Пошаговая инструкция по монтажу свайно-винтовых оснований

Назначение и основные виды свайных фундаментов

Чтобы построить дом можно применять различные типы основания, в том числе свайные

Чтобы построить дом можно применять различные типы основания, в том числе свайные. Посредством данной основы возводятся не только жилые, но и промышленные объекты, строения вспомогательного значения и многоэтажные здания на слабых грунтах. Технология позволяет ускорить процесс обустройства подвальных, цокольных помещений или исключить подобные строительные работы из сметы. Основными причинами для возведения основы на сваях служат такие показатели:

1. Слабость верхнего грунтового слоя. Подобные смеси могут состоять из торфа, перегнойных смесей, песка и глины. При этом насыщенность водой делает грунт плывучим, нестойким, а значит, придется построить свайный фундамент своими руками, чтобы перенести нагрузку сооружения на более глубокие грунтовые слои.
2. Излишняя плотность грунтов также мешает обустройству другого типа основания. А вот свайные конструкции позволяют минимизировать объемы земельных работ, а также уменьшить подготовительные работы: рытье котлованов, транспортировку грунта, покупку бетонной смеси и прочее.

Свайные фундаменты бывают нескольких типов: свайно-ростверковыми, винтовыми и ленточными. Плюсы и минусы имеются у каждого вида, стоит рассмотреть их подробнее.

Свайно-ростверковая основа

В случае выбора именно этого типа фундамента, необходима повышенная точность расчетов и соблюдение технологических особенностей строительства

Имеет свои положительные и отрицательные качества. Плюсами фундамента для дома являются:

• применяется практически на любом типе грунта;
• обладает повышенной устойчивостью;
• хорошая несущая способность (удерживает стены с достаточным удельным весом);
• экономность обустройства – нет необходимости покупать раствор, можно все изготовить своими руками;
• связка посредством ростверка всей конструкции в монолит добавляет прочности в случае появления усадки грунтов;
• нет необходимости дополнительно расчищать строительную площадку;
• обладает естественной проветриваемой способностью плоскости здания, что снижает влажностные показатели (устранение конденсата);
• обеспечивает безопасность в случае наводнения или если в местности наблюдаются повышенные сезонные паводки;
• оперативность возведения.

Минусы фундамента:

1. нельзя обустраивать на скальных и каменистых грунтах;
2. при возникновении угрозы горизонтальных подвижек почвы возникают трудности установки;
3. высокая стоимость фундамента в сравнении с другими типами;
4. если нужен цокольный или подвальный этаж, лучше отказаться от свайного основания;
5. применение показано только для легких, средне-легких, средне-тяжелых строений;
6. необходимость предельно точных расчетов, что требует профессионального исследования, а это дорого.

Свайно-винтовой фундамент: достоинства и недостатки

Это одна из старейших технологий, поэтому ее плюсы и минусы изучены основательно

Это одна из старейших технологий, поэтому ее плюсы и минусы изучены основательно. Итак, достоинства:

• дешевизна обустройства;
• оперативность возведения;
• нет необходимости выравнивать грунт, рыть траншеи и вообще проводить земляные работы в большом объеме;
• не нарушается ландшафт и структура почвы;
• нет вибрации при монтаже, а значит, дом можно установить рядом с архитектурным памятником, вековыми деревьями и прочими объектами, запрещенными к разрушению;
• легко возводится на болотистых, прибрежных грунтах;
• строится вне зависимости от погодных условий;
• конструкцию можно использовать многократно;
• монтаж требует минимальных физических, финансовых затрат.

Минусы:

1. элементы опор подвергаются коррозии;
2. недолгий срок эксплуатации;
3. отсутствие цокольного этажа.

Свайно-ленточный фундамент: преимущества и недостатки

Основание достаточно популярно, но обладает своими специфическими особенностями

Основание достаточно популярно, но обладает своими специфическими особенностями. Плюсы:

• доступен для обустройства на строительных площадках со сложным рельефом;
• минимальное задействование технических и человеческих ресурсов позволяет говорить об экономичности;
• такой фундамент может противостоять и держать слабые толчки и подвижки грунта;
• сваи изготавливаются буквально из подручного материала;
• скорость обустройства.

