Пошаговое руководство, как сделать винтовые сваи самому

Индивидуальные застройщики все чаще устанавливают дома, хозяйственные постройки, ворота и ограды на свайно-винтовое основание. На такие фундаменты ориентируются производители домов из профилированного бруса, собрать готовый дом «под ключ» на свайных опорах можно за 1-2 дня. Фундамент из винтовых свай может быть единственно возможным решением при строительстве в городской черте или в условиях компактного расположения соседних построек.

Практически в каждом регионе работают компании, оказывающие услуги по изыскательским работам и установке винтовых свай. Компании-подрядчики имеют современную технику и квалифицированных специалистов. Некоторым застройщикам по экономическим и другим обстоятельствам эти услуги недоступны, заказывать в специализированной компании установку 6-8 опор под фундамент бани просто нецелесообразно. Для небольших строений дешевле и проще сделать винтовые сваи своими руками, для изготовления опор можно использовать доступный инструмент и недорогой материал.

Винтовые сваи для фундамента можно приобрести на рынке, массовому потребителю покупать готовые опоры не всегда выгодно. Затраты на доставку нескольких опор для хозблока или для ворот могут превысить их стоимость. В этом случае самостоятельное изготовление мелкой партии винтовых свай становится экономически обоснованным.

Выбор конструкции свай

Конструкция винтовых свай не стандартизирована, каждый производитель выпускает изделия по собственным техническим условиям, чертежи свай доступны. При изготовлении опор своими руками, целесообразно руководствоваться размерами, указанными в этих чертежах. При любых конструкторских решениях, основными элементами винтовых свай являются:

• Трубчатое тело;
• Литой или сварной конусообразный наконечник;
• Лопасть различной конструкции;
• Оголовок для установки ростверка.

При выборе конструкции опор необходимо учесть массу строения и внешние нагрузки, от этого показателя зависит выбор типоразмера трубы. Оценить вес дома можно самостоятельно, необходимый диаметр и толщину стенок трубы определить с помощью справочников. Вес домокомплекта промышленного производства определяет производитель, требования к фундаменту указаны в документах на строение.

Преимущества столбчатого фундамента.

Столбчатое основание отличается простотой и скоростью производства работ. Установка несущих столбов не требует привлечения тяжелой техники для рытья котлована или траншеи. Бетон для заполнения опалубки можно приготовить на участке в небольшом миксере и выполнить заливку самостоятельно.

Фундамент из труб металлических своими руками.

Фундамент из труб является разновидностью столбчатого основания и закладывается по общим правилам установки несущих опор. Такой метод обеспечивает точную геометрию столбов, что гарантирует равномерное распределение внутренних нагрузок. Гладкая наружная поверхность несъемной опалубки помогает противостоять силам, которые возникают во время зимнего пучения почвы.

Столбы формируют из труб, которые плотно вгоняют в грунт и заполняют бетоном. Для распределения постоянной и временной нагрузки на все столбы равномерно, их связывают ростверком. Надежная конструкция ростверка снижает риск опрокидывания строения из-за пучения грунта.

Как рассчитать нагрузку строения из бруса на винтовые сваи

Для расчетов принимается: один квадратный метр поверхности сруба и несущих перегородок из самого распространенного строительного бруса 200х150 весит 70-100 кг. Один квадрат чердачного перекрытия с утеплителем весит от 100 до 150 кг, удельный вес кровли из рубероида или шифера – 50 кг, из черепицы – 80 кг. Погонный метр двойной обвязки винтовых свай брусом весит до 50 кг. При использовании в качестве ростверка металлопроката, вес определяют по справочникам. Необходимо учесть вес винтовых свай, один метр залитой цементным раствором опоры диаметром 108 мм весит 100 кг.

При расчете веса снежного покрова используют следующие данные:

• Южные районы – 50 кг на квадратный метр крыши;
• Средняя полоса – 100 кг;
• Северные районы – 190 кг.

Приведенные данные актуальны для пологих крыш с углом наклона менее 35 градусов, для остроконечных крыш применяют коэффициент 0.5.

Вес домового оборудования, отделочного материала и мебели застройщик определяет самостоятельно.

Для более точного сбора нагрузок лучше воспользоваться СП 20.1330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Особенности закладки опор из труб.

Ограничением для столбчатого основания является значительный вес постройки. Использование металлических труб позволяет увеличить несущую способность фундамента. Металлический корпус защищает бетонный столб от проникновения влаги и разрушения. Такие столбы не требуют дополнительного армирования.

