Все, что вы хотели бы знать о производстве винтовых и ЖБИ свай

Винтовые: плюсы, минусы, область использования

Винтовые сваи представляют сбой металлические изделия с толщиной стенки не меньше 4мм. Нижняя часть свай оснащена лопастями и острым концом, что позволяет ввинчивать конструкцию в любой грунт, кроме скалистых пород.

Преимущества винтовых опор:

• возможность монтажа своими силами с применением рычага;
• высокая скорость строительства;
• не требуется предварительная подготовка участка;
• возможность монтажа при любых погодных условиях;
• доступная цена изделий;
• ремонтопригодность с возможностью повторного использования;
• прочность и устойчивость фундамента;
• широкий ассортимент товарных предложений на отечественном рынке.

К недостаткам технологии относятся:

• склонность металла к разрушению под действием коррозийных процессов;
• в процессе монтажа некачественное гидроизоляционное покрытие может стереться;
• трудности при обустройстве подвальных помещений.

Область применения винтовых труб:

1. Строительство малоэтажных сооружений из кирпича, дерева, пеноблоков, бетона.
2. Укрепление существующих фундаментов.
3. Конструирование рекламных щитов и элементов ландшафтного декора.
4. Возведение легковесных построек сельскохозяйственного и промышленного назначения.
5. Стройтрестов заборов, гаражей, беседок.

Свайно-винтовой фундамент своими руками

Свайно-винтовой фундамент устанавливается в четыре этапа:

1. Сперва размечается участок.
2. Затем сваи погружаются и выравниваются.
3. Полости заливаются бетоном.
4. Заключительный этап — обвязка ростверком.

Поскольку установка СВФ не требует земляных работ, сделать разметку для фундамента не трудно: намечаются оси стен, перегородок и дополнительных конструкций путем установки кольев на небольшом отдалении от углов будущей постройки, а между ними натягиваются шнуры. На остальных этапах стоит остановиться подробнее.

Ввинчивание свай и выравнивание

Ввинчиваются сваи всегда по одному принципу, который не зависит от вида лопастей, наконечников и особенностей грунта.

Сначала в земле делаются направляющие приямки при помощи ручного или мотобура. Глубина скважин должна составлять 0.3-0.5 м, а в диаметре они должны быть чуть меньше лопастей. Так трубы можно более точно расположить и легче погрузить в землю.

Для ввинчивания в технические отверстия на сваях протягивается лом или труба с толстыми стенками нужного диаметра и при помощи силы двух человек сваи вкручивают в землю

Важно контролировать вертикальное положение конструкции при помощи строительного уровня

Для механического погружения понадобиться использовать спецтехнику.

Инструкция по закручиванию свай вручную

Сваи обвязывают ростверком в качестве которого выступают балки из дерева, бетона или металла. Для этого опоры фундамента должны располагаться в одной плоскости по горизонтали. Выравнивают сваи при помощи обрезки трубы болгаркой по заранее выполненной разметке.

Часто сваи вывинчиваются на этапе регулировки высоты, что ухудшает несущую способность конструкции: под опорой образуется рыхлый слой почвы. Из-за избыточных нагрузок фундамент проседает и конструкция деформируется.

Иногда из-за подземных препятствий на этапе заглубления опор, они могут отклоняться от вертикальной плоскости, смещаясь в сторону.

Траектория отклонения не должна превышать двух градусов. Если отклонение оказалось выше нормы, необходимо изменить размер опоры, соединив верхний сегмент и плоскость надстройки.

Заливка полостей свай

Заливка свай бетоном

Полости труб заливают бетоном для того, чтобы на внутренних поверхностях не образовывался конденсат, от которого не спасают даже полностью приваренные оголовки. Кроме того, бетон дает конструкции дополнительную жесткость.

Сваю нужно бетонировать до конца. Дополнительно сваи снаружи обрабатываются специальной смолой.

Ростверк и обвязка

Обвязка винтовых свай

Ростверк сооружают на расстоянии 0.5-0.7 м от земли. В его качестве могут служить деревянные и металлические балки. Также подойдет заливка монолитной лентой из железобетона. Технология обвязки зависит от материала:

1. Железобетон — самый дорогой материал для обвязки, но позволяет возводить на СВФ даже кирпичные здания. Сперва собирается опалубка, затем изготавливается армирующий каркас, который связывается со сваями рифленой арматурой, а после конструкция бетонируется.
2. Деревянные балки в качестве обвязки используют для строительства домов из бруса или бревна. Для крепления бруса привариваются плоские оголовки, балки соединяются в полдерева и крепятся к оголовкам болтами, саморезами или гвоздями.
3. В качестве металлических балок используют швеллеры, которые приваривают к оголовкам.

