Разбираем плюсы и минусы свайно-винтового фундамента. Что такое винтовые сваи.

Винтовые сваи климатически нетребовательны, так как могут работать в широком диапазоне температур, не боятся подъема грунтовых вод и вспучивания почвы, поэтому не требуют обязательного дренажа территории, на которой возводится здание.

Свайно-винтовой фундамент: плюсы и минусы, устройство и расчет, монтаж и стоимость

Скорость монтажа и стоимость — основные причины выбора свайного фундамента. Если вы строите каркасный или бревенчатый дом, павильон, веранду, сарай или бытовку, винтовые сваи — это то, что нужно. Такой фундамент имеет свои особенности, которые зависят от типа грунта, на котором возводится строение, и от типа конструкции. Ниже мы проанализируем преимущества и недостатки этого типа фундамента.

Основным преимуществом данного типа фундамента является то, что он быстро устанавливается и относительно недорог по сравнению с ленточными и плитными фундаментами. Кроме того, фундамент на винтовых сваях обладает относительно высокой несущей способностью. Однако для зданий из тяжелых материалов (например, кирпича) или для зданий, имеющих более 3 этажей, такой фундамент лучше не выполнять (но окончательную роль сыграют расчеты). Также можно отметить следующие преимущества свайных фундаментов:

• если на участке слабая почва, которая часто размывается дождями, перенос нагрузки на более глубокие и твердые слои почвы убережет дом от быстрого разрушения.
• почти полное отсутствие земляных работ и простота установки — для винтовых свай не нужно выравнивать участок;
• строительные работы можно продолжить в тот же день, когда были установлены сваи;
• постройку можно изменить и расширить просто добавив дополнительные винтовые сваи;
• высота залегания грунтовых вод не влияет на местоположение постройки; устойчивость к морозному пучению;
• вентиляция подполья, благодаря которому свайный фундамент часто используют для построек из дерева;
• длительный срок эксплуатации. Сваи, дополнительно защищенные от коррозии могут служить на протяжении пятидесяти лет и дольше;
• винтовые сваи можно установить без использования спецтехники.

Существуют и некоторые недостатки свайно-винтовых фундаментов, которые следует учитывать на этапе планирования будущего строительства:

• свайно-винтовой фундамент ограничен в своей несущей способности и не позволяет возводить большое количество этажей ;
• цокольное перекрытие необходимо хорошо утеплять;
• практически невозможно установить их на каменистых и скалистых почвах;
• свайный фундамент подвергается коррозии, поэтому не рекомендовано устраивать его в местах рядом с источниками блуждающего тока: электроподстанций, электрифицированных железных дорог, вышек сотовой связи и пр.
• сваи не могут длительное время противостоять химически агрессивным веществам, которые содержатся в почве;
• низкий уровень сопротивления изгибающим нагрузкам.

На каких грунтах применяют винтовые сваи

Требования к почве и окружающей среде у свайно-винтового фундамента невысокие. Он идеально подходит для установки в местах, где несущие слои почвы находятся глубоко под поверхностью. Винтовые сваи выбирают, когда сооружение должно быть построено на глубине:

• склоне;
• очень обводненной почве;
• грунтах торфяного типа;
• местности, которую регулярно заливают паводки;
• пучинистом грунте;
• подвижном и плавающем грунте.

Винтовые сваи также подходят для участков, где имеются различные инфраструктурные услуги и растут деревья с хорошо развитой корневой системой.

Виды свайного фундамента

Длина подземной части свайного фундамента может во много раз превышать ширину на поверхности (Фото: Wikimedia Commons)

Существует несколько способов классификации свайных фундаментов: по материалам и технике, используемой для их заглубления.

В зависимости от того, как они установлены, свайные фундаменты делятся на 2 категории:

1. Забивные. Сваи, чаще всего железобетонные, погружают в грунт при помощи специальных молотов и виброударных устройств. Такие опоры заранее отливают на производстве и доставляют на стройплощадку;
2. Буровые. Этот способ предполагает предварительное бурение скважины. Затем в нее устанавливают готовую опору или заливают полость бетонной смесью с предварительным армированием;
3. Набивные. Для таких свай предварительно бурят скважины или вдавливают опору в грунт с последующей выемкой земли из ее полости. После сваю заполняют бетонной смесью;
4. Винтовые. Закручиваются в землю наподобие того, как шуруп входит в дерево. Такие опоры состоят из металлического ствола минимум с одной винтовой лопастью. Их можно закручивать вручную рычагами или специальной механической установкой.

