Свайный фундамент для частного дома: плюсы и минусы, устройство, строительство

Фундамент на винтовых сваях

Что такое винтовые сваи? В чем их особенность и удобство? И как с их помощью сделать фундамент? Винтовые сваи — это такая опорная конструкция. Представляет она собой систему труб, которые погружены в грунт на определенную глубину. В нижней части этих труб приварены спиралевидные лопасти (как на фото). Эта конструкция позволяет вкручивать сваи в грунт. А лопасти играют роль нарезки, примерно с таким же эффектом действия, как и на шурупах. Острый наконечник сваи позволяет легче ей входить в грунт. А нарезка помимо того, что используется для вкручивания, также является опорным узлом, на который собственно и опирается свая.

За счет чего держится опора и на сколько она надежна, спросите вы? Отвечаем: такая свая держится за счет силы трения, которая возникает между грунтом и боковыми поверхностями сваи (трубы). Усиливают такую конструкцию те самые лопасти, о которых мы уже говорили. На них и о приходится часть нагрузки, что делает такую опору весьма надежной, при грамотной установке конечно. Кстати, сама установка таких свай имеет массу тонкостей, которые нужно соблюдать. Несоблюдение их может привести к тому, что свая будет хлипкой и ненадежной. Так вот, чтобы равномерно распределить нагрузку на каждую сваю, установка выполняется по заранее просчитанной схеме. Образуется так называемое свайное поле. Оно обеспечивает равномерную нагрузку на каждую опору.

Ростверк

Когда сваи уже погружены их верхние части срезают таким образом, что бы получилась ровная плоскость. Затем делают ростверк или по другому называют несущий пояс. Он-то и является основной конструкцией, которая распределяет нагрузку от стен. А самое главное, благодаря ему нагрузка на систему свай распределяется равномерно, не перегружая не одну из свай, что придает данной конструкции надежность и долговечность.

Строение и функции ростверка очень схожи с конструкцией ленточного фундамента. Отличием в данной конструкции является то, что у ростверка, вместо опоры на грунт, как у ленточного фундамента происходит на сваи. Для того чтобы конструкция приобрела жесткость и была менее восприимчива к боковым нагрузкам, полые трубы свай заливают бетоном после их установки. Это и создает дополнительную устойчивость и жесткость конструкции.

Конечно, и плюсы и минусы свайного фундамента имеют место быть. Но явным плюсом винтовых свай является то, что при их установке не обязательно погружать их до контакта с плотными слоями грунта, как с другими сваями. Особенность их конструкции позволяет надежно удерживать здание при достаточном углублении в грунт. Винтовые сваи являются висячим типом свай.

Устройство ростверка

Сводная таблица плюсов свайных фундаментов

Свайный	Ленточный	Плитный	Столбчатый
Применима на любого рода почвах и грунтах, даже в самых нестабильных, подверженных вымерзанию и характеризующихся низким уровнем несущей способности.	Подходит к возведению на любого рода грунтах.	Используется в условиях нестабильных грунтов.	Может использоваться в любой местности на разных типах почвы и грунта.
При помощи фундамента этого типа можно осуществить подъем на необходимую высоту.	Невозможно регулировать высоту постройки.	Отсутствует возможность регулировки высоты здания.	Есть возможность регулировки высоты постройки, однако за такая конструкция будет менее надежна в сравнении со свайной разновидностью.
Стоимость материалов и установки приемлема.	При равных площадях и весе сооружения, материала для такого фундамента необходимо гораздо больше, соответственно, стоимость их больше.	Цена за материалы гораздо выше свайной разновидности.	Бюджетный вариант фундамента, в особенности, если использовать древесные столбы в конструкции, однако, они не долговечны.
Процесс сооружения конструкции не занимает много времени. Бригада, имеющая опыт работы с таким фундаментом способна осуществить весть процесс за двое суток.	Сложный и длительный процесс монтажа.	Процесс возведения требует немалых сил и времени, достаточно сложен.	Прост в сооружении и не требует дополнительного оборудования.
Вес конструкции небольшой.	Конструкция достаточно тяжелая при одинаковых площадях возведения со свайной разновидностью.	Имеет существенный вес при одинаковой площади конструкции в отношении свайного типа.	В зависимости от материала выбранных столбов варьирует и вес опорной системы.

Минусы винтового фундамента. Минусы свайного фундамента

1. Возможно несоответствие срока службы конструкции требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подобное неизбежно случится, если при разработке проекта не будут учтены степень коррозионной агрессивности грунтов на участке строительства (подробнее «Экспресс-геология и измерения коррозионной активности грунтов»), а также наличие в грунте блуждающих токов.