Не фатальной, но существенной ошибкой может стать отказ от обрезки технологических отверстий. Игнорирование этой процедуры приводит к снижению эксплуатационного срока фундамента. Если необходимо приварить оголовок и сформировать сварочные швы, их в обязательном порядке нужно окрасить.

Свайно-винтовой фундамент несложно монтировать без помощи профессионалов. конструкция мало зависит от внешних факторов, хорошо себя показывает практически на любом грунте, а ее возведение занимает немного времени.

Такое решение позволяет сэкономить на строительной бригаде и заказе спецтехники. Главное — правильно определить как глубоко залегают несущие пласты грунта, рассчитать шаг установки свай и их оптимальное количество.

Широколопастные и узколопастные

По ширине лопасти сваи делятся на две группы. К первой относятся узколопастные модификации, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза. Они применяются в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах.

Небольшая ширина лопасти сводит к минимуму риск ее деформации во время погружения в грунт. Хорошая же способность к восприятию проектных нагрузок обеспечивается:

• высокой несущей способностью самих грунтов;
• расчетом таких параметров, как количество витков, шаг и ширина лопасти, которые назначаются исходя из грунтовых условий площадки строительства и позволяют в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола (подробнее в статье «Сравнительный анализ винтовых свай с литым и сварным многовитковым наконечником»).

Ко второй группе относятся широколопастные сваи, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола. Имея большую площадь опирания, они хорошо проявляют себя в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся сравнительно невысокой несущей способностью, заторфованных грунтах, илах и водонасыщенных песках.

1.1. Классификация по конфигурации лопасти

Наряду с диаметром, обеспечивающим площадь опирания, для широколопастных свай необходимо подбирать и конфигурацию лопасти, которая делает возможной установку с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее в материале «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»). В зависимости от конфигурации лопасти сваи делятся на модификации для грунтов:

• текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных;
• туго-пластичных и полутвердых;
• твердых.

Конфигурация лопасти подбирается на основании данных о физико-механических характеристиках грунтов, для получения которых достаточно провести простую процедуру – экспресс-геологию (геолого-литологические изыскания) (подробнее читайте здесь «Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

1.2. Классификация по виду лопастей

В зависимости от вида лопастей сваи подразделяются:

• Свая винтовая лопастная (CBЛ) – винтовая свая, имеющая одну или несколько лопастей и ствол со значительно меньшей по сравнению с лопастью (лопастями) площадью поперечного сечения; лопасти могут быть размещены на наконечнике и по длине ствола.
• Свая винтовая спиральная (СВС) – винтовая свая, состоящая из конусного или открытого наконечника и ствола с приваренной многовитковой спиралью (спиралями).
• Свая винтовая комбинированная (СВК) – винтовая свая, имеющая конусный или открытый наконечник с приваренной многовитковой спиралью и ствол с одной или несколькими винтовыми лопастями.

Сваи кринер: плюсы и минусы

Начнем с плюсов.

1. Высокая несущая способность. За счет конусной формы ствола многовитковая свая максимально уплотняет грунт, и при прочих равных является лидером по соотношению диаметра ствола к несущей способности.  

2. Высокая стойкость к коррозии. Оригинальные сваи кринер покрываются толстым слоем цинка, способны долгие годы противостоять самым агрессивным факторам окружающей среды. Толстые стенки ствола сваи также способствуют долгому сроку службы

 Однако, при копировании технологии качество зачастую страдает, поэтому при выборе сваи обращайте внимание на уровень производителя и качество покрытия

3. Удобство монтажа. Набор типовых решений и готовое изделие в виде сваи в сборе с оголовком делает использование сваи krinner весьма удобным и простым, а отсутствие необходимости подрезать ее ствол и приваривать оголовок не требует сварки и последующей защиты сварочных соединений от коррозии. Про легкость вворачивания упоминалось выше.

Известно, что продолжением любых достоинств являются недостатки.

Отметим минусы многовитковых свай.

1. Хотя сваи кринер дают максимальное уплотнение грунта за счет клиновидной формы ствола, на выдергивание из грунта они служат хуже других винтовых свай. Причина очень проста – как говорят в народе “клин клином выбивают”. Работающая на максимальную несущую способность форма ствола сваи при отрицательной нагрузке не способна полноценно удерживать сваю в грунте, как и малый диаметр лопасти.  

