Что нужно знать о винтовых сваях для фундамента

Москва 11 февраля 2020, 14:58

В последнее время свайные фундаменты на винтовых опорах приобрели невиданную популярность. Но так ли они прочны и надёжны, как это принято считать? Тем более, что рекомендации по их применению в российских нормативных документах отсутствуют.

111

Строящийся дом на фундаменте из винтовых свай

Преимущества винтовых свай

Бесспорным плюсом лопастных опорных столбов для фундамента является высокая технологичность и скорость их установки, особенно при использовании средств механизации. Хотя огромное число дачников вкручивает их в землю вручную.

Установленная винтовая свая сразу же готова к использованию даже при бетонировании внутреннего просвета ствола. Нет необходимости ждать, когда бетон наберёт марочную прочность, так как нагрузки воспринимаются стальной оболочкой сваи.

Винтовые сваи можно устанавливать при широком диапазоне температур окружающей среды (от –35 до +35°С). Им не страшен высокий уровень грунтовых вод, они не требуют осушения строительной площадки, не боятся набухающих грунтов. Их можно ставить вплотную к уже имеющимся постройкам, ведь такие сваи незначительно вымещают грунт при установке. Неудивительно, что их нередко используют для ремонта и укрепления фундаментов существующих зданий (в комбинации с домкратными системами).

Благодаря лопастям винтовые сваи имеют хорошую несущую способность (на одном стволе может быть размещено до 6 лопастей), отлично противостоят различным выдёргивающим нагрузкам — ветровым или от морозного пучения грунтов. Эти опоры могут быть установлены под любым углом к горизонту и на неровных площадках.

Но не стоит забывать, что указанные преимущества относятся исключительно к фундаментам из промышленно произведённых свай, параметры и качество которых регулируются Международными строительными нормами ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria (Критерии приемлемости фундаментов на основе винтовых свай).

Комплект винтовых свай. Фото с сайта nashdom41.ru

Ограничения в применении

Это, пожалуй, самый острый вопрос, который отечественные производители тщательно обходят стороной. За ответами придётся обратиться к зарубежной нормативной документации и специальной литературе.В упомянутом стандарте ICC AC358, регламентирующем требования к материалам и конструкциям фундаментов из винтовых опор, приводится целый ряд ограничений для их применения.

Так, пункт 1.2.1 ICC AC358 ограничивает использование свай только для строений и конструкций класса сейсмостойкости от А (для сейсмобезопасных районов) до С (для районов с умеренной сейсмической активностью). В пункте 1.2.2 этих же норм перечислены условия, в которых стальные винтовые сваи не могут использоваться:

из-за высокой скорости электрохимической коррозии стали в грунтах с удельным электрическим сопротивлением менее 1 000 Ом/см; в грунтах с pH менее 5,5, к которым относится торф;
в грунтах с высоким содержанием органических компонентов;
в грунтах с сульфатацией более 1 000 ppm (сульфаты в грунте опасны и для незащищённого бетона железобетонных свай);
на полигонах с отходами, мусором, отвалами грунта;
на грунтах, содержащих шахтные отвалы;
на грунтах, не обеспечивающих боковой поддержки свай (например, торф, рыхлые пылеватые пески).

Перед тем, как выносить решение об использовании стальных винтовых свай на своем участке, рекомендуется замерять pH и сульфатацию грунтов, а также их удельную электропроводность.

Фундамент из винтовых свай считается заглублённым, а значит, для него должно выполняться условие обязательной боковой поддержки грунтов. Для свай, не связанных между собой в группы (выступающих над поверхностью земли или устанавливаемых в воде) необходимо соблюдать следующее условие: опора должна быть заглублена в плотные грунты минимум на 1 542 мм, а в мягкие — минимум на 3 048 мм.

Фундамент из винтовых свай с обвязкой. Фото с сайта remontnik.ru

Характеристики конструкции

Диаметр ствола винтовой сваи, диаметр лопастей и толщину металла рассчитывают исходя из нагрузок и условий эксплуатации (табл.1).

К стальной винтовой свае в международных стандартах предъявляются следующие требования:

толщина лопастей сваи — от 9,5 до 12,5 мм [таблица № 3, ICC AC358];
диаметр лопасти винтовой сваи должен быть от 8 до 14 дюймов (от 20 до 35 см);
минимальная толщина стенки ствола сваи в неагрессивных грунтах — 8 мм, в агрессивных — 9,5 мм;
в случае высокой коррозионности из-за специфических грунтов требуется дополнительная оцинковка свай, использование цинковых анодов;
минимальная толщина полимерного покрытия винтовой сваи — 0,4 мм [пункт 3.9 ICC AC358].

Кстати, необходимость использования толстостенных труб для производства стальных винтовых свай отлично понимали в советское время. В справочном пособии по сваям и свайным фундаментам, опубликованном в Киеве ещё в 1977 году, говорится: «Ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной горячекатаной стали с толщиной стенки ствола винтовой сваи 10–14 мм» (Метелюк Н. С. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие. — Киев: Будивельнiк, 1977. — С. 29).

В западных странах винтовые сваи в основном применяют для возведения временных сооружений с планируемым сроком службы в 50 лет.

Таблица 1. Конструктивные меры по защите стальных винтовых свай от коррозии

Устройство ростверка

Создание связей между винтовыми сваями действительно необходимо при установке их на грунтах со слабой боковой поддержкой. Но при работах на коррозионно-агрессивных грунтах при этом не рекомендуется устраивать гальванические связи между сваями и другими токопроводящими элементами конструкций здания.

Объединение всех стальных опор в одну электрическую систему проводниками приводит к ускорению электрохимической коррозии из-за имеющегося перепада электрических потенциалов разных по физическому и химическому составу участков грунта.

Объединение стальных свай в единую электропроводную систему увеличивает скорость электрохимической коррозии металла. Фото с сайта: mnogosvai.ru

Правильным конструктивным решением для связи свай в единую систему является обвязка голов свай деревянными конструкциями или обвязка стальными элементами голов-колпаков винтовых свай и обжимных хомутов, изолированных от стволов свай диэлектрическим материалом — например, полимерно-битумной гидроизоляционной мембраной.

Ads by

Сваи отечественного производства

К сожалению, большинство российских производителей либо не знакомы с требованиями к конструкции качественных винтовых свай, либо игнорируют их с целью получения максимальной прибыли в ущерб качеству. Большинство подобных изделий отечественного производства имеет толщину стенки всего 3–4 мм и символическое антикоррозионное покрытие. Часто оно не выдерживает даже нагрузок при транспортировке.

Винтовые сваи у нас чаще обычно производят из сварных труб, хотя коррозионная стойкость таких труб ниже, чем бесшовных горячекатаных. Безусловно, в России выпускают и сваи, соответствующие международным стандартам. Однако высокая стоимость делает их неконкурентоспособными по сравнению с обычными короткими буровыми железобетонными опорами, которые изготавливают на месте.

Текст: А. Дачник

Другие статьи и обсуждения о сваях и свайных фундаментах: