Какой длины должны быть сваи винтовые сваи
Длина винтовых свай — это расчетный показатель, находящийся в прямой зависимости от внешних условий. Винтовой фундамент — это собой особый тип опорной системы, обладающий массой специфических возможностей. Его базовые свойства мало отличаются от показателей забивных свай классического типа, но, при этом, имеется целый ряд особенностей.
Несущая способность винтовых свай зависит от типа наконечника, формы и размеров лопастей и особенностей грунта на участке. Эти факторы зависят друг от друга — чем плотнее грунт, тем меньше диаметр лопастей и острее наконечник. В идеале, свая должна опираться на плотные слои грунта. В этом случае принцип действия опорного элемента максимально приближается к специфике работы забивных свай.
Однако, учитывая специфику погружения ствола, достичь контакта с твердыми слоями удается не всегда. Нередко глубина залегания плотных слоев оказывается слишком велика, и усилие завинчивания сваи становится слишком большим. Оно превышает возможности строительной техники, или превосходит пределы прочности стальных труб, которые начинают деформироваться и разрушаться.
В таких ситуациях погружение производится на доступную глубину, а несущая способность сваи обеспечивается за счет площади пятна опоры на лопасти. Кроме этого, большое влияние имеет сила трения стенок ствола, причем, с возрастанием глубины погружения увеличивается площадь контакта с грунтом и, соответственно, возрастает несущая способность. Примечательно, что сила трения стенок сваи зачастую превышает несущую способность опорного пятна, образованного лопастями.
Говоря о длине винтовых свай, нельзя забывать о наружной части ствола. Если строительство ведется на склоне, высота цокольной части постройки будет меняться в зависимости от угла наклона грунта к горизонтали. Соответственно, меняется и высота опор, компенсирующих уклон и обеспечивающих горизонтальное положение ростверка. Наружная часть сваи может быть довольно высокой, что существенно увеличивает общую длину ствола.
Определение длины сваи
Рабочие показатели винтовых свай определяются исходя из нескольких факторов:
- величина рабочей нагрузки
- назначение постройки
- условия службы опорных элементов
Для жилых построек длина свай определяется исходя из особенностей грунта на участке. Необходимо учесть:
- глубина залегания плотных слоев
- уровень грунтовых вод (в том числе почвенных вод, или верховодки)
- глубина промерзания в зимнее время
- высота цоколя будущей постройки
Глубина залегания плотных слоев грунта
Основным показателем принято считать глубину залегания плотных слоев грунта. При этом, если они находятся слишком близко к поверхности, придется либо проходить их насквозь, либо погружаться на достаточную глубину. В этом случае за основу принимают уровень промерзания в зимнее время, или, реже, глубину залегания водоносных горизонтов.
В любом случае, базой для расчетов должно стать тщательное геологическое обследование участка. Как вариант, достаточно достоверную информацию можно получить в местной геологической организации, но идеальный результат даст только пробное бурение.
Глубина промерзания грунта
Частой ошибкой становится привязка длины сваи к глубине промерзания грунта. Многие строители считают, что этого вполне достаточно, и не учитывают другие факторы. Мало того, они погружают сваи именно на глубину промерзания, не превышая ее. Результатом этого может стать подвижность опорных элементов, деформации в результате морозного пучения, а иногда — оседание стволов. Даже если грунт однородный и достаточно рыхлый (например, на участке мощный слой песка, и грунтовые воды находятся очень глубоко), погружать сваи следует как минимум на 0,5 м ниже уровня зимнего промерзания.
Сейсмические условия участка
Учитываются также сейсмические условия участка. Если в регионе наблюдаются подземные толчки, глубина погружения винтовых свай принимается не менее 4 м, независимо от других факторов влияния.
Присутствие плывуна из песка или супеси
Еще одним фактором, вынуждающим увеличивать глубину погружения (и, соответственно, длину свай), является присутствие плывуна (слоя с рыхлым и обводненным грунтом). Как правило, это слои песка или супеси. Они нестабильны — количество влаги в них может изменяться со временем. Если пробное бурение показывает плывун, придется проходить сквозь него и погружаться до сухих плотных слоев. Важный момент — достичь плотного слоя мало, надо погрузить в него сваю на 15-20 см для наиболее прочного контакта.
