на какую глубину ввинчивать винтовые сваи
Какая глубина закручивания винтовых свай
Винтовой свайный фундамент характеризуется отличными эксплуатационными характеристиками и может использоваться в качестве основания для домов в различных регионах страны. В каждом регионе ввиду обширного географического расположения грунта, а также климатические особенности отличаются, потому глубина винтовой сваи рассчитывается индивидуально.
От того, на какую глубину установлена винтовая свая, зависит надежность строения, а также его устойчивость к деформации под воздействием пучения грунта. Самым простым и надежным способом является привлечение специалистов для выполнения расчетов, но если есть желание самостоятельно рассчитать глубину ввинчивания сваи, то обязательно необходимо учесть ряд параметров, понимая при этом, что нельзя пренебрегать ни одним из них, ведь они будут постоянно воздействовать на несущий элемент, и не забывать, что показатель скорее всего не будет точным.
Какие параметры стоит учесть при определении глубины сваи
При проектировании фундамента по типу свая с винтом необходимо учитывать много моментов, но основными из них являются:
Хоть эти моменты и являются ключевыми, но также важны и другие параметры.
Глубина залегания почв, несущая способность которых подходит для строительства
Верхний слой грунта всегда является плодородным и обычно состоит из почвы, которая считается непригодной для монтажа свайно-винтового фундамента. Чтобы фундамент правильно воспринимал нагрузки и мог равномерно их распределить по основанию лопасти, сваи должны находиться на глубине не менее одного метра. Такая глубина подходит только при условии, что грунт обладает достаточной несущей способностью, а лопасти имеют подходящую конфигурацию и не рыхлят грунт при ввинчивании.
В среднем почва, подходящая для монтажа свай, находится на глубине 1,8 м. В отдельных регионах данная величина может существенно изменяться, поэтому лучше проводить исследование грунта в индивидуальном порядке. Это позволит узнать особенности конкретного участка, а также выяснить необходимую глубину завинчивания сваи для обеспечения надежности и прочности строения. Экспресс-геология позволяет узнать необходимые характеристики грунта, а также отличается доступной ценой и скоростью выполнения. Данный тест является максимально информативным и предпочтителен при монтаже любого фундамента.
Глубина промерзания грунта
Хоть винтово-свайный фундамент мало подвержен деформации вследствие морозного пучения, но данный показатель также играет немаловажную роль при выборе глубины установки. Морозное пучение представляет собой природный процесс, при котором верхние слои грунта под воздействием влаги вытесняются вверх. Если винтовая свая закручивается в данный слой, то под воздействием природных сил она выталкивается и фундамент теряет свою прочность в течение нескольких лет. Обязательным условием при установке свайно-винтового фундамента является закручивание сваи таким образом, чтобы лопасти располагались ниже уровня промерзания почвы. Уровень промерзания для каждого региона будет различным:
Эти данные хорошо показывают, что глубина нахождения лопасти сваи должна быть ниже определенного уровня.
Глубина расположения сваи
Между конусом и верхней кромкой лопасти есть определенное расстояние, которое необходимо учитывать при монтаже сваи. Если необходимо установить сваю на глубину полтора метра, а расстояние между конусом и верхней кромкой лопасти составляет 25 см, то конструкция должна погружаться в землю не менее чем на 1,75 м. Сваи разного диаметра и конструкции могут иметь различное расположение лопастей. Если стандартная свая среднего диаметра с одной лопастью имеет обычно расстояние 20 см между конусом и верхним краем, то двухлопастная конструкция будет иметь несколько большее расстояние. В зависимости от выбранного производителя расстояние также может меняться, так как обычно производство заточено под изготовление свай в конкретном регионе. Видоизмененные конструкции позволяют надежней закреплять конструкцию на конкретном грунте.
Высота цоколя
Данный параметр влияет напрямую на длину используемых свай. Как уже выше было сказано, грунты имеют такой показатель как пучение, то важно монтировать цоколь на определенной высоте над землёй, чтобы при вспучивании не были затронуты несущие элементы здания. На высоту цоколя могут влиять несколько факторов, основные среди них:
Учитывая все вышеизложенные факторы можно предположить, что минимальная высота сваи должна быть два с половиной метра. В некоторых регионах этот показатель может отклоняться в большую или меньшую сторону.
Какая глубина необходима для заложения свайного фундамента и как ее определить?
Для расчета надежного и устойчивого фундамента необходимо грамотно определить глубину закладывания опор.
Заказать проектирование силовой конструкции можно у профессионалов, но доступность технологии позволяет самостоятельно определить значение параметра.
Что такое глубина заложения свайного фундамента, как ее определить и от чего она зависит, расскажем в статье.
От чего зависит?
Размер части свайного основания, которая находится под нулевым уровнем участка, зависит от ряда факторов:
Углубление в зависимости от свойств почвы и расположения грунтовых вод
Чтобы возводимое сооружение дало минимальную осадку, не деформировалось и не шаталось в процессе эксплуатации, необходимо закладывать фундамент таким образом, чтобы сваи опирались на твердый пласт земли. Затруднения в выборе оптимальных по размеру конструктивных элементов вызваны тем, что состав грунта на участке может быть неоднородным.
Несущая способность почвы зависит от ее состава и уплотненности, но в первую очередь – от насыщенности влагой. Чем ближе к поверхности находятся подземные источники, тем ниже сопротивление грунта нагрузкам.
Заказать геологические исследования можно у профессионалов или самостоятельно выкопать скважину на глубину не менее двух метров, чтобы оценить характеристики пород и степень увлажненности.
Соотношение между уровнем промерзания и степенью заглубления опорных элементов
Пучинистые почвы подвержены силам морозного пучения. К таким грунтам относятся глинистые породы, суглинок, пылеватые пески и т.д. За счет высокого содержания влаги земельный массив при минусовой температуре может увеличиваться в объеме до 12%.
В результате на боковые части опорных элементов начинают действовать выдергивающие сваи. Поэтому так важно заглубить сваи ниже точки промерзания.
Узнать точку промерзания можно расчетным путем по формуле:
Параметр для различных геологических условий будет равным:
Точный расчет глубины промерзания земли под зданием зависит от теплового режима в доме и рассчитывается по формуле:
где Kh – коэффициент промерзания, регламентируемый нормами СНиП.
Как меняется значение в связи с типом опор?
Особенности проведения вычислений и рекомендации по выбору глубины свайного основания изложены в СНиП 2.02.01-83. При этом для разного типа опорных элементов учитывают отдельные нюансы.
Особенности расчета для винтовых столбов
Винтовые стержни заглубляются в почву ниже точки промерзания грунта, как правило, на 15%. При этом лопасти должны быть ввинчены в твердый пласт толщиной, равной не меньше трех диаметрам трубы. На участках, где уровень промерзания незначительный, важно учесть высоту почвенно-растительного слоя.
Для закладывания буронабивных
Для монтажа буронабивных элементов конструкции бурят скважины на глубине залегания тугоплавких пород.
Если почва характеризуется склонностью к пучению, то по технологии на дне шурфа рекомендуется устраивать утрамбованную песчаную подушку высотой не менее 20 см под нижним концом опоры.
Недостатком технологии для частного строительства фундамента с буронабивными сваями является тот факт, что сложно быть уверенным в тугоплавкости пород на назначенной глубине скважины. Поэтому для строительства малоэтажных домов и построек шурфы бурят на 1,5–2 м, что ниже точки промерзания и грунт на этом уровне достаточно уплотнен.
Но на особо зыбких почвах глубина закладывания буронабивных свай может достигать 30 м и более. В этом случае в обязательном порядке перед армированием и заливкой бетона необходимо устраивать в скважине обсадную трубу.