2. Невозможность подбора одинакового крутящего момента для всех свай в свайном поле. Поскольку свая вворачивается сразу с оголовком, их необходимо закручивать на одну глубину для получения одного уровня фундамента. А грунт, даже на небольшом участке,  может серьезно отличаться по составу и несущей способности, поэтому сделать так, чтобы многовитковые сваи имели одинаковую несущую способность, и при этом располагались на одном уровне, невозможно.

Важное техническое замечание – выравнивание свай относительно друг друга допускается только путем завинчивания! Если при монтаже вывинтить одну или несколько заглубленных свай до уровня других – неизбежна последующая просадка сваи! Причина очень проста – взрыхленный грунт под клиновидным стволом.    . 3

Низкая стойкость к морозному пучению. Большая длина спирали приводит к самому главному недостатку многовитковых свай. Верхние, самые широкие витки спирали обычно располагаются в земле выше глубины промерзания. Подвижки грунта, вызванные морозным пучением, оказывают воздействие на верхние витки, которые в таких условиях работают как якорь и тянут сваю вверх. Прочитайте о первом недостатке многовитковых свай, и вы поймете, чем это чревато

3. Низкая стойкость к морозному пучению. Большая длина спирали приводит к самому главному недостатку многовитковых свай. Верхние, самые широкие витки спирали обычно располагаются в земле выше глубины промерзания. Подвижки грунта, вызванные морозным пучением, оказывают воздействие на верхние витки, которые в таких условиях работают как якорь и тянут сваю вверх. Прочитайте о первом недостатке многовитковых свай, и вы поймете, чем это чревато.

И если в теплой Корее или мягком климате Европы такая конструкция работает отлично, то для холодных регионов нашей страны многовитковая свая подходит слабо.

4. Высокая цена. Сваи типа “krinner” требуют специализированного дорогостоящего промышленного оборудования для их производства, изготавливаются в Европе, а следовательно – стоят значительно дороже других винтовых свай. Аналоги из Азии дешевле, но качество подобных изделий не гарантировано и требует оценки.

По виду взаимодействия с грунтом

Сваи делятся на 2 основных вида: висячие сваи и сваи-стойки. Принципиальная разница между этими видами свай следует из определения и может быть проиллюстрирована следующей картинкой:

Рисунок 483.1. 1 — сваи-стойки, 2 — висячие сваи

Висячие сваи

Сюда относятся все виды свай, которые опираются на сжимаемые грунты и при этом передают нагрузку на грунты основания боковой поверхностью (за счет сил трения, на рисунке 483.1 обозначены как т — касательные напряжения, возникающие в грунтах) и нижним концом (сжатие по площади на нижнем конце сваи, на рисунке 483.1 обозначены как σ — нормальные напряжения, возникающие в грунтах).

К сжимаемым грунтам относятся глины от текучей до полутвердой консистенции, суглинки, супеси и пески.

Примечание: При расчете висячих свай следует учитывать влияние отрицательных сил трения (если таковые имеются), уменьшающих несущую способность свай. Отрицательными (негативными) силами трения называются силы, которые возникают на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта. Отрицательные силы трения направлены вертикально вниз.

В свою очередь в пучинистых грунтах в зимнее время в результате пучения из-за промерзания грунта на боковой поверхности висячих свай могут возникать положительные силы трения, т.е. направленные вверх. Эти силы как бы пытаются выдавить сваи на поверхность. С одной стороны это приводит к повышению несущей способности висячих свай в зимнее время. А с другой стороны в материале свай кроме сжимающих могут возникнуть и растягивающие нормальные напряжения. Соответственно материал таких свай следует проверять расчетом на действие подобных растягивающих напряжений. Для восприятия этих растягивающих напряжений в ж/б сваях используется соответствующая арматура.

Сваи-стойки

Сюда относятся все виды свай, которые опираются на скальные грунты, а кроме того забивные сваи, опирающиеся на малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относят крупнообломочные грунты с плотным или средней плотности песчаным заполнителем, а также твердые глины, имеющие модуль деформации Е > 50 МПа (500 кг·с/см2) в водонасыщенном состоянии.

Модуль деформации грунта Е отличается от модуля упругости Е, тем, что при определении его значения учитываются не только упругие, но и пластические (остаточные) деформации.

Примечание: При расчете несущей способности по грунту основания свай-стоек силы сопротивления грунтов (силы трения на боковой поверхности) не учитываются, так как опирание на скальные (практически несжимаемые) грунты минимизирует вероятность осадки свай-стоек, а значит и силам трения на боковой поверхности, появляющимся при проседании висячих свай, взяться неоткуда. Исключение составляют все те же отрицательные сил трения. Они, если есть, при расчетах учитываются, так как снижают несущую способность свай.

