Фундамент на винтовых свях

Фундамент на винтовых сваях

Активное применение винтовых свай в индивидуальном строительстве приходится на последние десять лет. Поэтому настороженное отношение застройщиков к этой "новинке" является закономерным. В основном всех волнуют три вопроса: срок службы фундамента на винтовых сваях, его надежность в качестве опоры и способы его наружной отделки. В настоящей статье мы попытаемся обсудить эти проблемы. 

Винтовая свая (винтовой анкер) представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и спиральной лопастью, благодаря которой труба вкручивается в грунт, как саморез. Кроме этого лопасти винтовой сваи выполняют ту же функцию, что и уширение нижней части столбчатого фундамента, выполненного по технологии ТИСЭ: снижают давление нагруженной сваи на грунт и препятствуют её выдергиванию силами морозного пучения грунта. Таким образом, винтовая свая обеспечивает неподвижную точку опоры. Это очень важно для канадского дома, обладающего относительно небольшим весом. 

В стандартных условиях свая ввинчивается в плотный (несущий) слой грунта ниже глубины промерзания (1,5 метра в Московской области).

В индивидуальном строительстве используются небольшие винтовые сваи: диаметр ствола 108 мм, диаметр лопасти 300 мм. 

Несущая способность такой сваи зависит от грунта и составляет по результатам полевых испытаний:

Глинистые грунты	2-4 тн
Супесь	3-6 тн
Песок	6-9 тн

Несущая способность F винтовой сваи линейно зависит от момента закручивания:

F=k*M

где М (кг*м) - крутящий момент, k (1/м) - экспериментально определяемый коэффициент, значение которого зависит от грунта и лежит в пределах 6-12.

Это свойство позволяет определять по сопротивлению сваи закручиванию момент, когда свая установлена достаточно надежно.

Сваи с лопастью 300 мм можно ввинчивать вручную с помощью рычагов.  Простейший набор приспособлений: лом и два куска трубы длиной 3 метра. В стесненных условиях потребуется специальное приспособление (смотрите видео внизу). Для создания необходимого крутящего момента порядка 300-500 кг*м достаточно 4 человек. 

Выполнив эту работу самостоятельно, можно сэкономить до 50% денежных средств. Инструкции по закручиванию винтовых свай своими руками в Интернете имеются. Процесс ручного завинчивания очень трудоёмкий. Закрутить в стесненных условиях (рядом с забором, стеной и т.п.) за смену впятером больше 6 свай физически очень сложно. Обеспечить вертикальность свай при ручной установке непросто. Мы прибегаем к этому методу только в особых случаях: либо нет подъезда для техники, либо свай настолько мало, что доставка техники нерентабельна.

После ввинчивания сваи обрезаются по уровню. Ствол сваи заливается бетоном. Сверху надевается оголовок для крепления обвязочного бруса.

Для канадского дома фундамент на винтовых сваях - идеальное решение, но его устройство возможно не всегда. Каменистые грунты, илистые грунты текучей консистенции, глубокие торфяники - основные противопоказания к использованию винтовых свай в Московском регионе.

Преимущества устройства фундамента на винтовых сваях очевидны. Это относительная дешевизна (в два раза дешевле качественного ленточного мелкозаглубленного бетонного фундамента) и высокая скорость монтажа (в среднем требуется два-три дня на весь цикл работ). Чем сложнее рельеф участка, тем существеннее эти преимущества винтовых свай. Большой популярностью пользуются фундаменты на винтовых сваях при строительстве на склонах с большим перепадом высот.

В отличие от "плавающих" фундаментов (ленточный мелкозаглубленный или плита) фундамент на винтовых сваях можно в любое время нарастить для сооружения пристройки к дому.

Прекрасная вентиляция подполья обеспечивает долгий срок службы нулевого перекрытия. 

Удобный доступ снаружи облегчает ремонтные и другие работы в подполье.

Винтовые сваи прекрасно ввинчиваются зимой. Это позволяет построить канадский дом "с нуля" зимой во время сезонных скидок на строительные материалы и работы.   

Срок службы

История винтовой сваи охватывает почти два столетия. Основное применение винтовых свай - это такие ответственные конструкции, как маяки, мосты, причалы, мачты освещений, опоры ЛЭП, вышки-ретрансляторы сотовой связи.

Старейшее сооружение (причал на винтовых сваях) простоял в морской воде почти полтора века и был демонтирован из-за снижения уровня воды в океане. Винтовые наконечники первых свай хранятся в музеях.

В России винтовые сваи в основном использовались военными, для которых решающее значение имеют сжатые сроки монтажа-демонтажа фундамента для быстрого развертывания или смены позиций.

Российский опыт использования винтовых свай в качестве опор индивидуального дома не превышает десяти лет. За этот срок нареканий в отношении коррозийной стойкости свай не отмечено. Есть претензии к качеству свай, изготовленных кустарно, к качеству антикоррозийного покрытия и к квалификации (добросовестности) рабочих. Ни один фундамент не вышел из строя из-за коррозии металла. Отмечены единичные случаи просадки, но это явное нарушение технологии, согласно которой лопасть сваи должна войти в плотный несущий грунт. Зафиксированы случаи отрыва лопасти сваи при завинчивании из-за некачественной сварки. Литые наконечники снимают эту проблему.

