Фундамент – это основной конструктивный элемент здания, который принимает на себя все нагрузки от здания и передаёт их на грунт основания. Доля фундаментов в общих затратах на возведение здания составляет по стоимости 8–10 %, по трудоемкости 10–15 %.
Фундаменты работают в сложных условиях, подвергаются разнообразным силовым и несиловым воздействиям (нагрузки от массы здания и грунта, отпор грунта, силы пучения, вибрации и т. д.). Чтобы противостоять таким воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, к фундаментам предъявляются следующие эксплуатационные требования: прочность, долговечность, устойчивость на опрокидывание и на скольжение, стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии. Фундаменты должны удовлетворять эксплуатационным и экономическим требованиям.
Разнообразие материалов и конструктивных решений зданий, климатических и грунтовых условий определило несколько типов фундаментов. В малоэтажном строительстве чаще всего применяются ленточные, столбчатые, плитные фундаменты и фундаменты из винтовых свай.
Сегодня фундаменты из винтовых свай - одно из самых прогрессивных решений. При устройстве таких фундаментов объем земляных работ может быть снижен на 80 %, а расход основных материалов - до 45 %.
Фундамент из винтовых свай – это группа ввинченных в грунт специальных свай, которые образуют единое свайное поле. После погружения сваи в грунт выше поверхности земли остается часть ее ствола, на который приваривается оголовок. Оголовок предназначен для крепления обвязки. На обвязку опираются надземные конструкции здания или сооружения. Кроме этого, обвязка связывает сваи и придает фундаменту жесткость и устойчивость.
Винтовая свая – это металлическая труба с заостренным концом и лопастью специальной формы в нижней части. Благодаря особой конструкции лопасти, свая, погружаясь в грунт, уплотняет его, улучшая свойства основания. Острие и лопасть винтовой сваи, как и любого свайного фундамента, должны опираться на хороший плотный грунт.
Применение по типу винтовых свай:
- Широколопастные сваи с одной лопастью, размещенной на наконечнике в нижней части трубы. Это самый распространенный в частном строительстве тип винтовых свай, позволяющий возводить фундаменты на большинстве видов и разновидностей грунтов. Обычно применяется для легких хозяйственный построек и одноэтажных домов из дерева или каркасных панелей. При правильном выборе диаметра лопастей и количества свай на таких фундаментах также возводят дома и из легкобетонных блоков (рисунок 1, а).
- Сваи с повышенной несущей способностью, устойчивостью к осадке и выдергивающему воздействию. Их характерное отличие – наличие двух лопастей, разнесенных по высоте сваи. Можно использовать для фундаментов двухэтажных домов. В самостоятельном частном строительстве применяются редко, так как вручную, без спецтехники, ввинтить такую сваю в грунт практически невозможно (рисунок 1, б).
- Узколопастные сваи с выраженным коническим «винтом». Используются для строительства фундаментов на каменистых грунтах (рисунок 1, в).
- Специальные сваи, предназначенные для создания фундаментов в условиях вечной мерзлоты. Требуют применения специальной технологии ввинчивания, поэтому в практике самостоятельного частного строительства не используются (рисунок 1, г).
Рисунок 1. Типы винтовых свай
а - широколопастные сваи с одной лопастью; б - сваи с повышенной несущей способностью, устойчивостью к осадке и выдергивающему воздействию; в - узколопастные сваи с выраженным коническим «винтом»; г - специальные сваи, предназначенные для создания фундаментов в условиях вечной мерзлоты
Свайные фундаменты применяются в строительстве с древности. Первыми сваями были бревна, которые забивали в грунт.
Винтовой способ погружения был изобретен в начале XIX века. Сначала винтовые сваи использовали для устройства причалов, но затем сфера их применения стала расширяться. Так, например, при постройке маяка в Великобритании на нестабильном грунте Темзы были применены именно винтовые сваи.
Строительство на свайных фундаментах стало развиваться с начала XX века. Этому способствовало появление новой техники для точного и глубокого погружения свай. В 50-х годах XX века началось активное использование механического оборудования для ввинчивания свай.
После того как было доказано, что такие фундаменты надежны, долговечны и подходят для применения на многолетнемерзлых, пучинистых и обводненных грунтах, ограничений по их использованию практически не существует, их стали применять в военном строительстве.
Первый отечественный стандарт для строительных работ ТУВС-55 «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов, опор мостов на винтовых сваях» был принят в 1955 году. Многие его положения вошли и в современные строительные нормы и правила.
В качестве заключения стоит отметить достоинства и недостатки свайных винтовых фундаментов.
Достоинства:
- устройство винтовых свай возможно на грунтах практически любого типа в разных климатических регионах, в том числе в болотистой местности и в регионах с вечной мерзлотой;
- уровень грунтовых вод не оказывает большого влияния на устройство и работу этого типа фундамента;
- при промерзании морозоопасного грунта силы морозного пучения на сваи не действуют;
- ввинчивание свай уплотняет грунт, повышая его несущую способность;
- инженерные коммуникации можно проводить одновременно с установкой элементов фундамента или после его возведения;
- долговечны;
- подходят для строительства дома на местности со сложным рельефом;
- могут монтироваться в любое время года;
- монтажные работы осуществляются в минимально короткий срок, при этом сразу после устройства фундамента можно возводить здание;
- винтовые сваи могут быть ввинчены самостоятельно, без использования специальной техники;
- монтаж свайно-винтового фундамента не требует разработки котлована и устройства опалубки;
- фундамент из винтовых свай на 30-40 % дешевле, чем бетонный.
Недостатки:
- сложность ввинчивания свай на сильно каменистых грунтах;
- большая нагрузка на винтовые сваи может привести к осадкам фундамента и как результат – к деформациям здания;
- необходимо обязательное устройство систем водоотведения от свай, что ведет к дополнительным затратам;
- нельзя полностью исключить коррозию материала свай. Сваи в процессе производства получают необходимую защиту – покрытие слоем цинка и полимерных материалов;
- несущая способность винтовых свай небольшая, поэтому винтовые сваи используются только в малоэтажном строительстве и строительстве легких сооружений;
- невозможно устроить полноценный подвал или цокольный этаж.
Список литературы
1. Николишин, И. Фундамент на винтовых сваях / И. Николишин [Электронный ресурс]. - [Б. м.] : Издательство «Издательские решения», 2018. - Электрон. дан. - URL: https://ridero.ru/books/fundament_na_vintovykh_svayakh/ - (17.03.2019).
2. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии) : учебник / Б. И. Далматов. - 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург.: Издательство «Лань», 2017. - 416 с.
3. Свайные фундаменты. Свод правил : СП 24.13330.2011. - Актуализир. ред. СНиП 2.02.03-85 ; введ. 2011-05-20 // Техэксперт [Электронный ресурс] : проф. справ. система / АО "Кодекс". - Электрон. дан. - [Петрозаводск], [2010]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200084538/ - (05.04.2019).