Резюме

Вопреки распространенному мнению, что производство требует большого размаха и значительных финансовых средств, организовать его можно достаточно быстро и без существенных затрат.

Винтовые сваи стали широко применяться в строительной индустрии в связи с ее переходом к технологиям каркасного домостроения. Эти конструкции обладают многими преимуществами при обустройстве фундаментов, позволяя не проводить дорогостоящих мероприятий по рытью, армированию и бетонированию котлованов. Использование винтовых свай уменьшает общую стоимость строительства в среднем на 15-20%.

Винтовые сваи представляют собой конструкцию, напоминающую металлическую трубу с заостренным концом и резьбовыми лопастями на внешней поверхности. Благодаря им они могут ввинчиваться на необходимую глубину, после чего внутренняя полость изделий заливается бетонным составом. После застывания бетонного раствора такая опора полностью готова принять на себя всю нагрузку от возводимого сооружения, т.е. выполнять функции фундамента.

Расчеты специалистов и практика применения конструкций доказывают, что такое основание обходится при строительстве на 50-70% дешевле, при этом монтаж для обычного дома из пяти подъездов занимает всего один день. Расчетный срок эксплуатации фундамента из винтовых свай составляет примерно 150-200 лет. Еще одним достоинством данных изделий является возможность их применения на сложных грунтах и на поверхности с любым рельефом. Простота технологий производства и монтажа винтовых свай также доступна для освоения и не требует значительных усилий для подготовки персонала. С точки зрения организации малого предприятия по изготовлению и монтажу винтовых свай, данное направление является вполне осуществимым и весьма перспективным.

Реализация проекта предусматривает выполнение необходимых мероприятий в следующие сроки:

День сегодняшний

Сегодня классификация свай по способу заглубления приводится в действующем Своде правил СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»:

• забивные (вдавливаемые) железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки или в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств;
• сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;
• набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;
• буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;
• винтовые;
• бурозавинчиваемые.

В свою очередь, набивные сваи по способу устройства подразделяются на:

1. набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;
2. набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом;
3. набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин с последующим заполнением их бетонной смесью.

Буронабивные сваи по способу устройства подразделяются на:

1. буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод – с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
2. буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
3. буронабивные сваи с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня;
4. буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;
5. буроинъекционные диаметром 0,15 – 0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважин по разрядно-импульсной технологии;
6. буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком;
7. сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;
8. буроопускные сваи с камуфлетной пятой.

Далеко не все из перечисленного применимо на строительных площадках Санкт-Петербурга. Ограничения связаны с особенными инженерно-геологическими условиями в черте города, которые характеризуются наличием большой толщи слабых пылевато-глинистых водонасыщенных грунтов, имеющих низкие прочностные свойства и обладающих тиксотропностью (то есть при динамических воздействиях переходящих в плывунное состояние).

Рис. 2. Статистика использования разного вида свай (по Ван Импе).

В 2004 году Ван Импе, председатель международного комитета по фундаментостроению, представил следующую статистику использования разного вида свай в Европе:

• буронабивные сваи большого и малого диаметра занимают 52 % рынка;
• забивные сваи – 42 %;
• винтовые сваи – 6 %.

Почему именно буронабивным и набивным сваям большого и малого диаметра принадлежит пальма первенства? Ответ прост. Потому что только с их помощью удается решать сложный спектр конструктивных задач по устройству высокоэффективных свайных оснований. Только они делают возможным восприятие несущим слоем грунтов высоких (от 4000 до 25000 кН) нагрузок от высотных зданий и сооружений. Эти виды свай широко используются при строительстве внутри застроенных территорий, поскольку, являясь щадящими технологиями, исключают вибрационные и динамические воздействия на конструкции расположенных в непосредственной близости к строительной площадке существующих зданий. В практике международного строительства известны примеры устройства свай в районах с распространением слабых грунтов глубиной погружения до 75 м. В Санкт-Петербурге сваи с максимальной глубиной погружения 47,5 м были использованы при строительстве перехода на Ладожском вокзале.

Подбор производственных помещений

Наш бизнес-план по производству и монтажу винтовых свай с расчетами предусматривает создание предприятия на базе арендуемого производственного помещения площадью 280-300 кв. м. Помещение должно быть оборудовано подвижной кран-балкой и иметь соответствующие инженерные коммуникации. Для этого лучше всего подойдет уже действующий или неиспользуемый цех, в котором можно обеспечить приемлемый уровень влажности и хорошую проветриваемость помещений.

