Винтовые сваи: характеристики, достоинства и недостатки

Опорные элементы винтового фундамента производятся из различных видов стального проката. Долговечность основания зависит от интенсивности коррозионных процессов, главный объект которых – винтовые сваи. Застройщики интересуются, возможен ли срок эксплуатации на протяжении столетия свайно винтового основания?

Реальный срок службы винтовых свай и что его снижает

Практические достоинства винтовых свай, которые определяют их распространение и повсеместное применение, возможны только при условии соблюдения всех правил производства опор и их последующей установки на местности.

При этом, существует множество факторов, которые существенно снижают прочность свай, а, следовательно, и эффективность всей конструкции:

  • наличие большого объема грунтовых вод, которые содержат в себе различные химически активные соединения, приводящие к разрушению структуры сваи.
  • Возникновение коррозии вследствие повышенной кислотности почвы, в которую погружается свая.
  • Большая амплитуда температур также приводит к разрушению целостности опоры.
  • Каменистые грунты приводят к механическому повреждению сваи при погружении ее в грунт.
  • Технологические ошибки, которые произошли в результате неправильного планирования строительства и халатного выполнения работ.
Реальный срок службы винтовых свай и что его снижает

Антикор обработка свай

Срок службы свайного фундамента может существенно снизиться, если опоры, которые будут лежать в основе здания, окажутся повреждены в процессе транспортировки или монтажа. Поэтому реальный срок службы винтовой фундаментной сваи уникален в каждом конкретном случае.

Особенности, влияющие на долговечность

Винтовые сваи изготавливаются из стали, что обуславливает высокую прочность свай и устойчивость к механическим факторам. Благодаря винтовой конструкции, сваи легко устанавливаются без применения тяжелой техники. Отсутствие ударных воздействий в процессе монтажа весьма положительно влияет на целостность внутренней структуры свай, что способствует более длительному сроку службы по сравнению со сваями с ударным типом установки.

Подробнее о свайном фундаменте и технологиях его обустройства вы можете узнать здесь Мы же отметим, что профессиональный подбор и монтаж винтовых свай обеспечивают возможность эксплуатации фундамента вплоть до 100 и более лет.

Что способствует снижению долговечности?

Негативно на срок службы свайно-винтовых конструкций влияют следующие факторы:

  • Механическое воздействие подвижных грунтов. Как мы уже выяснили, винтовые сваи переносят данные воздействия лучше иных типов фундамента за счет своей конструкции. Влияние данного фактора на долговечность минимально, конечно, если речь не идет о совсем уж экстремальных условиях.
  • Термическое воздействие. Сезонные колебания температур приводят к систематическим циклам расширения и сужения металла. Внутренняя структура материала нарушается, появляются микротрещины, что приводит к снижению несущей способности свай. Однако отрицательные результаты многократных циклов заморозки-разморозки, в случае использования качественных свай, проявятся не скоро. Особенно если количество свай рассчитывалось с некоторым запасом на случай снижения несущей способности.
  • Химическая коррозия. В данном случае, все зависит от конкретных особенностей площадки. При высокой кислотности почв и систематическом увлажнении свай (грунтовыми или дождевыми водами) процесс коррозии будет идти быстро, а в сухих песчаниках – медленно. Так же интенсивность химической коррозии зависит от глубины монтажа свай: чем глубже, тем слабее коррозия (за счет меньшего количества кислорода, контактирующего с металлом).
  • Электрохимическая коррозия. Возникает в результате окисления свай некоторыми агрессивными компонентами в составе грунтов под воздействием блуждающих токов. В зоне риска находятся фундаменты, расположенные вблизи подземных кабелей, промышленных объектов и тому подобного.

Есть ли методы увеличения срока службы свайно-винтового фундамента?

Конечно, например:

  • Использование свай с более толстыми стенками. Каждый дополнительный миллиметр толщины металла прибавит около 15 лет срока эксплуатации.
  • Использование свай из легированной стали защити от химической коррозии.
  • Предварительная обработка свай лакокрасочными антикоррозийными покрытиями.
  • Бетонирование внутреннего ствола. Это исключит попадание туда влаги, а так же увеличит несущую способность сваи. Однако использовать данный метод следует аккуратно, дабы не создать лишнего напряжение в свае. В основном, аккуратность следует проявить при подборе состава бетона.
  • Гидроизоляция подвала изнутри с помощью инъектирования полиуретановых смол
  • Грунтовая вода в подвале, что делать?
Читайте также:  Как и чем лучше утеплить баню изнутри и снаружи

Нужна ли обвязка швеллером?

