Разнообразие видов свай — изучаем их разнообразие

Свайные фундаменты стали оптимальной заменой традиционным типам оснований в зданиях различного назначения. Это длинные подземные структуры, размещенные на одинаковом расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить правильное распределение нагрузок. Если интересует, то можно ознакомиться с разнообразными видами свай.

Общая черта всех свай – использование с целью передачи нагрузок на несущие слои грунта некоторых типов грунта. Вся нагрузка от здания передается на более низкие слои почвы, имеющие большую плотность и устойчивость в сравнении с теми участками, что расположены выше. Также сваи позволяют выполнять строительство на склонах и холодных регионах, где традиционные виды работ осуществить невозможно из-за постоянных перепадов температур, наличия осадков. 

Помимо столбов для фундамента, не следует забывать о ростверке – конструкция, усиливающая фундамент и распределяющая нагрузку на почву. В качестве ростверка используются плиты или балки, которые соединяют все сваи. Они делятся на следующие категории относительно горизонта:

• низкие. Располагаются ниже уровня поверхности, передавая через подошву часть усилия в грунт;

• промежуточные. Установка осуществляется без заглубления. Все располагается на поверхности грунта. Основная особенность – отсутствие передачи давления по подошве.

Наклонные сваи применяются именно в последнем типе ростверков для усиления фундамента. Существует несколько типов расположения столбов. Одиночное предполагает возведение легких каркасных сооружений. Ленточный монтаж предусмотрен для несущих стен, кустовой вариант нужен для строительства колонн и столбов, а сплошная установка нужна при возведении башен и домов больше одного этажа.

Классификация свай

Теперь пора разобраться в том, какие бывают сваи. Классификация свай выполнена следующим образом:

• длина – короткие и длинные. Чем короче, тем жестче конструкция; 

• форма сечения. Круглые, пирамидальные, конические, трапециевидные, крестообразные, сплошные, пустотелые, тавровые или двутавровые;

• классификация свай: свая стойка (при опирании подошвы свай на скальные грунты) и висячая свая (которая работает при силах трения по боковой поверхности тела сваи);

• материал, из которого были произведены сваи. Бетон, метал, железобетон, грунтобетон, дерево;

• конструкция. Цельная, составная. Второй вариант изготовлен из нескольких секций, где есть тупой нижний конец или острие. Они подходят при необходимости монтажа столбов на большой глубине, когда требуется передать всю нагрузку на почву. Могут присутствовать уширения на отдельных уровнях;

• способ монтажа. Вдавливаемые, набивные, забивные, вибропогружные и винтовые.

Выбор свай для фундамента осуществляется в зависимости от высоты постройки, предполагаемой нагрузки, вида грунта, климатических условий, сейсмической активности. Например, на мерзлой почве или в регионах с регулярными землетрясениями нельзя применять сплошные столбы из железобетона, где отсутствует поперечное армирование. При этом в таких же условиях рекомендуется использовать сваи из железобетона. Главный недостаток ж/б столбов – их нельзя использовать в гидротехнических сооружениях. Они могут просто преждевременно обрушиться.

Если применяются сваи, которые монтируются вдавливаемым или забивным способом, необходимо привлечение спецоборудования: копры, установки вибрационного, ударного действия, а также молоты. Оборудование бывает гидравлическим, дизельным, гидравлическим или механическим.

Материал изготовления

Следует подробнее остановиться на материалах, из которых изготавливаются сваи для фундаментов:

• железобетон. Конструкции сборного типа выпускаются на заводах. Монолитные столбы изготавливаются на строительных площадках согласно проекту, разработанному архитекторами. Допускается использование обычной или предварительно напряженной арматуры. В качестве заливки может применяться тяжелый бетон, в котором необходимо соблюдать показатели в плане морозоустойчивости;

• металл. Чаще всего в качестве основы применяется прокатный профиль или сварные конструкции. Отлитый столб обладает большей надежностью в сравнении со сваренной разновидностью благодаря отсутствию потенциально уязвимых участков. Для усиления защиты от коррозии поверхность металла покрывается цинком, каменноугольными смолами или битумом. Лопасти могут быть также отлиты или приварены. Изготовление лопастей допускается с применением чугуна и даже пластика;

• дерево. Такие сваи в своей основе используют сосну или ель. Также можно выполнять выпуск столбов из кедра и дуба. Оптимальный вариант – прямоствольные бревна, заранее очищенные от коры. Нижняя часть столба должна быть заострена, а в особо плотном грунте потребуется металлический башмак, который защищает изделие от разрушения при монтаже с использованием молота.

