Требования к фундаменту на винтовых сваях включают корректный выбор типа и диаметра свай в зависимости от характеристик грунта и нагрузки на строение. Важно учесть глубину закладки и уровень залегания грунтовых вод, а также компенсировать возможные деформации и усадку, что обеспечивает надежность конструкции.
Кроме того, следует обратить внимание на качество материалов и технологии монтажа свай, поскольку это напрямую влияет на долговечность фундамента. Регулярный мониторинг состояния конструкции и грунтовых условий также способствует предотвращению возможных проблем в будущем.
Требования к винтовым сваям
Статья расскажет о том, какие предъявляются требования к винтовым сваям, чему стоит уделить внимание при их покупке.
Качество винтовых свай, как и любого строительного материала должно соответствовать определенным требованиям. Какие же параметры могут повлиять на качественные характеристики свай и срок их службы?
Толщина металла
Чтобы свайно-винтовой фундамент соответствовал требованиям заказчика или ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» к сроку службы (подробнее) и надлежащим образом воспринимал проектные нагрузки, толщина стенки ствола и лопасти сваи должны быть подобраны индивидуально на основании данных о коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) в пятне застройки и данных о нагрузках от строения.
Оптимальная толщина стенки ствола в сочетании с корректно назначенным диаметром ствола обеспечат конструкции жесткость, прочность.
Толщина лопасти, подобранная с учетом данных о коррозионной агрессивности и прочности грунтов, сведет к минимуму риск ее деформации во время погружения, а также обеспечит необходимую несущую способность по материалу.
Толщину металла нужно проверять, так как фактические показатели могут не соответствовать заявленным (подробнее). Если сваи изготовлены из б/у трубы необходимо запросить акт о проведении измерений толщины стенки трубы ультразвуковым толщиномером по всей длине.
Не стоит пренебрегать толщиной металла в надежде на покрытие, так как оно выполняет только дополнительные защитные функции: во время установки свая испытывает абразивное воздействие (в некоторых грунтах значительное), и любое покрытие (даже полимерное или цинковое горячее) может повреждаться. Но и при условии сохранения целостности срок службы любого покрытия не превысит 10-15 лет.
Марка стали
У каждой марки стали свои достоинства и недостатки: одна лучше сваривается, другая более устойчива к коррозии, третья – хорошо выдерживает воздействие низких температур.
- В стали 3 мало углерода, она имеет низкие значения физико-механических свойств, поэтому не может быть использована в агрессивных грунтах.
- Сталь 20 повышает процент прочности конструкции, устойчивость к знакопеременным нагрузкам, стойкость к коррозии, а, следовательно, увеличивает срок службы фундамента на 10-15 %.
- Сталь 09Г2С подходит для температур ниже -40°C, но только при низкой агрессивности грунтов.
Труба б/у из любой стали должна иметь акты о лабораторных испытаниях и о результатах радиологического измерения.
Выбранная марка стали должна учитывать данные о коррозионной агрессивности грунтов площадки строительства, а также информацию о регионе строительства.
Конфигурация и количество
лопастей
Говоря о способности сваи к восприятию проектных нагрузок, нужно понимать, что в первую очередь она будет определяться несущей способностью грунтов. Поэтому чем меньше повредится структура грунта во время погружения, тем надежнее будет фундаментная конструкция.
Для минимизации нарушений во время установки необходимо на этапе
проектирования подобрать конфигурацию (не путать с диаметром), шаг и угол наклона лопасти, соответствующие грунтовым условиям в пятне застройки.
Количество лопастей Влияет на несущую способность винтовой сваи. Конструкции с одной лопастью неплохо проявляют себя при незначительных нагрузках, к примеру, под ненесущими перегородками, лагами пола. В то же время при нормируемых осадках они «уходят в срыв» (особенно дезаксиальные разновидности), а при небольшом диаметре ствола требуют обязательного бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения.
Модификации с двумя и более лопастями лишены этих недостатков. Они одинаково хорошо воспринимают все виды воздействия, а также демонстрируют более высокие показатели несущей способности за счет включения в работу сваи значительного объема околосвайного грунта.
Ухудшение характеристик многолопастных свай (даже относительно дезаксиальных), к примеру, при восприятии горизонтальных нагрузок, может произойти, если расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей будут рассчитаны без учета грунтов участка строительства (подробнее).
Сварные швы
Независимо от того, какую сваю Вы используете, литую или сварную, на ее поверхности будут присутствовать сварные швы.
Низкое качество сварки может сократить срок службы винтовой сваи на 80 %. Поэтому требования к винтовым сваям не могут быть соблюдены без надлежащего качества сварных соединений. Его проверка состоит из двух этапов:
- Визуально-измерительный контроль (ВИК) – выявляет явные дефекты (смещение кромок, прожоги), но не позволяет определить сплошность сварного соединения;
- Ультразвуковой контроль (УЗК) или цветная капиллярная дефектоскопия – оба метода позволяют выявить дефекты, находящиеся на глубине от поверхности сварного шва.
Подтверждением качества сварного шва служат заключения о проведении визуально-измерительного (ВИК) и ультразвукового (УЗК) контроля.
Чтобы лучше понять, соблюдает ли производитель перечисленные требования к винтовым сваям, обязательно перед покупкой посетите производство или склад компании.
Так как грунтовые условия участка имеют решающее значение для подбора большей части параметров свай, предоставьте для разработки проекта данные геологических изысканий. Если у Вас нет нужной информации, запишитесь на выезд геолога.
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.
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.
