Строительство фундамента на винтовых сваях «ГлавФундамент» в Перми

• Однолопастные.

При проектировании этих конструкций в большинстве случаев не учитывается трение по боковой поверхности. При установке разновидностей малых длин и диаметров необходимо бетонировать основание колонны.

• Многолопастные (с двумя и более лопастями).

Благодаря включению в работу ствола значительного объема околосвайного массива грунта, одинаково хорошо воспринимают все типы воздействия (вдавливание, выдергивание, горизонтальные и динамические нагрузки), демонстрируют хорошую несущую способность даже в слабых грунтах. Не уходят в «срыв» при передаче критической нагрузки.

Требуют обязательного выполнения расчетов расстояния между лопастями, шага и угла наклона лопастей (подробнее «Особенности расчета двухлопастных свай»).

По конфигурации лопасти делятся на модификации для грунтов:

• текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных;

• туго-пластичных и твердых водонасыщенных глинистых;

• полутвердых.

Правильная конфигурация лопасти делает возможной установку с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

4.4. Для малых и больших нагрузок

Если говорить об усредненных грунтах с достаточной несущей способностью, то к винтовым сваям для малых нагрузок относят:

• однолопастные с диаметром лопасти до 500 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 6 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 4,5 миллиметра включительно;

• многолопастные с диаметром лопастей до 300 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 3,5 миллиметра включительно.

Их используют при строительстве объектов ИЖС и сопоставимых по нагрузкам промышленных сооружений.

К винтовым сваям для больших нагрузок относят конструкции:

• с одной лопастью диаметром более 500 миллиметров, толщиной лопасти более 6 миллиметров и толщиной стенки ствола более 4,5 миллиметра;

• с двумя и более лопастями диаметром более 300 миллиметров и толщиной более 5 миллиметров, толщина стенки ствола которых составляет более 3,5 миллиметра.

Их применяют при строительстве крупных гражданских и промышленных объектов.

4.5. Дополнительно: толщина стенки ствола и лопасти, марка стали, покрытие

Толщина стенки ствола:

• Малых толщин (до 3,5 мм включительно) – для строительства легких зданий и сооружений (беседки, ограждения и т.п.), которые относятся к классу ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях.

• Средних толщин (свыше 3,5 миллиметра) – для строений, передающих на фундамент среднюю нагрузку (класс ответственности III (пониженный), а также для построек II (нормального) класса ответственности но только на участках, представленных неагрессивными грунтами. 

• Толстостенные (6 и более миллиметров) – при строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтах и/или при больших нагрузках (классы ответственности II (нормальный) и I (повышенный).

Подробнее «Расчет толщины стенки ствола».

Толщина лопасти:

• 5 мм и менее – при строительстве легких зданий и сооружений, временных объектов.

• 6 мм и более – для долговременных построек, крупных гражданских и промышленных объектов и для агрессивных грунтовых условий

Марка стали.

При выборе марки стали нужно учитывать агрессивность среды, характер нагрузок и условия эксплуатации.

Подробнее «На что влияет марка стали?».

Покрытие.

Покрытие относят к дополнительным мерам защиты  от коррозии, так как во время установки в грунт сваи испытывают значительное абразивное воздействие.

Подробнее «Сравнительный анализ разных типов антикоррозийного покрытия». 

Эффективные методы защиты от коррозии:

• увеличение толщины металла;

• использование цинковых анодов

• использование качественной легированной стали и т.д.

Подробнее «Коррозия: причины и способы защиты».

Больше информации о конструктивных, геометрических параметрах разных типов винтовых свай в разделе «Виды винтовых свай».

5. Принципы расчета и проектирования фундаментов из винтовых свай

5.1. Данные о грунтовых условиях площадки строительства

Задача фундамента – передавать нагрузки от здания на основание грунтов под ним. Таким образом, все ключевые параметры фундаментной конструкции должны проектироваться в первую очередь на основании информации о типах и свойствах грунтов в пятне застройки.