Свайный фундамент металлических труб.

В зависимости от веса постройки, климатической зоны, состава и влажности грунта на строительной площадке, существует два способа установки металлических опор в качестве столбчатого фундамента. мелкозаглубленный и заглубленный.

На сухих непучинистых грунтах глубина закладки не превышает 0,8 м. Опоры вдавливают в скважины меньшего диаметра, заливают бетоном и обвязывают металлическим швеллером или деревянным брусом на расстоянии 30–40 см от земли.

Фундамент из металлических труб для веранды.

Важно! На площадках с высоким залеганием водоносных слоев и неустойчивым грунтом типа мелкого песка, супесей (смесь песка и глины), суглинков, глины, несущие столбы необходимо заглублять ниже отметки промерзания почвы. В средней полосе эта отметка составляет 1,2–1,5 м.

Скважины бурят на глубину 1,8 м диаметром, который превышает размер несъемной опалубки. На дно ямы засыпают крупнозернистый песок и вставляют металлическую трубу, которую заливают бетоном. Бетон пропитывает песчаную подушку, образуя устойчивое основание.

Изготовление свайных опор под брус своими руками

Толщина стенки трубы должна быть более 3.5 мм, длину трубы определяют по глубине залегания плотных слоев грунта. Эту работу можно выполнить с использованием простейшего винтового щупа. Чаще всего длина свай под фундамент не превышает 3-3.5 метров. Отрезки стальных труб такой длины можно приобрести в строительных компаниях и у коммунальщиков, отрезки реализуются как неликвиды по цене металлолома. Трубы, бывшие в употреблении, использовать не рекомендуется.

Необходимо учесть, что трубы могут быть бесшовными, изготовленными путем вальцовки на прокатных станах, и сварными. Использование сварных труб для фундамента нежелательно, при любом качестве сварных соединений, шов более подвержен коррозии.

Этапы выполнения требуемых работ

По причине того, что для возведения фундамента требуется довольно много свай, нецелесообразно будет размечать каждую из них с использованием циркуля. Благоразумнее потратить некоторое время для изготовления требуемых шаблонов.

Необходимо создать 2 шаблона:

1. Большой круг, который будет иметь диаметр, равный наружному диаметру винта;
2. Малый круг с диаметром, равным наружному диаметру трубы.

На шаблоны целесообразно нанести центральные оси. Благодаря этому Вам будет легче ориентировать их на стальной полосе в процессе разметки.

После выполнения шаблонов можно приступать к следующему этапу.

Изготовление наконечников

Оптимальная длина наконечника самодельной винтовой сваи в два раза больше диаметра трубы. Наконечники делают четырех типов:

• Из тела трубы;
• Из отдельных сегментов;
• Цельнометаллические;
• Крестообразные.

В первых двух случаях наконечник образуют 4-6 треугольных сегмента, вырезанные болгаркой из листового металла толщиной 4-5 мм или нарезанные в виде короны в нижней части трубы. Из этих сегментов нужно сформировать конусы в виде равнобедренной пирамиды, операция производится сваркой по прихваткам.

Цельнометаллические наконечники вытачивают из металлического круга диаметром, равным диаметру трубы, такие наконечники используют при установке свайных опор на плотных грунтах и почвах, содержащих камни и корневища.

Для легких грунтов можно сделать крестообразною пику: из треугольных заготовок сварить крестообразную пирамиду. Конструкцию приваривают к нижней части трубы на заглушку.

Самый бюджетный вариант – свая без наконечника, нижнюю часть трубы срезают болгаркой под углом 45 градусов, на отверстие устанавливают заглушку. Такой вариант используют для ограждений, когда устанавливают винтовую сваю не на плотный слой грунта, а заглубляют на 1.5-1.7 метра.

Начало работ

До того, как приступить непосредственно к процессу изготовления винтовых свай ручную, необходимо сделать чертеж. Он может быть выполнен в форме самого простого и незамысловатого эскиза. Однако на нем должны быть указаны:

• Диаметр необходимого ствола;
• Требуемая длина сваи (причем вместе с конусом);
• Высота конуса, а также его угол;
• Расстояние между нижним краем лопасти, а также вершиной конуса.

В случае, если Вам необходимо выполнить изготовление и монтаж винтовой сваи своими руками, необходимо в обязательном порядке также обратить внимание на ребра жесткости и оголовок.

