Винтовые сваи для песчаного грунта станут наиболее подходящим решением. Это возможность быстро построить прочное и долговечное основание на сложной почве, для которой не подходят другие варианты. Свайно-винтовое основание обладает высокой несущей способностью, однако при его строительстве на песке нужно учитывать целый ряд особенностей. Конструкция зависит от типа почвы, особенностей песка, глубины промерзания земли и других характеристик.
Особенности и виды песчаных почв
Вблизи Москвы песчаные почвы встречаются относительно редко, причем такие грунты могут быть двух типов:
- Верхний слой почвы состоит из песка. Это наиболее редкий вариант, такие почвы можно встретить, если раньше на участке был песчаный карьер.
- Верхний слой представляет собой обычный грунт или торф, а под ним находится слой песка. Это более распространенное решение, доставляющее немало проблем при установке основания.
Калькулятор винтовых свай
КАЛЬКУЛЯТОР СТОИМОСТИ УСЛУГ
СТОИМОСТЬ: 0 руб
Уточняйте стоимость при заказе
Песчаные почвы обладают достаточно высокой плотностью, поэтому закручивать в него сваи непросто. Задача решается быстрее, если фундамент предстоит устанавливать в супеси – сухие песчаные почвы без избыточного содержания влаги. Если же предстоит закрутить винтовые сваи в обводненных песках, сделать это можно только с привлечением спецтехники.
Предварительно проводится лидирующее бурение – подготовка отверстий под установку сваи, чтобы упростить процесс. Для бурения песков используется бур толщиной 200 мм и более – это позволяет предотвратить осыпание песка в скважину. При бурении на песках нельзя использовать воду для заливания скважин: мокрый песок быстрее осыпается, и это создает трудности при обустройстве скважин.
Плюсы использования винтовых свай
Возведение дома на фундаменте из винтовых свай имеет целый ряд плюсов. При закручивании они не разрушают грунт, а только уплотняют его, в результате приобретают большую несущую способности. При установке на большую глубину наконечник сваи достигает плотных слоев почвы и надежно закрепляется: одна свая способна выдерживать нагрузку в несколько тонн.
Можно перечислить следующие преимущества винтовых свай:
- Быстрая установка. В подготовленные скважины сваи устанавливаются за 1-2 дня. Сразу после их выравнивания можно приступать к следующему этапу строительства. Это значительно быстрее установки ленточного или монолитного плитного основания.
- Защищенность от коррозии. Металлический стержень снабжается защитным покрытием, благодаря которому он выдерживает даже постоянный контакт с влагой.
- Долговечность. Правильно смонтированный свайно-винтовой фундамент способен прослужить до 100 лет, дом получит надежную опору, которая выдержит любые природные воздействия.
- Монтаж на сухих песках не требует привлечения спецтехники, это значительно упрощает работу. Квалифицированные строители могут с помощью ручных инструментов быстро обустроить полноценное основание, готовое к следующему этапу строительства.
Важное достоинство – возможность установки основания из свай в любое время года. В отличие от монолитного ленточного или плитного основания, сваи можно монтировать и при минусовых температурах. Однако у них есть и недостатки: не рекомендуется устанавливать сваи на каменистых участках, даже небольшие камни могут стать серьезным препятствием для закручивания в почву.
Основные этапы и особенности монтажа
Особенности установки винтовых свай в песчаный грунт связаны с характеристиками почвы. Супеси и песок не являются пучинистыми грунтами, поэтому нет необходимости монтировать сваи на очень большую глубину. В условиях Московской области сухой песок промерзает максимум на 40 см, из-за этого достаточно глубины установки в 120-150 см. это дополнительно ускоряет и упрощает работу по погружению свай в грунт. Также можно использовать более короткие стержни – достаточно длины всего в 200 мм. Это дает возможность сократить расходы на строительство фундамента.
Монтаж может проводиться вручную или с привлечением спецтехники, это зависит от финансовых возможностей и от типа грунта. Закручивание проводится следующим образом:
- Участок предварительно размечается, определяются точки размещения свай. Их располагают в углах будущего дома, в точках пересечения стен и других местах с высокой нагрузкой.
- Пробуриваются скважины, в которые будут помещены сваи. Специальный бур позволит быстро подготовить отверстия нужного диаметра.
- Сваи помещаются в скважины, после чего вкручиваются в почву на требуемую глубину.