• при выборе длины учитываются глубина залегания грунтов с достаточной несущей способностью и нормативная глубина промерзания грунта в регионе (подробнее «Как подобрать длину свай для фундамента?»);

• при расчете расстояния между лопастями, шага, угла наклона лопастей (для модификаций с двумя и более лопастями) учитываются тип и свойства грунта площадки строительства. Это необходимо для того, чтобы обеспечить включение в работу конструкции максимального объема околосвайного массива грунта ненарушенной структуры;

• при назначении диаметра и количества лопастей учитывается несущая способность грунтов. А чтобы структура грунта при погружении нарушилась минимально и способность конструкции к восприятию проектных нагрузок не снизилась, под конкретные грунтовые условия подбирается конфигурация лопасти;

• чтобы срок службы здания/сооружения соответствовал требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения», марка стали и толщина стенки ствола и лопасти должны соответствовать степени коррозионной агрессивности грунтов.

Еще одна причина, по которой строить, не зная ничего о грунтах, не только опрометчиво, но и опасно – возможное наличие опасных геологических объектов/процессов (суффозия, карст, плывуны), а также различия в условиях залегания грунтов даже в пределах небольшого участка.

Чтобы получить всю необходимую информацию, достаточно провести геолого-литологические изыскания и измерения КАГ. Обе процедуры были разработаны и введены в качестве обязательных компанией «ГлавФундамент» для обеспечения необходимого уровня безопасности объектов (подробнее «Экспресс-геология и измерения коррозионной активности грунтов»).

5.2. Сбор нагрузок от строения

При проектировании фундамента из винтовых свай, выполняя сбор нагрузок от строения нужно учитывать не только постоянные (вес частей сооружения), но и временные воздействия (ветровые, снеговые, от людей, мебели).

Схема для выполнения расчетов нагрузок от здания/сооружения с примерами – «Расчет свайного фундамента».

5.3. Расстановка свай в фундаменте

Разные части сооружения передают на фундамент нагрузки разной величины.

Способность свай к восприятию проектных нагрузок зависит от грунтовых условий площадки строительства, а также от количества, диаметра и конфигурации лопастей. В результате:

• под ответственные узлы сооружения используют сваи с двумя и более лопастями с максимальным для данной модификации диаметром лопастей;

• под несущими стенами устанавливаются разновидности с меньшей несущей способностью (одно- или двухлопастные с меньшим диаметром ствола и/или лопастей);

• под ненесущими стенами, лагами пола – конструкции с минимальной несущей способностью.

При такой расстановке запас прочности будет равномерно распределен по всему фундаменту, увеличивая его надежность и срок службы.

6. Строительство свайно-винтового фундамента

6.1. Разметка участка и установка винтовых свай

Прежде всего, необходимо привязать свайное поле к местности. Для этого определяются места, в которых впоследствии будут установлены две угловые сваи, расположенные на одной оси фундамента. Их привязывают к границам земельного участка по трем точкам.

В точке установки выкапывается приямок по диаметру лопасти, как правило, на глубину 300-400 миллиметров, а зимой – на глубину промерзания грунта. Свая ставится строго вертикально в приямок. Выкопанный грунт из приямка засыпается обратно и утрамбовывается.

В технологическое отверстие вставляется палец. На него с двух сторон надеваются рычаги.

Во время завинчивания важно обеспечить строгую вертикальную установку. Добиться этого можно путем выравнивания сваи до вертикального положения по двум магнитным уровням, прикрепленным к стволу.

После установки двух «базовых» свай с помощью двух рулеток вымеряется местоположение третьей (угловой): для этого одна рулетка растягивается от первой на длину стороны фундамента, вторая – от второй на длину диагонали фундамента. В месте их пересечения завинчивается третья свая. Затем по аналогии – четвертая.

Когда закручены четыре угловые сваи, необходимо провести контрольные измерения величины крутящего момента (ВКМ) для уточнения их несущей способности. Затем по периметру свайного поля натягивается шпагат (нельзя допускать ни малейшего провисания).

С помощью маркера и рулеток на шпагате отмечаются точки установки. По этим точкам закручиваются сваи по периметру. Затем натягивается шпагат внутри свайного поля и закручиваются оставшиеся сваи. Они завинчиваются на глубину, предусмотренную проектной документацией, в соответствии с которой нижняя лопасть должна находиться ниже нормативного уровня промерзания грунта. По окончании работ необходимо провести контрольный замер величины крутящего момента (ВКМ) для 1-3 свай (помимо угловых).