Обвязка швеллером- придаёт конструкции дополнительную прочность, ноесли для строительства используется ровный участок без перепадов высот, а глубина промерзания грунта в пределах 70-100 см — обвязку и усиление швеллером свайно-винтового фундамента можно не осуществлять.

Конечно, при условии, что монтаж произвели по технологии, сваи прочно закреплены в коренном слое, ниже подвижных грунтов и не шатаются.

Если участок имеет большой перепад высот, либо сваи выступают высоко над землей, тогда обвязка швеллером необходима и её нужно обязательно включить в проект!

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Основным фактором, влияющим на металл, из которого изготовлена свая, является коррозия вследствие влажности грунта. Тело трубы соприкасается напрямую с грунтом своей внешней стороной.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Помимо этого внутренняя часть трубы соприкасается с воздухом, как бы герметично не был приварен оголовок. При колебаниях температуры влажные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются на металлическую поверхность и труба постепенно корродирует изнутри.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Помимо трубы ржавеют и лопасти металлической сваи. Они также непосредственно прилегают к земле.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Отработанная винтовая свая

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Если коррозионное поведение металла определенной толщины еще можно предсказать, то не поддаются прогнозу самые уязвимые места свай:

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай
  • Сварные швы в местах присоединения лопастей
  • Участки трубы на стыке с грунтом
Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Распространение коррозии в приповерхностном слое металла Еще менее предсказуемым считается само состояние грунта во всей его толще. Процессы, проходящие внутри, могут вызвать повышенное увлажнение грунта и, как следствие, ускоренную коррозию металла.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Наконец, окончание трубы, находящееся над поверхностью земли может подвергаться прямому попаданию воды – из-за дождей, таяния снега, грязевых потоков под зданием и повышенной сырости в закрытом ростверке – вследствие его плохого проветривания.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Все это влияет на долговечность свай.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Ростверк на винтовых сваях

Теоретически срок службы сваи отсчитывают, опираясь на толщину ее тела – трубы. Известно, что сталь марок, широко применяемых для производства рядовых бесшовных труб, в течение года становится тоньше на 0,03-0,04 мм. Нетрудно подсчитать, что полностью заржавеет труба через 4/0,04=100 лет, а то и 4/0,03=133 года!

Заржаветь-то она заржавеет полностью может быть и через сотню лет, но, думается, ее несущая способность тоже будет постоянно уменьшаться, так как она впрямую зависит от толщины стенки. Это если еще не учитывать повышенную влажность грунта, которую при расчетах могут и опустить. Очевидно, что реальный срок службы уменьшится. Но насколько?

Достоинства фундамента на винтовых сваях

Скорость монтажа

Высокая скорость монтажа – пожалуй, самое главное достоинство винтовых свай, ведь в строительном бизнесе время ценят как ничто другое. Винтовая свая готова к эксплуатации сразу же после установки. Даже бетонирование внутреннего просвета свайного ствола не приводит к вынужденному простою на стройплощадке: ждать набора бетоном марочной прочности нет никакой необходимости, поскольку нагрузка на сваю в первую очередь воспринимается ее стальной оболочкой.

Низкий уровень шума при обустройстве фундамента

Низкий уровень шума при монтаже является главным преимуществом винтовых свай перед забивными. Процесс забивания последних в грунт сопровождаются не только шумом, но и вибрациями. Вибрационные воздействия на грунт могут нанести вред различным сооружениям, находящимся в непосредственной близости от места проведения работ.

Невысокая цена

Низкая стоимость фундамента на винтовых сваях в сравнении со стоимостью всевозможных разновидностей железобетонных фундаментов достигается в первую очередь за счет существенного снижения объема земельных работ.

Способность противостоять различным выдергивающим нагрузкам

Эта способность обусловлена наличием у винтовых свай лопастей. Именно благодаря своим лопастям эти сваи могут устанавливаться на неровных площадках (а значит, прекрасно подходят для строений, расположенных на склонах) и под любым углом к вертикали.

Нет необходимости доставать большой объем грунта

Незначительный объем грунта, вымещаемого при установке винтовых свай, позволяет вести работы вплотную к уже существующим постройкам.

Могут применяться в различных условиях

Погодно-климатическая неприхотливость винтовых свай выражается в том, что они могут эксплуатироваться в достаточно широком диапазоне температур, не боятся подъема грунтовых вод и набухания грунта, а значит, и не требуют обязательного осушения участка, где ведется строительство.

Читайте также:  Можно ли залить бетон на деревянный пол — 6 этапов бетонирования

Возможность повторного использования

Одной из областей применения винтовых свай является возведение временных сооружений. После того как такая постройка закончит выполнять свои функции и будет демонтирована, винтовые сваи могут быть извлечены из грунта и при необходимости использованы повторно.