- Концы металлических стержней подрезаются до нужного уровня, к ним привариваются оголовки. Важно обеспечить максимально ровное вертикальное и горизонтальное расположение, недопустимы даже небольшие отклонения.
- Сваи объединяются металлическими швеллерами в общий каркас, после сварки он готов к следующему этапу строительства.
Особенности строительства свайно-винтового фундамента на песчаных грунтах – это сложности бурения скважин и закручивания свай из-за осыпающейся почвы. С водонасыщенным песчаным грунтом справиться без применения спецтехники крайне сложно, по своим характеристикам он приближается к глине. Глубина бурения рассчитывается в зависимости от веса и размеров здания, а также от типа почвы на конкретном участке.
Использование спецтехники
В сложных случаях для устройства основания на влажном песке привлекаются специальные буровые установки на гусеничной или колесной базе. Их главное преимущество – бурение проводится без нарушения плотности грунта, в результате он не теряет своих несущих свойств. Привлечение спецтехники значительно ускоряет процесс, подготовка основания даже под большое здание занимает минимум времени.
Минусом привлечения спецтехники является увеличение стоимости готового основания. Однако постройка будет более надежной, в дальнейшем удастся сэкономить на ее капитальном ремонте.
В процессе монтажа винтовых свай под фундамент ключевым моментом является глубина, на которую будет произведено вкручивание сваи. Именно она во многом определяет как устойчивость отдельной сваи в грунте, так и трудоемкость работ по закладке фундамента в целом. Глубина вкручивания свай зависит от нескольких основных факторов.
1. Роль глубины погружения сваи в расчете фундамента
Расчет свайного фундамента под любую конструкцию определяется во многом исходя из несущей способности винтовой сваи. Она, в свою очередь, зависит от плотности удерживания сваи в грунте и плотности опоры, на которую давит лопасть сваи. Существует две основных силы, препятствующие погружению сваи при нагрузках от веса здания – это сила сопротивления грунта в месте соприкосновения с лопастью и силы упругости, действующие на стенки тела сваи. Чем выше сопротивление грунта погружению сваи, тем большую роль в устойчивости сваи играет именно прочность опоры.
Именно поэтому немаловажно, чтобы лопасть сваи достигла как можно более плотных слоев грунта, иначе сил упругости, удерживающих сваю ее от дальнейшего погружения под действием веса конструкции на фундамент будет не хватать. Другими словами, именно глубина залегания плотных слоев грунта в наибольшей степени определяет устойчивость винтовой сваи и в целом стойкость всего фундамента.
2. Основные факторы, влияющие на определение глубины вкручивания сваи
Существуют основные факторы, определяющие глубину вкручивания винтовых свай, среди которых основными по опыту строителей являются:
- Назначение винтовой сваи в каждом конкретном случае
- Требования к несущей способности сваи
- Свойства грунта в месте установки сваи
- Глубина залегания плотных слоев грунта
- Глубина промерзания грунта в данной местности
- Требования к высоте цоколя здания
- Особенности конструкции свай, в частности расположение монтажных отверстий на свае и лопасти
Рассмотрим эти факторы подробнее
3. Назначение винтовых свай
Винтовые сваи имеют широкий спектр использования, например:
- Под общий фундамент здания
- В качестве дополнительных опор к имеющимся фундаментам
- В качестве опор под одиночные столбы, например для забора
- Отдельные опоры для ремонта старого фундамента
Очевидно, что в разных случаях сваи можно вворачивать на различную глубину. Так, для строительства крупногабаритного здания как правило, сваи погружаются на большую глубину, чем для установки легких опор под навесы или легкие постройки. В каждом конкретном случае глубина вкручивания определяется в расчете фундамента под то или иное здание или сооружение.
4. Требования к несущей способности свай
Данный фактор вытекает из предыдущего – чем выше предполагаемые нагрузки на сваю, тем выше должна быть ее несущая способность – тем больше предполагается глубина вкручивания. Следует отметить, однако, что с увеличение расстояния, на которое свая уходит в грунт, пропорционально увеличиваются и
- Трудоемкость монтажа сваи.
- Расход материала, т.е. длина трубы, из которой сделана свая
В большинстве случаев приходится выбирать баланс между необходимой глубиной вкручивания и повышенными затратами на монтаж.