Минусы:

1. обязательность проведения тщательных геодезических исследований грунта;
2. необходимость точного расчета параметров каждого свайного элемента;
3. отсутствие цокольного/подвального этажа;
4. обязательные утеплительные работы первого этажа;
5. показано применение для зданий не более 3-х этажей.

Инструкция по самостоятельному изготовлению

Изготовление сваи требует навыков и опыта от мастера. Следуя технологии, можно сделать надежную опору под:

• легковесные и малоэтажные сооружения,
• ограждения,
• гараж и различные хозяйственные постройки.

Для этого мастеру понадобятся такие материалы и инструменты:

1. Металлические трубы.
2. Стальные пластины толщиной от 4 мм.
3. Сварочный аппарат.
4. Болгарка.
5. Обмазочный материал для гидроизоляции.

Выбор металлопроката для ствола

Для ствола выбирают профильные трубы из прочных марок стали. Для работы можно взять металлопрокат марок 09Г2С, Ст20 или Ст10.

Длина трубы напрямую зависит от типа грунта: ее должно хватить, чтобы сваю можно было вкрутить в почву до твердых пород.

Конструктивные параметры – длина ствола и толщина его стенки определяют несущую способность опоры. Выбирают трубы толщиной от 3,5 мм.

Рекомендации по выбору диаметра сечения:

• 57 мм – для легковесных конструкций, например, ограждений из металлической сетки;
• 89 мм – для хозяйственных легких построек;
• 108 мм – для малоэтажных жилых домов из дерева, пенобетона, кирпича.

Делаем наконечник

В домашних условиях применимы 3 технологии изготовления наконечников. Сварные пики и наконечники, изготовленные из тела трубы подходят для вкручивания сваи в плотный грунт. Крестообразные наконечники используют для строительства на торфяных и песчаных участках.

Технологические этапы:

1. Создание шаблона из картона. Вырезают равнобедренный треугольник с высотой, равной 2D, короткой стороной – πD/n, где D – диаметр ствола, n – количество лепестков (для свай Ø108 мм берут 5 листков, для труб меньшего диаметра – 4 лепестка).
2. Разметка трубы по шаблону.
3. Нарезание лепестков.
4. Загибание лепестков в конус. На этом этапе контролируют, чтобы вершина конуса совпала с осью трубы.
5. Приваривание лепестков друг к другу с помощью сварочного аппарата.

Сварной наконечник выкраивают по такой же технологии, но не из тела сваи, а из стального листа или отрезка трубы. Лепестки заготовки фиксируют между собой двойным сварочным швом. Затем приваривают пику к стволу.

Крестообразный наконечник отличается по форме и высоте от предыдущих типов. Шаблоном послужит равнобедренный треугольник с высотой, равной πD. Размер основания треугольника принимается равным внешнему диаметру трубы. Конструктивные элементы свариваются между собой.

Изготавливаем винт

Спиралевидный элемент изготавливают из толстолистовой стали толщиной от 4 мм. Как правило, шаг лопасти может варьироваться от 5 до 7 см.

В домашних условиях применяют 2 технологии изготовления винта:

1. Сплошной однозаходной элемент – заготовка выкраивается из одного листа стали, вырезается, а затем разводится ломом до необходимой конфигурации.
2. Многозаходной винт из нескольких элементов – выкраивание отдельных сегментов с последующей сваркой на пику.

Технологические этапы создания однозаходного винта:

• разметка заготовки с внешним диаметром 150–300 мм (зависит от нагрузки на сваю) и внутренним диаметром, равным сечению столба;
• вырезание детали плазморезом или сваркой с учетом ширина шва;
• разрезание детали по радиусу;
• разводка лопасти до нужного шага — зажимают сплошной участок заготовки в тиски и с помощью лома разводят края лопасти.