Стоит заметить, что всеми этими достоинствами обладают лишь промышленно произведенные винтовые сваи, качество которых соответствует Международному строительному стандарту ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria.

Продолжительность эксплуатации

Осторожно относитесь к рекламным заявлениям производителей, утверждающих, что срок эксплуатации основания с винтовыми элементами составляет два столетия. Есть повод усомниться. Декларируя увеличенный срок службы винтовых свай, изготовители ориентируются на идеальные условия эксплуатации. К сожалению, в естественных условиях воздействует ряд факторов, резко снижающие период эксплуатации свайного фундамента до 30-40 лет.

Использование специальной обработки рабочей поверхности опор позволяет увеличить их долговечность. Наиболее проблемный участок опоры – сварной шов, соединяющий лопасть с поверхностью трубы.

Использование надежных антикоррозионных покрытий, наносимых в несколько слоев, позволяет защитить рабочую поверхность от коррозии и появления царапин. Нанесение защитных покрытий затрудняет доступ к металлу кислорода, что позволяет использовать винтовые сваи даже в проблемных почвах на протяжении столетия. Нарушение структуры металла в результате электрохимических процессов происходит в зонах, где присутствует избыток кислорода.

Не рекомендуется покупать окрашенные трубы для свайного фундамента, так как под слоем привлекательной краски часто уже кроются следы ржавчины

Об установке фундамента

Итак, технология монтажа следующая. Прежде чем устанавливать фундамент, выполняют разметку по периметру.

Разметка производится в соответствии с планом.

Принимают во внимание топографические, геологические особенности, прорисовывают чертеж, в нем указывают необходимое количество, затем их устанавливают.

Об установке фундамента
  • До 3 метров – расстояние, которое должно быть между опорами. Важно одинаково всё распределить. Если сделать большее расстояние между элементами, то может начать провисать обвязочный брус и постройка не будет столь прочной.
  • Для того чтобы сделать винтовые сваи, понадобятся оголовки, которые будут использоваться для крепления обвязки. А также будут необходимы лопасти, их наваривают на острые наконечники.
  • Еще будут нужна несущая основа – это может быть труба, диаметром 8,5 см, можно выбрать трубу большего диаметра.
  • Чтобы сделать винтовую сваю, используют металлическую трубу. Наконечник для трубы можно сделать так: по лекалу отрезать конец трубы, выполнить сварку в конус и зарихтовать швы сварки.

Перед тем как выполнить монтаж винтовых свай своими руками, нужно изучить грунт. Важно, чтобы поблизости не было деревьев, а в почве отсутствовали корневища, большие камни.

Можно обратиться к гидрогеологическим службам, они скажут о глубине промерзания грунта, подземных водах. Полученные знания позволят выстроить фундамент на винтовых сваях и не волноваться о его будущем.

Использование винтовых свай зимой также актуально. Можно строить дом в любое время.

Технология установки винтовых свай: особенности свайного фундамента

Сфера изобретения свайного фундамента связана с военной отраслью, так как именно здесь, с его помощью удавалось построить крепкие опоры или здания за кратчайшие сроки.

Позже, применение свайного фундамента распространилось на строительство малоэтажных зданий. Сейчас, существуют новые типы свай, которые позволяют обустраивать с их помощью не только фундаменты для облегченных домов, но и многоэтажные здания.

Об установке фундамента

Чаще всего, использование винтово свайного фундамента связано с:

  • обустройством фундамента на сложном рельефе местности;
  • наличием большого количества влаги в почве;
  • наличие уже обустроенного ландшафта;
  • отсутствие возможности в проведении земляных работ;
  • замена или реставрация фундамента;
  • слишком глубокое промерзание грунта.

Срок службы винтовых свай

Фундамент, как известно, является опорой дома, без него ни одно строение невозможно. Между тем, любой фундамент подвержен различного рода внешним воздействиям. Это может быть, например, близкое расположение грунтовых вод, глинистая почва, в которой вода играет разрушающий фактор. Поэтому для того, чтобы фундамент был более прочным, в строительстве рекомендуется использовать винтовые сваи. Надежность свайно-винтовых фундаментов подтверждается уровнем зданий, в которых они используются(например, на основе такого фундамента построены многие правительственные и представительские здания). Внешне такая свая похожа на огромный шуруп — длинная. прямая, имеет такой же винт для закручивания. Установка такой сваи делает жилище более прочным.

Однако становясь перед выбором, устанавливать винтовые сваи или нет, многие задают вопрос о том, каков срок службы винтовой сваи.

