Монтаж винтовых свай процесс сложный, но в основном это связано с физическими нагрузками во время установки. Основную работу, расчёт параметров и количества свай, можно выполнить в удобном кресле. Сегодня мы дадим вам руководство по расчёту нагрузки и практическому использованию винтовых свай — вкручиванию с использованием ручного инструмента.
Опорная способность сваи
Если вы намерены вести самостоятельный расчёт свайного фундамента для составления проекта, без понимания механики работы винтовой сваи это сделать будет крайне затруднительно. В отличие от ленточных фундаментов и бетонных свай рассматриваемые в этом обзоре изделия имеют достаточно специфичное устройство, что выражается в более сложном принципе распределения нагрузок в несущем слое грунта.
Начнём с того, что основным опорным элементом служит лопасть сваи. Несмотря на практически перпендикулярное её расположение относительно вектора основной нагрузки, наклон опорной площадки играет свою роль. Согласно своду СП 50–101–2004 наклонная плоскость опоры должна компенсироваться поправочным коэффициентом по аналогии с компенсацией крена железобетонного фундамента.
Поскольку единого стандарта для производства винтовых свай пока не существует, приходится довольствоваться ориентировочными значениями коэффициента в диапазоне 0,85–0,95. Более точное значение зависит не только от угла атаки лопасти, но также и от типа грунта, на который она опирается. В самом простом случае опорную площадь можно вычислить по сечению лопастей в горизонтальной проекции, не применяя поправочный коэффициент.
Расчётная несущая способность свайного фундамента определяется по аналогии со всеми другими типами оснований — по двум видам предельных состояний. Первое определяется исключительно характеристикой грунта, второе — способностью сваи к деформации. В первом случае всё достаточно просто и сложно одновременно. Здесь необходим отчёт экспертизы по геологическому разрезу, определяющий несущую способность грунта в кг/м2, опорной площади на глубине залегания каждой из лопастей.
Применяя поправочный коэффициент для компенсации наклонённой опоры, нужно определить максимальную площадь опоры конкретного вида свай и, исходя из полученного значения, вычислить минимально необходимое их количество согласно установленной снаряжённой массе здания. Если сваи имеют две и более лопасти на разных уровнях, их площадь опоры нельзя рассчитывать просто как сумму составляющих. Помимо того, что верхние лопасти оказывают давление на уже нагруженные слои грунта, опорная способность последнего на разной глубине может существенно отличаться. Расчёт такого рода лучше поручить производителю свай, в нём должны учитываться особенности формы изделия, разница высот и данные геологического разреза.
Расчёт по нагрузке
Снаряжённая масса здания определяется как сумма трёх составляющих. Первая и основная — масса строительных конструкций. Для фундаментов на винтовых сваях их собственный вес не учитывается, поскольку в расчёт опорной способности не включены силы трения, косвенно воздействующие на столб сваи. Под строительными конструкциями подразумевают ростверк, стены, полукапитальные перегородки, отделочные материалы, остекление, перекрытия и кровлю.
Вторая составляющая— это эксплуатационная (полезная) нагрузка. Рассчитывается она для каждого этажа индивидуально. Согласно СНиП 2.01.07–85 среднее значение для жилых зданий принимается как 150 кг/м2, для производственных — 200 кг/м2 и выше. В расчёт берётся не полезная, а общая площадь здания в горизонтальном сечении без учёта несущих стен. Это объясняется тем, что конфигурация перегородок без несущей способности может со временем измениться.
Третья часть снаряженной массы — снеговые нагрузки. Их определяют в соответствии с региональной таблицей из указанного выше свода СНиП. Для российского климата характерны нагрузки от 120 до 200 кг/м2 сечения кровли в горизонтальной проекции.
Когда эти три типа нагрузок будут объединены в общую массу здания, к полученному результату применяется коэффициент запаса надёжности. Он определяется индивидуально, но для жилых зданий не может быть меньше 1,2. Значения этого коэффициента близкие к 3–3,5 обычно принимают для регионов с высокой сейсмической активностью или на слабых водонасыщенных грунтах.
Зачем нужно бурить лунки
Перейдём к описанию процесса монтажа. Первое необходимое действие, которым часто пренебрегают — бурение лунок. Прежде всего, это превосходное средство разметки, позволяющее точно позиционировать сваи и добиваться равномерного распределения нагрузки по ростверку. Но лунки дают и другие преимущества.