Технология изготовления многозаходного винта:

• изготовление заготовки по принципу, описанному ранее;
• готовое кольцо разрезают на два одинаковых фрагмента;
• нанесение винтовой разметки на пике;
• поочередное приваривание фрагментов по разметке до нужного количества витков — в процессе сборные элементы подгибают до нужной формы.

Проще приваривать лопасти к телу трубы, потому что оно имеет постоянное сечение. У заготовки для наконечника внутренний диаметр будет меньше, поскольку пика сужается к концу. Для изготовления элемента нужной конфигурации подгонять заготовку лучше на месте, используя плотный листовой материал для шаблона.

Финальная обработка

За один год эксплуатации толщина стенки металлической сваи уменьшается минимум на 0,01мм из-за коррозии. Чтобы защитить фундамент от разрушающего фактора, сваю покрывают специальным составом, стойким по отношению к влаге.

В домашних условиях можно использовать такие обмазочные материалы в качестве гидроизоляции:

• полиуретановая эмаль;
• мастика на основе битума;
• асмольная грунтовка и другие.

Достоинства и недостатки винтового фундамента

В сравнении со всеми известными технологиями, винтовой фундамент является самым экономичным основанием для любых наземных конструкций. Достоинствами СВФ являются:

• строительство в сложных условиях – холмистая, болотистая местность, прибрежная зона, плотная застройка, наличие на участке деревьев, прохождение сторонних коммуникаций;
• минимальный бюджет – практически полное отсутствие бетонных, земляных работ, опалубки, ожидания набора прочности бетонными конструкциями, аренды спецтехники;
• вариабельность технологий строительства – винтовой фундамент пригоден для срубов, кирпичных, панельных построек, щитовых, фахверковых каркасных зданий, контуров заземления дома, заборов, МАФ;
• максимальная этажность – допускаются разрешенные в индивидуальном строительстве трехэтажные здания с мансардой;
• высокий ресурс – при нормальной антикоррозионной обработке срок службы винтовых свай составляет 75 – 100 лет.

Единственным недостатком СВС является непригодность для проектов с цокольным/подвальным этажом. Ручной монтаж винтовых свай, не только допустим, но и рекомендован специалистами. При погружении этих конструкций спецтехникой сложнее контролировать усилие затяжки при достижении несущих пластов.

Установка свай – рекомендации специалистов по монтажу

Профессионалы обращают внимание на следующие моменты:

• необходимость применения промышленно изготовленных свай;
• обязательную обработку поверхности защитным составом;
• контроль вертикальности свай в процессе погружения;
• целесообразность приварки швеллеров к оголовкам опор для повышения прочности.

При смещении сваи от вертикального положения следует выкрутить опору и затем повторно осуществить завинчивание. Изучив технологию, работы несложно выполнить самостоятельно. При условии квалифицированного выполнения расчетов и правильного монтажа, винтовой фундамент способен на протяжении длительного времени обеспечить устойчивость возводимого дома.

Особенности технологии монтажа различных видов опорных столбов

Принципы строительства свайного фундамента изложены в СНиП 2.02.03-85 и СП 24.13330.2011. Каждая технология отличается способом устройства, а также видами силовых элементов.

Работы по закладке фундамента для всех типов свай начинаются с уборки площадки от строительного и другого мусора, выгрузки материалов, подготовки технического оснащения, а также разметки поля в соответствии с планом.

Буронабивные

Сваи изготавливают на строительном участке. Алгоритм технологических операций:

1. В обозначенных местах обустраивают шурфы на проектную глубину.
2. Дно скважины засыпают слоем песка и трамбуют материал, чтобы получить высоту не менее 20 см.
3. По технологии без применения обсадных труб стенки скважины укрепляют для защиты от разрушения глинистым раствором. В большинстве случаев используют инвентарные трубы, которые в частном домостроении можно заменить листовым рубероидом.
4. Заготавливают арматурный каркас и помещают его внутрь скважины.
5. Заливают конструкцию раствором, оставляя выступы продольной арматуры над поверхностью.
6. После затвердевания выравниванию опоры на одном уровне.