Для размещения администрации предполагается аренда (при наличии) или возведение пристройки (отдельно стоящего здания). Стоимость аренды производственного цеха и офисного помещения – 720 тыс. рублей в год.

Рейтинг продукции среднего ценового сегмента

Bau SVKS T/4 76*1200 mm (82262717)

Товар изготавливается на отечественных производственных мощностях. Сфера применения – оформление фундамента для возведения настилов, террас, продуваемых ограждений, открытых дорожек. Относится к категории конусно-спиральных. Оснащен кованым наконечником и многовитковой спиралью. При изготовлении используется стальная труба толщиной 3 мм. Параметры изделия – 1200*76 мм. Вес – 6,178 кг. Производитель наносит на продукцию горячую оцинкованную защиту, причем как с внешней, так и с внутренней стороны. На срок эксплуатации оказывает влияние степень агрессивности почвы, но он не может быть менее 100 лет.

Предусмотрено болтовое соединение, которое считается самым удобным. Работы по сварке и обрезке не нужны. Фиксация происходит «труба в трубу» с использованием болтов М12 и гаек. Можно прибегнуть к помощи U-образных оголовок-проушин.

Вкручивание осуществляется механическим или ручным способом. Идеальный вариант для монтажа в песок, супеси, суглинки, скальные почвы. Есть определенные ограничения по использования продукции. Не приемлют насыпные грунты, пылеватые пески, мягко-пластичные и текучие почвы.

Продавцы просят за продукцию 2308 рублей.

свая Bau SVKS T/4 76*1200 mm (82262717)

Достоинства

• расширенный функционал;
• широкий диапазон использования;
• практичность;
• скорость установки;
• надежность;
• долгий срок службы;
• универсальность;
• соотношение цены и качества;
• положительные отзывы.

class=’s-article__points-list’>

Винтовая свая 108*2500 mm (82200301)

Продукция от отечественного производителя пользуется повышенным спросом благодаря соотношению цены и качества. Монтировать быстро и просто. Можно использовать ручной метод, но позволит сократить время оформления основания специализированная техника. Товар отливается надежностью и прочностью. Отзывы положительные. Проблем с приобретением не возникает. Вес изделия – 25,5 кг.

Средняя стоимость – 4923 рубля.

свая Винтовая свая 108*2500 mm (82200301)

Достоинства

• качество защитного покрытия;
• добротность используемого материала;
• долгий эксплуатационный срок;
• функциональность;
• универсальность;
• стойко выдерживает существенные температурные перепады.

class=’s-article__points-list’>

Bau SVKS T/4 89*1200 mm (82262718)

Конусно-спиральная свая изготавливается на российском предприятии. Имеет кованый наконечник и многовитковую спираль. Заглубление происходит быстро и без особых усилий. Предназначена для монтажа фундамента под настилы, террасы, открытые дорожки, теплицы и так далее. Толщина стальных стенок – 3 мм. В качестве покрытия выступает горячее цинкование. Прослужит верой и правдой не менее 100 лет. Необходимость в бетонировании отсутствует. Завинчивание происходит при помощи рычажной штанги либо специализированной техники.

Идеальный вариант для скальных почв, песка, суглинков. Не подходит для таких типов почв, как текучих, водонасыщенных, насыпных, мягко-пластичных. Часто применяется при возведении беседок, хозблоков из минибруса, ограждений из профлиста. Вес – 7,682 кг, диаметр – 89 мм.

Средняя цена – 2588 рублей.

свая Bau SVKS T/4 89*1200 mm (82262718)

Достоинства

• функциональность;
• практичность;
• качество используемого материала;
• надежность;
• длительный срок службы.

class=’s-article__points-list’>

Свая винтовая 89*2000 (82021533)

Продукция от отечественного производителя пользуется большой популярностью благодаря надежности, долговечности и простоте в использовании. Вес – 14,6 кг, диаметр – 89 мм, длина – 2 м. Монтируется быстро, без привлечения посторонней помощи. Достаточно трех человек, чтобы осилить ручную работу. Можно воспользоваться техникой, если позволяют финансовые возможности. Отзывы о товаре положительные. Претензий нет. Брак в продажу не поступает.

свая Свая винтовая 89*2000 (82021533)

Достоинства

• надежность защитного слоя;
• долговечность;
• скорость установки;
• прочность;
• универсальность.

class=’s-article__points-list’>