Оцинкованные винтовые сваи с литым наконечником

Винтовые сваи с литым наконечником: принцип работы, достоинства и недостатки, производство и применение

Имеют ли оцинкованные винтовые сваи с литым наконечником значительные преимущества перед сваями с наваренными лопастями? Как они производятся и как монтируются? На эти и ряд других вопросов мы постараемся ответить в статье.

На фото — герой нашей статьи.

Как это работает

При строительстве любого типа фундамента на промерзающих, пучинистых или просто слабых грунтах основная проблема — высокая вероятность деформации здания при неравномерной просадке почвы под ним. Простая логика подсказывает, что если проблемы создает верхний слой грунта, здание стоит опереть на лежащие глубже слои. Говоря попросту — сильнее заглубить фундамент.

Однако и рытье глубокого котлована, и изготовление ленточного фундамента большой высоты дешевыми точно не станут. Альтернативное решение — плитный фундамент — не требует значительного заглубления, однако по расходам, как минимум не уступит заглубленному ленточному благодаря большому объему.

А что, если перенести вес здания на плотные и стабильные слои грунта не по всей площади фундамента, а точечно? Именно эта идея лежит в основе свайных фундаментов.

Дальнейшее развитие концепции дешевого фундамента представляет собой винтовая свая. При незначительной плотности поверхностного слоя достаточно снабдить трубу, на которую будет опираться ростверк, лопастями и просто закрутить ее в почву — и элемент стабильного основания готов.

Зачем нужны винтовые наконечники для свай? Почему нельзя просто вбить трубу в почву?

• Винтовой наконечник сваи сыграет роль опорной площадки, не дав ей погрузиться на большую глубину под тяжестью дома.
• Кроме того, он выступит и своеобразным якорем, противодействующим силе пучения. Замерзая, вода кристаллизуется и увеличивается в объеме; грунт при этом вспучивается и за счет силы трения увлекает за собой сваю. Винтовой наконечник для сваи не даст ей изменить свое положение относительно плотных слоев почвы.

Лопасти наконечника могут быть изготовлены двумя способами:

1. 5-миллиметровые прямые или изогнутые стальные пластины навариваются на трубу.
2. Литой наконечник для винтовых свай приваривается к трубе сплошным швом. Толщина лопасти у основания обычно равна 13 миллиметрам и уменьшается к краю.

Форма зависит от плотности грунта. На фотографии — наконечники для тяжелых грунтов.

Шов варится с предварительным снятием фаски на трубе и наконечнике и обязательной последующей чистовой обработкой поверхности. Готовое изделие может быть оцинковано электрохимическим или горячим цинкованием, что многократно увеличит срок его службы.

Важный момент: цинкование, увы, не сделает сваю вечной. Цинк — довольно мягкий металл ; при вкручивании в почву его слой неизбежно будет нарушен, открывая дорогу коррозии.

Плюсы и минусы

Давайте подытожим, чем хороши оцинкованные сваи с литым наконечником и в чем их минусы.

Достоинства

• У винтовых свай для фундамента несравненно большая механическая прочность литых лопастей — основной плюс решения. Лопасти не просто толще: их толщина плавно уменьшается от основания к концу.

В результате мы получаем максимум надежности при минимуме сопротивления вкручиванию. Кроме того, самый надежный сварной шов уступает в прочности цельному металлу; в этом случае мы полностью избавляемся от слабого места.

Уточнение: сварной шов между наконечником и трубой, разумеется, все же никуда не денется. Однако длина шва и направление усилия в этом случае таковы, что за отрыв наконечника можно не беспокоиться.

• Отсутствие деформаций при вкручивании означает минимальную вероятность того, что свая отклонится от вертикали. Для сравнения: при встрече с твердым корнем, камнем или кирпичом наваренные лопасти зачастую гнутся и уводят наконечник в сторону.
• Цинкование обеспечит пусть не абсолютную, но, все же, долговременную защиту от коррозии по всей длине сваи. Кроме того, сами наконечники на винтовые сваи изготавливают, как правило, из сталей с повышенной коррозионной стойкостью.

Коррозионно-стойкие сплавы многократно продлят период эксплуатации наконечников.

Недостатки

Пожалуй, корректнее будет назвать их особенностями, вытекающими из конструкции и технологии изготовления литых высокопрочных изделий.

• Изготовить наконечники для винтовых свай своими руками можно только с использованием сварки. Литейное производство достаточно высокотехнологично, чтобы не становиться полукустарным бизнесом.
• Винтовые сваи с литыми наконечниками обойдутся заметно дороже сварных аналогов. По оценке производителей, себестоимость производства каждой сваи выше как минимум на 500 рублей; цинкование дополнительно увеличит расходы.

Производство

В качестве образца того, каким образом и каких типоразмеров производятся интересные нам изделия, рассмотрим продукцию российской компании Экопан — Инжиниринг.

К сожалению, состав сплава, из которого льются наконечники винтовых свай, не приводится; однако некоторое количество полезной информации на сайте компании можно обнаружить.