При закручивании свай, особенно ручным методом, самая сложная задача — сохранить их вертикальное положение. Даже при небольшом отклонении может быть потеряна большая доля несущей нагрузки, как правило, из-за риска деформации свайного столба.
Лунки можно бурить обычным садовым буром. Их диаметр не обязательно должен соответствовать ширине лопастей, но он не должен быть меньше толщины трубы сваи. Бурить нужно на глубину, превышающую толщину верхнего наносного слоя почвы (чернозёма) на 25–30 см. Такого заглубления в более плотный пласт грунта будет достаточно для уверенного завинчивания и сохранения направления для дальнейшего погружения.
Вкручивание свай
Технология предусматривает два метода вкручивания винтовых свай. Самый надёжный и производительный — с использованием средств малой механизации. Это могут быть как специально оборудованные машины, так и установки, приводимые в движение посредством вала отбора мощности трактора или мотоблока. Преимущество метода в том, что заказчику не приходится участвовать в процессе непосредственно, достаточно лишь контролировать правильность выполнения работы и следить за верным пространственным расположением свай.
Ручной метод вкручивания более трудоёмкий. Он подразумевает использование накидной бабки, фиксирующейся посредством обжима винтами и вращаемой несколькими длинными переставными рычагами. При наличии лунок дополнительного осевого усилия прилагать не нужно, в ином случае прижим осуществляется за счёт собственного веса работников. В последнее время всё чаще используются моторизированные бабки, не требующие передачи вращательного усилия работниками. Их нужно только поддерживать двумя или тремя удлинёнными тягами, задавая направление закручивания.
Бывают ситуации, когда сваи можно вкрутить только ручным методом. Обычно так происходит при строительстве пристроенных зданий, когда техника не может подъехать вплотную к стене. В таком случае рычаг постоянно перекидывается только на одну сторону. Недостаток метода в том, что при обычном вкручивании работники держатся за противоположные края рычага, уравновешивая друг друга и поддерживая сваю в вертикальном положении.
Правильность установки проверяется отвесом, который привязывают к бабке через каждые 5–8 оборотов, пока свая уверенно не примет направление. Для выравнивания сваи при её завале достаточно, чтобы работники обеспечивали перевес в сторону, противоположную завалу. Предварительно рекомендуется выкрутить сваю на 3–5 оборотов. Для облегчения вкручивания под трубу можно подливать воду.
Монтаж оголовков и ростверка
Для надёжного соединения свай с остальными частями постройки используется ряд специальных изделий. Наиболее распространённые — плоские фланцевые оголовки, предоставляющие стальную площадку квадратной или круглой формы. Имеются и специальные формы площадок, например выносные и усиленные. Иногда оголовок имеет форму двух рогов с отверстиями, предназначенных для укладки ростверка из швеллерной балки, фиксируемой массивным стальным пальцем.
Вне зависимости от формы оголовка техника его закрепления используется одна. В нижней части оголовка расположена обсадная гильза с прижимным болтом. Его подкручивают, добиваясь надёжной временной фиксации, и тщательно выравнивают реечным уровнем.
Основное крепление оголовка к свае выполняется дуговой сваркой. Сперва нужно сделать прихватки в четырёх диаметрально противоположных точках и проверить, не сбилось ли положение площадки. В итоге накладывается цельный сварочный шов, сбивается шлак и наносится защитное покрытие, например алкидной эмалью. По завершению монтажа всех оголовков производится устройство ростверка.
Основных типов ростверка для винтовых свай два. Для каркасных зданий и сруба ростверк устраивают венцовым бревном прямоугольного сечения или в форме обаполы. Брёвна укладывают плоской частью на площадки оголовков, сращивают между собой с подрубкой, а затем жёстко фиксируют к сваям через отверстия в стальных пластинах. Для фиксации могут использоваться болты или шпильки, длинные нагели или ершённые костыли.
Второй тип ростверка — железобетонный. Для его устройства необходим монтаж опалубки достаточно сложного типа. Обычно её устраивают на грунтовой насыпи, выровненной в плоскости площадок оголовков. Боковые детали устраивают по принципу щитовой опалубки из досок или ОСП. Нижнюю плоскость опалубки можно сформировать и без отвала грунта, в таком варианте широкая доска привязывается горячекатаной проволокой к площадкам сквозь отверстия. Для такого варианта устройства шаг свай должен быть достаточно частым, также можно устанавливать промежуточные подпорки из кирпича или чурок.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
