Способы монтажа винтовых свай

Монтаж винтовых свай является основным этапом закладки свайно-винтового фундамента. От того, насколько правильно будет проведено вкручивание свай, будет зависеть общая несущая способность фундамента и его стойкость к различным воздействиям – начиная от нагрузок от веса конструкций, заканчивая противостоянием коррозии винтовых свай.

1. Общие принципы монтажа винтовых свай

Конструкция винтовой сваи выполнена таким образом, что крутящий момент, передающийся на сваю, приводит к ее продольному движению в грунте, то есть углублению. Это обусловлено наличием винта или лопасти на конце сваи. Для облегчения входа в грунт свая оснащена заостренным наконечником, либо обрезана под углом.

Каждый оборот сваи вокруг своей оси продвигает ее в толщу грунта в среднем на 15-20  сантиметров – в зависимости от диаметра сваи и ширины лопасти. Нетрудно подсчитать, что для достижения расчетной глубины в 1.5-2 метра, нужно сделать до 20 оборотов. Учитывая, что грунт, как правило, достаточно уплотнен, такая работа требует больших физических усилий и, по возможности, использования механизации процесса.

Следующим важным фактором монтажа сваи является строгая вертикальность ее заворачивания (кроме случая, когда свая специально ввинчивается под углом).

Наконец, после полного внедрения сваи в землю до нужной расчетной глубины свая обрезается и служит в дальнейшем основанием для обвязки. Если на сваи устанавливается деревянный ростверк, сваи должны быть оснащены оголовками – ровными площадками, на которые укладывается брус обвязки.

2. Способы монтажа винтовых свай

В общем случае существует два способа завинчивания сваи в грунт:

• Ручной
• Механизированный

В некоторых случаях при установке одного общего фундамента эти два способа комбинируют. При этом каждый способ имеет свои нюансы и различия. Так, вручную можно заворачивать сваи, делая полный оборот ее вокруг оси, а иногда и только половину оборота. При ручном способе можно использовать дополнительные приспособления, облегчающие заворачивание сваи.

Еще больше вариантов имеет механизированный способ монтажа – от использования тяжелой техники до применения бытовых электроинструментов. Рассмотрим подробнее все возможные варианты.

3. Ручное завинчивание свай

Применение ручного способа монтажа свай обусловлено многими причинами:

1. Экономия денежных средств – при монтаже малого количества свай, когда использование большегрузной техники невыгодно
2. Ограничение доступа специализированной техники на участок, где возводится фундамент
3. Природоохранные запреты на использование такой техники в данном месте
4. Слишком близкое расположение сваи к другим постройкам – это касается в основном сооружения пристроек к дому
5. Установка свай внутри дома – часто возникающая ситуация, например, при реконструкции и ремонте старого фундамента
6. Небольшая требуемая глубина вворачивания сваи и ее небольшие габариты – например, для забора или легких конструкций
7. Проведение пробного ввинчивания
8. Наличие неплотного грунта

Для любого способа заворачивания сваи оснащены технологическим отверстиями на конце. В простейшем случае в них вставляется лом или прочный стержень – рычаг, с помощью которого производится вращение сваи. Иногда такого рычага достаточно, чтобы завернуть сваю даже в одиночку – при небольшой расчетной глубине или мягкой почве. Но в большинстве случаев рычаг усиливается – на его концы надеваются трубы подходящего диаметра. Обычно рычаг удлиняется трубами до 1.5-2 метров. В таком случае усилия двух рабочих по вращению сваи бывает достаточно для завинчивания даже достаточно габаритных свай –  89-108 мм в диаметре, с шириной лопасти 20-25 см.

Иногда требуется и большее число рабочих – особенно, когда свая входит на большую глубину или при наличии очень плотного грунта.

При этом один человек обязательно должен постоянно следить за вертикальностью установки сваи.

Удлинение рычага трубами тоже не всегда возможно – из-за утяжеления всей конструкции, да и слишком большое неконтролируемое усилие может критически наклонить сваю в процессе заворачивания, что недопустимо.

Очень часто применяется специальное приспособление для усиления рычага. Оно представляет собой цилиндр, с заваренным с одной стороны дном, по бокам которого с двух сторон приварены полукольца, а также проделаны коммутационные отверстия. Такой «колпак» надевается на верх сваи и совмещается с монтажными отверстиями, куда вставляется прочный стержень. Трубы заводятся в полукольца с двух сторон. Чем длиннее труба, тем больше получается рычаг. К тому же в начале процесса заворачивания монтажные отверстия находится на существенной высоте – 2,5-3 метра, и это единственный способ создания рычага.

Обобщая сказанное, можно сделать вывод: трудоемкость монтажа свай вручную очень высока. При установке 10-20 свай под фундамент рабочим зачастую приходится проходить по нескольку километров по кругу, совершая при этом большие усилия.

4. Малая механизация процесса завинчивания свай

Существенно облегчает работу использование различных механизмов. Главное – чтобы они могли передать крутящий момент на сваю.

В целом в такую полуавтоматическую конструкцию может входить:

• Привод
• Передаточный механизм
• Исполнительный механизм

Данный принцип предполагает использование таких же приспособлений, что и при ручном способе. Но при этом используется не мышечная энергия, а электрическая или энергия дизеля.

Приведем описание простого устройства.

С помощью передающего механизма к окончанию сваи присоединяется дрель, и созданный ею крутящий момент вращает сваю. Автоматическая установка в этом случае состоит из

• Силового механизма, например электрической дрели
• Переходника с дрели на редуктор
• Переходника с редуктора на сваю

Кроме того, для поддержания сваи в вертикальном положении на высоте (а сваи могут достигать 3 метров длины) требуется создание поддерживающего рычага.

Процесс заворачивания сваи в случае использования малой автоматизации состоит в установке сваи в специально приготовленные приямки и, затем, плавное ее внедрение в грунт.

5. Монтаж с помощью сваебура

Наименее трудоемким является использование в монтаже свай специальной тяжелой техники, так называемого, сваебура. Она производится обычно на базе экскаваторов со специальной насадкой. Она используется, например в бурении скважин. Крутящий момент от двигателя передается на штангу, которая соединяется с монтажными отверстиями винтовой сваи.

Производительность сваебурильной установке очень высока по сравнению с использованием ручного труда. За пару часов можно вкрутить с десяток свай. Однако следует учитывать скорость заглубления сваи – излишняя быстрота погружения может привести к нарушению вертикальности установки. Процесс необходимо постоянно контролировать с помощью навесных строительных уровней.

6. Заключительные этапы монтажа винтовых свай

После вкручивания окончания свай выравниваются в одной плоскости. Для этого сваи обрезают, причем нужно проводить обрезку ниже технологических отверстий, иначе несущая способность сваи будет недостаточна.

При необходимости для создания обвязки сваи оснащаются оголовками – это специальные площадки, надеваемые на обрезанные концы трубы. Оголовки привариваются, и свая окончательно обрабатывается для защиты от коррозии – путем нанесения на верхнюю часть сваи специальной мастики.

7. Заключение

Монтаж винтовых свай – достаточно трудоемкий процесс, но считается достаточно простым относительно закладки традиционных типов фундаментов – железобетонного плитного или ленточного. В простых случаях, если планируется постройка легких и малогабаритных сооружении, монтаж винтовых свай можно провести самостоятельно. В более сложных случаях рекомендуется обратиться к профессионалам – особенно это касается закладки фундамента под жилой дом.