Что собой представляет основание на винтовых сваях
Глубина промерзания и винтовые сваи
Свайно-винтовой фундамент появился давно. Изначально, он использовался военными, для быстрого возведения различных сооружений соответствующего назначения.
Поэтому и разработкой фундамент на винтовых сваях, занимались военные инженеры, которые ставили своей целью, создать такое основание, которое обладало бы уникальными возможностями, в быстроте возведения и надежности.
Со временем, данные разработки стали широко использоваться в промышленном и гражданском строительстве. Как ни странно, но в нашей стране, использование свайно-винтового фундамента началось на севере, а только потом распространилось на остальные регионы.
В отличие от ленточного или монолитного основания, свайная конструкция отличается тем, что проект под нее можно делать для участков, которые имеют сложную поверхность, например, сплошной склон либо значительные неровности, выравнивание которых займет много времени и денег. Благодаря такому фундаменту можно сохранить первозданность земельного участка, если он расположен в живописном месте.
Свайно-винтовая конструкция представляет собой комплект обсаженных на конус пустотелых металлических труб. Погружаемые в грунт заострённые части элементов, имеют шнековые спирали или винтовые резьбы (поэтому их ещё называют геошурупами). На противоположные концы навариваются плиты, служащие привалочными плоскостями для создания ростверка.
Так как все элементы конструкции делаются из стали, то находясь в земле, под воздействием влаги и других неблагоприятных факторов, они могут подвергаться разрушению.
Основание в разрезе почвы на сваях винтового типа
Чтобы обезопасить опору здания от нежелательных процессов, поверхность свай покрывается цинком либо другим инертным металлом, стойким к коррозии. Некоторые специалисты рекомендуют также обрабатывать сваи и другими возможными способами, дабы увеличить их живучесть.
Например, основная масса производителей винтовых опор, устанавливает для своей продукции срок службы более 30 лет. На практике же период эффективной эксплуатации достигает не менее 50 лет. Связано это с тем, что качественные сваи, которые изготовлены по технологии, имеют большой запас прочности. А в случае покрытия поверхностей изделий горячим цинком по стандарту DIN EN ISO 1461, срок использования винтовых фундаментов гарантируется до 120 лет.
Говоря о сроке службы, не стоит забывать и о глубине погружения свай. По общим правилам, забуривание осуществляется ниже уровня промерзания грунта.
Это вызвано тем, что грунт, который не промерзает, обладает отличной несущей способностью, и не подвержен различным сезонным движениям. Тот слой, который промерзает, имеет свойство раздуваться, вспучиваться при замерзании и оседать при оттаивании. К примеру, мелкозаглубленный ленточный фундамент не сможет выдержать подобных температурных колебаний и начнет трескаться.
Сами по себе сваи имеют различную длину и диаметр. Если с длиной все понятно, то насчет диаметра лучше рассказать более подробно. Здания имеют различную массу, и конструкцию. Поэтому сваи и выпускаются разного диаметра. Чем больше диаметр, тем лучшие несущие свойства у свай.
Главным недостатком металлических свай, которые производятся в нашей стране, является то, что они не могут использоваться под мощные и тяжелые конструкции – каменный дворец на них не поставишь. Лучше всего их применять под дачные дома, бани, веранды, различные пристройки, то есть строения из дерева, каркасные конструкции.
Разобравшись, что собой представляет подобное основание, можно переходить к его установке.
Устройство и преимущества винтовых свай
Винтовая свая используется при обустройстве свайных. В конструкции изделия есть: стержень, оголовок и лопасти. Ввинчивать винтовые сваи в грунт можно как вручную, так и используя специальную технику. Винтовые опоры могут быть длиной до 20 м и диаметром до 350 мм. При этом зачастую применяются сваи, диаметр которых составляет от 5.7 до 21.9 см. Размеры сваи подбирают, учитывая тип грунтов на участке и массу возводимого здания или сооружения. На рыхлых грунтах нужно использовать длинные сваи, а под массивные строения потребуется устанавливать опоры с большим диаметром.
