Винтовые сваи их приспособления: из чего и как сделать

Винтовые сваи представляют собой стержень с лопастями, которые вкручиваются в грунт, обеспечивая устойчивость и надежное крепление конструкций. Существует разнообразие типов винтовых свай, включая сваи с различной формой лопастей и размерами стволов. Их использование обладает рядом преимуществ, таких как экономия времени и ресурсов, прочность и устойчивость к вибрациям.

Однако, несмотря на преимущества, винтовые сваи имеют и недостатки. Важно учитывать тип грунта, в котором они используются, так как в некоторых условиях может потребоваться более тщательное исследование и подготовка. Применение специальной техники для закручивания винтовых свай повышает эффективность и точность работ.

Винтовые сваи находят применение в различных областях, включая строительство зданий, мостов, дорожные работы и многое другое. При выборе винтовых свай важно учесть условия местности, необходимую грузоподъемность и требования к надежности конструкции.

Подготовка к работе с винтовыми сваями включает в себя выбор подходящего оборудования, ознакомление с характеристиками грунта и выполнение необходимых инженерных расчетов.

Что это такое

Надежный фундамент является неотъемлемой частью каждого строения. Для его укрепления широко применяют деревянные, бетонные или металлические сваи, на которые ложится основная нагрузка. Винтовые сваи, в свою очередь, представляют собой конструкцию из двух основных элементов:

• Ствола, включающего ведущую часть с заостренным концом и удлинитель, и винтовых несущих лопастей, благодаря которым свай не вбивают в грунт, а ввинчивают.

• Этот метод обеспечивает более равномерное распределение нагрузки и повышенную стабильность фундамента.

При ввинчивании винтовых свай в грунт первыми вступают в действие направляющая часть с лопастями, а удлинитель обеспечивает способность погружать конструкцию до несущего грунта. Этот метод позволяет эффективно устанавливать сваи, обеспечивая прочное и стабильное основание для различных строительных объектов.

1. Индивидуальное и сельскохозяйственное строительство: В строительстве домов высотой не более 3 этажей, пристроек, хозяйственных построек и теплиц активно используют винтовые сваи. Этот тип фундамента эффективен и практичен для создания устойчивых конструкций.
2. Промышленное и гражданское строительство: В масштабных строительных проектах, таких как многоэтажные дома, склады, ограждения, общественные здания, заводы, фабрики, трубопроводы и эстакады, также находят свое применение винтовые сваи. Их прочность и стабильность делают их востребованными в различных сферах.
3. Транспортное строительство: В строительстве дорог, проездов, шумозащитных экранов винтовые сваи обеспечивают прочное основание, выдерживающее нагрузки транспортных структур.
4. Военное строительство: В сфере оборонных сооружений винтовые сваи также находят применение, обеспечивая устойчивость и прочность в различных условиях.
5. Водные сооружения и сооружения инфраструктуры: В строительстве мостов, причалов и других сооружений, связанных с водой, а также при возведении временных построек и рекламных щитов, винтовые сваи гарантируют надежное укрепление.
6. Реконструкция фундамента и укрепление склонов: При работах по реконструкции фундамента индивидуальных жилых объектов или крупных гражданских и промышленных сооружений, а также для укрепления склонов и берегов, винтовые сваи предоставляют эффективное и стабильное решение.
7. Индивидуальные параметры для каждого случая: Важно отметить, что параметры винтовых свай, такие как размер, диаметр, количество и толщина, вычисляются индивидуально с учетом особенностей каждого проекта, обеспечивая оптимальное и надежное строительное решение.

Отмечается, что винтовые сваи могут быть закручены в любом типе грунта. Особенно предпочтительны они при строительстве в условиях многолетней мерзлоты, а также на слабых, обводненных, крупнообломочных или пучинистых почвах.

Существует несколько типов винтовых свай, и выбор определенного варианта зависит от типа нагрузки, которую несет конструкция. Эти типы могут быть адаптированы в зависимости от конкретных требований проекта, включая нагрузку под ответственными углами, несущими стенами, ненесущими стенами и полом.

Конструкции бывают нескольких видов:

• Существует разделение винтовых свай по типу наконечника на сварные и литые. Литые наконечники, хотя и более дорогие, обладают высокой прочностью, легко проникают через препятствия и не подвержены деформациям. Их предпочтительно использовать в плотных грунтах или в условиях вечной мерзлоты.

• Еще одним важным параметром является толщина стенок винтовых свай. Согласно международному стандарту ICC AC358, минимальная толщина в нейтральном грунте должна быть не менее 8 мм, а в грунте с повышенной химической активностью – от 9,5 мм. Точная толщина рассчитывается с учетом будущих нагрузок и условий эксплуатации. Использование более тонких свай не рекомендуется, так как они более подвержены ржавчине и имеют более короткий срок службы.