После подсчета глубины погружения к полученному значению следует прибавить высоту цоколя, которая также участвует в формировании длины свай. Поскольку все опоры после установки подрезают для получения горизонтальной плоскости, обеспечивать высокую точность не обязательно — главное, чтобы свая не оказалась слишком короткой.
Минимальная и максимальная длина свай
Технический диапазон длины винтовых свай принимается в пределах 1-12 м.
Минимальный размер подходит только для постройки заборов и ограждений в регионах с мягкими зимами. Максимальный размер используется при строительстве на торфяниках, заболоченных участках или на рыхлых, неустойчивых грунтах.
В продаже винтовые сваи чаще всего имеют длину от 1,5 до 5 м (с шагом по 0,5 м).
Самые длинные стволы поставляются на заказ, поскольку для длинномеров необходим специализированный транспорт. При этом, спрос на самые длинные сваи сравнительно низок, поскольку подобные стволы сложны не только в транспортировке, но и в установке.
Необходимо учесть — длину винтовых свай (теоретически) можно увеличивать до бесконечности. Когда ствол погружен почти на всю длину, приваривают соединительную муфту и вставляют в нее дополнительную трубу, после чего процедуру установки сваи можно продолжать. Пределом длины может быть лишь возросшая сила трения боковых стенок о грунт, при которой техника (или материал трубы) не справляются с нагрузкой. Поэтому, большинство строителей предпочитает работать со сваями длиной 2-2,5 м и наращивать их по мере необходимости. Это проще и удобнее, а результат тот же.
Расчетная длина свай для Подмосковья
Подмосковный регион отличается сравнительно мягкими зимами — глубина промерзания грунта в разных районах составляет от 0,65 до 1,5 м (в среднем, по региону глубина составляет 120-130 см). Лишь кое-где на севере региона грунт промерзает до 1,75 м, но таких мест сравнительно мало, и существенного влияния на общую картину они не оказывают.
Преимущественный состав грунтов, типичный для Подмосковья:
- глины
- суглинки
- супеси
- пески (мелкие, пылеватые)
При этом, особого единообразия в геологическом строении грунтов нет. В разных районах наблюдаются достаточно сложные составы. Например, нередко встречаются крупнообломочные включения, что может стать серьезной проблемой при погружении винтовых свай.
Необходимо учесть — состав грунтов в Подмосковье неоднороден и заметно отличается в разных районах. Поэтому, геологическое обследование участка настоятельно рекомендовано для всех строителей, особенно при постройке жилых домов. Руководствоваться средними показателями по региону не следует, поскольку подобные данные имеют лишь статистическое значение и в строительной практике применяться не должны. Исключение можно сделать лишь для сооружений малой значимости (заборы, ограждения, открытые беседки и т. п.).
Если понадеяться на усредненные данные, можно оказаться в сложной ситуации — погружение свай может быть затруднено, глубина недостаточна, морозное пучение может вызвать деформации свай и ослабление опорной системы.
Однако, учитывая сходство внешних условий и климатических особенностей региона, можно определить некоторые допустимые варианты длины винтовых свай для построек разного типа. Такие данные могут быть использованы, например, при покупке материалов во время подготовки к строительным работам.
Для фундамента каркасного дома
Фундамент каркасного дома относится к наиболее ответственным элементам конструкции. Подход к выбору длины свай должен быть максимально строгим и тщательным. В идеале, длину стволов следует выбирать только после пробного бурения и точного определения состава грунта. Необходима точная информация о глубине залегания плотных слоев и водоносных горизонтов.
В среднем, для подмосковных участков типична длина винтовых свай от 2,5 м (без учета высоты цоколя). Такой размер обычно обеспечивает контакт с плотными слоями, а также создает немалую силу трения боковых стенок ствола. Однако надо учитывать — приведен минимальный показатель, который не рекомендуется уменьшать. В любом случае, информацию о специфике грунта надо получить (как минимум, поинтересоваться у соседей).