Материалы для устройства свай:

1. Бетон. Марка бетона должна соответствовать требованиям по морозостойкости и водонепроницаемости, прописанным в ГОСТ 19804.6 и СП 63.13330;
2. Дерево. Для их изготовления используют хвойные породы древесины: сосну, ель, лиственницу и пихту. Диаметр такой опоры по нормативам должен составлять не менее 22–34 см, длина — 6,5 и 8,5 м;
3. Металл. Допускается изготовление из стали и высокопрочного чугуна. Толщина ствола винтовой сваи должна быть не менее 3 мм, а лопастей — 4 мм;
4. Комбинированные. Используют более двух технологий для повышения несущей способности.

Сергей Шурута, главный конструктор ООО «Профит Инжиниринг»:

— Винтовые сваи являются одними из самых популярных. Они легки, просты в установке, а некоторые из них можно использовать дважды. Перфорированные сваи и сваи из монолитного бетона устанавливаются непосредственно на месте строительства, то есть не требуется доставка или хранение. Однако, в отличие от болтовых фундаментов, эти фундаменты могут выдерживать самые высокие нагрузки. Недостатком является то, что сваи влажные, а значит, с ними трудно работать зимой, и их нельзя нагружать сразу после установки.

Винтовой или забивной свайный фундамент: что лучше?

Сваи могут иметь различное сечение, цельные или составные, с закрытыми или открытыми нижними концами (Фото: Shutterstock)

Выбор между сваями и бетонным фундаментом должен определяться типом конструкции, говорит Александр Стешов, руководитель проекта по деревянному строительству компании «МосОптТорг». Если нагрузка и тип грунта позволяют, то выгоднее использовать винтовые сваи. С другой стороны, бетонные сваи, забиваемые с помощью винтов, хорошо зарекомендовали себя с исторической точки зрения, поскольку они используются непрерывно на протяжении столетия. Опыт использования винтовых свай относительно невелик, особенно в жилищном строительстве.

Свайно-винтовой фундамент

Они популярны при строительстве частных домов. Используются при строительстве легких домов из плит или бруса (Фото: Shutterstock).

Представляет собой набор металлических стержней с винтовой рабочей частью (лопатами), которые вкручиваются в грунт на определенном расстоянии ниже несущих стен. Этот тип фундамента интересен, по словам эксперта, тем, что он доступен по цене и прост в установке.

Александр Стешов, руководитель столярных проектов ООО «МосОптТорг»:

— В строительной отрасли существует субъективное мнение, что срок службы винтовых свай невелик — 50-70 лет. Причиной этого является коррозия, которая может возникать в местах соединения свай с поверхностью земли. Однако за всю историю массового использования фундаментов на винтовых сваях при строительстве частных домов (в России около 20 лет) проблем с их эксплуатацией пока не отмечено.

Преимущества:

• простота и высокая скорость монтажа. Не нужно проводить земляные работы, использовать тяжелую технику. Установить опоры могут несколько человек за пару дней;
• возможность монтажа на неровном участке. Используя сваи разной длины, можно поставить фундамент на небольшом склоне, не выравнивая площадку;
• стоимость. В экономическом плане это самый выгодный вариант.

Недостатки:

• невысокая несущая способность. Подходит только для строительства легких домов и сооружений. Монолитный дом, например, на таком фундаменте нельзя возводить;
• срок службы ограничен коррозионной стойкостью;
• не для всех грунтов. Например, при близком залегании грунтовых вод или на каменистой почве их не применяют;
• требует бережной транспортировки и хранения, чтобы сохранилась целостность антикоррозионного покрытия.

Бетонный забивной свайный фундамент

Подходит для кирпичных и каменных зданий, но чаще возводится под промышленные и высотные здания (Фото: Shutterstock).