Винтовые

Установку винтовых изделий можно проводить вручную или использовать редукторные установки для монтажа. Технологические процессы закладки фундамента на размеченном поле:

• вкручивание стержней на глубину, когда лопасти будут погружены в несущий пласт;
• выравнивание выступающих частей свай на одном уровне по горизонтали;
• бетонирование полости труб для предотвращения окисления металла внутри опорных элементов;
• наваривание оголовков;
• зачистка сварных швов и покрытие гидрофобным составом.

Монтаж железобетонных винтовых свай проводится с применением спецтехники, поскольку конструктивные элементы имеют значительный вес и вручную практически невозможно обеспечить соосность столба.

Установка железобетонных опор буровым способом

Потребность в предварительном бурении скважин под забивные сваи возникает в таких случаях:

1. Мощности молотов для забивания недостаточно, чтобы самостоятельно преодолеть сопротивление грунта.
2. Строительство ведется на высокоплотных, вечномерзлых или, наоборот, сильно переувлажненных почвах.
3. Сваи необходимо ввести в грунт под определенным углом.

Последовательность технологических этапов закладки свай:

• лидерное бурение шурфов;
• уборка выработанной земли;
• погружение железобетонных столбов;
• выравнивание выступающих над поверхностью конструкций на одном уровне.

Забивные

Для монтажа забивных опор используют специальную технику с закрепленным дизель-молотом. Алгоритм земляных работ:

1. На забивных столбах делают отметки с шагом в 1 м.
2. С помощью стропов поднимают изделие в вертикальное положение и фиксируют над проектной точкой.
3. Удары дизель-молота производятся с постепенным наращиванием силы. Высота рабочего хода – не более 0,5 м.
4. Чтобы удостовериться в достижении несущего пласта, после погружения сваи на проектную глубину делают 10 последних ударов. Если при этом свая остается на месте, то монтаж силового элемента считают завершенным.

Усиление СФ

Необходимость в усилении конструкции может быть вызвана ошибками при проектировании и строительстве, изменениями гидрогеологических условий, появлением дополнительных нагрузок на фундамент.

Этапы реконструкции:

• проектирование и расчет нового фундамента;
• доставка материалов на площадку;
• подъем дома на домкратах;
• демонтаж старой силовой конструкции;
• разметка свайного поля;
• монтаж новых опор;
• обвязка свай;
• возвращение дома на исходное положение.

Полезные приспособления

Сберечь силы можно, потратив немного денег и купив или арендовав простейшие механизмы, благодаря которым технология монтажа винтовых свай требует существенно меньше усилий.

Принцип работы некоторых устройств заключается в преобразовании быстрого вращения якоря электродвигателя в медленный поворот рабочего органа, развивающего огромное усилие. Для этого используются понижающие редукторы, выпускаемые как для общетехнических нужд, так и в виде специализированного оборудования для монтажа винтовых свай.

Простейшие приспособления позволяют применить в качестве привода достаточно мощную электрическую дрель. Более сложные изделия оснащаются собственными электродвигателями. Существует оборудование, использующее гидравлический привод, развивающий колоссальное давление.

Привязка свайного поля и необходимые инструменты для монтажа

Монтаж свайного поля — первый и важнейший этап устройства фундамента под строящееся сооружение. От правильно выбранного несущего слоя грунта, размеров изделий и диаметра лопастей по расчётам, качественного монтажа, соблюдения технологии зависит работа фундамента в процессе эксплуатации и срок службы.

