За последние годы фундамент на винтовых сваях приобрел буквально всенародное признание. Уже несколько машиностроительных заводов производят литые наконечники для винтовых свай, но спрос настолько велик, что в сезон иногда приходится вставать в очередь на отгрузку.
Низкий процент рекламаций, высокая надежность, прекрасные условия для вентиляции деревянных перекрытий - и это далеко не все преимущества свайно-винтовых фундаментов.
В промышленном строительстве винтовые сваи используют с 19 века. В индивидуальном строительстве активное применение винтовых свай приходится на последние пятнадцать лет. Поэтому настороженное отношение к этой "новинке" является закономерным. В основном всех волнуют три вопроса: срок службы фундамента на винтовых сваях, его надежность и способы его наружной отделки. В этой статье мы обсудим эти проблемы.
Винтовая свая (винтовой анкер) представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и спиральной лопастью, которая позволяет закрутить сваю в грунт, как саморез:
Но не это главное. Лопасть винтовой сваи выполняет ту же функцию, что и уширение нижней части столбчатого фундамента, выполненного по технологии ТИСЭ: снижает давление нагруженной сваи на грунт и препятствует её выдергиванию силами морозного пучения грунта.
Поэтому винтовой наконечник (шнек) является основным элементом сваи, определяющим её надежность как опоры.
Силы морозного пучения воздействуют на боковую поверхность заглубленного в грунт фундамента. Силы эти огромные. В зависимости от грунта 7-11 тонн на м2 боковой поверхности железобетонного фундамента.
Забивную железобетонную сваю сечением 200х200 мм в пучинистом грунте выталкивает сила до 9 тонн. Веса малоэтажного дома не хватает для компенсации сил морозного пучения.
Известны случаи отрыва пяток и повреждения стволов буронабивных железобетонных свай, выполненных по технологии ТИСЭ.
Ствол винтовой сваи Ø108 мм имеет небольшую боковую поверхность, да и грунт не так сильно примерзает к металлу, как к железобетону. Поэтому винтовая свая наиболее устойчива в отношении сил морозного пучения грунта.
Это очень важно, поскольку грунты в Подмосковье часто пучинистые. Благодаря лопасти винтовая свая обеспечивает неподвижную точку опоры для каркасного дома, обладающего относительно небольшим весом.
В стандартных условиях свая ввинчивается в плотный (несущий) слой грунта ниже глубины промерзания (1,5 метра в Московской области).
В индивидуальном строительстве используются винтовые сваи с диаметром ствола 108 мм и диаметром лопасти 300 мм.
Несущая способность такой сваи зависит от грунта и составляет по результатам полевых испытаний:
| Глина, супесь, суглинок | 2-6 тн |
| Песок | 6-9 тн |
Несущая способность F винтовой сваи линейно зависит от момента закручивания:
F=k*M
где М (кг*м) - крутящий момент, k (1/м) - экспериментально определяемый коэффициент, значение которого зависит от грунта и лежит в пределах 6-12.
Указанное свойство позволяет определять по сопротивлению сваи закручиванию насколько надежно с точки зрения несущей способности эта свая установлена.
Сваи с лопастью 300 мм можно ввинчивать вручную с помощью рычагов. Простейший набор приспособлений: лом и два куска трубы длиной 3 метра. В стесненных условиях потребуется специальное приспособление. Для создания необходимого крутящего момента порядка 300-500 кг*м достаточно 4 человек.
Главный недостаток ручного метода состоит в том, что обеспечить точную установку свай часто не получается. Это зависит не столько от мастерства монтажников, сколько от стечения обстоятельств (геоусловий в конкретной точке). Мы прибегаем к ручному завинчиванию только в двух случаях: либо нет подъезда для техники, либо свай настолько мало, что доставка техники слишком накладна.
Строители для завинчивания свай применяют различные устройства и технику. Наиболее точную, качественную и надёжную установку свай обеспечивает гидробур на базе экскаватора благодаря более сложному и гибкому управлению многошарнирной стрелой.
После ввинчивания сваи обрезаются по уровню. Ствол сваи заливается бетоном. Это защищает ствол от внутренней коррозии. Сверху на сваю одевается оголовок для крепления деревянного обвязочного бруса. Иногда вместо оголовков используют металлический швеллер. Под каркасный дом в большинстве случаев обвязка свай швеллером не нужна.