Основные преимущества винтовых опор:
- Быстро монтируются, демонтируются независимо от погодных условий и площади возводимого здания.
- Не оказывают вибрационного воздействия на грунт, поэтому не наносят вреда другим соседним строениям.
- Позволяют возводить надежное основание на ограниченной площади с уже существующими строениями.
- Могут использоваться зимой на неустойчивых почвах, а также на участках с высокими грунтовыми водами.
- Позволяют сократить сроки строительства зданий и сооружений.
- Могут использоваться на участках со сложным рельефом.
- Недорого стоят, по сравнению с другими типами свай.
При выборе опор для свайного фундамента требуется уделять больше внимание их качеству, поэтому не стоит приобретать их у малоизвестных компаний. На предприятиях известных брендов, которые занимаются выпуском такой продукции, процесс производства полностью автоматизирован, поэтому на выходе получается высокоточное качественное изделие с ровными швами, однородным защитным слоем и т.д
Оптимальные винтовые сваи для строительства частного дома
Конечно, вы должны понимать, что без предварительного анализа грунта и состояния местности, сказать что одни сваи подходящие, а другие нет просто не представляется возможным. Также нужно учитывать и вес будущего дома, а для этого его нужно в начале рассчитать (в этой статье есть формулы расчета для плитного фундамента, но вес дома от типа фундамента не меняется). Таблица вам поможет.
Расчет веса
Если исходить из специфики постройки, предполагающей создание относительно легкого дома с малым количеством этажей, то наиболее целесообразным вариантом будет применение однолопастных стволов диаметром от 57 до 108 мм в зависимости от типа и состояния грунта.
В качестве примера возьмем следующие данные. Мы планируем построить относительно легкий дом с небольшим количеством этажей. Исходя из таких условий самым подходящим вариантом будет использование однолопостных свай диаметром от 57 мм до 108 мм. Спросите почему такой большой разброс? Все очень просто, зависеть выбор диаметра будет от состояния и типа грунта на котором планируется строить дом. Конечно, как мы уже говорили ранее, чтобы получить больше информации и не прогадать с диаметром и типом винтовых свай необходимо проводить обследование участка и детальное изучение грунта.
Еще одним важным показателем является нагрузка, которая будет давить на сваю. Для примера скажем, что при диаметре в 57 мм свая может выдержать нагрузку примерно 800 кг. Вот и получается, что назвать плюсы и минусы свайного фундамента и винтовых свай не так уж и просто. Для этого нужно знать хотя бы условия строительства, качество грунта и размеры постройки.
Обвязка
Свайный фундамент под дом
Способы увеличения срока службы сваи
Бетонирование опоры значительно продлит срок ее жизни
Чтоб повлиять на долговечность свайного фундамента, выполняют такие мероприятия:
- Увеличивают толщину материалов, из которых изготавливаются лопасть и труба. Специалисты утверждают, что наращивание толщины металла на 1 мм увеличивает долговечность конструкции на 20 лет, если она будет применяться в агрессивной среде. В обычной почве такой фундамент простоит до 50 лет.
- Применение легированной стали для изготовления сваи. Физические и химические показатели такого материала значительно превосходят обычный металл. Его устойчивость к коррозии продляет срок службы фундамента.
- Нанесение антикоррозийных веществ на поверхность сваи. Необходимо подобрать подходящий вариант для конкретного случая. Применение горячего цинкования дает возможность бороться с атмосферной коррозией, но бесполезно при почвенном разрушении фундамента. Лакокрасочные покрытия создают физическую защиту за счет твердости, водонепроницаемости, эластичности их слоя. В то же время они обеспечивают химическую и электрохимическую защиту. Хорошо себя зарекомендовали покрытия из эпоксидных смол и полиуретана.
- Бетонирование сваи. Это очень доступный и эффективный способ, он заключается в том, что внутрь опоры заливают бетон хорошего качества. Такие действия убирают из внутренней части сваи воздух и не дают ей разрушаться изнутри, поэтому указанные мероприятия продлевают срок службы фундамента.