Самым непростым моментом может стать определение необходимой длины сваи. Для этого требуется точно и грамотно выяснить, на какой глубине строительной площадки располагается плотный грунт.

Самый, казалось бы, корректный, и в то же самое время дорогостоящий способ уточнить этот немаловажный параметр – заказать необходимые геологические исследования. По их итогам как раз и выполняется расчет винтовых свай для фундамента.

Но, так как мы определились, что на сваях самодельного плана серьезных построек не возводят, подобные затраты станут не вполне целесообразными.

В случае самостоятельного подхода большая часть домовладельцев обращается за необходимой информацией к опытным практикам, которые имеют должное представление о составе грунта в области строительства.

В целом, длина сваи должна составлять на 300-500 мм больше глубины залегания несущего слоя. Именно на такую величину она должна выступать над уровнем земли.

Как изготовить лопасть для винтовой сваи

Самым сложным элементом винтовых свай являются лопасти, эта часть свайной конструкции выполняет насколько функций:

• Обеспечивает поступательное движение при закручивании;
• Снижает давление наконечника на грунт;
• Фиксирует опору в вертикальной плоскости;
• Препятствует выдавливанию при морозном пучении.

Лопасть устанавливают в нижней части опоры, общие требования к конструкции: оптимальная толщина – до 5 мм, наружный диаметр до 300 мм, шаг винта 0.2-0.4 от внешнего диаметра. Винтовые сваи изготавливают с одно- или двухзаходными лопастями.

Однозаходная конструкция самая простая и представляет шнек с одним оборотом. Из листового металла плазморезом вырезают заготовку в виде круга с внутренним посадочным отверстием, на заготовке делают разводку – односторонний диаметральный разрез. С помощью слесарного инструмента заготовку растягивают на

ширину шага винта. В двухзаходной конструкции две одинаковые лопасти наваривают на расстоянии 250-300 мм, нижняя лопасть монтируется на 20-30 мм выше наконечника.

Нижнюю часть – режущий край, лопасти затачивают под 45 градусов, острые края разреза закругляют. Лопасть монтируют перпендикулярно телу опоры, приваривают двойным швом. Надежность и качество сварного соединения обеспечивает долговечность опоры, при сварке рекомендуется следить за качеством сварного шва.

Раскрой полосы

С помощью грамотного построения раскроя стальной полосы можно в значительной степени сократить количество отходов.

Ширина и длина полосы должны быть кратными наружному диаметру заготовки лопасти:

1. Необходимо уложить большой шаблон по ширине без всяких припусков. К примеру, в случае, когда мы имеем диаметр 200 мм, ширина полосы должна составлять 200 мм;
2. Полоса должна соответствовать по длине диаметру шаблона, умноженному на количество заготовок (причем без всяких припусков на зазоры между заготовками).

Для того, чтобы все лопасти были одинакового размера, необходимо грамотно расчертить полосу: для этого требуется провести горизонтальную ось по её длине, а вертикальные, в свою очередь, — с шагом, который будет равен диаметру лопасти. Причем первую вертикаль необходимо разметить от короткой стороны полосы на расстоянии, которое будет составлять половину диаметра заготовки.

С использованием шаблонов происходит разметка кругов. Причем выполнять эти операции можно в любом порядке – сначала большие (наружные), затем малые (внутренние) или же наоборот.

В том случае, если Вы решаете не наносить оси на полосу, Вам необходимо начинать разметку с наружного контура заготовки.

Рекомендации по монтажу винтовых свай своими руками

1. Для усиления гидроизоляции опор целесообразно использовать двухкомпонентное антикоррозийное покрытие на основе полиуретановых смол.
2. Установка оголовка на верхнюю часть свай актуальна при обвязке фундамента брусом. Цельнометаллический ростверк можно приварить непосредственно к верхней части опоры, в этом случае оголовок не требуется.
3. Для предотвращения морозного пучения, лопасти свайно-винтового фундамента должны располагаться ниже глубины промерзания грунта.
4. До настоящего времени малоизучен гальванический эффект, разрушающий металл в наведенных электрических полях. От монтажа металлических фундаментов вблизи опор высоковольтных ЛЭП и трансформаторных подстанций лучше воздержаться.

Достоинства и недостатки

Фундамент из канализационных ПВХ труб имеет свои плюсы и минусы.