Согласно нормативам, заглубление опорных элементов в тугоплавкие породы должно составлять:
Для забивных
Технология позволяет устраивать сваи забивным способом на глубине не больше 16 м. В остальных случаях используют составные силовые элементы.
Согласно СНиП, минимальная длина свай – от 3 м, для полых конструкций – от 4 м.
Как рассчитать для одноэтажного дома?
Для примера определим, какие сваи нужны для частного домостроения. В ходе расчетов можно узнать, на какую глубину необходимо бурить скважины под фундамент.
Исходные условия:
Предварительно выбираем 9 винтовых свай диаметром 108 мм с несущей способностью 5 тонн. Предельная нагрузка такого фундамента позволяет выдержать вес конструкции. Для стержней с таким размером сечения длина может составлять от 1 до 12 м.
Принимая во внимание уровень снежного покрова в регионе, предварительно выберем высоту цоколя 0,4 м. Таким образом, для строительства в заданных условиях понадобятся сваи длиной 2,5м.
Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.
Заключение
Нормативные документы не регламентируют единые правила для заглубления свай, но остается обязательным требованием, что этот параметр будет зависеть от геологических условий участка, а именно, от точки промерзания, типа грунта и уровня подземных источников.
Допустимые нагрузки на фундамент практически не зависят от размера подземной части опорных элементов, поскольку большее значение имеет опорная площадь. Рекомендованные соотношения длины свай и их диаметра приведены в таблицах СП и СНиП.
Как своими руками ввинтить сваю
Установка винтового фундамента – это решение, которое принимается застройщиком на основе точных расчетов и логических обоснований. Впереди его ждет еще много работы, и самое главное, о чем следует позаботиться в первую очередь – чтобы не допустить ошибок при обустройстве основания под будущую постройку. Стоимость монтажа сваи и желание выполнить основные процессы строительства дома самому заставляют ставить перед собой серьезные цели.
Установка свайно винтового фундамента своими руками – задача трудоемкая. Она требует безошибочных расчетов, наличия специальных приспособлений и участия, как минимум, двух человек – цена ошибки здесь может быть слишком высокой.
Винтовые сваи: установка двумя способами
Монтаж свай без привлечения специализированной строительной техники осуществляется двумя способами: ручным (для завинчивания используются длинные металлические рычаги) и механизированным (подразумевает использование механических приспособ, приводимых в движение компактным двигателем).
Винтовые сваи: монтаж вручную
Винтовой фундамент: монтаж.
К оголовку приварены хомуты, в которые вставляются рычаги для передачи крутящего момента на сваю. В принципе, ввинтить сваю можно, вставив лом с рычагами непосредственно в технологические отверстия опоры.
Но за неравномерное распределение нагрузки в таком случае можно заплатить высокую цену: это приведет к тому, что наконечник будет деформирован еще до момента достижения винтом твердых слоев грунта.
В качестве рычагов для завинчивания можно использовать 2 отрезка металлической толстостенной трубы (толщина стенки должна быть не менее 5-ти мм). Длина рычагов составляет 2-3 метра.
Установка свай: последовательность
Если вы не хотите допустить ошибок во время самостоятельного закручивания, то правильное расположение опор гарантирует вам 90% успеха.
Дело в том, что предварительная разметка фундамента не всегда позволяет выставить сваи в точном соответствии друг относительно друга. Поэтому разметку необходимо производить, начиная с определения местоположения какой-либо угловой точки будущей постройки.
Для наглядности представим схему свайного фундамента габаритами 6*6 метров.
Порядок установки свай на схеме пронумерован. Первой будет ввинчена №1, расположенная в правом верхнем углу схемы.
Под №1, в установленном месте, с помощью лопаты или бура роем приямок, диаметр которого примерно равен диаметру лопасти сваи. Глубина приямка должна составлять 20-30 см. Некоторые делают больше, но особой необходимости в этом нет. Наоборот, слишком большая глубина приямка мешает выдерживать правильное расстояние между сваями.