В зависимости от толщины лопастей, применение винтовых свай различается. Для временных построек или зданий с небольшим весом допускается использование конструкций с толщиной лопастей 5 мм. Однако, при возведении зданий с долгим сроком эксплуатации предпочтительны конструкции с лопастями толщиной 9,5-12,5 мм, обеспечивающие повышенную прочность и устойчивость.

Количество лопастей также влияет на характеристики винтовых свай. Однолопастные сваи подходят для плотных грунтов с небольшой подвижностью, в то время как многолопастные, до 6 штук, являются универсальными и применимы на различных грунтах, особенно на слабых с небольшой несущей способностью. Многолопастные сваи обладают повышенной устойчивостью к различным видам нагрузок, включая выдергивающую, вдавливающую и горизонтальную.

Размер лопастей также имеет значение: широкие (диаметр больше диаметра ствола более, чем в 1,5 раза) предоставляют большую опорную площадь и эффективны в слабых грунтах, в то время как узкие лопасти (диаметр от 20 до 35 см) лучше проникают в твердую землю.

Для предотвращения коррозии и обеспечения долговечности конструкций, на них рекомендуется наносить специальное антикоррозийное покрытие толщиной не менее 400 мкм.

Достоинства и недостатки

Перед использованием винтовых свай важно рассмотреть их преимущества, которые сделали конструкцию популярной в частном и промышленном строительстве.

1. Скорость: Здания с винтовыми сваями сдаются на 15-30% быстрее, чем при использовании бетонного фундамента. Конструкция готова практически сразу после установки, не требуя ожидания застывания бетона.
2. Низкий уровень шума и вибраций: Винтовые сваи обеспечивают строительство с минимальными шумом и вибрациями, что позволяет проводить работы вблизи подземных коммуникаций или на заселенных участках.
3. Долговечность: Производители утверждают, что винтовые сваи могут простоять более ста лет.
4. Применимость в различных условиях: Винтовые сваи успешно применяются в условиях вечной мерзлоты, на болотистых участках, склонах и под углом, не требуя выравнивания участка.
5. Прочность и возможность повторного использования: Конструкция легко ремонтируется и может быть использована повторно, особенно при возведении временных построек.
6. Низкая цена: Завинчивание винтовых свай стоит дешевле бетона на приблизительно 30%, что связано с уменьшением объема земельных работ.
7. Работа в любых условиях и температурах: Винтовые сваи могут применяться в различных условиях и при любой температуре, за исключением экстремально низких температур ниже -30 градусов.
8. Установка небольшой командой: Сваи небольшого диаметра могут быть установлены небольшой командой из 3-4 человек, что делает их доступными для самостоятельной установки на дачных участках.

Важно отметить, что эти преимущества справедливы только для высококачественных конструкций, поэтому выбор производителя и материалов играет ключевую роль в обеспечении эффективности и долговечности винтовых свай.

Винтовые сваи обладают и некоторыми недочетами:

• Не пригодны для высокосейсмичных районов: Винтовые сваи не рекомендуется использовать в районах с высокой сейсмической активностью, где землетрясения могут повлиять на их эффективность.
• Требуется предварительный анализ грунта: Необходимо провести анализ земли перед началом работ, чтобы избежать установки в грунт, способный вызвать быструю коррозию, и таким образом предотвратить возможные проблемы.
• Не подходят для каменистого грунта: Винтовые сваи не следует использовать в каменистом грунте, так как твердые части в грунте могут повредить лопасти свай в процессе работы.

Закручивание винтовых свай не рекомендуется в текучих грунтах, таких как торф или песок, где они могут лишиться боковой поддержки. В случае необходимости установки в таких условиях, важно крепко связывать сваи между собой или глубоко закапывать их, чтобы предотвратить их нежелательное движение.

Предварительная подготовка

Перед началом установки винтовых свай важно провести анализ почвы. Этот процесс может быть выполнен геодезической или строительной фирмой.

Для самостоятельного анализа необходимо в нескольких местах произвести бурение почвы на глубину, превышающую залегание свай на 1,5 метра. Извлекая бур, можно оценить состав грунта на различных глубинах. В случае обнаружения крупных препятствий, таких как булыжники, строительные остатки или деревянные корни, монтаж свай может потребовать дополнительных усилий.

Также, при наличии воды на участке, важно установить сваи так, чтобы они избегали близкого расположения к воде. Этот предварительный анализ помогает обеспечить успешную установку свай и долговечность фундамента.