Он состоит из железобетонных прутьев с заостренным краем, которые вбиваются в землю специальной машиной. Этот тип фундамента можно возводить в тех местах, где другие фундаменты использовать невозможно. Например, по словам эксперта, все высотные здания в районах вечной мерзлоты на Крайнем Севере строятся на сваях из бутового железобетона.

Недостатки

Помимо преимуществ фундамента на винтовых сваях, всегда существуют недостатки и ограничения, которые необходимо учитывать перед началом строительства.

К недостаткам металлических свай, ввинчиваемых в грунт, относятся следующие факторы:

1. Не используются для строительства капитальных многоэтажных сооружений. Это связано в первую очередь с тем, что установленные сваи никак не связаны между собой и в разной степени подвергаются воздействию грунта. Неравномерная усадка фундамента не приводит к образованию трещин и деформаций в стенках деревянных домов, чего нельзя сказать о кирпичных и бетонных конструкциях.
2. Подходят не для всех грунтов. Опоры не рекомендованы к использованию на участках с грунтом скалистого типа, большим содержанием каменных прослоек и известняковых залежей.
3. Трудности в устройстве подвалов. При использовании винтовых свай можно построить подвальное помещение, но это будет отдельная конструкция с собственными стенами. Такой вариант приведет к удорожанию строительства в целом.
4. Металл низкого качества. Многие производители свай экономят на качестве металла и антикоррозионного покрытия. Это приводит к преждевременному гниению и разрушению опор, а также возможным деформациям во время монтажа. Если в почве содержится большое количество химически агрессивных веществ, срок службы сваи сокращается до 50 лет.
5. Подверженность изгибающим нагрузкам. На участках с подвижным грунтом металлические опоры в процессе эксплуатации могут деформироваться, что в целом ослабит всю конструкцию.

Отзывы владельцев и типичные ошибки при строительстве

Строители, осуществляющие возведение фундамента самостоятельно, без квалификации и опыта, часто нарушают технологию, что негативно сказывается на сроке службы конструкции.

Наиболее распространенные ошибки, допускаемые при строительстве свайного фундамента:

1. Отказ от бетонирования внутренней полости сваи. Если толщина стенки опоры меньше 4 мм, то металл в процессе службы может разорвать в результате сильного промерзания почвы. Поэтому внутреннюю часть сваи необходимо до конца заполнить раствором, не допуская развитие внутренней коррозии. Усиленная конструкция также обеспечит необходимую жесткость фундаменту.
2. Сваи на разной глубине. Это происходит из-за неоднородности грунта на участке. В результате нарушается равномерность несущей способности фундамента. Чтобы этого избежать, сваи завинчивают до полного упора в твердый грунт.
3. Отклонение от вертикальной плоскости. В процессе заглубления металлического столба, строители могут наткнуться на подземные препятствия и ось сваи сместится в сторону. Допустимое отклонение не должно превышать 2-х градусов, иначе устойчивость конструкции нарушится.

Ошибки в предварительных расчетах могут привести к шаткости дома и другим проблемам. О том, что является причиной этого, вы можете прочитать на форуме.

Всем, кто не уверен в выборе фундамента, стоит прочитать отзывы о домах на свайном фундаменте, размещенные на строительном форуме в теме: «Чем плохи винтовые сваи?».

Преимущества и недостатки

Свайный фундамент имеет определенные преимущества:

1. Технология позволяет построить здание на любом грунте.
2. Минимальное количество земляных работ на этапе подготовки.
3. Экономия времени. Для установки требуется 2-3 дня.
4. Возможность строительства на участках со сложным рельефом.
5. Экономия средств. Свайный фундамент обходится на 20-40% дешевле, чем ленточный.
6. Высокая прочность и длительность эксплуатации.
7. Возможность установки вручную без привлечения специализированной строительной техники.
8. Модернизацию строения можно проводить уже после возведения фундамента (прокладку инженерных сетей, изменение планировки дома).