Ручной монтаж — трудоемкое дело
5. Роль грунта в определении глубины погружения сваи
Несомненно, состав грунта во многом вносит решающий вклад в устойчивость всего фундамента. Преимущество винтовых свай в качестве основы для дома по сравнению с другими типами фундаментов как раз и состоит в том, что влияние состава грунта может быть нивелировано – как раз из-за того, что сваи достигают наиболее плотных слоев грунта.
Свайно-винтовые фундаменты успешно устанавливают на песчаные, неустойчивые грунты. Большую роль играет глубина промерзания грунта. Она различна для разных регионов. В частности, это параметр может составлять от 70-80 см в южных районах России до двух и более метров в северных районах и в Сибири. Иногда глубина промерзания достигает и 2-2,5 метров. На большей территории нашей страны глубина промерзания оценивается в 1.2-1,5 метра. Именно на эту глубину как минимум должны быть завинчена свая.
Роль глубины промерзания определяется таким свойством грунтов, как пучинистость – объемные колебания грунта при замерзании и размерзании. Они могут колебаться в пределах 5-12 процентов в зависимости от свойств грунта. Очевидно, что степень пучинистости зависит в первую очередь от исходной влажности земли, так как именно она при замерзании-размерзании меняет свой объем. Таким образом, при замерзании почвы сваи, если они находятся выше точки промерзания, могут быть вытолкнуты на высоту вплоть до 5-10 см, что существенно может изменить параметры всего фундамента.
При расчете фундамента значение промерзания грунта можно узнать из общих характеристик земель в данном регионе.
6. Глубина залегания плотных слоев грунта
Чем ниже слои грунта, тем он плотнее – это обусловлено, конечно, в первую очередь силами давления от более высоких слоев. Кроме того верхние слои грунта, являющиеся плодородными, содержат большее количество воздуха, что делает его более рыхлым. Имеющиеся данные показывают, что плотный грунт расположен обычно на глубине около 1,5-2 метров. В каждом конкретном случае эту характеристику определяет пробное вкручивание – плотный слой начинается там, где сваю становится очень трудно вворачивать ручным способом. Стандартная глубина плотного слоя – около 1,8 метра, именно на такую глубину и более рекомендуется вворачивать винтовые сваи.
7. Расположение лопасти и монтажных отверстий
В зависимости от конструкции сваи лопасть может быть расположена на том или ином расстоянии от заостренного конца. Стандартное расстояние между лопастью и наконечником – около 20 см, именно его нужно закладывать в определении глубины вкручивания.
Монтажное отверстие расположено обычно в 10-15 см от верхнего края трубы. Поскольку для правильной установки свай, монтажные отверстия должны быть удалены, то нужно учитывать и это расстояние. Обрезка свай происходит на некоторой высоте – в зависимости от типа фундамента.
8. Высота цоколя нижнего этажа
Чем выше планируется поставить цокольную облицовку, тем меньшую глубину вворачивания следует планировать – при равной длине сваи. Высота цоколя определяется несколькими факторами – особенностями конструкции здания, требованиями к его утеплению, дизайном дома и тому подобное. Так, здание с высоким цоколем смотрится более эстетично, чем с низким. Кроме того, высока роль и снежного покрова – чем выше цоколь, тем меньше будет пагубное влияние на фундамент при его таянии. Рекомендуется устанавливать цоколь на высоту порядка 50 см. Это тоже надо учитывать при вкручивании сваи на определенную глубину.
9. Расчет глубины вкручивания
Обобщая сказанное, можно определить оптимальную глубину, на которые нужно вкручивать сваи. По оценкам специалистов она различается для разных районов:
- Центральные районы (Московская область, Ленинградская, Ярославская, Пензенская) – порядка 2,6 метров (0,2 м лопасть + 1.8 твердый слой почвы + 0,5 метра вывод трубы над поверхностью + 0,1 м над оголовком)
- Аналогичным образом рассчитаны параметры глубины для Уральского, Поволжского, Зауральского регионов – 2,6 метра.
- Для Западной Сибири (Новокузнецк, Новосибирск, Красноярск, Тюмень) – 3,1 метр (здесь глубина слоя промерзания 2,3 метра)
- Для Восточной Сибири (от Иркутска и далее) – 3,6 метра (глубина промерзания 2,8 метра)
- Для Южных районов, где выше слой промерзания, но ниже уровень плотной почвы – 2,6 метра
10. Заключение
В каждом конкретном случае необходимая глубина вкручивания сваи может несколько отличаться. Однако с большей долей вероятности она определяется климатическими особенностями вашего региона. Следует обратиться к профессионалам, а если хозяин решает устанавливать свайно-винтовой фундамент самостоятельно – уточнить данные по промерзанию почвы в регионе.