Сперва делали углубления садовым буром (50-80 см), затем устанавливали сваи. Я наживлял, друг контролировал уровнем. Дальше ввинчивали вместе.
Первую ввинчивать проще всего. Во время работы достаточно контролировать вертикальный уровень сваи (для этого лучше всего использовать магнитный уровень). Если вы работаете втроем, то один человек с помощью уровня контролирует положение сваи в пространстве, а два других – ввинчивают опору в землю.
Крутить вдвоем очень тяжело. Поэтому к самой тяжелой работе лучше привлечь 4-х человек. Свая вкручивается в грунт на глубину, превышающую глубину промерзания. Ее наконечник должен войти в твердые пласты грунта на несколько оборотов.
Сваю крутят 4 человека, используя рычаги 2.5 метра. Крутят до упора, пока ноги в землю зарываться не станут. Понимание этого момента приходит с опытом. Лопасть должна быть закручена ниже уровня промерзания. За вертикальным уровнем имеет смысл следить на начальном этапе. После того, как свая войдет примерно на 80 см, выровнять ее будет очень трудно.
После того как монтаж первой сваи будет окончен, можно приступать к разметке опоры № 2. Ориентирами в данном случае будут размеры стены и расстояние между осями свай. Предположим, что расстояние между осями у нас равно 5850 см (его можно рассчитать, зная длину стены и размеры оголовков на сваях). Плоскость стены пролегает параллельно какому-нибудь другому объекту (параллельно забору и т.п.). В этой плоскости проводим прямую линию и отмечаем указанное расстояние. Это и будет местоположение оси второй сваи.
Здесь также роем неглубокий приямок, вставляем сваю, проверяем ее вертикальный уровень и замеряем расстояние между осями двух опор. Если отклонений нет, то начинаем ввинчивать. В противном случае сваю придется выравнивать. Если №2 необходимо на несколько сантиметров пододвинуть к №1, то ее верх следует отклонить в направлении, противоположном от № 1. После этого № 2 необходимо на 2-3 оборота ввинтить в грунт. Затем, поставив опору вертикально, следует еще раз проверить межосевое расстояние. Если все размеры совпадают, №2 можно ввинчивать до упора. Если нет, то повторяем перечисленные операции до тех пор, пока не будет получен удовлетворительный результат.
Вкручивали на 2-3 оборота (один крутит, второй держит вертикально), потом смотрели по рулетке, выясняли, куда надо смещаться. Затем, закручивая под углом, выводили низ в точку. Ставили вертикально (при вращении) и смотрели по рулетке заново.
Местоположение сваи № 3 определяется, исходя из двух линейных размеров: диагональ коробки будущего дома (8273,15 см) и расстояние между угловыми сваями (5850 см). Разметка производится при помощи двух рулеток (№3 будет установлена в месте пересечения заданных значений на их измерительных полосах).
№ 3 и № 4 выставляются по аналогии с № 2. После того как угловые опоры будут ввинчены в грунт, по их внешнему периметру следует натянуть строительную веревку. Веревка упростит разметку и монтаж оставшихся свай, которые необходимо ввинчивать в следующем порядке: вначале монтируются опоры, расположенные по внешнему периметру стен, а затем – внутренние.
После того как все сваи будут ввинчены, их следует обрезать. Обрезка производится болгаркой по размеченному горизонтальному уровню.
Обрезанные сваи заполняются цементно-песчаным раствором. После этого к ним можно приваривать оголовки и приступать к монтажу обвязки.
Цементный раствор не делает конструкцию винтовой сваи более прочной. Основная цель заполнения опоры раствором состоит в том, чтобы перекрыть доступ кислорода в ее внутреннюю полость.
Приспособление для закручивания винтовых свай
Как мы уже говорили, ручной способ ввинчивания требует больших физических усилий, которые не каждый может выдержать. Если вы не чудо-богатырь, готовый платить за фундамент высокую цену своего здоровья, задумайтесь о механизации. Механизация также необходима, если ввинчиваемая свая находится вблизи какого-либо наземного объекта (вблизи забора и т.д.). В этом случае ввинчивать ее с помощью длинных рычагов намного труднее.
Сегодня можно купить уже готовое устройство (правда, по довольно высокой цене), предназначенное для механизации этого процесса (сваекрут).
Но такая установка для завинчивания свай стоит дорого, и приобретать ее целесообразно, лишь занимаясь оказанием услуг по строительству свайных фундаментов. Стоимость монтажа винтовых свай со временем окупит покупку этой приспособы. А для работы на собственном участке можно соорудить самодельное устройство, имеющее привод от мощной дрели или бензобура (мотобура).
Если вы не готовы к самостоятельному изготовлению устройства и хотите заказать монтаж винтовых свай, цена и качество должны быть соразмерными. Советуем поискать исполнителя на нашей бирже, причем не только жителям Москвы, но и многих других регионов.
Оборудование, которое можно изготовить своими руками, состоит из нескольких узлов:
Вот приспособа для закручивания винтовых свай выглядит в сборе.
Рассмотрим все составляющие более подробно.
Силовой агрегат
В качестве силового агрегата можно использовать электродвигатель, бензобур или мощную электродрель. Использование электродрели является наиболее доступным вариантом из всех вышеперечисленных, но она должна соответствовать определенным характеристикам:
• Должна быть предусмотрена регулировка скорости;
• Минимальная мощность привода – 2000 Вт;
• Наличие реверса.
Устройство – Ребир (марка электродрели) мощностью 2 кВт. Частота оборотов при работе через понижающий редуктор – 300 об/мин.
Мотобуры или электродвигатели, используемые для закрутки, также должны обладать указанной мощностью.
Редуктор
Наиболее распространенной разновидностью редуктора, используемого для завинчивания свай, является обыкновенный гайковерт – баллонный ключ с усилителем крутящего момента (с УКМ). Он предназначен для завинчивания колес на тяжелых грузовиках. В обиходе это устройство называют «мясорубкой».
По поводу надежности этих устройств ходит немало споров. Но, опираясь на опыт пользователей FORUMHOUSE, можно сказать, что правильно подобранный гайковерт, при регулярном смазывании и при отсутствии перегрузок поможет завинтить вам ни один десяток свай.
Выбирать редуктор следует по нескольким параметрам. Ключевую роль играет крутящий момент, который устройство способно создавать на выходном валу. Ручные машины для завинчивания свай производят с таким расчетом, чтобы рабочий крутящий момент был не менее 4700 Нм. Следовательно, рабочие характеристики гайковерта должны соответствовать этому параметру.
Момент должен быть более 4500 Нм. Бывают усиленные мясорубки, которые и служат дольше и стоят чуть дороже.
Чем больше передаточное число, тем легче будет работать с таким редуктором. При выборе устройства следует ориентироваться на передаточное число – 1:60 и более.
Характеристики используемого гайковерта: передаточное число – 1:64, максимальный момент силы – 5500 Nm, твердость шестерней – 58-62 HRC.
Для того чтобы упор гайковерта не контактировал со сваей во время работы, его конец можно срезать, оставив заводских отверстий. Отверстия нам понадобятся для того, чтобы впоследствии прикрутить к редуктору телескопический упор.
Отдельного внимания заслуживает процесс эксплуатации редуктора. О наличии смазки в его внутренней полости следует позаботиться заранее. Если устройство регулярно смазывать и следить за тем, чтобы оно не перегревалось (во избежание перегревов необходимо делать перерывы в работе), то гайковерт без поломки поможет закручиваться нескольким десяткам изделий.
Не забывайте о смазке редуктора. Шестерни в нем не ломаются, а как бы стираются, уменьшаясь в толщину и в высоту. Поэтому, чем больше смазки, тем дольше он работает. В магазине они лежат сухие и могут стереться за одну сваю.