Свайный фундамент имеет некоторые недостатки, но их можно свести к минимуму:

1. На скалистых и каменистых почвах работы по установке крайне затруднены.
2. Металл подвержен коррозии, поэтому для защиты от влаги потребуется гидроизоляция и устройство ливневой канализации.
3. При таком фундаменте строительство полноценного подвала или цокольного помещения невозможно, однако закрыть снаружи балки все же необходимо.
4. Для утепления пола в здании потребуется внести дополнительные средства.

Разновидности опор

Производители свай предлагают разную продукцию. Они отличаются по различным критериям:

• размерам;
• наконечникам;
• по ширине и количеству лопастей;
• типу стали (материалу изготовления);
• защитному покрытию.

Все эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики конечной конструкции.

По диаметру и длине

Длина сваи в каждом случае рассчитывается индивидуально. При этом необходимо учитывать несколько параметров:

• глубину, на которой залегает плотный грунт;
• глубину промерзания почвы в регионе;
• высоту цокольного этажа.

В большинстве случаев длина сваи составляет от 2 500 до 3 500 см.

Диаметр сваи варьируется от 57 мм до 130 мм. От этого зависит прочность конечной конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают различные варианты продукции:

1. Маленький диаметр опоры 57 мм. Для такой сваи нагрузка составляет 800 кг. Сфера использования такого фундамента относительно узкая: установка ограждений из сетки-рабицы или штакетника.
2. Труба диаметром 76 мм. Она подходит для строительства заборов из частого штакетника или профнастила. Максимальная нагрузка достигает 3000 кг.
3. Диаметр 89 мм. Использовать опоры можно для возведения беседок, легких гаражей, хозпостроек, веранды. Несущая способность достигает 4-5 т.
4. Диаметр 108 мм. Такие трубы рекомендуют при строительстве небольших бревенчатых срубов и каркасных домов. Опора выдерживает до 5-9 т.
5. Диаметр 133 мм. Сваи с максимальной нагрузкой 12-14 т используются в малоэтажном строительстве, когда в качестве строительных материалов используется кирпич или газосиликатные блоки.

По типу наконечников

Винтовые сваи бывают 2 типов:

1. Литые. Такие элементы изготавливаются путем литья, в результате наконечник с лопастью представляет собой единую деталь. Они характеризуются повышенной прочностью, однако их цены выше. Применять их рекомендуют на твердых каменистых почвах.
2. Сварные. Эти наконечники изготавливаются путем приваривания лопасти к наконечнику. Низкая цена объясняется относительно низкой прочностью. Если такую опору попытаться поднять из земли, есть высокий риск срыва лопасти.

По количеству лопастей

1. Однолопастными. Их рекомендуют к использованию на грунте с высокой несущей способностью. Однолопастные сваи со сварным наконечником быстро достигают критической нагрузки, что вызывает срыв лопасти.
2. Многолопастными. Наличие 2 лопастей обеспечивает повышенную стойкость к горизонтальным, вдавливающим и выдергивающим нагрузкам.

По материалу изготовления

В зависимости от используемой стали различают разные типы свай:

• сталь СТ3 — из нее производят сваи, подходящие для грунта со слабой химической агрессивностью;
• Ст20 — такой сплав рекомендуют для работ на почвах средней химической агрессивности;
• опоры из стали 30ХМА и 09Г2С подходят для высокой химической агрессивности среды.

Недостатки фундамента на винтовых сваях

Использование винтовых свай имеет определенные ограничения, которые многие производители, к сожалению, пытаются скрыть. В наше время, когда компании, занимающиеся строительством фундаментов, легко нарушают правила инженерного искусства, вы как заказчик должны иметь хотя бы общее представление о том, когда использование винтовых свай нежелательно или даже недопустимо.

Невозможность применения в районах с сейсмической активностью

Строительство зданий на фундаментах с винтовыми сваями допускается только в районах с отсутствующей или, в крайнем случае, умеренной сейсмической активностью.

Невозможность использования в грунтах вызывающих быструю коррозию металла

Стальные винтовые сваи нельзя использовать в грунтах с электрическим сопротивлением менее 10 Ом*м, в грунтах с показателем pH менее 5,5 и в грунтах с высоким содержанием органических соединений. Причиной этих ограничений является высокая скорость электрохимической коррозии стали в этих условиях.