Когда все сваи установлены, с помощью водного или лазерного уровня, либо нивелира выставляются отметки, по которым свайное поле выравнивается в горизонтальной плоскости. Происходит это путем срезки участков с технологическими отверстиями.

Подробнее «Установка винтовых свай».

6.2. Бетонирование винтовых свай

Когда свайное поле выровняли в горизонтальной плоскости, стволы заполняются бетонным/песчано-цементным раствором или сухой песчано-цементной смесью. Растворы после заливки обязательно уплотняются методом штыкования.

В необходимости проведения этой процедуры часто сомневаются, так как существует мнение, что заполнение ствола бетоном ведет к развитию коррозионных процессов.

Это неверно. Схожесть коэффициентов линейного теплового расширения стали и бетона исключает возникновение конфликта материалов, а в полостях в бетоне, даже если они не будут устранены полностью, из-за ограничения доступа кислорода, не будет образовываться конденсат.

Подробнее «Обоснование необходимости бетонирования ствола винтовой сваи».

На сваи устанавливаются оголовки для крепления нижней обвязки дома, которые выравниваются по натянутому шпагату и привариваются по уровню.

6.3. Обвязка винтового фундамента

Для распределения нагрузок от строения по фундаменту из винтовых свай используется ростверк. Он бывает высоким и низким.

6.3.1. Высокий ростверк

Высокий ростверк – это распределительная балка, объединяющая головы свай и перераспределяющая на них нагрузку от вышерасположенных конструкций, тогда как ее подошва располагается выше поверхности грунта. Главная закономерность при его устройстве – чем больше пролет между сваями, тем большее сечение балки нужно использовать.

Обвязочный брус. Самый распространенный тип, применяемый при строительстве деревянных, каркасных строений. Сечение бруса используется: 150х150 мм при максимальном шаге между сваями 2500-2700 мм, 200х200 мм – при шаге 3000 мм. Крепится к оголовку шпилькой.

Бревно. Первый венец бревенчатого строения можно укладывать прямо на оголовок. Главное достоинство бревна – сохранение целостности древесины, что повышает устойчивость материала на прогиб.

Швеллер. В зависимости от конструктива может укладываться плашмя или на ребро. Вариант ребром лучше работает на прогиб, но возникает момент кручения, поэтому рекомендуется спаренный швеллер.

Швеллер, уложенный плашмя (полками вниз), с шагом сваи более 2000 мм, уже дает прогиб под собственным весом (согласно расчетам), поэтому по этой технологии целесообразно проектировать расстояние между сваями не более 2000 мм.

Двутавровая балка. Этот вид ростверка целесообразно применять при реконструкции фундамента.

6.3.2. Низкий ростверк

Низкий ростверк (фундамент мелкого заложения или ж/б лента – это распределительная балка, объединяющая головы свай и перераспределяющая на них нагрузку от вышерасположенных конструкций, а ее подошва располагается на поверхности грунта либо ниже. В отличие от подвесного он распределяет нагрузку не только по оголовкам, но и на грунт (основание) под ним.

Подробнее «Устройство ростверка».

6.4. Подведение коммуникаций

Хотя подход к устройству систем водоснабжения и водоотведения един для всех существующих типов фундаментов, при прокладке коммуникаций в доме на сваях действительно необходимо соблюдать определенные требования. Это не только обеспечит эффективное функционирование систем водоснабжения, но и сохранит эксплуатационные характеристики самой фундаментной конструкции.

Подробнее «Канализация под фундаментом из винтовых свай»

6.5. Устройство фундаментной отмостки

Отмостка – это водонепроницаемое покрытие вокруг здания, которое защищает фундамент от разрушения поверхностными водами.

Устройство отмостки планируется на этапе проектирования основания.

Подробнее «Устройство отмостки».

6.6. Облицовка свайно-винтового фундамента

Существует мнение, что отделка и утепление цоколя имеют принципиальное значение для свайно-винтового фундамента, тогда как при строительстве бетонного ими можно пренебречь.

Однако, реальность такова, что для сохранения фундаментной конструкции на годы без потери эксплуатационных свойств, необходимо проводить дополнительные мероприятия по ограждению ее от внешнего негативного воздействия, будь то бетон или сваи.

Подробнее «Отделка и утепление цоколя».