На сколько нужно вкручивать винтовые сваи

Глубина погружения винтовых свай

Глубина погружения сваи определяет надежность и устойчивость свайного фундамента с обвязкой из бруса, стальной балки или бетонного ростверка. Правильные расчеты и точность погружения опорных элементов в грунт на проектную глубину являются обязательными условиями создания прочного основания для построек любой площади и архитектуры. Такой фундамент дает минимальную осадку, не деформируется и не расшатывается в процессе эксплуатации.

Важность глубины вкручивания сваи в расчете фундамента

При расчете свайно-винтового фундамента под любое здание или сооружение учитывается несущая способность свайной опоры, которая напрямую зависит от плотности и удерживающей способности грунта.

Винтовая свая представляет собой цельнометаллическую конструкцию, изготовленную из стальной бесшовной или сварной трубы. К нижней части трубы приваривают сварной или литой наконечник и винтовую лопасть. Погружение такой опоры в грунт происходит по типу самореза. Заостренный наконечник позволяет пройти верхние пласты и заглубиться в плотные слои грунта, а винтовая лопасть, вкрученная в почву, удерживает опору в вертикальном положении на заданной глубине.

Если нижняя часть сваи не достигает плотного пласта, то при нагрузках, возникающих в процессе эксплуатации, велика вероятность того, что опора просядет или напротив, ее вытолкнет из грунта. Неравномерная осадка опор приводит к деформации обвязки и фундамента, образованию трещин на несущих стенах.

Что влияет на определение глубины вкручивания сваи

• Назначение фундамента и требования к его несущей способности. На свайно-винтовых фундаментах строят заборы, гаражи, ангары, пирсы и причалы, устанавливают опоры ЛЭП, возводят дома высотой в один и два этажа из дерева, кирпича, пенобетона или газоблока. В зависимости от типа сооружения и нагрузки на основание подбирается диаметр и длина свайных опор.
• Характеристики грунта на участке застройки. На глубину вкручивания свай напрямую влияет состав почвы, ее плотность и влажность. Почва может быть песчаной, глинистой, болотистой или гравелистой, сухой или насыщенной влагой.
• Глубина промерзания грунта. В зависимости от климатической зоны, состава и влажности грунта, точка промерзания может находиться на глубине от 0,29 до 5,19 м. Для Москвы и Московской области этот показатель составляет от 1,35 до 2,0 м.
• Глубина залегания плотных слоев почвы. Плотные стабильные пласты почвы, которые не подвергаются усадке, располагаются на глубине от 0,4 до 8,0 м. Поэтому для строительства свайных фундаментов используют опоры длиной до 10,0 м.
• Особенности участка. На глубину вкручивания опорных элементов также влияет высота залегания грунтовых вод, наличие на стройплощадке плывунов, уклонов до 15 градусов и перепадов по высоте до 1 м.

Характеристики грунта в определении глубины

Главным параметром, который влияет на надежность и устойчивость фундамента, является состав и влажность почвы в зоне строительства. Особенности технологии монтажа и конструкции свайных опор позволяют нивелировать влияние этого фактора.

Свайно-винтовые фундаменты хорошо зарекомендовали себя на песчаных, нестабильных и обводненных грунтах. От состава почвы и климатической зоны зависит глубина промерзания грунта. Для разных регионов она различна — если в южных районах этот показатель составляет 30 см, то в северных областях почва может промерзать на 2,0 и более метров. Лопасть винтовой сваи должна располагаться ниже уровня промерзания. В противном случае весной, при оттаивании почвы, сваи просто провалятся вниз, фундамент деформируется и перекосит, что неизбежно вызовет появление глубоких трещин в цоколе и стенах.

Не менее важным фактором является глубина залегания плотных пластов. Чем ниже слой грунта, тем выше его плотность. Как правило, верхние плодородные пласты более рыхлые. Плотные слои залегают на глубине примерно 1,5-2,0 м. Более точно определить эту характеристику позволяют геологические исследования или пробное вкручивание. Сваю ввинчивают вручную до тех пор, пока не получат отказ. Так называется предельная глубина, ниже которой опора не погружается при такой же силе воздействия. В среднем эта точка находится на глубине около 1,8 м.

Определяем глубину погружения свай

Винтовые сваи бывают разной конструкции — с закрытым или открытым наконечником, с одной или двумя лопастями, ширина которых также может отличаться. Самыми распространенными являются свайные опоры с закрытым наконечником, у которых расстояние от острия наконечника до места приварки лопасти составляет 20 см.

При расчетах длины опорных элементов также учитывается расположение монтажных отверстий. Дело в том, что после вкручивания сваи верхнюю часть ствола обрезают вместе с монтажными отверстиями. Поэтому эту длину нужно вычесть из общей длины ствола.