Рассмотрим устройство винтовой сваи более подробно. В целом свая состоит из двух основных материалов — металлической поверхности и внутренней полости. заполненной бетоном. Металл снаружи обработан антикоррозийным покрытием и способен выдержать различного рода нагрузки в течение 200 лет. а учитывая. что винтовые сваи практически не соприкасаются с кислородом, то срок службы увеличивается вдвое и составляет уже 200 лет.

Таким образом, оптимальный срок службы винтовой сваи — от 100 до 200 лет. А учитывая то. что свая ремонтируется достаточно просто, то ее замена будет не накладной работой.

Сваи проверенные временем

Есть примеры домов и даже целых городов, построенных на сваях. Эти сваи были заложены ещё три-четыре века тому назад, а все еще держат на своих основаниях города. Такими городами являются: Венеция и Амстердам. Конечно в те далекие времена, когда строилась Венеция, не было супер-современных технологий изготовления винтовых свай. Представьте, на сколько прочнее и долговечней, новые сваи, в отличие от своих предшественников.

Как увеличить срок службы винтовых свай

Существует несколько способов, которые помогут продлить «жизнь» фундамента, установленного на опоры этого типа:

  1. Использовать сваи с утолщенными стенками. Каждый миллиметр металла увеличивает срок службы приблизительно на 15 лет.
  2. Использовать опоры, изготовленные только из легированной стали. Сваи должны быть обработаны специальными составами, предотвращающими химическую коррозию.
  3. Если изделия не защищены от ржавчины, необходимо самостоятельно покрыть их антикоррозийными составами.
  4. Произвести бетонирование внутреннего ствола. Благодаря этой процедуре можно защитить конструкцию от попадания влаги и повысить несущую способность опоры.

В процессе монтажа свай не рекомендуется использовать ударное оборудование. Это позволит сохранить структуру изделий и увеличить срок их эксплуатации. Если монтаж свай производился в соответствии с регламентом, то опоры прослужат до 100 лет.

Немного из истории

Свайно-винтовой фундамент, как и многое в наших мирных отраслях народного хозяйства, имеет свои истоки в разработках для повышения обороноспособности страны. Проще говоря, впервые сваи начали использоваться в инженерно-технических сооружениях для армии. Этому имелись веские причины – быстрота возведения, надежность, значительная экономия средств, относительная простота. Ну и, в конце концов, использование дешевой рабочей силы. Все это немаловажные факторы в армейских условиях. Впрочем, в обычной жизни они не менее привлекательны.

Помимо упомянутых причинах своей привлекательности для военных немаловажным было то, что свайно-винтовые фундамента оказывались чуть ли не единственных вариантом в определенных условиях – при возведении в заболоченной местности, при слабых грунтах и при больших перепадах высот. Этим они достигли популярности и в нашем промышленном строительстве, связанным с нефте- и газодобычей.

Использование свай для быстрого возведения понтона

Как и всякая военная техника и оборудование, винтовые фундаменты проектировались с большим запасом прочности, чего не скажешь об обеспечении долголетия, ведь военные конструкции обычно строились не на века, а на время боевых действий. То же самое касается и строительства в нефтедобывающих районах – там тоже конструкции ставят на время выработки скважин.

Немного из истории

Впрочем, огромный запас прочности позволяет использовать их в строительстве, не очень заботясь о малых сроках службы.

Винтовые сваи как опоры для нефтяной вышки

Об этом можно судить по требованиям, принятым в советское время, по отношению к винтовым сваям:

  • В качестве тела сваи используется горячекатаная труба с толщиной стенки 10-14 мм
  • Диаметр трубы – от 0,22 до 0,35 от размера лопасти
  • Длина трубы – не менее 8 метров
  • Лопасть от 40 до 120 см
  • Шаг спирали 0,15-0,3 диаметра

Эти требования многократно превосходят современные требования, применяемые в строительстве. Впрочем, и использовались сваи для фундаментов конструкций, значительно превосходящих по массе обычные малоэтажные дома.

Сегодня основные параметры свай, разрешенных для строительству фундаментов должны соответствовать следующим параметрам:

  • Толщина стенки от 4 мм
  • Обязательное антикоррозионное покрытие
  • Диаметр лопастей порядка 25-30 см
  • Ресурс – 50 лет
Немного из истории

Впрочем, разумное использование свайно-винтового фундамента ограничивается классом легких построек, к которым относятся хозяйственные сооружения, типа бани, хозблока или летней кухни, а также каркасные дома из дерева.

Иногда расчетной несущей способности винтового свайного фундамента может хватить и для постройки не очень большого кирпичного или блочного дома, но большинство строителей в таком случае предпочитают железобетонные фундаменты.

И причина этого не только в меньшей мощности свай, а и в уменьшенном сроке их службы.