Пользователь singer777, к примеру, меняет смазку в редукторе через каждые 20 вкручиваний. Так что выводы делайте сами. Что же касается самой смазки, то пользователи нашего портала, имеющие практический опыт работы с гайковертами, рекомендуют использовать пластичные виды смазок (ШРУС-4 и т.д.).
Переходники
В конструкции самодельного устройства предусмотрено два переходника (адаптера).
Второй переходник представляет собой монтажный оголовок для сваи, имеющий наконечник под выходной квадратный вал редуктора.
Собираясь использовать описываемое приспособление, человек обязательно задумывается, как уберечь дрель и редуктор от механических перегрузок. Для решения подобной проблемы существует два способа.
О грядущей перегрузке можно узнать по звуку работающей дрели. Своевременное отключение устройства поможет избежать поломок.
Установка металлического штифта между дрелью и редуктором поможет не только избежать поломок, но и убережет вас от травм. Правильно подобранный штифт будет срезан, как только крутящий момент достигнет критических значений.
Конус Морзе вставлен в дрель компании Ребир, который соединяется со следующей деталью с помощью проволоки диаметром 3мм. Эта проволока работает на срез и служит защитой от перегрузки и перегорания дрели.
Как только нагрузка достигнет критических значений, редуктор с дрелью следует отсоединить от сваи. После этого необходимо произвести довинчивание опоры вручную.
Мы крутим до момента обрыва болта. Если потом одеть рычаги по 3 м с двух сторон и впрячься вчетвером, то получается провернуть сваю на 1/4 оборота или чуть больше. Сегодня болт не обрывало (щадили редуктор и докручивали руками).
Опорный рычаг
Опорный рычаг целесообразно делать из двух труб разного диаметра (получается телескопическая конструкция с регулируемой длиной рычага).
Для того чтобы труба не сминалась в месте сочленения с крепежным болтом, ее можно усилить небольшим отрезком швеллера, полосы или уголка.
Приспособления для завинчивания свай, представленные ниже, не получили широкого распространения, но они имеют определенные преимущества. И если вы именно с их помощью этого завинчиваете винтовые сваи, стоимость установки в конечном счете будет ниже и вы сбережете рубль – другой для не менее важных разделов строительной сметы.
Установка с гидравлическим приводом – ее надежность несколько выше, чем у механического редуктора.
Установка на раме – позволяет максимально точно выровнять сваю и снизить трудоемкость процесса.
Установка с приводом от бензобура – проста в обращении и надежна.
Как быть, если свая уперлась в препятствие
Установка свайного фундамента чревата тем, что во время завинчивания свая нередко упирается в камень или другой посторонний предмет, находящийся в грунте. И если преграда обладает достаточной прочностью, то это превращается в настоящую проблему. Решить ее можно двумя способами.
Если свая не успела зайти глубоко, то ее можно выкрутить и попытаться извлечь препятствие. Сделать это непросто, поэтому положительного результата можно добиться далеко не всегда.
Если свая уперлась в препятствие, но успела углубиться более чем на 1,5 м, то ее можно оставить в таком положении, обрезав впоследствии верх по горизонтальному уровню. Но предпочтительнее в таком случае выкрутить сваю и ввинтить ее рядом (на одной линии с соседними опорами). Этот метод подходит для всех свай (кроме тех, которые располагаются по углам будущей постройки).
Варианты: камень убрать (если глубина небольшая) либо раздробить, либо сваю в стороне крутить.
Более подробно ознакомиться с техническими решениями, позволяющими завинчивать сваи без применения дорогостоящего строительного оборудования, вы можете в соответствующем разделе нашего портала. О том, как сделать деревянную обвязку для свай при строительстве каркасного дома, можно узнать, ознакомившись с практическими наработками пользователей FORUMHOUSE. Если у вас есть подходящие материалы, если вы желаете самостоятельно изготовить винтовые сваи под фундамент для собственного дома, то описание технологического процесса вы найдете в соответствующей статье. А о том, как объединить три различных фундамента при строительстве одного дома, вы узнаете из нашего видео.