На выбор длины свай влияет и высота цоколя. Она зависит от особенностей архитектуры и конструкции здания, требований к его утеплению. Так например, дом с высоким цоколем выглядит более эстетично, чем с низким. Кроме того, высокий цоколь предпочтительнее в том случае, если здание строится в местности, где часто происходят подтопления из-за дождей и талых вод. В этом случае минимальная высота цоколя составляет 0,5 м.

На какую глубину вкручивать винтовые сваи

Применение свайного типа фундамента стало очень популярным. С практической точки зрения данная технология позволяет получать высокую экономическую выгоду при достаточной прочности и долговечности конструкции. Одним из вариантов свайного основания является винтовой, при котором опоры вкручиваются в грунт на заданную глубину. Процесс строительства такого основания занимает минимум времени, но требует большого внимания к множеству деталей. Один из таких моментов — на какую глубину вкручивать винтовые сваи?

Практически невозможно дать однозначный ответ на такой вопрос. Конкретной универсальной цифры просто не существует – для каждого проекта она определяется индивидуально. На показатель влияет большое количество параметров, главным из которых является грунт и его характеристики.

Для каких грунтов пригоден фундамент на винтовых сваях

Для строительства свайного основания обязательно проведение инженерно-геологических изысканий. Они должны проводится для любого строительства, но в случае установки опор особенно важны. Путем извлечения кернов грунта и последующего анализа их в лабораторных условиях получается набор данных, которые важны для последующей разработки проекта.

Геологи могут дать точную информацию о глубине залегания грунтовых вод, а также характеристики этих вод – это важно для оценки негативного воздействия химических элементов на опоры.

Какие грунты подходят для винтовых свай

Свайное основание подходит для любого типа грунтов, что делает их «лидером» в сравнении с ленточными и монолитными аналогами. Строительство винтовых опор позволяет выйти на любую глубину, на которой, по данным геологических работ, залегает слой грунта, имеющий необходимую несущую способность.

При разработке проекта оценивается экономическая составляющая реализации строительства, которая определяет переход к производству работ.

Конечное решение на какую глубину закручивать винтовые сваи определяет архитектор проекта, который должен располагать детальной картиной подстилающих грунтов и характеристиками будущего строения.

Винтовые сваи и необходимая глубина их погружения

В общем виде, винтовая свая представляет собой стальную трубу определенной длины, которая имеет заостренный наконечник и приваренный на протяжении трубы спиралевидный участок. Последний предназначен для перемещения грунта на поверхность и служит основой для ввинчивания конструкции. Характеристики лопастей играют важную роль для вкручивания опор.

Винтовые конструкции отличаются большим разнообразием и могут применяться для любых типов грунтов. Их можно монтировать как вручную, так и с привлечением специальной техники.

Погружение выполняет плавно и начинается со снятия (или прохождения) растительного горизонта. Глубина вкручивания винтовых свай устанавливается с небольшим запасом прочности для обеспечения достаточной несущей способности. Минимальная глубина погружения сваи должна соответствовать глубине промерзания почвы в зоне строительства фундамента. Соответствующий показатель можно взять в СНиП 23-01-99. Например, в южных регионах (Белгород, Воронеж) глубина промерзания составляет примерно 1 м, в то время, как в северных может быть более 2,4 м. Следует помнить, что глубина промерзания песчаников выше, чем у глинистых почв.

Основное правило строительства свайного основания: чем глубже ввинчена свая, тем надежнее фундамент.

Диапазон параметров винтовых свай может различаться в широких пределах. При выборе ствола для строительства фундамента для дома, обычно выбирают сваю диаметром от 57 до 325 мм. При этом, толщина стенки обычно составляет от 2 до 5 мм. Длина опоры варьируется от 1,5 до 12 м. винтовые сваи выдерживают высокие нагрузки на сжатие, а также показывают хорошие значения при напряжении на выдергивание. Для строительства основания опоры более чем выгодны.

Преимуществами свай в виде винта выделяются следующие:

• Прохождение слабых грунтов и выход на слои достаточной прочности – универсальность строительства в любых условиях.
• Возможность повторного использования опор, что выгодно при строительстве временных сооружений.
• Сохранение почвы и растительности при производстве работ по вкручиванию вручную, без привлечения техники.
• Минимальный шум при выполнении работ.
• Высокая скорость возведения.
• Высокая прочность материала и созданной конструкции.

Экономическая выгода при высокой прочности служат главными причинами использования винтовых свай. Кроме того, в отдельных ситуациях такая технология единственная из доступных.

Завинчивание свай

После того, как Вы определились для каких грунтов подходят винтовые сваи и выгодно ли их применение для конкретного участка, следует переходить непосредственно к строительству. Строгое следование правилам монтажа свай приводит к достижению желаемого результата.