Утверждается, что при правильном изготовлении, надлежащем антикоррозийном покрытии и грамотном монтаже винтовая свая диаметром 108 мм и толщиной стенки 4 мм прослужит не менее 100 лет. Понятно, что подтвердить или опровергнуть это утверждение на 100% сейчас невозможно. Двухсотлетняя история винтовой сваи и отсутствие в секторе малоэтажного строительства в течение 10 лет тревожных сигналов о быстром выходе винтовых свай из строя из-за коррозии косвенно подтверждают большой срок службы винтового фундамента.

Для сравнения: фактов разрушения "вечных" железобетонных фундаментов даже в первые годы эксплуатации в индивидуальном строительстве немало. Конечно, проблема не в материале или технологии, а в человеческом факторе. СНиПы в индивидуальном строительстве нарушаются часто. Разрушение железобетонной ленты в течение одной зимы из-за низкого качества бетона довольно распространенный случай:

Поэтому сроки службы в 150 лет для ленточного бетонного и 30-50 лет для столбчатого бетонного фундамента - это в идеальном случае. В индивидуальном строительстве  просматривается явная тенденция к уменьшению затрат на фундамент за счет таких потенциально опасных решений, как уменьшение площади сечения ленты, столбов и ростверков, снижения плотности армирования и др.

Трудно сказать, что будет с ленточным мелкозаглубленным фундаментом или "плавающей" плитой через 30-50 лет. Опыта длительной эксплуатации, как и в случае с винтовыми сваями, нет. Принятые в 1998 году территориальные строительные нормы Московской области "Проектирование и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области (ТСН МФ-97 МО) (ТСН 50-303-99)" признаны в 2008 году утратившими силу.

Следить за состоянием  винтовых свай достаточно просто. Зона повышенного риска коррозии находится вблизи поверхности грунта. Периодическая ревизия состояния свай не представляет технической сложности.

Реставрация винтовой сваи принципиально возможна. Один из вариантов - установка стальной муфты на верхнюю часть ствола сваи. Возможна и реконструкция фундамента: в отличие от каменных домов каркасно-панельный дом можно поднимать домкратами без риска разрушения конструкции.

Несущая способность

Несущая способность сваи диаметром 108 мм, с лопастью диаметром 300 мм в среднем составляет около 4 тонн (часто много больше: 6-9 тонн). Вес двухэтажного дома площадью 150 м2 из SIP панелей около 25 тонн. А фундамент такого дома по СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты" рассчитывается на нагрузку порядка 70 тонн (с учетом нормативной эксплуатационной и снеговой нагрузки и коэффициента надежности по нагрузке). Таким образом, согласно СНиП для устройства фундамента достаточно 17 свай. Винтовые сваи закручивают с шагом 2-3 метра для устройства ростверка из деревянного бруса. Под двухэтажный дом площадью 150 м2 обычно ввинчивают 20-25 свай. Поэтому винтовой фундамент для канадского дома получается "сверхнадежным" по несущей способности.

Отделка цоколя

Фундамент на винтовых сваях обычно отделывается декоративными панелями, цокольным сайдингом и т.п. Один из вариантов изображен на схеме:

Необходимо оставлять зазор между декоративной обшивкой и грунтом, чтобы при морозном пучении грунта отделка не повредилась. Зазор зависит от конкретного случая (в среднем составляет 5-7 см). В панелях следует предусмотреть продухи для вентиляции подпола.

Стоимость работ и материалов

Мы используем сваи заводского изготовления с литым наконечником (шнеком). Шнек имеет специальную форму: при ввинчивании лопасть сваи не взрыхляет, а уплотняет грунт!  Литой наконечник - гарантия надежности.

Диаметр лопасти 300 мм, толщина до 10 мм. Ствол сваи выполнен из стальной трубы (диаметр 108 мм, толщина стенки 4 мм). Вес сваи 2,5 метра без оголовка - 34 кг.

Стоимость монтажа

Работа по установке винтовой сваи включает в себя:

1. Расчет и проектирование в соответствии с СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов".
2. Доставку техники и материалов в пределах малого бетонного кольца.
3. Завинчивание.
4. Обрезку по лазерному уровню.
5. Бетонирование ствола сваи

Стоимость полного комплекса работ составляет 2650 руб. за одну сваю. Оплата по факту.

Розничные цены на сваи и комплектующие

• Литой наконечник для винтовой сваи диаметром лопасти 300 мм под трубу 108 мм по заводской цене (завод "Точлит", г. Псков) - 1300 руб. за шт. (вес 7,6 кг). Два-три десятка наконечников можно вывезти на легковом автомобиле. Приобретение наконечников и самостоятельное изготовление свай позволит Вам сэкономить приличную сумму.
• Винтовая свая с литым наконечником 300 мм с черным стволом диаметром 108 мм длиной 2,5 м - 3000 руб. за шт. (вес 34 кг).
• Винтовая свая с литым наконечником 300 мм со оцинкованным стволом диаметром 108 мм длиной 2,6 м - 4000 руб. за шт. (вес 35 кг).  

  Оцинкованная в промышленных условиях (ГОСТ 9.307-89) труба служит на десятки лет дольше обычной черной трубы. Для такой ответственной конструкции, как фундамент, усиленная защита от коррозии не помешает. На фото ниже старый дорожный отбойник (ГОСТ 26804-86), у которого балка (полоса) оцинкована горячим способом, а стойка и консоль покрыты (точнее сказать, были покрыты) антикоррозийным составом.