Только подобрав толщину стенки ствола и лопасти (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»), марку стали (подробнее «На что влияет марка стали?») в соответствии с указанными данными, определив порядок действий для снижения коррозии (водоотведение, применение цинковых анодов – подробнее «Коррозия: причины, способы защиты») можно обеспечить нормативный срок службы фундаментный конструкции и всего здания/сооружения.

2. Возможен уход в «срыв» однолопастных дезаксиальных винтовых свай при передаче проектных нагрузок, если диаметр их ствола менее 159 мм.

При расчете свайно-винтовых фундаментов используются формулы, заложенные в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Эти формулы разработаны еще в 60-х годах 20 века и базируются на упрощенных моделях взаимодействия (модель Мариупольского для анкеров), а потому не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов.

Поэтому расчет несущей способности винтового основания должен осуществляться в системах автоматизированного проектирования (САПР), базирующихся на методе конечных элементов (МКЭ).

3. Может потребоваться бетонирование основания колонны или проведение работ по созданию жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57-76 мм).

Из-за недостаточности диаметра ствола эти разновидности не обеспечивают нужное сопротивление горизонтальным нагрузкам без проведения дополнительных мероприятий.

Чтобы отказаться от бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения, достаточно использовать модификации с двумя лопастями или с элементом сопротивления боковым нагрузкам.

4. Возможно нарушение структуры грунта при погружении винтовых свай и последующее снижение несущей способности.

Такие ситуации возникают, когда в расчетах учитывается только диаметр лопасти, но не ее конфигурация.

Конфигурация лопасти винтовой сваи, подобранная под конкретные грунтовые условия, позволяет свести к минимуму нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает надлежащее восприятие проектных нагрузок (подробнее «Принципы подбора параметров лопастей»).

5. Возможно снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями даже относительно однолопастных дезаксиальных конструкций (так называемый «обратный эффект»).

Причина подобного явления – в неправильном (часто просто бездумном) расположении второй и последующих лопастей на стволе.

Чтобы многолопастные сваи воспринимали проектные нагрузки, расстояние между лопастями, шаг, угол наклона должны быть смоделированы в САПР, базирующихся на методе конечных элементов, с учетом данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения (подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»).

6. Неравномерное распределение запаса прочности по фундаменту, из-за которого снижается уровень его надежности и сокращается срок службы.

Причина – неучет различных величин нагрузок, воздействующих на фундаменты даже простых сооружений (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола).

Чтобы этого избежать, под каждый тип нагрузки нужно использовать определенную модификацию свай (подробнее «Расчет свайного фундамента»).

Таким образом, все минусы свайно-винтового фундамента по большому счету связаны с игнорированием его особенностей и сильных сторон.

Изготовление свай для фундамента

Железобетонные сваи для строительства частного дома применяют при благоприятных условиях грунта и климата. Если соблюдать эти условия, то конструкция получится надежной, при этом стоимость и длительность работ будут меньше, если сравнивать с ленточным фундаментом. Прочитав эту статью, вы узнаете, как своими руками изготовить винтовые сваи для основания.

ВНИМАНИЕ ! Материал дан для ознакомления, в процессе изготовления свай должен участвовать профессиональный строитель

Подготовка к строительству

Мы рассмотрим вариант, в котором изготовлением свай строители будут занимать на площадке. Также материалы можно получить из готовой конструкции. Начинать изготовление опор можно только после того, когда на строительной площадке присутствуют:

Раствор для создания опалубки на сваях;
Бур и специальные осадки к нему: объем, длина;
Измерительные инструменты – самым простым вариантом будет рулетка.

Первым делом необходимо узнать, сколько опор понадобится для основания. Для этого нужно померить периметр будущего фундамента, который вы сделаете своими руками. Следующим этапом идут грунтовые работы.

Агрегат необходимо поставить в центр отмеченного места для опоры и вращательными движениями углубляться в почву. Бур следует доставать через каждые 25-35 сантиметров и очищать от земли. Когда инструмент начнет свободно проходить в «лунку», его нужно извлечь и поставить еще одну насадку. Схему нужно повторять до момента, когда бур не опустится на нужную глубину. Затем надевается насадка расширяющаяся яму – это нужно для того, что свая правильно встала в почве.