После проведения детальных расчетов и определения параметров сваи следует выполнить пробное вкручивание. Эта процедура важна для определения соответствия расчетов реальности и подбора оптимальной техники. Также оценивается степень, с которой подходит применяемая свая для определенного объекта. Устанавливается глубина промерзания и особенности прохождения грунта.

Завинчивание начинается с определения точек установки, которые выносятся в натуру по проекту с помощью рулетки, а в сложных конструкциях с привлечением геодезической службы.

Постепенно ввинчиваются все опоры. Монтаж осуществляется до выхода на определенную глубину. Это важно для обеспечения расчетной прочности конструкции.

По завершению монтажа и выходу всех свай на установленную отметку, выполняется обвязка основания для соединения опор в единый проект.

Винтовые сваи гарантируют долгосрочность эксплуатации здания. Простота конструкции, скорость возведения и гибкость в плане решения нестандартных задач определяют распространенность свай для разнотипных проектов.

На какую глубину вкручивать винтовые сваи

При монтаже винтовых свай, ключевым моментом установки будет не только процесс ввинчивания, но и глубина погружения, которая определит несущую способность опор. Она зависит от следующих параметров: сила сопротивления грунта (в точке соприкосновения с лопастью) и сила упругости, которая давит на всю поверхность сваи. Чем выше сопротивление грунта, тем плотнее будет ввинчена опора.

Поэтому глубина в процессе установки свай играет очень важную роль. Опора, достигшая плотных слоёв грунта не будет смещаться и погружаться ниже установленного уровня. Такой фундамент станет надёжной опорой для последующей застройки.

Основные факторы определения глубины установки свай

Расчет глубины ввинчивания и параметров для различных типов свай определяется в специальном своде правил «Свайные фундаменты (СП 24.13330.2011 актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85). В этом документе стоит обратить внимание на следующие характеристики:

1. назначение (тип фундамента, застройки и т.д.), требования к несущей способности, высота строительного объекта;
2. свойства и тип грунта, глубина плотных слоёв и промерзания грунта;
3. особенности конструкции свай и фундамента.

Рассмотрим каждый из пунктов подробнее:

Целевое назначение

Винтовые сваи обычно используют:

• для строительства небольших дачных домов, пристроек, веранд и т.п.
• для возведения модульных и быстровозводимых конструкций (торговых или выставочных павильонов);
• как дополнительные опоры к существующим фундаментам, его ремонт и укрепление;
• возведение причалов и пирсов,
• установка заборов, калиток, ворот.

В зависимости от размеров и высоты зданий, глубина погружения будет увеличиваться. Несущая способность для постройки фундамента рассчитывается для каждого фундамента индивидуально.

Тип грунта и его свойства

Винтовые сваи можно установить практически в любой тип грунта (кроме скалистых пород). Способность нивелировать глубину и диаметр свай, помогает подобрать оптимальный вариант даже для песчаных, неустойчивых или грунтов под водой.

Глубина погружения напрямую зависит от глубины плотных слоев грунта, они находятся достаточно низко – 1,5-2 м. Обычно сваи завинчивают вниз на 1,8 м, этим же обусловлена и отметка глубины промерзания. Опора должна быть установлена ниже этой точки. Давайте, разберемся почему.

Так, при замерзании и во время таяния почвы происходит некоторые колебания грунта – пучинистость (изменение объёма), степень которых зависит от параметров влажности. Если сваю установить в грунт, который промёрзнет, её может вытолкнуть на 3-7см. Даже изменения высоты одной опоры может пагубно сказаться на целостности всего фундамента.

Обычная глубина промерзания почвы на территории РФ достигает 1,2-1,5м, в южных регионах, этот параметр совершенно небольшой – до 1м, а вот в северных может доходить до 2,5 м и более.

Определить глубину промерзанию и плотных слоев можно только выполнив исследования грунта площади застройки. Также, зачастую, профессиональные компании по производству свайных опор знают типы и свойства грунта на территориях, которые обслуживают.

Кроме этого, специалисты учитывают высоту цоколя, но данный параметр больше на длину опоры, а не на глубину вкручивания. Нельзя жертвовать одним ради другого. Если глубина будет недостаточной – срок эксплуатации фундамента не будет очень большим. Если же наоборот, цокольный этаж будет находиться слишком низко, то снежный покров со временем подпортит фундамент, особенно в процессе таяния.

Как определить глубину погружения свай?

Обязательно обратиться к профессионалам и проведите испытания грунта. Сэкономив несколько тысяч на данной услуге, вы рискуете потерять потом всю постройку из разрушающегося фундамента. Уточняйте данные по промерзанию и плотности почвы, следите за ходом работ. Любая даже временная застройка на винтовых сваях должна быть выполнена качественно.