Для каркасного дома фундамент на винтовых сваях - идеальное решение, но его устройство возможно не всегда. Каменистые грунты, илистые грунты текучей консистенции, глубокие торфяники - возможные противопоказания к использованию винтовых свай в Московском регионе. Но такие случаи редки. В нашей практике, а это много сотен установленных фундаментов, только в нескольких случаях пришлось отказаться от завинчивания свай. Например, один участок застройки оказался на месте бывшего болота. До дна (до несущего грунта) тогда так и не добрались.
Преимуществ фундамента на винтовых сваях много. Самые приятные - это относительная дешевизна (дешевле качественного ленточного мелкозаглубленного бетонного фундамента) и высокая скорость монтажа (в среднем требуется один-два дня на весь цикл работ).
Чем сложнее рельеф участка, тем существеннее эти преимущества винтовых свай. Большой популярностью пользуются фундаменты на винтовых сваях при строительстве на склонах с большим перепадом высот.
В отличие от "плавающих" фундаментов (ленточный мелкозаглубленный или плита) фундамент на винтовых сваях можно в любое время нарастить для сооружения пристройки к дому. Это очень важно, поскольку большинство людей задумывается о пристройке к дому уже через пару лет эксплуатации.
Прекрасная вентиляция подполья обеспечивает долгий срок службы нулевого деревянного перекрытия. В случае ленточного фундамента эта вентиляция затруднена внутренними перемычками.
Удобный доступ снаружи облегчает ремонтные и другие работы в подполье. В случае ленточного фундамента придется делать люки в нулевом перекрытии.
Винтовые сваи прекрасно ввинчиваются зимой, что позволяет построить каркасный дом "с нуля" зимой во время сезонных скидок на строительные материалы и работы:
Из недостатков (устранимых) винтового фундамента отметим относительно невысокую устойчивость отдельной винтовой сваи в отношении боковой нагрузки. При слабом грунте или при разрыхлении грунта вокруг сваи (чаще всего предварительным забуриванием) можно даже руками ощутить покачивание отдельных свай. Со временем грунт вокруг сваи уплотняется, и свая приобретает необходимую боковую устойчивость.
Ростверк из деревянного бруса или швеллера заставляет сваи фундамента работать совместно, что придает необходимую боковую устойчивость винтового фундамента как целого:
Если верхний грунт слабый, если сваи высоко обрезаются над уровнем грунта, если здание похоже на башню (большая высота при малой площади основания), то может потребоваться усиление жесткости свайного фундамента дополнительными связями (стальным уголком, прямоугольной трубой и т.п.):
На участке с большим уклоном, если сваи обрезаются высоко (норма 0,5 метра) и (или) явно слабый верхний грунт (например, насыпной грунт, чернозем или торфяник), то обвязку металлом лучше заказать сразу. Эксперты по винтовым сваям могут с большой точностью предугадать необходимость усиления. Но бывает и так, что проблема выявляется уже после того, как дом построен. Ничего страшного в этом нет, поскольку усиление (обварка) винтовых свай металлопрофилем - дело нескольких часов.
Срок службы
История винтовой сваи охватывает почти два столетия. Основное применение винтовых свай - это такие ответственные конструкции, как маяки, мосты, причалы, мачты освещений, опоры ЛЭП, вышки-ретрансляторы сотовой связи.
Старейшее сооружение (причал на винтовых сваях) простоял в морской воде почти полтора века и был демонтирован из-за снижения уровня воды в океане. Винтовые наконечники первых свай хранятся в музеях.
В России винтовые сваи в основном использовались военными, для которых решающее значение имеют сжатые сроки монтажа-демонтажа фундамента для быстрого развертывания или смены позиций.
Российский опыт использования винтовых свай в качестве опор индивидуального дома не превышает пятнадцати лет. За этот срок нареканий в отношении коррозийной стойкости свай не отмечено. Есть претензии к качеству свай, изготовленных кустарно, к качеству антикоррозийного покрытия и к квалификации (добросовестности) рабочих. Ни один фундамент не вышел из строя из-за коррозии металла. Отмечены единичные случаи просадки, что является следствием нарушения технологии, согласно которой лопасть сваи должна войти в плотный несущий грунт. Зафиксированы случаи отрыва лопасти сваи при завинчивании из-за некачественной сварки.
