срезается болгаркой. Внутрь трубы сваи проводится заливка бетона, чтобы увеличить надежность опоры и снизить риск появления коррозии. На кромки далее навариваются металлические оголовки для монтажа нижней обвязки из балок.

Видео описание

В этом видео наглядно показывается на каком принципе работает свайно-винтовой фундамент:

В видео показано, как проводятся испытания свай на предмет соответствия несущей способности относительно заявленной:

Коротко о главном

Винтовые сваи – это металлические трубы, рабочий наконечник у которых имеет лопасти с одним и более витком.

Различают изделия по типу наконечника: форма, количество лопастей, со сварными либо литыми наконечниками.

В зависимости от исполнения наконечника сваи применяются для строительства опорной системы на различных грунтах.

Назначение также определяется размерами свай: диаметр и длина.

По мере увеличения габаритов изделия сваи применяются для установки штакетного забора, хозяйственных построек, легких каркасных или блочных, монолитных домов.

У свайно-винтового фундамента имеется один существенный недостаток – если строение по весу превышает 60 тонн, то рекомендуется выбирать другой, более мощный тип фундамента.

Какие сваи лучше - винтовые или забивные: выбираем технологию

Если вы выбираете фундамент для постройки из бруса или бревна, то наверняка натыкались на информацию о винтовых и железобетонных (жб) сваях. Особенно выгодно использовать такие опоры, если условия на участке далеки от идеальных. Сегодня мы рассмотрим несколько предложений от реальных компаний и на примере попробуем разобраться, какая технология лучше.

Описание типов свай

Давайте для начала ознакомимся с определением каждого типа свай.

О винтовых сваях

Винтовые сваи - это стальные полые трубы с острым наконечником, куда приваривается лопасть. При установке изнутри их заполняют цементно-песчаной смесью, что предотвращает внутреннюю коррозию, а сверху надевается оголовок. Для защиты от воздействия внешней среды их покрывают антикоррозийным покрытием. Как правило, это эпоксидные составы или оцинковка. Сравнительно недавно на рынке появились производители, которые используют двойную защиту от коррозии. Подробнее об этом ниже.

О железобетонных сваях

Железобетонные сваи - это бетонный стержень с арматурным каркасом. Для частного домостроения используют опоры сечением 150х150 мм или 200х200 мм. При выборе железобетонных свай необходимо обратить свое внимание на марку бетона, из которого они отлиты, и класс его морозоустойчивости. От этих характеристик зависит насколько прочным и долговечным будет фундамент.

В этом видео мы рассмотрим, что нужно знать о бетонных сваях:

Соотношение цены и качества

Для начала отметим, что на винтовых сваях, как и на ЖБ можно строить любые типы деревянных домов (каркасно-щитовые, фахверковые, брусовые, бревенчатые), бани, гаражи, беседки, хозяйственные постройки и прочее. Главное разобраться в соотношении цены и качества. Если вы планируете строить дом для постоянного или сезонного проживания и условия на участке хорошие, то дело только за ценой. Учтите, что железобетонные сваи имеют большую несущую способность по сравнению с винтовыми. Но несмотря на это при проектировании шаг у них одинаковый, то есть сэкономить на количестве не удастся.

В продолжение размышлений… Если в планах баня, гараж или какой-то небольшой домик, то выгоднее использовать винтовые сваи. Теперь вопрос: какие из? С виду большинство из них выглядит одинаково, так как сверху черное покрытие (если речь не про оцинковку). Но покрытие покрытию рознь, как говорится. Сегодня цена варьируется от 70 до 700 рублей за литр. Сами понимаете, что не все то, что черное, защищает металл от ржавчины. Мы не зря обратили внимание на предложение завода ККЗМ. “Стандарт-1” - это бюджетный вариант свай с более или менее качественным защитным покрытием. Производитель следит за соблюдением технологий, не использует б/у металлопрокат и закупает проверенный годами антикор. Такие сваи прослужат более 80 лет при правильной установке. Главное, подобрать необходимый типоразмер. Обычно для строительства выбирают опоры диаметром 108 мм. Провести расчет для конкретного дома смогут в проектном отделе.

