Различные типы винтовых свай

Свайно-винтовой фундамент требует для своих элементов крепких и надежных опор, которыми являются винтовые сваи. Сегодня на рынке присутствует большое разнообразие винтовых свай, применяемых в зависимости от свойства грунтов и от особенности конструкций, которые будут установлены на фундамент.

1. Конструкция винтовых свай

Винтовая свая представляет собой отрезок трубы, на заостренном конце которого смонтировано устройство для вкручивания сваи в грунт. Второй конец обрезается и на него монтируется площадка, служащая основой установления на сваю какой-либо конструкции.

Для изготовления винтовых свай используются бесшовные трубы, диаметр их зависит от расчетной мощности фундамента. Обычно используется бесшовная труба ст3, ст20 и более прочных марок сталей с диаметром от 73 мм, с толщиной стенки от 4 мм. Наиболее ходовыми в строительстве домов не выше двух этаже считаются сваи диаметром 89-108 мм. Более тяжелые конструкции (ангары, мосты, объемные павильоны и т.д.) устанавливаются на сваи большего диаметра – от 133 до 168 и при необходимости выше. Толщина стенок, соответственно, тоже повышается.

Выбор труб для изготовления свай определяется их высоким качеством, прежде всего отсутствием язвенной коррозии и кривизны.

О видах наконечников и оголовках расскажем чуть ниже.

2. Принцип действия винтовой сваи, как опоры

Фундамент на винтовых сваях является одной из разновидностей столбчатого фундамента. Принцип его действия состоит в том, что нагрузки на грунт от веса здания распределяются не по монолитной конструкции, а по отдельным опорным точкам. При устройстве легких конструкций, к которым относятся, в частности индивидуальные каркасные дома, установки опор под расчетные точки бывает достаточно для прочного основания.

Преимущества столбчатого фундамента по сравнению с плитным и ленточным состоит в:

• Экономии материалов, а, как следствие, менее высокой цене
• Снижении общей осадки постройки
• Слабой зависимости от морозной пучинистости грунтов

В то же время винтовые сваи, как опоры выгодно отличаются по свойствам от других видов столбчатого фундамента – кирпичного или бетонного:

1. Они не требуют времени на усадку (полное затвердевание бетона длится до 28 дней, а винтовые сваи сразу готовы к работе)
2. Монтаж винтовых свай производится значительно быстрее и проще, чем закладка бетонных или кирпичных опор
3. Они могут быть заглублены значительно ниже, чем монолитные без использования тяжелой спецтехники, типа сваезабивочных машин
4. Стоимость их значительно ниже, чем стоимость монолитных столбов

Общий принцип действия винтовых свай, как опор, состоит в следующем. Сваи вворачиваются в землю, благодаря преобразованию крутящего момента в продольное перемещение при внедрении в грунт. Это обеспечивается заостренному концу наконечника трубы и наличием на ее конце лопасти или своеобразной винтовой резьбы. При вворачивании сваи грунт, разрыхленный лопастью, смыкается и прочно удерживает трубу в вертикальном положении – зазора между трубой и почвой практически не остается. По прочности удержания вкрученная свая уступает только бетонным или трубным сваям, вбитым в землю.

Таким образом, труба уже является прочной опорой для устанавливаемой конструкции. Кроме того, нижний конец трубы опирается на более плотные слои грунта, чем те, что находятся у поверхности. Они препятствуют дальнейшему продвижению трубы вниз при вертикальных нагрузках. Более того, если труба оснащена лопастью, это создает дополнительную опору вследствие наличия нижней горизонтальной площадки. Это значительно повышает сопротивление вертикальным нагрузкам на сваю.

3. Использование винтовых свай

Использование винтовых свай под фундамент имеет достаточно широкий спектр. Их применяют для:

• Строительства домов, а также других менее весомых конструкция, типа бань, гаражей, беседок, хозблков и т.д.
• Возведения заборов
• Под фундамент для массивных металлоконструкций
• Строительства ангаров
• Устройство мостов и понтонов
• Усиления монолитных фундаментов
• Укрепления откосов
• Установки временных сооружений, типа разборных, павильонов, рекламных щитов, опор ЛЭП и т.д.

Особенно большое значение свайно-винтовой фундамент имеет в болотистых местностях, где твердый грунт расположен достаточно глубоко, а также при болших уклонах поверхности под фундамент. Винтовые сваи, например, являются идеальным вариантом для установки домов на склонах.

4. Виды наконечников винтовой сваи

Рассмотрим подробнее конструкцию винтовой сваи, в частности наконечник, который обеспечивает ее легкое внедрение в грунт.

Прежде всего, нижняя часть трубы может иметь различные формы:

• Заостренный конец
• Конец, обрезанный под углом
• Зазубренный конец
• Конец, обрезанный поперек трубы, к которому приваривается заостренный литой наконечник

Чем более заострена нижняя часть трубы, тем легче она входит в грунт. Но в основном продвижение трубы в почве определяется резьбовым устройством на ее конце. Ввинчивание сваи в землю подобно ввинчиванию шурупа в дерево.

Заострение наконечника производят следующим способом:

1. На конце трубы по шаблону вырезается розетка с четырьмя зубьями
2. Зубья сбиваются к центру
3. Края зубьев свариваются

Существует собственно две разновидности создания такой резьбы на трубе:

• Винтовая (или узколопастная)
• Лопастная

Соответственно сваи делятся на винтовые и лопастные, хотя и имеют в обиходе одно название – винтовые сваи.