Утверждается, что при правильном изготовлении, надлежащем антикоррозийном покрытии и грамотном монтаже винтовая свая прослужит не менее 100 лет. Понятно, что подтвердить или опровергнуть это утверждение на 100% сейчас невозможно. Двухсотлетняя история винтовой сваи и отсутствие в секторе малоэтажного строительства в течение 15 лет тревожных сигналов о быстром выходе винтовых свай из строя из-за коррозии косвенно подтверждают большой срок службы винтового фундамента.
Для сравнения, фактов выхода из строя "вечных" железобетонных фундаментов уже в первые годы эксплуатации в индивидуальном строительстве немало. Распространенный случай - железобетонная лента после первой зимы из-за низкого качества бетона пришла в полную негодность:
Поэтому сроки службы в 150 лет для ленточного бетонного и 30-50 лет для столбчатого бетонного фундамента - это в идеальном случае. В индивидуальном строительстве просматривается явная тенденция к уменьшению затрат на фундамент за счет таких потенциально опасных решений, как уменьшение площади сечения ленты, столбов и ростверков, снижения плотности армирования и др.
Трудно сказать, что будет с ленточным мелкозаглубленным фундаментом или "плавающей" плитой через 30-50 лет. Опыта длительной эксплуатации, как и в случае с винтовыми сваями, нет. Принятые в 1998 году территориальные строительные нормы Московской области "Проектирование и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области (ТСН МФ-97 МО) (ТСН 50-303-99)" признаны в 2008 году утратившими силу.
Следить за состоянием винтовых свай достаточно просто. Зона повышенного риска коррозии находится у поверхности грунта. Периодическая ревизия состояния свай не представляет технической сложности.
Реставрация винтовой сваи принципиально возможна. Один из вариантов - установка стальной муфты на верхнюю часть ствола сваи. Возможна и реконструкция фундамента: в отличие от каменных домов каркасно-панельный дом можно поднимать домкратами без риска разрушения конструкции.
Несущая способность
Важно! Расчет и проектирование винтовых фундаментов осуществляется в соответствии с СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов". Одно из обязательных условий - проведение инженерно-геологическим изысканий на глубину не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов свай. Это долго и дорого для индивидуального дома. Поэтому за редким исключением все нарушают это требование.
Такая практика в секторе индивидуального строительства стала нормой не только для свайных фундаментов, но и для ленточных и др. Это не безумие. Индивидуальный дом - это не небоскреб. Нагрузки на фундамент относительно небольшие. Много тысяч лет человечество строит жилища, и про поведение фундаментов на разных грунтах специалистам всё давно известно. Накопленный опыт защищает от ошибок. Если не найдете специалистов, то хороший способ - это посмотреть на соседские дома.
Какая-то информация о грунте всегда имеется. Кто-то бурил скважину, кто-то копал колодец и т.д. Много ценной информации дает сам процесс завинчивания. В Подмосковье в основном пучинистые глинистые грунты - супеси и суглинки. Они прекрасно подходят для устройства винтового фундамента. Без информации о грунте возводить фундамент рискованно.
Иногда инженерно-геологические изыскания проводятся для всего дачного или коттеджного поселка. Если Вам повезет со строительной или проектной компанией, то по данным инженерно-геологических изысканий Вам рассчитают фундамент на несущую способность в отношении основных сочетаний нагрузок и воздействий. Для индивидуального дома это уже хорошо. Только есть одна проблема - формула из СП 50-102-2003 для расчета несущей способности винтовой сваи по параметрам грунта даёт сильно заниженное значение. Более того, правила требуют поделить его на коэффициент надежности по нагрузке 1,4! В итоге расчетное количество свай превышает в несколько раз реально потребное. Строителям это выгодно. Проектировщика этот факт не волнует. Чем больше запас, тем спокойнее сон у строителя и проектировщика. Для Заказчика это неприемлемо по финансовым соображениям. На этот случай СП 50-102-2003 предусматривает проведение полевых испытаний. Фундаментная бригада, когда возникают сомнения в отношении грунта, выполняет испытание свай.