Установка винтовых свай для домов и бань на песках и супесях
Песчаная и супесчаная почва непосредственно на поверхности в Подмосковье встречается крайне редко. В практике строительства свайно-винтовых фундаментов на чистом песке мы монтировали сваи только в садовых товариществах, расположенных в бывших песчаных карьерах. Гораздо чаще встречается ситуация, когда песок залегает под незначительным слоем грунта, земли или торфа. Песок под торфом обычно встречается в местах бывших торфоразработок. Если глубина залегания торфа не превышает 40-50 см, можно говорить о том, что винтовая свая монтируется в песчаную почву, если же глубина торфяника более полуметра, надо рассматривать эту ситуацию как монтаж винтовых свай на торфянике (подробнее об установке свайно-винтовых фундаментов на торфяниках смотрите ).
Из-за высокой плотности грунта установка винтовых свай методом ручного завинчивания в песках и супесях является одной из наиболее трудоемких. Причем сопротивление грунта в сухих песках и супесях ниже, чем в обводненных. При необходимости глубокого монтажа (более 150 см) свайно-винтовых фундаментов в обводненных песках мы рекомендуем использовать машинный способ закручивания винтовых свай.
Как и при установке винтовых свай в глинах и суглинках, перед закручиванием сваи ручным способом, мы делаем лидирующее бурение. Правда если для лидирующей щахты в суглинках применяется шнек (бур) диаметра 90 мм (пример приведен для наиболее распространенной при строительстве малоэтажных домов и бань винтовой сваи с диаметром ствола 108 мм), то для лидирующего бурения в песке можно использовать бур большего диаметра, вплоть до 200 мм. Обусловлено это тем, что когда винтовая свая закручивается, она уплотняет под собой грунт. В суглинках стенки лидирующей шахты практически не осыпаются, благодаря вязкости почвы. В песках, особенно мокрых, стенки шахты осыпаются стремительно и буквально после нескольких оборотов сваи шахта ниже винтовой лопасти полностью засыпается песком. И если суглинок при осыпании остается достаточно рыхлым, то песок, особенно мокрый, сразу приобретает практически исходную плотность. Большой диаметр лидирующей шахты отчасти компенсирует осыпание песка при закручивании винтовой сваи.
Поскольку пески и супеси, даже частично обводненные, обладают гораздо меньшим коэффициентом расширения, чем суглинки, их не относят к пучинистым грунтам. Глубина промерзания, особенно на сухих песках, минимальна и при средней толщине снежного покрова составляет 20-40 см. Да и замерзать в сухом песке нечему. Поэтому оптимальная глубина закручивания винтовой сваи на таком грунте меньше, чем на торфяниках или суглинках и составляет 120-150 см. Таким образом, на ровных строительных площадках для монтажа свайно-винтового фундамента можно использовать винтовые сваи с длиной ствола не 250 см, а 200 см, оптимизируя тем самым расход материалов и в целом уменьшая стоимость свайно-винтового фундамента.
Установка винтовых свай для домов и бань на торфяниках и заболоченных почвах
Малоэтажное строительство на торфяниках мелкого и среднего залегания подразумевает устройство фундамента, который будет либо «плавать» в поверхностном слое почвы (то есть необходим фундамент плоский, большой площади, например, бетонная плита), либо упрется в находящийся ниже уровня залегания торфа плотный слой (обычно песок, супесь или суглинок). Для прохождения рыхлого верхнего слоя грунта обычно используют сваи (забивные, буронабивные или винтовые). Возможно также применение комбинированного типа фундаментов, когда верхняя площадка или ростверк опирается на сваи.
Винтовые сваи являются одним из наиболее прогрессивных способов возведения фундаментов на торфяниках глубиной до 5-6 метров. Впрочем, в Московской области неразработанные торфяники такой глубины редко передаются под малоэтажное строительство. В садовых товариществах и поселках залегание торфа на глубину более 3 метров встречается эпизодически, как правило вдоль русел рек, в поймах или на осушенных заболоченных площадях.