• Изделия применяются не только в жилищном строительстве (преимущественно для домов из производимых той же компанией Экопан сип-панелей), но и для опор ЛЭП, в мостостроении, при возведении мачт ретрансляторов и вышек для антенн.
• Наконечники для свай проходят закалку, благодаря чему способны пройти без повреждений через промерзший грунт или оставшуюся в земле кирпичную кладку.
• Форма лопастей позволяет вкручивать опоры без значительного пригружающего усилия даже зимой.

Для сравнения: сварные наконечники требуют значительной нагрузки, направленной строго вертикально, вплоть до того момента, когда лопасти не окажутся целиком под землей.

Сварной наконечник придется утопить в грунт с большим усилием.

Приведем описание нескольких образцов продукции с указанием области их рекомендованного применения.

• СВЛН 76 имеет максимальный диаметр, равный сечению трубы — 76 миллиметров. Как это согласуется с наличием винтового наконечника? Все просто: внешне свая напоминает шуруп с резьбой лишь на наконечнике.

Благодаря минимальному сопротивлению при вкручивании изделие входит в любой грунт. Оно предназначено, прежде всего, для заборов, легких сараев и хозблоков, детских площадок и установки дорожных знаков.

• СВЛН 89/250 — классическая свая из трубы диаметром 89 мм, снабженной лопастями с внешним диаметром 250 мм. Она предназначена для строительства легких каркасных домов или террас.
• СВЛН 108/300 ориентирована на строительство двух-трехэтажных домов из сип-панелей.
• СВЛН 133/350 способны стать основой для электросетевого, прибрежного строительства, возведения зданий из бревна и бруса с толщиной стен более 400 миллиметров, пенобетона и кирпича.

Любопытно: компания производит не только сами сваи, но и устройство для их ручной установки. Разумеется, речь идет лишь об изделиях малого диаметра: вкрутить СВЛН 133/350 без гидробура (особенно в промерзшую почву) будет нелегко.

Исключение — легкие торфяные и супесчаные грунты. Впрочем, и здесь понадобятся длинные рычаги и немалые усилия.

Применение

Понятно, что литые наконечники для винтовых свай позволят выполнить монтаж фундамента на промерзшем грунте и сделают его в целом более долговечным. Однако для строительства это слишком общая информация, не так ли? Предоставим в распоряжение читателя россыпь фактов, которые могут оказаться полезными на стадии подготовки и собственно монтажа.

Ориентировочная несущая способность сваи зависит от ее сечения. Для грунта плотностью 3000 кг/м3 можно ориентироваться на следующие значения:

• Для сечения 76/122 расчетная нагрузка составит 350 килограммов.
• 89/250 — 1470 кг.
• 108/300 — 2120 кг.
• 133/350 — 2880 кг.

При расчете необходимого количества точек опоры лучше делать запас как минимум в 30%. Помимо неоднородности грунта, не стоит забывать и про то, что масса жилого дома может заметно меняться со временем — из-за постепенного накопления домашней утвари, из-за скопления снега на крыше и по многим другим причинам.

Какие еще тонкости полезно знать?

• В отсутствие цинкового защитного слоя винтовой наконечник винтовой сваи (или, что лучше, вся она) покрываются битумной мастикой. При этом заметно уменьшится скорость коррозии и сцепление с грунтом, а значит — и сила пучения, воздействующая на фундамент.

Черный цвет основанию дома придает битумное покрытие.

• Полости труб зачастую заливаются бетоном. Инструкция связана с необходимостью защиты от коррозии внутренней поверхности; кроме того, бетонный столб будет оставаться надежной основной для ростверка даже при сквозной коррозии трубы.
• На торфянике свая закручивается до плотного грунта. Торфяной слой не обеспечит надежной опоры для фундамента. Перед строительством следует провести пробное вкручивание: к примеру, в Челябинской области толщина торфа местами достигает 9 метров.
• Гидробур позволяет ввернуть все опоры на примерно одинаковую глубину; однако при установке вручную обычно действует простое правило: свая вворачивается до тех пор, пока сопротивление не станет непреодолимым. Затем все опоры размечаются и отрезаются по уровню.
• В случае деревянного или железобетонного ростверка на сваи привариваются оголовки, на которые опирается брус или монолит. Однако при строительстве каркасного дома или сооружения из сип-панелей лучше приварить сплошной стальной ростверк: толстый швеллер свяжет все элементы фундамента в единой целое.
• Дополнительной мерой против деформации здания может стать установка между сваями и ростверком стальных откосов: треугольник — жесткая фигура, и любое отклонение от перпендикуляра между элементами конструкции будет невозможно.

Откосы между сваями и ростверком придают фундаменту жесткость.

• Основной ущерб коррозия наносит на уровне грунта. При необходимости восстановить сваю она просто обваривается муфтой.

Изделия с цельнолитым наконечником надежнее, а значит — более предпочтительны (узнайте также как делают фундамент на буронабивных сваях с монолитным ростверком).

На проблемных грунтах использование винтовых свай дает ощутимые преимущества. При этом цельнолитой наконечник для винтовых свай будет, несмотря на более высокую стоимость, предпочтительнее сварного.