В первом случае на заостренное окончание трубы наваривается по спирали полоса

Во втором случае к окончанию трубы приваривается литой наконечник с резьбой

В третьем случае на некотором расстоянии от заостренного или зазубренного конца трубы привариваются лопасти.

Для наконечников свай существует принятые обозначения:

• CВC – сварной наконечник
• ВСЛ – наконечник литой
• CВК – конусный наконечник

5. Литые наконечники

Чаще всего винтовые наконечники свай изготавливаются отдельно и привариваются к ее окончанию. Они представляют собой литую заготовку в виде заостренного винта. Такие наконечники изготавливаются литьем.

Форма литого наконечника может быть винтовой и лопастной.

Литье производится в заводских условиях. Для изделий сначала изготавливаются модели из специального полистирола, по котрым изготавливается  пресс-форма для литья. После заливки расплавленного металла заготовка остывает и изымается, после чего подвергается механической т температурной обработке для придания требуемых физико-механических свойств.

Для литья наконечников используются различные марки стали. Главное, чтобы они хорошо сваривались с используемыми трубами.

рис. литой наконечник

6 Сварные узколопастные наконечники

Сварные наконечники с узкими лопастями практически повторяют форму литых винтовых наконечников. Спирали изготавливаются из стальной полосы и привариваются к заостренному наконечнику трубы. Острие таких свай может достигать четверти их длины. При этом ширина лопасти составляет 1-3 см, что обеспечивает отличное вкручивание свай даже в крупнообломочные грунты.

7. Сварные однолопастные наконечники

Сваи с однолопастными наконечниками – самый распространенный вид винтовых свай. Изготавливается такой наконечник стального листа толщиной порядка 2-3 мм. Вырезается круг диаметром 15-20 см. Середина диаметром порядка 10 см вырезается из середины круга. Образуется подобие большой шайбы. Затем плоскость ее разрезается в одном места, и края подгибаются так, чтобы образовалась спираль. Это конструкция надевается на заостренный наконечник трубы и тщательно приваривается к телу трубы.

В результате получается полый цилиндр с острием и одним витком лопасти.

8. Сварные двухлопастные наконечники

Для  особенно нагруженных конструкций зачастую требуется увеличить площадь соприкосновения лопасти с грунтом. Для этого на некотором расстоянии от нижней лопасти приваривается еще одна. Таким образом свая вдвое увеличивает свою нагрузку на грунт.

Изготавливается вторая лопасть идентично первой, но должна иметь внутренний круг большего радиуса, так как наваривается на более широкий участок трубы.

9. Оголовки свай и их монтаж.

Очень редко трубы используются в качестве свай без оголовков. Обычно для создания винтового фундамента они оснащены платформами над верхним окончанием трубы. Приваривается такая платформа на одном из последних этапов установки фундамента – после вкручивания свай. Это обусловлено тем, что концы труб, выходящие из грунта должны быть выровнены в одной плоскости. Обрезку труб производят строго параллельно линии горизонта.

Оголовок представляет собой цилиндр, имеющий диаметр чуть больше, чем основная труба сваи – так, чтобы можно было надеть его на сваю. Поверх такого цилиндра наваривается квадратный лист несколько выходящий за периметр трубы. Снизу листа навариваются также ребра жесткости.

Оголовок надевается на выступающее окончание сваи и надежно привариватся к ней в нескольких местах. Как правило, в оголовке в процессе изготовления просверливаются отверстия по углам листа – для дальнейшего монтажа на оголовок бруса обвязки.

10. Антикоррозионная обработка свай

Металлическим трубам предстоит долгое нахождение во влажном грунте. Сколь ни был бы прочен металл, его противодействие влажности оставляет желать лучшего. Свая без соответствующей обработки может проржаветь во влажном грунте в течение нескольких лет. Чтобы защитить метал от химического воздействия почвы, трубы должны пройти антикоррозионную обработку.

Лучшим вариантом считается использование оцинкованных труб в изготовлении свай. Однако такие трубы стоят достаточно дорого, да и наличие их на строительных рынках весьма ограниченно.

Более распространено использование окрашенных труб. Для покраски применяется высококачественный грунт, которым покрывают металлоконструкции, работающие в самых суровых условиях, в том числе и для мостовых конструкций. Такая лакокрасочная поверхность надежно защитит сваю в течение не одного десятка лет.

Лучшим вариантом окрашивания считается порошковое, но оно требует специального оборудование, и производить окрашенные таким методом сваи можно только на специализированных участках. Вполне достаточно произвести покраску трубы пульверизатором.

Верхняя часть трубы, выступающая из земли, несет на себе самую максимальную нагрузку и кроме воздействия грунта испытывает прямое попадание влаги, сырости от воздуха и т.д. В связи с этим окончания свай, выступающих над поверхностью, дополнительно обрабатывают гидроизоляцией. Для этого на поверхность труб и оголовки наносится битумная мастика или ее аналоги.

11. Заключение

Таким образом, винтовая свая представляет собой мощную опору, которая легко вворачивается в грунт и защищена от вредного воздействия почвы.

Одним из направлений работы фирмы «К-ДОМ» является установка фундамента на винтовых сваях, в том числе собственного производства.