Что касается опалубки, то профессионалы рекомендуют выбирать вариант круговой формы. Это быстрый, но и самый дорогостоящий способ укрепления конструкции, так как в качестве опалубки используются стальные листы. Если же нужно сделать несъемную опалубку, то лучше приобрести металлопрофиль. Стоит он тоже достаточно много, но при этом он продлит срок службы свай минимум на 30 лет. Для холодных регионов необходимо сделать утепляющий короб, который выполняет функции теплоизоляции, но при этом является опалубкой.

Что касается высоты опалубки, то она не должна превышать 25 сантиметров, минимальный показатель 20 см. На участке с неровным ландшафтом 25 см является номинальной высотой.

Армирующий каркас – варианты изготовления

Для изготовления свай нужно запастись:

Сварка – лучшим решением будет полуавтомат;
Измерительные инструменты – рулетка;
Арматура – обычно используются 10-миллиметровые прутья;
Болгарка.

Для строительства каркаса для бетонных опор можно выбрать из двух рабочих способов. Перед тем, как делать каркас для свай, убедитесь, что прутья арматуры возвышаются над грунтом на 20-25 сантиметров.

Первый способ

Его можно назвать упрощенным, так для него вам нужно взять два прута, для каждого из которых превышает высоту заливки на 10 сантиметров. Уложите их параллельно, расстояние между опорами — около 10 см. Нарезав отрезки, приступайте к сварке – двух параллельных прутьев – шаг должен быть в пределах 8-10 см.

Далее своими руками нужно создать еще одну полосу с такой же конструкцией. В конце создания каркаса для свай нужно соединить перемычки таким образом, чтобы они были друг напротив друга.

Второй способ

Этот способ более сложный и дорогостоящий, но при этом он отличается повышенной надежностью. Применяется вариант в редких случаях, к примеру, на сложных участках, где другие решения не дадут нужной прочности. Для создания опалубки понадобятся кольца из прутьев, диаметр каждого из которых варьируется от 12 до 15 см. Кольца между собой соединяются сваркой. Количество таких колец зависит от длины будущей сваи – на 15 см опоры приходится одно кольцо.

Когда все кольца изготовлены своими руками, их можно надевать на каркас для свай. Для обычных условий шаг может составлять 3 сантиметра, если же ожидаются повышенные нагрузки, то шаг рекомендуется повысить до 4 или 5 см. Какой вариант выбирать определяет профессионал, отталкиваясь от характеристик грунта, веса будущей конструкции на сваях и других параметров.

Готовим бетонный раствор

Чтобы сделать раствор своими руками без участия специальной техники на строительной площадке должны быть:

Полиэтиленовая пленка для изоляции будущего фундамента;
Бетонный раствор марки M500;
Болгарка, измеритель;
Фомка.

Для ленточного фундамента обычно берут бетон марки M300, но чтобы компенсировать прочность в свайном основании нам понадобится более прочный бетонM500.

Виды свай, используемых для фундаментов

Для того чтобы построить дом на опорах винтового типа, можно использовать следующие виды свай:

оснащенные сварным наконечником. Применяются при возведении жилых объектов и частных зданий;
имеющие литую насадку. Используются для тяжелых сооружений промышленного назначения;
оборудованные двухлопастной рабочей частью. Предназначены для постройки массивных объектов;
усиленные, характеризующиеся повышенной способностью воспринимать действующие нагрузки. Востребованы при возведении ответственных конструкций.

Для обеспечения прочности возводимого на свайном фундаменте здания, необходимо учитывать особенности опор, знать их плюсы и минусы.

Основные плюсы свайно-винтового фундамента

Отдавая свое предпочтение тому или иному типу фундамента, наш выбор всегда основывается на его положительных качествах, поэтому давайте с них и начнем.