Многим Заказчикам ограниченный бюджет не позволяет оплатить инженерно-геологические изыскания, полевые испытания и соответствующие СНиП расчеты и проектирование. Поэтому почти все винтовые фундаменты под индивидуальные дома сегодня устанавливаются с формальным нарушением СНиП. В такой ситуации, чем опытнее и ответственнее строительная организация, тем меньше риска.
По опыту нашей компании, процент рекламаций по винтовым фундаментам ничтожно мал. За всю 7-летнюю историю проблемы возникли лишь в единичных случаях. А за это время специализированные бригады установили большое количество винтовых фундаментов. Причем во всех случаях обнаружившиеся недостатки были устранены в рабочем порядке.
Это не только заслуга наших инженеров, но и полезная особенность винтовых фундаментов - они ремонтнопригодны.
Рекламаций при устройстве железобетонных фундаментов только по причине низкого качества бетона на порядок больше. А последствия ошибок при строительстве железобетонных фундаментов чаще всего неустранимы.
Ниже один из возможных вариантов кардинального усиления несущей способности винтового фундамента под уже построенным домом:
Фундамент на винтовых сваях - это надежный фундамент, особенно если доверять его монтаж опытным и ответственным специалистам. Лучше всего, если фундамент установит компания, которая будет строить Ваш дом. Высокая материальная ответственность дисциплинирует.
Передача этого этапа строительства сторонним лицам, предлагающим выгодную цену, - большой риск. Низкая цена вынуждает подрядчика рисковать и экономить на всем. Практикуется ручное завинчивание свай силами гастарбайтеров и т.п. По этой же причине у таких подрядчиков нет возможности компенсировать Вам даже частично возможный ущерб. Не секрет, что такие "организации" рискуют сознательно, поскольку и не планируют что-либо предпринимать в случае возникновения проблем. Примеров тому тысячи.
Особый случай, когда нанятая Вами для строительства дома компания ради снижения издержек на строительство передает устройство фундамента третьим лицам на субподряд. Это корыстный риск с расчетом, что при возникновении проблем репутация фирмы не пострадает и удастся удержаться на плаву, переложив ответственность на нерадивого субподрядчика.
Отделка цоколя
Фундамент на винтовых сваях обычно отделывается декоративными панелями, цокольным сайдингом и т.п. Один из вариантов изображен на схеме:
ВНИМАНИЕ! Необходимо оставлять зазор между декоративной обшивкой и грунтом, чтобы при морозном пучении грунта отделка не повредилась. Зазор, как правило, совсем не виден, поскольку его закрывает трава или снег. При необходимости зазор можно прикрыть металлической сеткой.
Обычно достаточно зазора в 5-7 см. Но полагаться на эту цифру нельзя. Всё зависит от конкретных условий. Возможно на Вашем участке вообще нет морозного пучения. А в некоторых местах подъем грунта превышает 10 см.
Грунт обычно пучится неравномерно. Поэтому нужно изучить поведение грунта по всему периметру дома. Для этого в конце зимы нужно сделать на сваях отметки уровня грунта, а когда грунт оттает, измерить его понижение относительно зимних отметок. Следует учитывать, что зимы бывают разные. На случай особо суровой зимы зазор необходимо делать с запасом.
Меры по понижению пучинистости грунта - это дренирование, замещение пучинистого грунта песком и теплоизоляция грунта. Этими мероприятиями можно полностью устранить морозное пучение. Тогда зазор между обшивкой цоколя и грунтом не нужен.
Для вентиляции подпола в отделке цоколя делают продухи, закрывать которые не следует даже зимой. На температуру в подполье это влияет мало, поскольку перекрытие в каркасном доме очень теплое. Ввод воды в дом хорошо утепляют. Можно трубу под воду вместе с канализационной трубой спрятать в обечайку (трубу) из оцинковки или другого материала, заполнив свободное пространство утеплителем. Хорошо для этого подходит монтажная пена:
Если дом не предназначен для постоянного проживания, вокруг водопроводной трубы или в саму трубу можно заложить кабель подогрева с температурным датчиком (необходимые комплекты имеются в продаже).
