на какую глубину завинчиваются 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.
Винтовые сваи в международных стандартах и практических рекомендациях пользователей FORUMHOUSE
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Винтовые сваи считаются универсальным видом фундамента, который делается за один день, подходит для любых грунтов, спокойно служит более ста лет (но это зависит от качества стали) и не наносит вред почвенному покрову участка. Строителям выгодно использовать винтовые сваи – на устройство фундамента уходит не пара месяцев, а пара дней, но чем это может обернуться для будущих владельцев дома? Особенно в российских условиях, когда нет ясности с официальными строительными нормативами и рекомендациями по применению винтовых свай в малоэтажном строительстве. Эта статья рассказывает о том, какие нормативы и рекомендации существуют в мировом строительном сообществе, и чем руководствуются при установке винтовых свай участники нашего портала.
Содержание
Преимущества винтовых свай
Почти 200 лет назад в США появилось первое строение на винтовых сваях. Это был маяк Стонингтон-Харбор в Коннектикуте: десятиметровая каменная башня, соединенная с каменным домом смотрителя. Этот маяк цел до сих пор.
Винтовые сваи разработал молодой ирландец Александр Митчел. На «винтовых сваях Митчела» строили маяки и причалы, железнодорожные мосты и путепроводы. Преимущества винтовых свай были очевидны:
Посмотрите видео о том, как легко можно бурить сваи даже зимой:
Ограничения для винтовых свай по Международным строительным нормам
Но все вышесказанное касается только фундаментов из свай, сделанных промышленным способом и по всем параметрам соответствующих Международным строительным нормами ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria (Критерии приемлемости фундаментов на основе винтовых свай). И даже для таких свай введен целый ряд ограничений.
Чтобы понять, с каким грунтом приходится иметь дело, обычно делают пробное вкручивание или бурение. Не лишним будет поговорить с соседями, которые уже поставили дом на винтовые сваи: все достоинства и недостатки они уже выявили эмпирическим путем.
Какой грунт не подходит для винтовых свай
Особенности грунта, для которого винтовые сваи будут нерациональными и даже опасными, сформулировал пользователь FORUMHOUSE c ником Игорь3.
Слабонесущий грунт – свая легко вкручивается на всю глубину или свободно вращается, не закручиваясь. Столкнувшись с этим явлением, обычно сваю наваривают до упора до прочного грунта, но:
Глубина до прочного грунта может быть боле 7 метров, что делает этот тип фундамента уже не рациональным.
Твердый грунт. Это довольно распространенное явление: грунт настолько жесткий, что металл не выдерживает, обычную винтовую сваю с лопастями просто не вкрутить.
Каменистый грунт. Даже небольшие камни на пути лопастей усложняют вкручивание или делают его невозможным.
Как и для всех видов заглубленных фундаментов, для фундамента из винтовых свай обязательна боковая поддержка грунтов. В п. 1810.2.1 Международного строительного кода IBC для винтовых свай, которые устанавливаются в текучих грунтах или воде и не связанных между собой в группы обязательно требование:
Требования к элементам конструкции винтовой сваи
Толщина металла стенок винтовой сваи зависит от двух параметров:
Под условиями эксплуатации в большей степени понимается, как будет истончаться металл из-за коррозии – именно от того зависит, прослужит свая 400 лет или проржавеет через 40 лет и дом рухнет.
Допустим, у вас на участке обычный суглинок (не солончак и не кислые почвы) и труба ГОСТ 10704-91 «трубы стальные электросварные прямошовные» с толщиной стенки 3,8мм (самый ходовой размер). Свая не покрашена, или покрашена дешевой, но не специальной краской. По моим наблюдениям, такая свая может прослужить около 50 лет. А если сталь защищена специальной краской, а лучше цинком, то срок нормальной эксплуатации сваи намного больше.
Требование использовать цинковые покрытия свай в грунтах с высокой коррозионной активностью предъявляет международный стандарт ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria. Ниже в таблицу мы собрали требования этого документа к конструкции винтовой сваи:
Параметр
Величина
20-35 см (или 8-14 дюймов)
Толщина стенки ствола в неагрессивных грунтах
Толщина стенки ствола в агрессивных грунтах
Толщина полимерного покрытия
Очень важно, чтобы на сваю было нанесено качественное, износостойкое покрытие. Можно проверить качество краски, царапнув ее рядом с просверленном отверстием в конце сваи. Качество сварки можно увидеть по шву: он должен быть сплошной, ровный, красивый, без соплей и раковин. И металл должен быть гладкий. Нужна уверенность, что перед вами – не покрашенная ржавая труба.
Если перевернуть сваю и постучать по ней, из нее не должна сыпаться ржавчина.
Популярное в нашей стране «обваривание» стальных винтовых свай связями из стальных швеллеров, двутавров и уголков ускоряет коррозию. В грунтах со слабой боковой поддержкой эта технология – суровая необходимость, без нее не обойтись. Но при этом может возникнуть гальваническая связь между сваями и другими стальными строительными элементами и арматурой железобетонных конструкций: это приводит к появлению блуждающих токов, ускоряющих коррозию. В пункте 3.9 ICC AC358 говорится о том, что той связи быть не должно. Также этот пункт запрещает совмещение в свайном фундаменте оцинкованных и неоцинкованных элементов.
В целом, если человек не знает степень коррозионной агрессивности грунта на своем участке, ему лучше не рисковать и использовать сваи со стволом:
Выводы
На нашем портале часто можно часто встретить мнение, что винтовые сваи не подходят для ответственных строений.
Но в реальности на винтовых сваях надежно и долго стоят даже большие дома. Самое главное здесь – высокое качество свай и правильный расчет. Учитывать нужно и особенности грунта, и степень его коррозивной агрессивности. Фундамент – основа дома, и легкомысленность в этом вопросе недопустима.
Больше узнать про винтовые сваи и определиться с их допустимость в малоэтажном строительстве помогут темы на FORUMHOUSE «Фундамент на винтовых сваях – 6» и «20 мифов про винтовые сваи». Почитайте нашу статью – она доказывает, что существует всего три причины построить свайно-винотовой фундамент. Посмотрите наше видео про утепленный финский фундамент, который рассказывает нюансы монтажа, конструкционные особенности, отличия от подобных типов плитных фундаментов.
На какую глубину вкручивать винтовые сваи
Глубина вкручивания свай
Применение свайного типа фундамента стало очень популярным. С практической точки зрения данная технология позволяет получать высокую экономическую выгоду при достаточной прочности и долговечности конструкции. Одним из вариантов свайного основания является винтовой, при котором опоры вкручиваются в грунт на заданную глубину. Процесс строительства такого основания занимает минимум времени, но требует большого внимания к множеству деталей. Один из таких моментов — на какую глубину вкручивать винтовые сваи?
Практически невозможно дать однозначный ответ на такой вопрос. Конкретной универсальной цифры просто не существует – для каждого проекта она определяется индивидуально. На показатель влияет большое количество параметров, главным из которых является грунт и его характеристики.
Для каких грунтов пригоден фундамент на винтовых сваях
Для строительства свайного основания обязательно проведение инженерно-геологических изысканий. Они должны проводится для любого строительства, но в случае установки опор особенно важны. Путем извлечения кернов грунта и последующего анализа их в лабораторных условиях получается набор данных, которые важны для последующей разработки проекта.
Геологи могут дать точную информацию о глубине залегания грунтовых вод, а также характеристики этих вод – это важно для оценки негативного воздействия химических элементов на опоры.
Какие грунты подходят для винтовых свай
Свайное основание подходит для любого типа грунтов, что делает их «лидером» в сравнении с ленточными и монолитными аналогами. Строительство винтовых опор позволяет выйти на любую глубину, на которой, по данным геологических работ, залегает слой грунта, имеющий необходимую несущую способность.
При разработке проекта оценивается экономическая составляющая реализации строительства, которая определяет переход к производству работ.
Конечное решение на какую глубину закручивать винтовые сваи определяет архитектор проекта, который должен располагать детальной картиной подстилающих грунтов и характеристиками будущего строения.
Винтовые сваи и необходимая глубина их погружения
В общем виде, винтовая свая представляет собой стальную трубу определенной длины, которая имеет заостренный наконечник и приваренный на протяжении трубы спиралевидный участок. Последний предназначен для перемещения грунта на поверхность и служит основой для ввинчивания конструкции. Характеристики лопастей играют важную роль для вкручивания опор.
Винтовые конструкции отличаются большим разнообразием и могут применяться для любых типов грунтов. Их можно монтировать как вручную, так и с привлечением специальной техники.