Далее следует определить необходимую длину винтовой сваи:

1. На устойчивом грунте: В случае устойчивого грунта обычно достаточно свай длиной 2,5 метра.
2. Сложный участок с перепадами высоты: На участках с сложным ландшафтом и неравномерной высотой потребуется использовать сваи разной длины для обеспечения оптимальной поддержки.
3. Неустойчивый грунт: В случае неустойчивого грунта необходимо добиться достижения устойчивого слоя, например, глины или песка, чтобы обеспечить надежное закрепление конструкции.

Прежде чем приступить к установке винтовой сваи, необходимо определить её глубину. Этот процесс включает пробное бурение, после чего в отверстие опускают камень на веревке и производят замеры.

Диаметр свай зависит от назначения постройки:

1. Диаметр 5,7 см: Подходит для заборов из сетки.
2. Диаметр 7,6 см: Рекомендуется для бетонных заборов, дачных домиков и небольших хозяйственных построек.
3. Диаметр 8,9 см: Используется для одноэтажных домов, каждая свая выдерживает 3-5 тонн.
4. Диаметр 10,8 см: Подходит для двухэтажных домов из легких материалов, выдерживает 5-7 тонн.

При расчете количества свай учитывается расстояние между ними, которое зависит от типа строения. Например, для деревянных и каркасных домов рекомендуется расстояние не более 3 метров, а для домов из легких материалов (пеноблоков или газоблоков) – не более 2 метров. При наличии сильных ветров расстояние должно быть не больше 2,5 метров.

Монтаж

Используя мясорубку, начинают закручивание свай с углов фундамента, где предполагается максимальная нагрузка. После этого вкручивают остальные сваи, выравнивая их по высоте с использованием горизонтального уровня. В случае, если полное выравнивание не достигается, излишки отсекают после установки.

Очень важно соблюдать строгую вертикальность монтажа и периодически проверять его в ходе выполнения работ. Важно помнить, что каждая свая имеет свое «место», и запрещено перемещение одной сваи на место другой.

Установка конструкций может осуществляться несколькими методами:

• Вручную;
• С использованием дрели;
• С применением специальной техники.

Выбор конкретного метода зависит от размеров конструкции и особенностей почвы.

Ручная работа

Ручная установка свай представляет собой простой и экономичный способ. В процессе работы легко контролировать угол наклона и величину крутящего момента. Однако глубина вкручивания конструкции ограничена до 3 метров, и для выполнения этой работы требуется больше свободного пространства.

Для выполнения ручной установки используется монтажный оголовок. Его закрепляют на верхнем торце сваи с помощью штырей. К оголовку приваривают два хомута, в которые вставляют рычаги, например, куски трубы с толстыми стенками.

Понять, как вкручивать винтовые сваи, довольно просто. Процесс включает несколько шагов:

1. Производится бурение скважины на глубину 50 см. Диаметр скважины должен быть на 10 см меньше, чем у лопастей сваи.
2. Конструкция с подготовленным оголовком устанавливается, после чего проверяется уровень.
3. Рабочие берутся за рычаги и начинают вкручивать конструкцию по кругу. В процессе работы необходимо следить за углом наклона.

Механический вариант

При работе с конструкциями больших размеров используют механические устройства, которые можно приобрести или изготовить самостоятельно.

Для использования механического варианта потребуется:

• Дрель, мотобур или любой электроинструмент мощностью от 2 кВт;
• Редуктор с понижающим числом, например, гайковерт с механизмом усиления крутящего момента. Достаточно редуктора на 4,7 кНм;
• Переходники для соединения силовой установки, сваи и вывода редуктора;
• Рычаг для поддержки.

Переходник между дрелью и редуктором можно создать из головки и болта: первую закрепляют на редукторе, болт вставляется в патрон дрели. Переходник между сваей и редуктором делают из оголовка, который закрепляют на свае. Его наконечник должен совпадать с редуктором.

Коротко о главном

Прежде чем приступить к монтажу винтовых свай, необходимо разработать план, определить количество свай и местоположение, а также провести проверку почвы. Важно правильно определить параметры свай, такие как длина и диаметр.

Установку свай можно выполнить вручную, с использованием дрели или специальных сваевертов, последние применяются для установки крупных свай.

Ручной монтаж включает в себя подготовку и закрепление рычага. Два человека берутся за рычаги и поочередно вкручивают сваю.

Использование дрели позволяет ускорить процесс. Дрель, редуктор и свая скрепляются вместе, после чего конструкция устанавливается, и начинается монтаж.