Необходимые инструменты при монтаже свай

Для проведения работ по привязке расположения свайного поля на участке, монтаже изделий своими силами потребуются следующие инструменты:

1. Лазерный или водяной уровень, нивелир.
2. Сварочный аппарат.
3. Переносной генератор, если нет точки подключения к электроэнергии.
4. Угловая шлифовальная машинка для обрезки головы сваи до проектного уровня.
5. Два магнитных уровня. Допускается пользоваться одним.
6. Бур ручной или с приводом от перфоратора с размерами = диаметру лопастей сваи для устройства приямков.
7. Круглый металлический палец длиной >400 мм, толщиной < диаметра монтажного отверстия, из твёрдого, закалённого металла.
8. Две трубы с внутренним диаметром > пальца, длиной 2.5—3 метра для закручивания вручную.
9. Две рулетки длиной > диагонали по осям фундамента дома.
10. Маркер для нанесения отметки уровня и шпагат.
11. Колышки из арматуры или круглые деревянные.
12. Кувалда для забивки колышков, штыковая лопата.

Привязка свайного поля на участке

Так выглядит правильная разметка по осям.

Привязка к участку свайного поля по правилам, приведённым далее, гарантирует правильное проектное расположение и геометрию фундамента для дома. ГОСТ допускает следующие отклонения при монтаже изделий:

1. Отклонение от вертикали не более 0.1% длинны.
2. Отклонение по оси в одном ряду < 1/3 диаметра.
3. Разница диагоналей между угловыми элементами < 100 мм.
4. Погружение лопастей в несущий слой не < 300 мм.
5. Перепад высот между оголовками угловых элементов по одной оси для домов 2 класса из кирпича или бетонных блоков < 50 мм, для сооружений из пенобетонных или газоблоков < 20 мм.
6. Расстояние между монтируемыми элементами < 3 метра.

Привязка начинается с определения проектного положения боковых свай фундамента по отношению к красной линии участка и границ с соседним. Инструкция по этапам привязки:

1. Очистите участок от высокой травы, кустарника, предметов, мешающих проведению работ на 3 метра больше, чем площадь свайного поля.
2. Сделайте привязку любой угловой точки фундамента по проекту от красной линии и границы с соседним участком, забейте хорошо колышек. Здесь будет располагаться центр первой сваи.
3. Сделайте точные, до сантиметра, расчёты расстояний между сваями и диагоналями с учётом и без учёта диаметра.
4. Определите положение центра второй угловой сваи по привязке к участку, расстоянию между центрами с первой сваей по одной оси, забейте колышек.
5. Для определения центра третьей угловой сваи потребуется 2 рулетки. На одной возьмите проектное расстояние по центрам от первой точки, на второй рулетке отложите расстояние от центра колышка под вторую сваю. Совместите отметки на обоих рулетках и забейте здесь колышек под третью угловую сваю.
6. Положение центра четвёртой точки определяется аналогично с пунктом 5.
7. Проверьте ещё раз расстояния между центрами колышков по осям и диагоналям. Они должны точно соответствовать расчётным.

Стоимость установки винтовых свай

Работа по установке винтовых свай относится к разряду достаточно сложных. Поэтому целесообразно привлечение профессионалов к её выполнению. Стоимость услуг монтажной бригады будет зависеть от того, с какой техникой работают строители.

Ориентировочные цены представлены в таблице.

Цена закручивания сваи зависит от следующих параметров:

• доставка;
• длина сваи;
• диаметр трубы;
• количество и диаметр лопастей;
• наличие оголовка;
• вид техники.

Как видим, залогом правильно смонтированного винтового фундамента является правильная установка винтовых свай. Она предусматривает: соблюдение вертикального и горизонтального уровней, выдержку заданных промежутков между сваями, соблюдение предельных отклонений и т.п. Однако винтовой фундамент – это возможность продолжить строительство дома сразу после монтажа свай на надежном и прочном основании.

Установка винтовых свай

Сваи глубиной до 60 см можно вкрутить самостоятельно, без использования техники

Опоры могут закручиваться вручную или с использованием специальной техники. Выбор зависит от их размера и количества. Колонны небольшого диаметра (до 60 мм) несложно установить вручную, применяя лом и трубы в качестве дополнительного рычага.