Погружение выполняет плавно и начинается со снятия (или прохождения) растительного горизонта. Глубина вкручивания винтовых свай устанавливается с небольшим запасом прочности для обеспечения достаточной несущей способности. Минимальная глубина погружения сваи должна соответствовать глубине промерзания почвы в зоне строительства фундамента. Соответствующий показатель можно взять в СНиП 23-01-99. Например, в южных регионах (Белгород, Воронеж) глубина промерзания составляет примерно 1 м, в то время, как в северных может быть более 2,4 м. Следует помнить, что глубина промерзания песчаников выше, чем у глинистых почв.
Основное правило строительства свайного основания: чем глубже ввинчена свая, тем надежнее фундамент.
Диапазон параметров винтовых свай может различаться в широких пределах. При выборе ствола для строительства фундамента для дома, обычно выбирают сваю диаметром от 57 до 325 мм. При этом, толщина стенки обычно составляет от 2 до 5 мм. Длина опоры варьируется от 1,5 до 12 м. винтовые сваи выдерживают высокие нагрузки на сжатие, а также показывают хорошие значения при напряжении на выдергивание. Для строительства основания опоры более чем выгодны.
Преимуществами свай в виде винта выделяются следующие:
Экономическая выгода при высокой прочности служат главными причинами использования винтовых свай. Кроме того, в отдельных ситуациях такая технология единственная из доступных.
Завинчивание свай
После того, как Вы определились для каких грунтов подходят винтовые сваи и выгодно ли их применение для конкретного участка, следует переходить непосредственно к строительству. Строгое следование правилам монтажа свай приводит к достижению желаемого результата.
После проведения детальных расчетов и определения параметров сваи следует выполнить пробное вкручивание. Эта процедура важна для определения соответствия расчетов реальности и подбора оптимальной техники. Также оценивается степень, с которой подходит применяемая свая для определенного объекта. Устанавливается глубина промерзания и особенности прохождения грунта.
Завинчивание начинается с определения точек установки, которые выносятся в натуру по проекту с помощью рулетки, а в сложных конструкциях с привлечением геодезической службы.
Постепенно ввинчиваются все опоры. Монтаж осуществляется до выхода на определенную глубину. Это важно для обеспечения расчетной прочности конструкции.
По завершению монтажа и выходу всех свай на установленную отметку, выполняется обвязка основания для соединения опор в единый проект.
Винтовые сваи гарантируют долгосрочность эксплуатации здания. Простота конструкции, скорость возведения и гибкость в плане решения нестандартных задач определяют распространенность свай для разнотипных проектов.
Глубина вкручивания винтовых свай
В процессе монтажа винтовых свай под фундамент ключевым моментом является глубина, на которую будет произведено вкручивание сваи. Именно она во многом определяет как устойчивость отдельной сваи в грунте, так и трудоемкость работ по закладке фундамента в целом. Глубина вкручивания свай зависит от нескольких основных факторов.
1. Роль глубины погружения сваи в расчете фундамента
Расчет свайного фундамента под любую конструкцию определяется во многом исходя из несущей способности винтовой сваи. Она, в свою очередь, зависит от плотности удерживания сваи в грунте и плотности опоры, на которую давит лопасть сваи. Существует две основных силы, препятствующие погружению сваи при нагрузках от веса здания – это сила сопротивления грунта в месте соприкосновения с лопастью и силы упругости, действующие на стенки тела сваи. Чем выше сопротивление грунта погружению сваи, тем большую роль в устойчивости сваи играет именно прочность опоры.
Нагрузки на сваю в грунте
Именно поэтому немаловажно, чтобы лопасть сваи достигла как можно более плотных слоев грунта, иначе сил упругости, удерживающих сваю ее от дальнейшего погружения под действием веса конструкции на фундамент будет не хватать. Другими словами, именно глубина залегания плотных слоев грунта в наибольшей степени определяет устойчивость винтовой сваи и в целом стойкость всего фундамента.
2. Основные факторы, влияющие на определение глубины вкручивания сваи
Существуют основные факторы, определяющие глубину вкручивания винтовых свай, среди которых основными по опыту строителей являются:
Рассмотрим эти факторы подробнее
3. Назначение винтовых свай
Винтовые сваи имеют широкий спектр использования, например:
Очевидно, что в разных случаях сваи можно вворачивать на различную глубину. Так, для строительства крупногабаритного здания как правило, сваи погружаются на большую глубину, чем для установки легких опор под навесы или легкие постройки. В каждом конкретном случае глубина вкручивания определяется в расчете фундамента под то или иное здание или сооружение.
4. Требования к несущей способности свай
Данный фактор вытекает из предыдущего – чем выше предполагаемые нагрузки на сваю, тем выше должна быть ее несущая способность – тем больше предполагается глубина вкручивания. Следует отметить, однако, что с увеличение расстояния, на которое свая уходит в грунт, пропорционально увеличиваются и
В большинстве случаев приходится выбирать баланс между необходимой глубиной вкручивания и повышенными затратами на монтаж.
Ручной монтаж — трудоемкое дело
5. Роль грунта в определении глубины погружения сваи
Несомненно, состав грунта во многом вносит решающий вклад в устойчивость всего фундамента. Преимущество винтовых свай в качестве основы для дома по сравнению с другими типами фундаментов как раз и состоит в том, что влияние состава грунта может быть нивелировано – как раз из-за того, что сваи достигают наиболее плотных слоев грунта.
Свайно-винтовые фундаменты успешно устанавливают на песчаные, неустойчивые грунты. Большую роль играет глубина промерзания грунта. Она различна для разных регионов. В частности, это параметр может составлять от 70-80 см в южных районах России до двух и более метров в северных районах и в Сибири. Иногда глубина промерзания достигает и 2-2,5 метров. На большей территории нашей страны глубина промерзания оценивается в 1.2-1,5 метра. Именно на эту глубину как минимум должны быть завинчена свая.
Роль глубины промерзания определяется таким свойством грунтов, как пучинистость – объемные колебания грунта при замерзании и размерзании. Они могут колебаться в пределах 5-12 процентов в зависимости от свойств грунта. Очевидно, что степень пучинистости зависит в первую очередь от исходной влажности земли, так как именно она при замерзании-размерзании меняет свой объем. Таким образом, при замерзании почвы сваи, если они находятся выше точки промерзания, могут быть вытолкнуты на высоту вплоть до 5-10 см, что существенно может изменить параметры всего фундамента.
При расчете фундамента значение промерзания грунта можно узнать из общих характеристик земель в данном регионе.
Карта промерзания грунта в России
6. Глубина залегания плотных слоев грунта
Чем ниже слои грунта, тем он плотнее – это обусловлено, конечно, в первую очередь силами давления от более высоких слоев. Кроме того верхние слои грунта, являющиеся плодородными, содержат большее количество воздуха, что делает его более рыхлым. Имеющиеся данные показывают, что плотный грунт расположен обычно на глубине около 1,5-2 метров. В каждом конкретном случае эту характеристику определяет пробное вкручивание – плотный слой начинается там, где сваю становится очень трудно вворачивать ручным способом. Стандартная глубина плотного слоя – около 1,8 метра, именно на такую глубину и более рекомендуется вворачивать винтовые сваи.
Винтовая свая в грунте
7. Расположение лопасти и монтажных отверстий
В зависимости от конструкции сваи лопасть может быть расположена на том или ином расстоянии от заостренного конца. Стандартное расстояние между лопастью и наконечником – около 20 см, именно его нужно закладывать в определении глубины вкручивания.
Монтажное отверстие расположено обычно в 10-15 см от верхнего края трубы. Поскольку для правильной установки свай, монтажные отверстия должны быть удалены, то нужно учитывать и это расстояние. Обрезка свай происходит на некоторой высоте – в зависимости от типа фундамента.
8. Высота цоколя нижнего этажа
Чем выше планируется поставить цокольную облицовку, тем меньшую глубину вворачивания следует планировать – при равной длине сваи. Высота цоколя определяется несколькими факторами – особенностями конструкции здания, требованиями к его утеплению, дизайном дома и тому подобное. Так, здание с высоким цоколем смотрится более эстетично, чем с низким. Кроме того, высока роль и снежного покрова – чем выше цоколь, тем меньше будет пагубное влияние на фундамент при его таянии. Рекомендуется устанавливать цоколь на высоту порядка 50 см. Это тоже надо учитывать при вкручивании сваи на определенную глубину.
9. Расчет глубины вкручивания
Обобщая сказанное, можно определить оптимальную глубину, на которые нужно вкручивать сваи. По оценкам специалистов она различается для разных районов:
10. Заключение
В каждом конкретном случае необходимая глубина вкручивания сваи может несколько отличаться. Однако с большей долей вероятности она определяется климатическими особенностями вашего региона. Следует обратиться к профессионалам, а если хозяин решает устанавливать свайно-винтовой фундамент самостоятельно – уточнить данные по промерзанию почвы в регионе.