На какую глубину вкручивать сваи

Глубина вкручивания винтовых свай – ключевой фактор, влияющий на устойчивость свайно-винтового фундамента. Именно правильно выбранная глубина установки опоры определяет несущую способность сваи. Расчёт глубины погружения различных типов свай в грунт выполняется на основе СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты», утвержденных 15 января 2022 года. Глубина погружения нижнего конца сваи зависит от расчётных сопротивлений грунта, действующих на нижнюю часть опоры.

Погружению сваи в грунт препятствуют две силы:

• сопротивление грунта в месте контакта с лопастью;
• силы упругости, действующие на стенки металлического стержня.

Чем выше сопротивление грунта, тем выше требования к прочности опоры.

Очень важно, чтобы при ввинчивании сваи лопасть гарантированно достигла самых плотных слоёв грунта, т.к. силы упругости, обеспечивающие устойчивость элемента, в них максимальны.

Факторы, влияющие на глубину погружения свай

При проектировании свайных фундаментов рассчитывается математическая модель, позволяющая спрогнозировать поведение опор при воздействии статической нагрузки от строения. Учитываются абсолютно все факторы: жёсткость оголовка, связывающего сваи, толщина стали, площадь лопастей винтов.

При расчётах принимаются во внимание:

• гидрологические особенности почвы;
• конструктивные особенности опор;
• грунтовые условия на строительной площадке;
• объём шлама под лопастями винта.

Математическая модель фундамента рассчитывается таким образом, чтобы допустимая погрешность округлялась только в сторону увеличения запаса надёжности конструкции.

Несущая способность лопасти винтовой сваи зависит от удельного сцепления грунта в рабочей области, глубины залегания, площади проекции лопасти на грунт, учитываемой по наружному диаметру.

Помимо этого учитываются и архитектурные особенности здания: общая площадь, этажность, прочность, плотность и твёрдость строительных материалов.

Выбор длины винтовых свай

Чем ниже располагается слой грунта, тем выше его плотность. Это объясняется, в первую очередь, силами давления более высоких слоёв почвы. Обычно плотный грунт пролегает на глубине 1,5-2,0 метра. Более точное значение определяется при пробном вкручивании сваи. Как только винтовая опора начнёт испытывать значительные усилия заглублению, значит, лопасть достигла максимально плотного грунта. Как правило, усреднённая величина пролегания твёрдых грунтов составляет 1,8 м. Именно на эту глубину рекомендуется ввинчивать сваи.

Несущая способность винтовой сваи зависит от:

• периметра поперечного сечения опоры;
• расчётного сопротивления грунта;
• длины части ствола, погруженной в грунт;
• диаметра лопасти.

Требованиями государственных стандартов оговаривается, что глубина погружения лопасти сваи должна составлять не менее 5d на глинистых грунтах и не менее 6d на песках (d-диаметр лопасти). Т.е. при диаметре лопасти 200 мм минимальная глубина погружения для таких почв должна составлять 1,0 м и 1,2 м соответственно.

Расчётная длина сваи должна быть такой, чтобы наконечник опирался на твёрдый грунт. Глубина его залегания определяется в каждом конкретном случае индивидуально: либо по данным геологических изысканий, либо пробным ввинчиванием. Иногда бывает достаточно «поверхностной диагностики»: если при ввинчивании опоры в самой низкой точке участка плотный песчаный или глинистый грунт начинается на глубине до 1,0 м, то можно устанавливать опоры длиной 2,0 м.

Особенности монтажа винтовых свай

Ввинчивание свай выполняется на глубину ниже уровня промерзания грунта. Это необходимо для исключения так называемого «поплавкового эффекта», возникающего при морозном пучении. Почва, замерзая, расширяется и стремится вытолкнуть металлический элемент на поверхность.

Во внутреннюю полость установленной сваи заливается бетонный раствор. Вопреки расхожим мнениям, он никак не влияет на несущую способность опор. После застывания бетон полностью герметизирует внутреннее пространство, исключая проникновение внутрь сваи грунтовых вод и последующую коррозию.

После установки свай их связывают между собой оголовком. В качестве оголовка применяется швеллер или двутавр. Он не только придаёт конструкции жёсткость, но и позволяет равномерно распределить статическую нагрузку от веса строения на каждую опору. Фиксацию частей оголовка производят с помощью сварки. Остывшие сварочные швы зачищаются и покрываются антикоррозийными составами.

При ввинчивании свай важно соблюдать предельный угол вертикального отклонения. Он не должен превышать 1-20. Свая, имеющая отклонение выше допустимого, будет испытывать повышенные нагрузки и в процессе эксплуатации может деформироваться.