Главным условием является соблюдение вертикальности опоры на всех стадиях монтажа. Кроме этого, опускать сваи нужно с таким расчетом, чтобы их не потребовалось выкручивать. Этот недопустимо, так как уменьшается плотность грунта вокруг лопастей, снижается их несущая способность. После вкручивания башмаки со стволов срезаются и на их место привариваются оголовки. Затем все элементы соединяются стальным, деревянным или железобетонным ростверком.

Какие ростверки существуют

Существуют три основных разновидности ростверков:

• Деревянный. Используется брус размером 150 : 200 мм или 200 : 200 мм. Иногда вместо одного цельного бруса применяют пачку обрезных досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм. Этот вариант позволяет исключить обычное для этого материала образование глубоких трещин и скручивание винтом. Балки укладываются на оголовки и фиксируются стремянками и болтами. Между собой их соединяют вполдерева с прокладкой из джута.
• Металлический. На оголовок укладывают двутавр, рельс или уголок и прочно соединяют между собой на сварку с дополнительной фиксацией на резьбовые соединения. Для швеллера оголовки не применяют, укладывая прокат полочкой вверх прямо на верхушки металлических труб (винтовых свай).
• Железобетонный. Представляет собой практически полный аналог мелкозаглубленного ленточного фундамента, только установленный не в траншее с опорой на грунт, а точечно на верхушках свай. При этом, лента отливается с жестким соединением арматуры с каркасами свай, что делает все элементы единой бетонной отливкой. Ж/Б ростверк способен выдерживать максимальные нагрузки, не гниет и не поддается коррозии, что обеспечивает длительный срок службы.

Изготовление наконечников

Оптимальная длина наконечника самодельной винтовой сваи в два раза больше диаметра трубы. Наконечники делают четырех типов:

• Из тела трубы;
• Из отдельных сегментов;
• Цельнометаллические;
• Крестообразные.

В первых двух случаях наконечник образуют 4-6 треугольных сегмента, вырезанные болгаркой из листового металла толщиной 4-5 мм или нарезанные в виде короны в нижней части трубы. Из этих сегментов нужно сформировать конусы в виде равнобедренной пирамиды, операция производится сваркой по прихваткам.

Цельнометаллические наконечники вытачивают из металлического круга диаметром, равным диаметру трубы, такие наконечники используют при установке свайных опор на плотных грунтах и почвах, содержащих камни и корневища.

Для легких грунтов можно сделать крестообразною пику: из треугольных заготовок сварить крестообразную пирамиду. Конструкцию приваривают к нижней части трубы на заглушку.

Самый бюджетный вариант – свая без наконечника, нижнюю часть трубы срезают болгаркой под углом 45 градусов, на отверстие устанавливают заглушку. Такой вариант используют для ограждений, когда устанавливают винтовую сваю не на плотный слой грунта, а заглубляют на 1.5-1.7 метра.

Краткое описании технологии монтажа

Порядок действий следующий:

1. Подготовка участка. Удаляются лишние растения и предметы, производится планировка участка, ели это необходимо.
2. Разметка. С помощью колышков отмечаются центры скважин. Необходимо соблюдать точность и аккуратность измерений, проверять соответствие диагоналей.
3. Бурение скважин. На заданную (или возможную) глубину бурятся скважины, при необходимости делается расширение — пятка.
4. В полости опускаются гильзы — отрезки пластиковых труб, свернутый в трубку рубероид. Они послужат своего рода опалубкой, препятствующей уход воды из бетона в окружающий грунт.
5. Собираются и опускаются в скважины арматурные каркасы. Их длина должна быть такой, чтобы оставалось достаточно для последующего соединения с армпоясом ростверка.
6. В скважины заливают бетон. Его тщательно штыкуют, удаляя пузырьки воздуха. После этого сваи выдерживают до полного застывания (28 дней).
7. Пока сохнет бетон, производят сборку опалубки и арматурного каркаса для ростверка. Порядок действий практически аналогичен методике строительства ленточного фундамента.
8. Когда наступает возможность, производится заливка ростверка. Бетон штыкуют, удаляя воздух, затем накрывают полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки.

После полного затвердения ленты можно переходить к дальнейшему строительству.