Рекомендуем посмотреть видео, рассказывающее о том, как защитить опору нанесением защитных средств.
Защита фундамента от разрушения должна быть комплексной, поэтому сваю не только покрывают снаружи, но и заливают внутренне пространство этого строительного элемента. Также специалисты рекомендуют:
- Не экономить на качестве материалов, из которых сделана свая;
- Если есть возможность, не устанавливать свайный фундамента при минусовых температурах;
- Бетонировать внутреннее пространство опоры по всем строительным нормам, чтоб не создать внутри изделия дополнительное напряжение.
- Нанимайте зарекомендовавшие себя строительные бригады, так как при неправильном завинчивании можно повредить лопасть сваи. Также некачественное выполнение монтажных работ может привести к проседанию или выпиранию сваи, что значительно уменьшит срок ее службы.
При выборе указанной продукции, первое, что должно настораживать – уверения продавцов, что их строительные изделия служат от 200 лет.
Как увеличить срок службы фундаментной конструкции?
Каждый застройщик может продлить срок полезного использования фундаментной конструкции. Для этого необходимо защитить винтовые сваи от агрессивного воздействия окружающей среды:
- Внутренние полости металлических свай можно заполнить цементным раствором. В этом случае бетон будет препятствовать коррозийному разрушению свай.
- Поверхности опор можно обработать методом холодной оцинковки. Этот способ целесообразен в том случае, если в процессе эксплуатации на фундаментную конструкцию будет оказываться минимальное отрицательное воздействие.
- Увеличить срок полезного использования металлических опор можно благодаря задействованию горячего метода нанесения цинкового покрытия. Данная технология позволит сохранить все важные характеристики свай на протяжении 120-ти лет.
- Поспособствует увеличению продолжительности срока службы винтовых опор своевременная обработка эпоксидными смолами. Такое защитное покрытие будет сохранять герметичность на протяжении 50-ти лет.
- Застройщики могут проводить обработку поверхностей металлических опор смолами, в составе которых присутствует полиуретан. Такой компонент обеспечит защитному покрытию максимальную адгезию, благодаря чему металл на протяжении 50-ти лет не будет контактировать с влажной средой.
Каждый застройщик, решивший соорудить винтовую свайную конструкцию должен понимать, что без специальной защиты опоры будут подвергаться интенсивному коррозийному воздействию. Этот процесс приводит к ежегодному уменьшению толщины свай минимум на 30 микрон.
Реальный срок службы винтовых свай или немного истории
Несмотря на недостатки социалистической системы времен СССР, строительные нормы того времени были предельно жесткими. Прочность фундамента была незыблемой основой, здания имели многократный запас прочности. Благодаря разработкам В. Дмоховского в справочном пособии 1977 года к винтовым сваям были следующие требования:
- труба – горячекатаная, стенка 10 – 14 мм, диаметр 0,22 – 0,35 от размера лопасти;
- длина – 8 м минимум;
- лопасть – 0,4 – 1,2 м по расчету несущей способности, шаг спирали 0,15 – 0,3 диаметра.
Хотя СВС в советское время не были засекречены, использовались они исключительно на военных объектах и в гидротехнических сооружениях. Что свидетельствует о достаточном ресурсе – наряду с бетонными бункерами эти фундаменты существуют до сих пор. Частный сектор довольствовался традиционными ленточными, плитными и столбчатыми фундаментами.
В Перестройку стало модным зарабатывать на создании новых материалов и технологий. В случае с винтовыми сваями «изобретать велосипед» не пришлось, но ввиду вышеуказанных характеристик изделия были слишком затратными, а технология свайно-винтового ростверка обладала высоким бюджетом строительства.
Поэтому воспользовались услугами другого конструктора В. Железкова, в результате чего, СВС стали конкурентоспособными, а точнее самым бюджетным вариантом для частного коттеджа, но потеряли основные характеристики за счет снижения себестоимости изготовления:
- заложенный запас коррозионной прочности 10 – 14 мм (толщина стенки трубы) снизился до 4 мм;
- агрессивная реклама расхвалила прочность наружного антикоррозионного покрытия, о блуждающих подземных токах благоразумно умолчали;
- диаметр лопастей стал меньше, а жесткая привязка размера трубы для тела сваи от этой характеристики попросту исчезла
Современная СВС из трубы с 4 мм стенкой и одной лопастью.
Появился популярный современный формат 300/108, где первая цифра – размер лопасти, вторая – трубы в миллиметрах, соответственно. Причем, даже эта версия СВС является устаревшей, поскольку одна лопасть пригодна только для хозпостроек и архитектурных форм МАФ (беседка или забор).
Справедливости ради, тяжелые постройки (кирпичная и блочная кладка) опирать на свайно-винтовые фундаменты перестали, чтобы не рисковать жизнью владельцев коттеджей и не принимать рекламации. В итоге на сегодняшний момент ситуация с винтовыми сваями следующая:
- реальный ресурс – в пределах 50 лет, что полностью соответствует сроку службы стеновых материалов «каркасника» или дома из панелей СИП;
- эксплуатационный период во влажном грунте – вдвое меньше и практически не поддается точному прогнозу.
Однако выход все же есть, так как для сложных грунтов (высокий процент глины и возникающее зимой вспучивание), рельефа (перепад высот от 1,5 м между противоположными стенами), болот и прибрежных зон (высокий УГВ) винтовые сваи – практически единственный тип фундамента и самый бюджетный.
Ежегодно сваи фундамента «теряют» 0,05 мм в результате коррозии, поэтому потерю несущей способности для неизменной сборной нагрузки можно вычислить с точностью до запятой. Если СВС вкручена по технологии, то есть до несущего пласта, а не «ниже промерзания почвы», как любят делать застройщики, не имеющие профильного образования, то подвижки грунта и появление плывунов выше этой отметки для нее не страшны.
Глубина погружения СВС проектная.
Забыв про заполнение внутренней полости бетоном, который в этом случае никак не влияет на основные характеристики сваи, а служит для исключения коррозии внутренних стенок, застройщик своими руками снижает ресурс уже на 30%.
Покупая СВС кустарного производства (дешевле цена, чем у конкурентов), владелец участка рискует получить:
- б/у трубы, которые после обработки сложно отличить от новых, но внутри которых накопились критические напряжения структуры и возможно усталостное разрушение;
- не отцентрированные лопасти, которые при погружении будут породу рыхлить вместо упрочнения;
Винтовые сваи с большим количеством сварных швов лучше не покупать.
отрыв приваренных элементов за счет плохих стыков, структуры металла (не все они одинаково хорошо варятся), после чего, СВС к эксплуатации непригодна.
Учитывая минимальное количество элементов сваи, можно купить или заказать нормальную продукцию без привлечения специалиста.
Недостатки[ | ]
Все строительные материалы и технологии имеют свои недостатки, которые можно устранить, если соблюсти правила и нормы проектирования, производства и эксплуатации.
| Недостатки | Причины | Способы устранения |
| Возможное несоответствие срока службы требованиям ГОСТ 27751-2014 | При проектировании фундамента не учитываются коррозионная агрессивности грунтов (КАГ), наличие блуждающих токов. | Проведение измерений КАГ позволяет рассчитать оптимальную толщину стенки ствола, подобрать марку стали и определить порядок действий для снижения коррозии (использование цинковых анодов, проведение мероприятий по водоотведению и т. д.). В результате обеспечивается соответствие срока службы фундамента требованиям ГОСТ 27751-2014. |
| Возможный уход в «срыв» дезаксиальных винтовых свай с диаметром ствола до 159 мм включительно при передаче проектных нагрузок. | Расчетные формулы, заложенные в СП 24.13330.2011, не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов, так как базируются на упрощенных моделях взаимодействия (к примеру, модель Мариупольского для анкеров). | При расчете несущей способности необходимо использовать учитывать результаты полевых испытаний грунта в соответствии с ГОСТ 5686-2012. |
| Необходимость бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57—76 мм) для обеспечения достаточного сопротивления горизонтальным нагрузкам. | Недостаточность диаметра ствола винтовой сваи. | Использовать модификаций винтовых свай с элементом сопротивления боковым нагрузкам. |
| Возможное нарушение структуры грунта во время погружения винтовой сваи, влекущее снижение несущей способности. | В расчетах учитывается диаметр лопасти, но не конфигурация. | Осуществлять подбор конфигурации лопасти на основании данных о грунтовых условиях участка. |
| Возможное снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями, даже относительно однолопастных дезаксиальных свай. | Неверное расположение на стволе второй и последующих лопастей. | Назначать расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей на основании данных о грунтовых условиях участка и нагрузках от строения. |
| Неравномерное распределение запаса прочности по фундаментам объектов индивидуального жилищного строительства, влекущее снижение уровня их надежности и сокращение срока службы. | При назначении винтовых свай не учитываются различные величины нагрузок, воздействующие на фундамент. | Использовать под каждый тип нагрузки (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола) определенную модификацию винтовых свай. |
Производим расчет фундамента на винтовых сваях
Винтовая свая представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и режущими лопастями в нижней части. Сваи устанавливаются в грунт путем вкручивания с помощью специальной техники или вручную.
Расчет нагрузки на фундамент формируется из нескольких составляющих
Весовая нагрузка дома
Вес дома складывается из следующих слагаемых:
вес стен. Определяется исходя из типа строительных и отделочных материалов:
- каркасно-панельные стены толщиной до 150 мм – 30-20 кг/кв. м
- бревенчатые – 600 кг/куб. м
- из пенобетона – 400-900 кг/куб. м
- кирпичные – 600-1200 кг/куб. м.
вес элементов крыши. Для различных видов кровли принимаются следующие значения:
- из листовой стали – 20-30 кг/куб. м
- рубероидное покрытие – 30-50 кг/кв. м
- черепица – 60-80 кг/кв. м.
вес перекрытий. Зависит от материала перекрытий и плотности используемого утеплителя:
- чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью 200 кг/куб. м – 70-100 кг/кв.м
- цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью 200 кг/куб. м – 100-150 кг/кв. м
- железобетонное монолитное – 500 кг/кв. м
- бетонные пустотные плиты перекрытия – 350 кг/кв. м.
Снеговая нагрузка.
Значения выбирается в зависимости от региона и составляет
- 50 кг/кв. м для южных областей
- 100 кг/кв. м для средней полосы
- до 190 кг/кв. м для северных регионов.
Ветровая нагрузка.
Для ее расчета используется формула S*(40+15h), где
- S – площадь дома
- h – высота дома.
Общая нагрузка умножается на коэффициент 1,3 (для обеспечения запаса прочности) или на 2 (если планируется строительство 2-го этажа).
Как правильно определить количество винтовых свай
Для расчета количества винтовых свай для фундамента дома необходимо расчетную нагрузку на фундамент разделить на несущую способность одной опоры, которая зависит от ее диаметра и длины. Для строительства индивидуальных жилых домов используются опоры стандартного образца диаметром 108 мм и длиной 2,5 м. Рабочая нагрузка на такую сваю составляет 4-8 т.
Для легких строений могут выбираться менее массивные опоры диаметром:
- 57 мм – для легких заборов
- 76 мм – для деревянных ограждений и заборов из профлиста. Несущая способность сваи – до 3 т
- 89 мм – для тяжелых заборов и каркасных построек. Несущая способность – 3-5 т.
Число опор может быть больше расчетного, если это удобно при разбивке.
Алгоритм вычисления расстояния между сваями
Расчет фундамента на винтовых сваях включает в себя определение шага между винтовыми сваями. Для этого необходимо общую протяженность стен (внутренних и внешних) разделить на требуемое количество опор. Распределяя опоры по периметру фундамента, рекомендуется расстояние между сваями под внутренней несущей стеной уменьшать на 10-15 %. Это связано с повышенными нагрузками от балок или плит перекрытий, действующих с двух сторон.
Каким должно быть минимальное расстояние между винтовыми сваями? Оно не должно быть меньше:
- 3 м для деревянных и каркасных домов
- 2,5 м для домов из газобетона, пеноблоков, шлакоблоков и пенобетона
- 2 м для домов из тяжелого камня и кирпича.
Опоры обязательно устанавливаются по углам фундамента. на стыке внешних стен и несущих перегородок, на внешних углах пристроек (террас, балконов и пр.).
Пример расчета свайно-винтового фундамента для деревянного дома
Расчет фундаментных опор для дома из бруса размером 4х6 м и высотой 3,5 м с пологой крышей из мягкой кровли и внутренней несущей стеной выглядит следующим образом:
- Определяется общая масса сооружения. С учетом удельного веса бруса – 600 кг/куб. м и примерного веса мебели – 100 кг/кв. м совокупная масса дома составляет примерно 5 т. Для обеспечения запаса прочности и возможности надстройки второго этажа принимаем общий вес, равный 10 т.
- Вычисляется вес снегового покрова. Максимальная снеговая нагрузка для дома площадью 24 кв. м составит 4,5 т (для районов средней полосы это значение уменьшается в 2 раза, для южных – в 4 раза).
- По формуле рассчитывается ветровая нагрузка. Ее значение – 2,2 т.
- Суммируются все расчетные нагрузки. Дом из бруса будет оказывать давление на фундамент примерно 17 т.
- Определяется число свай. Для этого общая нагрузка в 17 т делится на рабочую нагрузку 1 сваи – 4 т. При строительстве фундамента необходимо использовать минимум 5 свай. При этом могут потребоваться дополнительные опоры для установки в углах фундамента и соблюдения минимального шага в 3 м.
Несущие способности винтовой сваи достаточно высоки, такие фундаменты устойчивы к сезонному вспучиванию и не требуют предварительной подготовки площадки к их установки. Монтаж фундамента должен проводиться только после выполнения расчетов несущей нагрузки и изучения свойств грунта.
Чем хорош фундамент на ЖБ сваях
Преимуществами свайного фундамента из железобетонных свай выступают:
легкость и оперативность возведения; надежность; отличная прочность; высокая устойчивость; отсутствие гниения и разрушения насекомыми; большая несущая способность; возможность применения на любых грунтах (исключение составляет скалистая местность); возможность возводить такое основание в любой сезон; значительное снижение объемов работ, что немаловажно при строительстве дома на плотном грунте; экономичность – если сравнить свайный фундамент из железобетона с полноценным монолитным или ленточным, то он в несколько раз дешевле; длительный срок службы
Факторы, влияющие на продолжительность эксплуатации основы
Винтовые сваи можно сравнить с огромными саморезами, которые закручивают в землю. Они представляют собой трубы разных диаметров, заканчивающиеся лопастями, напоминающими резьбу.
Такие строительные элементы изготавливают из металла или железобетона, поэтому они наделены рядом достоинств:
- проведение монтажа и демонтажа в любое время года;
- ускорение строительных работ;
- применение на неустойчивой почве;
- доступная стоимость.
Но помимо всех плюсов есть ряд факторов, оказывающих влияние на долговечность свайного фундамента. Из них следует выделить коррозию. Этот неприятный процесс разрушения металла делится на такие виды:
- химическая;
- электрохимическая.
Химическая коррозия
Химическая коррозия возникает при соприкосновении металла с кислородом или подземными водами, расположенными в грунте.
Если уровень кислотности в грунте высокий, то процессы разрушения будут происходить очень быстро. От глубины заложения фундамента зависит скорость химической коррозии, так как кислород под пластом грунта не может взаимодействовать с металлом.
Электрохимические процессы разрушения фундамента связаны с контактом металла сваи с почвенным электролитом. Скорость коррозии зависит от нескольких сопутствующих факторов: пористость земли, количество обступаемого воздуха, влажность почвы и так далее.
Также разрушительное действие оказывает на фундамент механическая эрозия. Это физическое влияние на сваю, которое провоцирует разрушение ее поверхности путем локального растрескивания. Приводит к таким влияниям на фундамент перепад температур, провоцирующий сужение и расширение металла, а также присутствие в почве камушков, которые своей поверхностью провоцируют разрушение свайного фундамента.
Отдельным фактором, влияющим на долговечность сваи, стоит выделить технологические ошибки, которые допускают при изготовлении и монтаже указанного строительного элемента. Необработанная свая может получить повреждения даже при транспортировке, не говоря уже о ее завинчивании в почву.
Посмотрите видео о сроке эксплуатации винтовых опор.
Каков срок службы фундамента на винтовых сваях, сколько должен стоять фундамент
Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов, вызванной химическим или физико-химическим воздействием. По механизму протекания различают коррозию:
- химическую;
- электрохимическую.
Химическая – это химическая реакция поверхности металла с коррозионно-активной средой, которая не сопровождается возникновением электрохимических процессов на границе фаз. У винтовых свай возникает, как правило, в точке соприкосновения металла с кислородом или жидкостью (грунтовые воды).
Срок службы свайно-винтового фундамента при таком воздействии будет зависеть от уровня водородного показателя кислотности среды в грунте (при пониженном уровне pH, характерном для кислой среды, скорость повышается) и от типа грунта. Так как доступ кислорода к металлу ограничен под толщей грунта, то чем глубже расположена свая, тем ниже скорость химической коррозии.
Электрохимическая – протекает через электродные реакции, чаще – во влажной среде. К этому виду относят коррозию:
- в водных растворах;
- атмосферную под влиянием пленок влаги на поверхности;
- в грунте (почвенная).
Для фундамента из винтовых свай наибольшую опасность представляют два подвида электрохимической коррозии – атмосферная и почвенная.
Атмосферная коррозия считается менее губительной, чем почвенная. Однако такой подход не учитывает тип грунта, в котором эксплуатируется конструкция. Конечно, водонасыщенные глинистые грунты характеризуются высокой степенью агрессивности по отношению к стали, но в то же время в супесях и песках коррозия будет протекать примерно с той же интенсивностью, что и в атмосфере. Да и скорость атмосферной коррозии не является величиной постоянной, зависит от природы металла и влажности воздуха.
Скорость и степень разрушительности почвенной коррозии также будут зависеть от множества факторов: типа грунта, его коррозионной агрессивности по отношению к стали, влажности пористости, кислотности, электропроводности и т.д.
Кроме того, существует ряд дополнительных факторов, на которые также стоит обратить внимание, рассматривая механизмы воздействия почвенной коррозии на металлические конструкции. Если катод и анод расположены близко друг к другу (как это происходит в случае со стальными сваями), а рН влаги в грунте >5, коррозионные продукты могут образовывать покрытие, защищающее поверхность стали
В этом случае коррозия будет равномерной, и ее скорость будет падать во времени. Так, английские исследователи Е. Прентис и Л. Уайт в своей работе «Подводка фундаментов под существующие здания» отмечают, что металлическая оболочка сваи остается неповрежденной до тех пор, пока она соприкасается с грунтом. Одним из возможных объяснений этого явления может служить то обстоятельство, что поверхность оболочки каждой такой сваи вследствие наличия в грунте кислорода несколько ржавеет, причем этот образующийся слой ржавчины благодаря соприкосновению с землей удерживается на месте, не позволяя обнажиться следующему слою, который мог бы оказаться подверженным коррозии. Иными словами, благодаря образованию некоторого налета ржавчины труба оказывается защищенной этим слоем от дальнейшего ржавления (подробнее «Коррозия винтовых свай. Как продлить срок службы свайно-винтового фундамента?»)
Если катод и анод расположены близко друг к другу (как это происходит в случае со стальными сваями), а рН влаги в грунте >5, коррозионные продукты могут образовывать покрытие, защищающее поверхность стали. В этом случае коррозия будет равномерной, и ее скорость будет падать во времени. Так, английские исследователи Е. Прентис и Л. Уайт в своей работе «Подводка фундаментов под существующие здания» отмечают, что металлическая оболочка сваи остается неповрежденной до тех пор, пока она соприкасается с грунтом. Одним из возможных объяснений этого явления может служить то обстоятельство, что поверхность оболочки каждой такой сваи вследствие наличия в грунте кислорода несколько ржавеет, причем этот образующийся слой ржавчины благодаря соприкосновению с землей удерживается на месте, не позволяя обнажиться следующему слою, который мог бы оказаться подверженным коррозии. Иными словами, благодаря образованию некоторого налета ржавчины труба оказывается защищенной этим слоем от дальнейшего ржавления (подробнее «Коррозия винтовых свай. Как продлить срок службы свайно-винтового фундамента?»).
Таким образом, скорость коррозионных процессов нелинейна и находится в сильной зависимости от условий окружающей среды. А значит, срок службы фундамента из винтовых свай можно и нужно увеличивать.
Разновидности
Повышенный интерес к винтовым сваям спровоцировало развитие отрасли, это стимулирует исследования и поиск новых вариантов конструкций. Если раньше предлагалась только одна форма свай, то теперь их не менее четырех.
Классический тип возведения
Классический — фундамент винтовой из широколопастных свай с одной лопастью. Эта конструкция была разработана в середине XX века. Она простая и может быть создана даже самостоятельно.
Но стоит учесть, что сфера ее применения ограничена легкими домами и второстепенными постройками, потому что надежность средняя.
Более надежна широколопастная свая с несколькими лопастями, расположенными на разной высоте. Такой тип значительно лучше противостоит нагрузкам в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Их можно использовать для массивных построек.
На плотных или каменистых почвах следует применять трубы с многовитковой узкой лопастью. Этот вид больше всех напоминает шуруп, он имеет острый наконечник, способный вгрызаться в плотные материалы.
Если основание необходимо установить на вечномерзлую почву, то можно применять специально для этого разработанный материал.
Он отличается формой наконечника, который может погружаться в крепкий и хрупкий слой земли. Наконечники могут быть сварными или литыми.
Особенности погружения
Винтовые конструкции могут погружаться в землю с помощью специальной техники или вручную. Второй вариант используется даже чаще, потому что существует сразу несколько способов, как можно сделать ручное ввинчивание удобнее. Рычаги здесь приделываются в:
- Отверстия, которые просверливаются коронкой или провариваются.
- Петли, приваривающиеся в верхней части, а потом срезающиеся.
- Захваты, похожие на трубные ключи с плашками.
А для погружения свай нужно опираться на следующую технологию:
- Рассчитать количество свай, их параметры, учитывая нагрузку на фундамент.
- Проверить твердость грунта, количество сточной воды, рыхлость грунта, кислотность почв и другие параметры, которые повлияют на выбор.
- Нанести разметку на участке, чтобы знать, куда помещать столбы.
- Сформировать лунки с глубиной не более 20–30 см.
- Установив столб в лунку, можно приступать к его вкручиванию. Для этого в угол вставляют два стержня, которые создадут рычаг для кручения. Чем длиннее стержни, тем лучше.
- Пока два человека вкручивают сваю, еще один должен наблюдать, чтобы она не отклонялась и вкручивалась ровно. Отклонение допускается не более, чем на 2 градуса. Если в процессе ввинчивания столб столкнулся с препятствием, лучше вытащить его и ввинтить в другом месте, не пытаясь пробить мешающий элемент — он может повредить винтовую часть.
- Завинчивание продолжается, пока свайная конструкция не погрузится хотя бы на 1 м.
Заливать металлические столбы бетоном не обязательно, особенно если их предполагается использовать не раз. Но благодаря бетону пустое место между лункой и столбом заполняется, защищая столб от коррозии. Наружная часть покрывается эмалью по ржавчине.