Самым долговечным вариантом является металл при его правильной обработке и заливе полости внутри столба бетоном. К тому же нельзя забывать и возможность повторной эксплуатации металлических свай после демонтажа старого здания.

Способы погружения

Существует несколько методов установки свай во время строительства объекта. Выбор зависит от типа сваи, грунта и наличия дополнительного снаряжения. Строителям доступны такие сваи по способу установки:

• забивные. Самый распространенный вариант благодаря доступности оборудования и постоянному использованию в нашей стране. Для монтажа нужны пневматические молоты. Обязательно выполнение расчетов, которые позволят вычислить глубину погружения столба. Также учитывается сила удара для того, чтобы не повредить конструкцию. Монтаж должен осуществляться строго перпендикулярно поверхности почвы, чтобы не было необходимости исправлять ошибки, что обходится дорого;

• буронабиваемые. Они изготавливаются непосредственно на стройплощадке – скважина заполняется бетонной смесью, после чего туда помещается каркас из арматуры. Такие сваи отличаются минимальной стоимостью и высокой скоростью производства;

• винтовые. Отдельные модели могут отличаться друг от друга в зависимости от грунта, где планируется строительство; 

• вдавливаемые. Сваи данного типа разработаны с целью ведения строительных работ вблизи уже существующих зданий, которые нельзя повредить или разрушить из-за воздействия вибрации. Монтаж предусматривает вдавливание в землю столбов с использованием оборудования, которое не дает никакой вибрационной нагрузки на почву и постройки рядом.

Бывают и вибропогружаемые сваи, которые учитывают одно свойство почвы – она меняет свою структуру в случае воздействия вибрации. Установка выполняется с использованием оборудования, отличающегося высокой сложностью и стоимостью. Форма поперечного сечения также может отличаться в зависимости от использованных материалов.

Таким образом, использование свай для фундаментов имеет свои достоинства:

• отсутствие необходимости в рытье траншей и котлованов, которые отнимают не только время, деньги, материалы. Если нужно возвести небольшой жилой дом или офисное здание (в зависимости от количества этажей и разновидности столба), строительство фундамента из свай является оптимальным решением;

• минимальный расход арматуры и бетона. Они используются преимущественно при заливе внутрь столбов с полостями и ростверка;

• отсутствие ограничений на выполнение фундаментных работ – это включает и зиму, когда традиционное строительство останавливается до наступления тепла;

• строения на основе свайного фундамента лучше переносят смещение грунта, наводнения.

Наиболее популярны сваи в регионах с небольшим объемом равнин, удаленных частях страны, где крупная строительная техника не разместится. Также возводятся и более крупные виды зданий – в такой ситуации применяются крупные сваи с соответствующим оборудованием, которое доступно в основном в крупных городах.

Виды винтовых свай

Самыми распространенным типом свай в строительстве небольших жилых домов и других объектов являются винтовые конструкции. Они были созданы для того, чтобы компенсировать силы пучения на элементы фундамента постройки и простого достижения нижних пластов, а не для того, чтобы сократить затраты на возведение. Бывают следующие виды винтовых свай:

• широколопастные. Используется одна лопасть литого наконечника;

• узколопастные. Являются аналогом шурупа с большим количеством витком, где литой наконечник соединен с основой сваи при помощи сварного шва. На объектах, строящихся в условиях вечной мерзлоты, применяются варианты, где есть зубья в пределах периметра нижнего среза. В грунтах с обильным содержанием плотных пород и камней используются наконечники с заострением;

• многолопастные. Используется несколько лопастей, расположенных по длине. Это обеспечивает лучшее опирание и компенсацию подвижек по вертикали.

Бывает множество вариаций винтовых свай, которые обусловлены длиной изделия, а также условиями эксплуатации. Общим является стандартная конструкция, куда входит тело, представляющее собой бесшовную трубу со стенкой от 3-х миллиметров толщиной. Больше всего встречается стальное тело (СТ3, 30ХМА). Чем толще стенка, тем дольше способна прослужить конструкция. Особенно это касается изделий с дополнительной обработкой поверхности.

Лопасти обычно привариваются к телу столба. В качестве альтернативы могут применяться наконечники с лопастями (они также сварены или отлиты). Одно из преимуществ лопастей заключается в преобразовании крутящего момента в продольное перемещение во время опускания сваи в землю. Горизонтальные усилия компенсируются, что гарантирует устойчивость во время эксплуатации уже готовой постройки. Именно поэтому винтовые сваи считаются оптимальным вариантом для пучнистых, слабых и вечномерзлых грунтах.