Говоря о винтовых сваях с двойной защитой от коррозии HelixZINC отметим, что эти опоры имеют увеличенный срок службы. Производитель закладывает 120 лет эксплуатации. Смысл технологии заключается в том, что сваи покрыты горячим цинком, а сверху - эпоксидным составом. Для чего? При монтаже верхний слой покрытия может повредиться о камни в грунте. На месте сколов и царапин коррозия пойдет в первую очередь, что плачевно скажется на фундаменте в целом. Барьерный слой дает гарантию именно от преждевременного разрушения металла. Конечно же, оцинкованные сваи отличаются по стоимости от обычных. Но когда речь идет о строительстве семейного гнездышка, то разница покажется несущественной. А вот для построек попроще подойдут и обычные сваи.

Если же речь идет о строительстве огромного деревянного дома с большим количеством комнат, то отдать предпочтение лучше ЖБ забивным сваям. Одна опора выдерживает нагрузку от 9 до 60 тонн в зависимости от сечения, в то время, как винтовая свая имеет несущую способность до 10 тонн в зависимости от диаметра.

Грунт

Многое зависит и от условий на участке. Если почва сильнокислая, то устанавливать винтовые сваи опасно, так как они быстро сгниют. Поэтому стоит сделать пробу грунта перед началом строительства, чтобы избежать риска.

Бывают участки с большим перепадом уровня грунта или обводненная почва. В этом случае, напротив, стоит отдать предпочтение винтовым сваям, потому что во время монтажа их можно нарастить, пока лопасть не достигнет плотного грунта. Кроме того, за счет широкого основания винтовая свая будет более устойчива в почве такого типа, где бетонная свая может просто провалиться вглубь.

Процесс доставки и монтажа

Железобетонные сваи монтируются с помощью мини-сваебойной установки. Они так и называются - забивные. Машина на гусеничном ходу самостоятельно передвигается по участку, работает при высоких и низких температурах, довольно-таки быстро монтирует опоры. Но для ее доставки на участок требуется специальная техника. Тем не менее, за одну смену с ее помощью реально установить около 40 железобетонных свай, то есть фундамент под дом.

Винтовые сваи монтируются ручным, электромеханическим способом или, при крайней необходимости, с помощью ямобура. Самый оптимальный вариант - это электромеханический монтаж. Сегодня его предлагает любая серьезная компания. Как это происходит? Винтовые сваи устанавливаются с помощью ручных гидравлических машин. То есть монтажное отверстие вставляется в редуктор, который создает крутящий момент. По сравнению с ручным способом электромеханический выгодно отличается показателями заглубления и скоростью монтажа.

Если к участку, на котором необходимо провести установку фундамента, затруднен доступ по тем или иным причинам, единственным возможным способом становится ручной монтаж винтовых свай.

Технология / Строение:	Баня / Терраса / Гараж	Деревянный дом (брус/бревно/каркас)	Газобетонный дом (пеноблок, газобетон)	Каменный дом (кирпич, монолит)
Винтовые сваи	5	5	3	Х
ЖБ забивные сваи	Х*	3	5	5

Маленькие строения и деревянные дома из бруса или бревна

Говоря о гаражах, банях, террасах, беседках, заборах, бытовках и прочих небольших и легких строениях отметим, что использовать железобетонные сваи не рационально. Для обычного брусового или бревенчатого дома с жилой мансардой чаще всего также более предпочтительны винтовые сваи. Но если речь идет о большом доме, и вы делаете ставку на долговечность, то можно рассмотреть вариант ЖБ забивного фундамента, ведь в грунте бетон практически не разрушается и не ветшает.

Дом из облегченного бетона (пеноблоков или газобетона)

Для такого типа строений подойдут и винтовые сваи, и ЖБ забивные. В первом случае стоит выбрать опоры большого диаметра и дополнительно укрепить фундамент. Во втором - достаточно правильно подобрать сечение. Кроме того, на железобетонных сваях в паре с мелкозаглубленным ростверком 600х400 мм можно смело строить даже кирпичный дом в три этажа.

Кирпичный или монолитный дом

Для тяжелого каменного строения однозначно рекомендуются железобетонные сваи. Такие дома весят много, и несущей способности винтовых свай будет недостаточно. А вернее сказать, для обеспечения необходимой несущей способности их придется вкрутить так много, что себестоимость фундамента будет сопоставима с аналогичным бетонно-забивным. В таких случаях следует использовать забивные ЖБ сваи.

Читайте также: