Слабые грунты всегда были препятствием капитальному строительству. Винтовые сваи — далеко не инновация, однако их применение стало набирать обороты сравнительно недавно. Поговорим о том, какие технологические преимущества предоставляют винтовые сваи, и как их правильно использовать.
Где обосновано применение винтовых свай
Существуют изобретения, которые опережают своё время настолько сильно, что комплексная выгода от их использования кажется слишком уж невероятной. Несмотря на то что идея ввинчивания свай вместо использования традиционного буронабивного метода известна более 150 лет, повсеместно применяться эта технология стала только в наши дни.
Благодаря широкому распространению, индустрия винтовых свай получила ощутимый толчок к развитию, которым обусловлено появление сразу нескольких разновидностей. Чаще всего под понятием ВС подразумевают сваи со сварным однолопастным наконечником. Они наиболее просты в изготовлении и могут производиться малыми объёмами практически в любой мастерской, где есть сварочный аппарат и кузнечный горн. Именно этот тип занимает львиную долю рынка и применим для широкого спектра задач: от сооружения заборов до малоэтажных каркасных построек.
Чуть менее популярны литые наконечники свай с лопастями в один и полтора витка. Из-за отсутствия сварочных швов такие изделия более долговечны и надёжны, их область применения распространяется вплоть до военного инженерного строительства. Именно такие сваи рекомендуется использовать в капитальном строительстве.
Основной предпосылкой для серьёзного рассмотрения фундамента на винтовых сваях в качестве основной строительной технологии остаётся недостаточная опорная способность верхних слоёв грунта. Главное преимущество в том, что при устройстве несущей основы дома больше не нужно проводить масштабные земляные работы и планирование участка: сваи могут быть закручены где угодно. Даже в скальном или мёрзлом грунте, где под них бурят лидерные скважины. Если одной лопасти на наконечнике недостаточно, можно повторять винты через каждые 1–2,5 метра, наращивая несущую способность.
Применение винтовых свай не ограничено строительством жилых или коммерческих объектов. Даже наоборот: благодаря своей универсальности их можно применять для решения таких специфических задач, как устройство причалов, основ для мачт, баннеров и флагштоков, а то и вовсе для укрепления подвижных слоёв грунта на бортах балок и оврагов. Для винтовых свай заглубление даже на 20 метров — вовсе не потолок, поэтому за счёт опирания на более плотный слой грунта они не только демонстрируют прекрасную устойчивость, но и могут принимать полную эксплуатационную нагрузку сразу после закручивания.
Даже в сейсмоопасных регионах и при высокой вероятности оползней всегда остаётся возможность закрепиться в более глубоком известняке. В таких случаях используют узколопастные сваи. Другое название — свайные шурупы — гораздо лучше характеризует как их внешний вид, так и принцип работы.
Схема свайно-ростверкового фундамента
Механика работы винтовых свай достаточно проста: лопасти препятствуют продавливанию и расслаиванию грунта, а штанга сваи воспринимает осевую нагрузку и не имеет склонности к деформации за счёт окружающей её плотной среды.
1 — растительно-почвенный слой; 2 — суглинок; 3 — глина; 4 — твёрдый грунт; 5 — стальная труба; 6 — наконечник сваи; 7 — распределение нагрузки
Однако одних только точек опоры для последующего строительства недостаточно. Для винтовых свай разработана система оголовков, позволяющая относительно просто соорудить ростверк по одной из трёх типовых конструкций.
Если речь идёт об инженерных сооружениях: мостах, опорах, грунтовых анкерах и каркасных постройках, сваи обносятся стальным ростверком. В самом простом случае это швеллер, полки которого располагаются вертикально и служат рёбрами жёсткости. Для сборки элементов в единую монолитную систему используются, как правило, болтовые соединения. Если же для винтового фундамента не предусматривается возможность ремонта и демонтажа, сваи попросту сваривают с ростверком.
Второй тип ростверка способен развенчать главное заблуждение о том, что при использовании винтовых свай исключается возможность устройства подвала или подпола. Ростверк в этом случае монтируется на двух уровнях. Верхний служит опорой для ограждающий конструкций, а нижний — для стабилизации фундамента и исключения деформаций и компенсации боковых нагрузок. Вариаций исполнения такой системы множество. Нижний ростверк может быть скрыт под землёй и почти всегда его располагают ниже глубины промерзания, чтобы силы морозного пучения не образовывали вырывающих нагрузок. Также нижний ярус может быть и надземным, если верхний служит опорой под фермы перекрытия или здание существенно возвышается над землёй, что характерно для земельных участков с сильным уклоном и набережных.
Наконец, ростверк может быть выполнен и железобетонной конструкцией. Для надёжного сцепления с бетоном на каждой свае выполняется навивка арматурного прута. Преимущество такой системы в том, что ростверк сам по себе может служить опорной частью: хоть он и возлежит на менее плотном грунте, зато площадь опирания у него гораздо выше. К тому же соблюдение защитных слоёв бетона существенно увеличивает долговечность ростверка.
Использование для укрепления эксплуатируемых фундаментов
Как вы уже поняли, последний тип свайно-ростверковой системы может быть представлен и обычным фундаментом. В проектной практике довольно распространены случаи, когда собственный вес железобетонной основы здания работает в ущерб требуемой опорной способности. Требуется как-то компенсировать это явление, что возможно за счёт закладки небольшого числа винтовых свай перед заливкой ленточного фундамента или плиты и непосредственной их увязки с армирующей системой.
Однако укреплять таким образом можно даже эксплуатируемые фундаменты. Обусловлено это способностью свай сопротивляться не только вдавливанию, но и вырыванию. Если под фундаментом точно определены участки с недостаточной плотностью грунта, поперёк ленты отрывают траншею и вкручивают две сваи с интервалом от 1,5 до 3 метров. Они соединены местным стальным ростверком, который действует по принципу рычага.
1 — стена; 2 — ленточный фундамент; 3 — стальной ростверк; 4 — винтовые сваи
Конечно, это не единственный способ укрепления. Ничто не мешает усилить фундамент доливкой с уличной стороны. Бетонный «добор» здесь служит для надёжной сцепки с существующим фундаментом, а сваи принимают основную нагрузку.
Процесс закручивания свай
На масштабных объектах вкручивание производят механизированным методом, привлекая бурильные машины с выносной стрелой. Преимущество здесь в высокой скорости: одна свая закручивается около пяти минут, то есть за один рабочий день вполне возможно завернуть около сотни. Дополнительный плюс — заказчику вообще не нужно вникать в детали процесса.
В индивидуальном строительстве сваи часто закручивают ручным методом. Всё что для этого нужно — мускульная сила двух человек и небольшое приспособление, называемое бабкой. Она крепится на верхней части ствола и имеет четыре перекидных рычага. Преимущество ручного вкручивания в том, что погрузить сваю в грунт можно с минимальным отступом от существующих капитальных конструкций, что очень полезно в строительстве разного рода террас и пристроек. Из недостатков можно привести трудоёмкость процесса (сопоставимо со сваями ТИСЭ) и ограниченную глубины вкручивания.
Перед вкручиванием свай обязательно проводится их антикоррозионная обработка, даже если трубы и лопасти уже имеют слой оцинковки. После закручивания выполняется регулировка свай ручным доворачиванием с получением нужного уровня, закрепление оголовков и устройство ростверка.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