Заказчик, озабоченный долговечностью возводимой им конструкции, должен определить все соответствующие свойства грунта на участке, прежде чем принять решение об использовании стальных винтовых свай. Если нет возможности определить агрессивность грунта, необходимо соблюдать требования к сваям, устанавливаемым в грунтах с очень высокой коррозионной активностью.

Не допускается заглубление винтовых свай в каменистый грунт

К этой категории можно отнести свалки и мусорные полигоны. Все твердые частицы могут повредить лопасти сваи или даже ствол винтовой сваи во время установки.

Рекомендуется избегать использования винтовых свай на грунтах, не обеспечивающих достаточной боковой поддержки

К ним относятся торф, рыхлый пылеватый песок и т.д. Если все же необходимо установить такие сваи в текучем грунте, их необходимо либо надежно связать, либо значительно опустить. ICC AC358 предписывает, что винтовая свая должна быть установлена на глубину не менее 1,5 м в плотных грунтах и не менее 3 м в мягких грунтах.

Например, забивка 2,5-метровой сваи на участке со слоем торфа глубиной 2 м недопустима, так как в этом случае свая не имеет необходимой боковой опоры в грунте.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

В рекламе утверждается, что фундамент на винтовых сваях может функционировать не менее века. Так ли это на самом деле, или это очередная маркетинговая уловка? Практика показывает, что это вполне вероятно, ведь некоторые маяки, построенные при Митчелле, стоят до сих пор. Но нас больше интересует судьба небольшого загородного дома где-нибудь в Подмосковье, на Урале или на берегу Енисея, чем судьба маяка в далекой Европе. Как долго он простоит, построенный на фундаменте из винтовых свай, созданный не где-то и когда-то, а здесь и сейчас?

На основе экспериментальных данных была проведена оценка срока службы винтовых стальных свай в грунтах с различным электрическим сопротивлением. Согласно этим оценкам, сваи из неоцинкованного металла в грунтах с низкой коррозионной активностью (например, сухой сланец или сухой песок) служат не менее 300 лет, а сваи из металла с защитным покрытием — 800 лет и более. Впечатляет, не правда ли? Однако почва идеальна с точки зрения ее способности (или, скорее, неспособности) разъедать металл.

Для сравнения рассмотрим еще один предельный случай. В почвах с очень высокой коррозионной активностью (морские грунты, ил, влажная глина, торф) средний срок службы стальной винтовой сваи составляет всего 30 лет (если свая изготовлена из оцинкованного металла, этот показатель возрастает до 70-75 лет).

Следует сделать важную оговорку. Во всех этих расчетах предполагалось, что свая изготовлена в соответствии со стандартом ICC AC358, используемым на Западе, то есть толщина стенки ствола составляет 8 мм. Однако на российском рынке практически невозможно найти винтовые сваи из горячекатаной стальной трубы с такой толщиной стенки. Сколько прослужит «стандартная» отечественная продукция, т.е. свая из сварной трубы с толщиной стенки 3-4 мм, никто не знает, но явно гораздо меньше 30 (75) лет.

Из этого следует, что обещанный в рекламе срок службы фундамента на винтовых сваях в 100 лет — не более чем пустые слова. Сваи могут прослужить гораздо дольше или гораздо меньше — все зависит от качества изделия и условий эксплуатации, о которых в рекламе не говорится ни слова.

В целом, срок службы винтовых свай зависит от трех основных параметров:

• толщина стали, использованной для изготовления ствола и лопастей сваи,
• толщина и качество защитного антикоррозионного покрытия,
• химическая активность грунта на данном участке.

Не зная этих характеристик свай и условий эксплуатации, нельзя даже предположить, сколько они прослужат.

Распространенная практика наших производителей сваривать винтовые сваи с обвязкой из металлических швеллеров или уголков также способствует сокращению срока службы винтовых свай. Конечно, размещение таких пучков между сваями оправдано, когда фундамент закладывается в грунт со слабой боковой поддержкой. Однако соединение стальных свай с перемычками из токопроводящего материала приводит к ускоренной электрохимической коррозии металла.