1. Стоимость фундаментаТочной цифры, на сколько свайно-винтовой фундамент обойдется дешевле, чем другие типы, на вскидку Вам никто не скажет, потому что необходимо учитывать множество факторов, начиная от глубины заложения, и заканчивая весом и размером самой постройки. Но, как показывает практика, выгода начинается от 20-40%, по сравнению со столбчатым и мелкозаглубленным ленточным фундаментом, а если сравнивать его с заглубленным ленточным или монолитной плитой, то здесь цена уже может отличаться в несколько раз, а в наше время — это огромный плюс.2. Легкость и удобство монтажаМонтаж свайно-винтового фундамента настолько прост, что его можно осуществить своими руками, без применения спецтехники и дорогостоящих инструментов, прибегнув лишь к помощи друзей или родственников.Как правило, достаточно 3 человек, чтобы без проблем осуществить монтаж.3. Очень быстрый монтаж винтовых свайЗначительный плюс винтовых свай, потому что в большинстве случаев, монтаж фундамента осуществляется за 1-2 дня. В то время, как другие типы фундамента, включающие в себя такие этапы, как копку, армирование, устройство опалубки и заливку бетона, займет гораздо больше времени, сил и средств.Но стоит помнить, что время монтажа полностью зависит от профессионализма работников, грунта и глубины заложения винтовых свай.4. Уклон на участке — не помеха для свайно-винтового фундаментаКаким бы ни был уклон на Вашем участке, он не будет проблемой для монтажа свайно-винтового фундамента. Большая разница в высоте (5-8 метров), может стать практически не преодолимой преградой для железобетонных типов фундамента, а свайно-винтовой – с этой задачей справиться.Тут стоит отметить, что другой тип фундамента, например ленточный, с этой задачей тоже может справиться, но это обойдеться Вам в несколько раз дороже.5. Чистый участок после заложения фундаментаВ процессе заложения фундамента, на участке не будет лишних отходов и грязи, таких как выкопанный грунт, пролитый бетон, следы от техники на газоне и т.д. Хоть и не такой значительный, но все же плюс.Закладывая фундамент на винтовых сваях, Вам не придется думать, куда деть лишний грунт, как очистить участок6. Монтаж в любое время годаВ отличие от бетонных и железобетонных фундаментов, устройство которых в зимний период предусматривает дополнительные затраты на прогрев бетона, противоморозные добавки и т.д., монтаж винтовых свай можно производить практически при любой температуре воздуха и без дополнительных затрат. Тем более, все знают, что строительство зимой гораздо дешевле.7. Теплый пол в домеОсобенность этого фундамента такова, что между грунтом и полом дома присутствует приличная прослойка воздуха, а как известно, воздух – хороший теплоизолятор. Таким образом, если сравнивать полы по грунту, и полы «висящие в воздухе», то теплее будут вторые, при одинаковых затратах. А это уже значительный плюс в пользу винтовых свай.8. Быстрая готовностьЕсли бетонные фундаменты предусматривают затвердевание в течение 28 суток, а также время для усадки, перед тем, как начнется монтаж стен, то свайно-винтовой фундамент, готов к расчетным нагрузкам сразу после монтажа.9. Простота наращивания фундаментаВ случае, когда Вам необходимо, по каким-либо причинам, после монтажа винтовых свай, немного изменить проект дома, планировку, или просто пристроить что-либо, нарастить свайно-винтовой фундамент не составит особого труда. Что не всегда возможно сделать без значительных затрат с другими видами фундаментов.10. Несложный ремонт фундаментаОт некачественных материалов, неправильного монтажа, да и вообще неквалифицированных специалистов – не застрахован никто. Так вот, если по какой-либо причине, винтовая свая лопнет, то ее легко будет заменить, даже если дом уже будет построен. А вот если лопнет ленточный или плитный фундамент, то ремонт обойдется Вам в очень большую сумму.11. Не тянет влагу из грунтаБлагодаря тому, что связь дома с грунтом осуществляется только через металлические сваи, влага, расположенная в земле, никаким образом не сможет проникнуть ни в стены, ни в пол Вашего дома.

Вот мы и рассмотрели все основные плюсы свайно-винтовых фундаментов. Как видно, их огромное количество, большинство из которых могут стать весомым аргументом в пользу винтовых свай при выборе фундамента под дом.

Различия между винтовыми и буронабивными опорами

Строительство буронабивной сваи – дело трудозатратное. Заглубление опоры диаметром в 50–70 см на 5–7 м – сложный и длительный процесс, даже с учетом использования спецтехники. Винтовые опоры, в среднем, монтируются в течение недели. На скорость работ влияет материал ростверка.

Схема бурнонабивной сваи

Ручное заглубление буронабивной сваи происходит максимум на 3–5 м. Неглубокое ввинчивание не подойдет для слабого, переувлажненного или насыпного грунта. Винтовые опоры эффективно ввинчивать электродрелью с мультипликатором. Этот способ дает точную установку опоры, не имеет ограничений по грунту, уменьшает число рабочих.

В заводских сварных винтовых стержнях под свайно-ростверковый фундамент может быть слабая антикоррозийная защита и тонкие стенки. Может не соблюдаться точность изготовления шага спирали и лопастей. Поэтому появляется необходимость выбора материалов для самостоятельного создания винтовых свай, что можно отнести к их отрицательному отличию по сравнению с буронабивными сваями. Литые заводские винтовые сваи лишены недостатков и могут дополнительно покрываться антикоррозийным средством.