В большинстве случаев при строительстве малоэтажных домов и бань на свайно-винтовых фундаментах приходится сталкиваться с разработанными торфяниками (таких торфяников много на востоке Московской области, например, в Егорьевском и Шатурском районе, рядом с городом Электроугли и в других местах). Как правило, в разработанном торфянике под остаточным слоем торфа (0.5-2.5 метра) проходит слой песка или супеси. Перед монтажом свайно-винтового фундамента на участках бывших торфяных разработок обязательно делается пробное бурение для определения остаточной толщины слоя торфа. Если слой торфа находится в пределах 50-80 см, а далее идет слой песка, достаточно заглублять винтовые сваи на 140-160 см, то есть использовать винтовые сваи с длиной ствола 2 метра. Если толщина торфяника находится в диапазоне от 80 до 120 см, оптимально применение винтовых свай 250 см в длину. Когда свайно-винтовые фундаменты устанавливаются на торфянике 130-200 см, мы применяем винтовые сваи 300 см в длину.
Для возведения свайно-винтовых фундаментов на торфяниках при глубине пласта торфа более 50-60 см рекомендуется использовать винтовые сваи с диаметром ствола 108 мм и более. При этом части винтовых свай, находящиеся над поверхностью земли, лучше обварить металлическим профилем 20х40 мм в два или три ряда для придания свайно-винтовому фундаменту общей жесткости. Дело в том, что на плотных грунтах рычаг сваи – это то расстояние, которое осталось выше поверхности грунта, а при монтаже винтового фундамента на рыхлом грунте, к которым относится торф, рычаг увеличивается на расстояние глубины залегания торфа. Если рыхлый поверхностный слой грунта сочетается с уклоном, что встречается рядом с руслами ручьев и рек, то оптимально не только обварить винтовые сваи параллельным профилем, но и поставить укосины из такой же профилированной трубы, либо сделать обварку свайно-винтового фундамента швеллером.
Казалось бы после установки свай в глинистый грунт проблем не должно было быть, но это не так. Первая свая была закручена на 80 см и фактически уперлась, при вращении 5 метровыми рычагами разрушались вставки, трубы и металл сваи. Свая изгибалась, но не вращалась. Для продолжения стройки пришлось приобрести мотобур. Смотри фото. В дополнению к мотобуру с земляным шнеком диаметром 200 мм куплен был удлинитель, это позволило сверлить грунт на глубину 1,1 метра. Пример проходки отверстия смотрите на видео.
Изготовление каждой монтажной ямы заняло 3 минуты:). При подготовке к бурению, кроме разметки, требуется снять слой дерна. Корни травы запутывают нож шнека и бурения не будет. Также мотобур не любит корни деревьев. Встретив такое препятствие работы нужно прекратить и удалить корень. При выкапывании ям повезло, самый крупный извлеченный камень был размером с большой кулак.
Дерн надо удалять Установка мотобура Грунт выбранПри монтаже свая устанавливалась над ямой и вращением погружалась на дно ямы. По большому счету шнек диаметром 200 мм при такой установке избыточен. Кто бы сообщил об этом раньше? шнека диаметром 150мм вполне достаточно, даже 100мм подойтет. Легче и быстрей было бы бурить. На песке отверстие получается больше за счет осыпания. Это видно на видео, как свая при установке стала опускаться без вращения.
Для закручивания сваи на требуемую глубину требовались от 40 до 60 минут, после 40-50 см углубления от дна ямы свая начинала вращаться очень плохо. Дальнейшее углубление было возможно только рывками с выкручиванием – закручиванием с использованием длинного рычага. Это сильно выматывало и за день устанавливалось только 2-3 сваи. При встрече серьезного сопротивления усилия направлялись на закручивание соседних свай. Это позволило сохранить инструмент для установки – вставки и рычаги. Последние сваи закручивались очень осторожно — все вороты были согнуты, а вставки гнулись как резиновые дубинки. Практически весь метал который входил в отверстие сваи был переломан. При работе на песке наверное надо выполнять рекомендации производителя свай. Глубина установки свай составила 1,6 – 1,8 метра. Установочные ямы засыпались послойно песком. Засыпалось ~15-20 см песка, затем слой песка тромбовался, поливался водой и после впитывания воды и уплотнения песок опять тромбовался. И так слоями до самого верха ямы.
Засыпка слоя песка Трамбовка песка