ФКТ отличается от других видов фундаментов рядом достоинств:

1. Лёгкие трубы не вызывают трудностей при транспортировке и складировании.
2. Пластиковые КТ поддаются обработке. Трубы легко разрезают ножовкой и торцовочной электропилой.
3. Монтаж свайного основания происходит вручную, не требуя применения тяжёлой строительной техники.
4. Наземная высота свай способствует постоянному проветриванию подпольного пространства, что не создаёт условий для скопления влаги, образования плесневых и грибковых колоний, не предоставляет убежища вредным насекомым, мышам и крысам.

Наряду с вышеупомянутыми достоинствами следует отметить ряд недостатков:

1. Фундаменты такого типа возводят только под лёгкие здания и сооружения.
2. Заливку бетоном труб можно производить только в тёплое время года. Зимой построить такой фундамент невозможно так, как процесс застывания раствора происходит при положительной температуре окружающего воздуха.
3. Конструкция свайного основания дома исключает устройство подвальных помещений и цокольного этажа.

Расчёты

Целью расчётов является определение оптимального количества свай, которые бы обеспечили стабильное положение дома относительно грунтового основания.

Зная диаметр канализационных пластиковых труб (в данном случае 160 мм), можно определить опорную площадь одной сваи: S = πR2 = 3,14 х 802 = 0,02 м2.

Расчёт свайного фундамента из КТ состоит из нескольких этапов:

• определение оптимального веса дома;
• расчёт необходимой площади опоры;
• определение характеристик грунтового основания;
• количество и план расположения свай;
• расчёт длины КТ.

Определение оптимального веса дома

Сбор нагрузок включает в себя вес всех конструкций строения, снеговую нагрузку на кровлю, вес будущей обстановки, технологического оборудования (системы кондиционирования, отопления, электротехнических устройств и пр.).
Также принимается во внимание максимальное количество людей могущих находиться в доме одновременно. Чтобы застраховаться от просчётов, полученный результат умножают на коэффициент надёжности (k = 1,1).

Необходимая площадь опоры

Сумму нагрузок делят на площадь дома, получая условную удельную нагрузку (кг/см2). Она должна быть меньше на 10 – 15% меньше сопротивления твёрдого грунтового основания.

Площадь дома делят на величину поперечного сечения канализационной трубы (0,02 м2), тем самым получают необходимое количество точечных опор.

Характеристики грунта

Свайный фундамент устанавливают в местах, где верхний пласт земли обладает слабой структурой (глинистые, пучинистые и болотистые почвы). Поэтому важно опереть трубы на нижний твёрдый слой грунта.

Опытным бурением стройучастка определяют глубину расположения твёрдых слоёв суглинистого, скального или каменистого основания. Кубик грунта (1 см3) испытывают давлением, определяя его сопротивление (кг/см2).

Сопротивление грунта можно узнать из вертикальной съёмки с привязкой к месту строительства. Документ хранится в отделе архитектуры и землеустройства местной администрации.

Сфера применения

Если почва соответствует предъявляемым требованиям, а сваи имеют достаточную толщину стенок и покрыты оцинковкой, их можно использовать для строительства жилого дома. При соблюдении технологии строительства такой фундамент имеет шансы прослужить более 100 лет. Однако большинство производимых в России свай не имеют толщины, достаточной для жилого дома.

Есть несколько сфер, где использование такого фундамента рационально:

• Возведение легких построек: бань, беседок, каркасных дачных домов, заборов из профнастила.
• Обустройство жилища-времянки. Фундамент будет сооружен быстро, масштабные земляные работы проводить не потребуется.
• Строительство на местностях с выраженным уклоном, неровным рельефом, вероятностью оползня. Любые участки, где на выравнивание или сооружение врытого в склон цоколя пришлось бы потратить много средств.
• Местности с высоким подъемом грунтовых вод.

Почва должна соответствовать требованиям, предъявляемым ICC FC358: она не должна изобиловать каменистыми включениями, быть слишком мягкой и рыхлой, содержать много сульфатов или располагать к коррозионным процессам. Особенно это касается строительства жилого дома.

Возможные ошибки и советы, как их избежать

Применение цемента низкой марки может вызвать разрушение свай. Для приготовления бетона нужно использовать цемент М 400–500.

Отклонение от вертикали скважин является следствием сверления «на глазок». При бурении скважин нужно обязательно использовать отвес или лазерный уровень.

Заливку фундамента не производят при отрицательной температуре воздуха — это приводит к разрушению монолита. Бетонируют сваи при минимальном прогреве воздуха 5–10 С.

Важная и полезная информация о трубах, применяемых для изготовления свай для возведения свайного фундамента — в этом разделе.