При выборе длины винтовых свай надо учесть особенности рельефа на участке, поскольку они влияют на высоту цоколя. Особого внимания требуют участки с уклоном, где перепады высот могут быть довольно сильными. Винтовые сваи позволяют отказаться от дорогих и сложных земляных работ, обойтись без планировки площадки.
Главной задачей становится правильный подсчет длины ствола. Как правило, в торговых организациях длина свай меняется с шагом 0,5 м. рекомендуется иметь небольшой запас, который может быть весьма полезен при погружении стволов.
Для пристройки: веранды или террасы
Длина винтовых свай для пристроек также выбирается исходя из глубины погружения ствола плюс высота цоколя (рекомендуется иметь некоторый запас длины на выравнивание свайного поля по горизонтали и установку оголовков).
Глубину определяют обычным способом, исходя из состава грунта и гидрогеологии участка. Нагрузка от веса пристройки сравнительно невелика, что позволяет немного уменьшить глубину погружения свай. При этом, основные условия (превышение уровня промерзания грунта и опора на плотные слои) должны быть соблюдены. От этого зависит прочность и долговечность опорной системы, и, соответственно, всей пристройки.
Если терраса или веранда будут построены из тяжелых стройматериалов (кирпич, шлакоблок и т. п.), глубину погружения свай (и их длину) придется увеличивать на 0,5-1 м. кроме этого, надо учесть высоту цоколя, которая определяется показателями основной постройки (жилого дома).
Длина свай для бани
Винтовые сваи для бани можно считать оптимальным типом фундамента. Их длину можно ограничить двумя метрами, поскольку высоких цоколей у подобных построек не бывает.
Для снижения веса рекомендуется строить каркасную баню, что также позволит уменьшить длину свай (и ускорить процедуру их погружения в грунт).
При этом, учитывать особенности геологического строения и рельефа участка придется в обязательном порядке. Кроме того, надо заранее продумать систему водоотведения, иначе стальные сваи быстро начнут ржаветь. Это может существенно снизить срок службы фундамента.
Измеритель длины свай
Измеритель длины свай — это электроакустический прибор, действующий на принципе сопоставления параметров прямого и отраженного сигнала. Прибор способен работать со сваями длиной до 25 м, установленными в грунт. Использование такого устройства позволяет с высокой точностью определить глубину погружения ствола (погрешность большинства моделей не превышает 5 %).
Работа с прибором довольно проста. Инициирующий сигнал подается самим оператором — как правило, это обычный удар специальным молотком по верхнему концу сваи. Также можно подать инициирующий сигнал с помощью контакта с боковой стенкой трубы. Прибор с помощью сейсмодатчиков определяет время прохождения сигнала до конца ствола и обратно, что позволяет узнать длину подземной части опорного элемента.
Помимо длины, прибор способен обнаружить дефекты, механические повреждения сваи. Любые искажения отраженного сигнала позволяют судить об уровне повреждения свай, что дает возможность сразу получить представление о работоспособности опорного элемента. Все показатели обрабатываются с помощью электронного блока и передаются на компьютер с помощью интернет-соединения. Использование измерителя длины свай позволяет обнаружить любые дефекты и определить, насколько данная опорная конструкция готова к приему рабочих нагрузок.
ГОСТы и СНиПы
Работа с винтовыми сваями регламентирована несколькими нормативными документами:
- СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»
- СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»
- СТО 56947007- 29.120.95-050-2010 «Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай»
- ГОСТ Р 59106-2020 «Сваи сальные винтовые. Технические условия»
- ГОСТ 19912-20012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием»
- ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов»
Помимо приведенных нормативов могут быть использованы правила эксплуатации строительной техники, методы погружения винтовых свай и т. п. Тщательное изучение документов — задача довольно сложная, поскольку все нормативы написаны весьма подробно и содержат огромное количество информации. Однако пренебрегать этими данными нельзя, поскольку от них зависит исход работ, долговечность и безопасность построек.