Особенности, разновидности винтовых свай

В верхней части винтовой сваи предусмотрены отверстия для установки, с помощью которых персонал сможет закручивать столб в землю. Это исключает потребность в наличии спецтехники, но для успешного выполнения задачи потребуется не менее двух человек и достаточное количество пространства по следующим причинам:

• второй человек должен контролировать то, насколько ровно вкручивается столб в почву при помощи уровня. Это позволит исключить ошибки и дорогостоящее исправление;

• много пространства нужно для того, чтобы было проще прокручивать рычаг. Чем он длиннее, тем легче будет строителю.

Верхушки свай могут быть отсечены при необходимости выравнивания всего фундамента и подготовке ростверка. В распоряжении специалистов находится несколько видов свай, которые можно отличить по маркировке:

• СВС. Сварной наконечник;

• ВСЛ. Наконечник литой;

• ВАУ. Сборная конструкция – анкерная, винтового типа;

• СВП. Присутствует пика. Также отмечается как СВС-П;

• СВК. Модификация с конусом. Встречается обозначение СВС-К.

Не рекомендуется использовать винтовые сваи в постройках с количеством этажей больше трех (учитывается и мансарда). При этом для зданий с такой нагрузкой подходят лишь сваи СВС (многолопастные). Остальные постройки могут быть возведены с применением односпиральных версий столбов. Чтобы облегчить строительство объектов, предусмотрены сваи с переменным диаметром. Они разделены на серии:

• F – отличаются круглым фланцем;

• R – используется квадратный фланец;

• T – в пластине оголовка есть монтажные отверстия;

• U – оголовок является П-образным;

• Z – предусмотрен винтовой анкер для использования в легких конструкциях.

В маркировке СВС указывается по порядку тип, диаметр, толщина стенки, размеры лопасти, полная длина. Существуют сваи, в которых маркировка дополнена указанием на определенного производителя.

Помимо строительства небольших домов и хозяйственных конструкций, винтовые сваи востребованы при возведении таких сооружений:

• теплицы, беседки, другие малые архитектурные формы;

• столбы фонарные, линий электропередач;

• наружная реклама;

• временные конструкции (павильоны);

• заборы;

• лестницы;

• усиление монолитного фундамента.

Транспортировка до места монтажа осуществляется грузовыми автомобилями или поездами, где есть возможность закрепить изделия так, чтобы они не могли выпасть за пределы кузова/вагона. Допускается хранение на открытом воздухе, если предусматривается скорая установка или когда изделия обработаны антикоррозионным покрытием.

Правила работы со сваями регулируются актуальными СНиП и нормативной документацией. При создании проекта фундамента со сваями учитывается диаметр, глубина монтажа, бетон, используемый для заливки полостей, а также арматура. Сваи являются фактически универсальным компонентом, без которого не обходится даже крупное строительство, если учитывать более крупные разновидности столбов. Наличие надежной опоры защитит здание вне зависимости от назначения от природных катаклизмов, и увеличить срок службы постройки от нескольких десятков до сотен лет, учитывая назначение объекта.

Как выбрать диаметр свай?

Выбор диаметра сваи зависит от нескольких факторов:

1. Нагрузки на фундамент и тип почвы: чем меньше крепость почвы и чем больше нагрузки на фундамент, тем больший диаметр сваи нужен.

2. Высота подземной воды: если подземная вода находится на малой глубине, необходимо использовать сваи большего диаметра, чтобы обеспечить более надежное закрепление фундамента.

3. Тип здания: для тяжелых конструкций, таких как многоквартирные дома, нужны сваи большего диаметра.

4. Геометрия свайного поля: если сваи располагаются плотно друг к другу, то можно использовать сваи меньшего диаметра.

5. Длина сваи: чем длиннее свая, тем большего диаметра она должна быть, чтобы выдерживать нагрузки.

Обычно для постройки жилых домов используют сваи диаметром от 150 до 300 мм. Например, для дома с одним этажом, расположенного на устойчивой почве, может быть достаточно свай диаметром 150-200 мм. Однако для более крупных и сложных проектов, таких как многоквартирные дома, может потребоваться использование свай большего диаметра, например 250-300 мм. В любом случае, для определения оптимального диаметра свай, необходимо провести грунтовые и инженерно-геологические исследования, а также проектирование фундамента.

Видео. Винтовые сваи от А до Я, СЕКРЕТЫ И ХИТРОСТИ МОНТАЖА!