Винтовая свая (винтовой анкер) представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и спиральной лопастью, которая позволяет закрутить сваю в грунт, как саморез. Но не это главное. Лопасть винтовой сваи выполняют ту же функцию, что и уширение нижней части столбчатого фундамента, выполненного по технологии ТИСЭ: снижают давление нагруженной сваи на грунт и препятствуют её выдергиванию силами морозного пучения грунта. Таким образом, винтовая свая обеспечивает неподвижную точку опоры. Это очень важно для канадского дома, обладающего относительно небольшим весом, поскольку грунты в Чувашии в основном пучинистые.
В стандартных условиях свая ввинчивается в плотный (несущий) слой грунта ниже глубины промерзания (1,5 метра в Московской области).
В индивидуальном строительстве используются небольшие винтовые сваи: диаметр ствола 108 мм, диаметр лопасти 300 мм.
Несущая способность такой сваи зависит от грунта и составляет по результатам полевых испытаний:
| Глинистые грунты | 2-4 тн |
| Супесь | 3-6 тн |
| Песок | 6-9 тн |
Несущая способность F винтовой сваи линейно зависит от момента закручивания: F=k*M
где М (кг*м) — крутящий момент, k (1/м) — экспериментально определяемый коэффициент, значение которого зависит от грунта и лежит в пределах 6-12.
Указанное свойство позволяет определять по сопротивлению сваи закручиванию насколько надежно с точки зрения несущей способности эта свая установлена.
Сваи с лопастью 300 мм можно ввинчивать вручную с помощью рычагов. Простейший набор приспособлений: лом и два куска трубы длиной 3 метра. В стесненных условиях потребуется специальное приспособление (смотрите видео внизу). Для создания необходимого крутящего момента порядка 300-500 кг*м достаточно 4 человек.
Выполнить эту работу можно попробовать самостоятельно. Инструкции по закручиванию винтовых свай своими руками в Интернете имеются. Процесс ручного завинчивания весьма трудоёмкий. Закрутить в стесненных условиях (рядом с забором, стеной и т.п.) за смену впятером больше 5-10 свай физически сложно. Мы прибегаем к ручному завинчиванию только в двух случаях: либо нет подъезда для техники, либо свай настолько мало, что доставка техники нерентабельна.
После ввинчивания сваи обрезаются по уровню. Ствол сваи заливается бетоном. Это защищает ствол от внутренней коррозии. Сверху на сваю надевается оголовок для крепления деревянного обвязочного бруса. Иногда вместо оголовков используют металлический швеллер. Под канадский дом в большинстве случаев обвязка свай швеллером не нужна.
Для канадского дома фундамент на винтовых сваях — идеальное решение, но его устройство возможно не всегда. Каменистые грунты, илистые грунты текучей консистенции, глубокие торфяники — возможные противопоказания к использованию винтовых свай. Но такие случаи редки.
Преимуществ фундамента на винтовых сваях много. Самые приятные — это относительная дешевизна (дешевле качественного ленточного мелкозаглубленного бетонного фундамента) и высокая скорость монтажа (в среднем требуется один-два дня на весь цикл работ).
Чем сложнее рельеф участка, тем существеннее эти преимущества винтовых свай. Большой популярностью пользуются фундаменты на винтовых сваях при строительстве на склонах с большим перепадом высот.
В отличие от «плавающих» фундаментов (ленточный мелкозаглубленный или плита) фундамент на винтовых сваях можно в любое время нарастить для сооружения пристройки к дому. Это очень важно, поскольку большинство людей задумывается о пристройке к дому уже через пару лет эксплуатации.
Прекрасная вентиляция подполья обеспечивает долгий срок службы нулевого деревянного перекрытия. В случае ленточного фундамента эта вентиляция затруднена внутренними перемычками.
Удобный доступ снаружи облегчает ремонтные и другие работы в подполье. В случае ленточного фундамента придется делать люки в нулевом перекрытии.
Винтовые сваи прекрасно ввинчиваются зимой. Сваи с литым наконечником входят в промерзлый грунт как в масло.
Это позволяет построить канадский дом «с нуля» зимой во время сезонных скидок на строительные материалы и работы.
Срок службы
История винтовой сваи охватывает почти два столетия. Основное применение винтовых свай — это такие ответственные конструкции, как маяки, мосты, причалы, мачты освещений, опоры ЛЭП, вышки-ретрансляторы сотовой связи.
Старейшее сооружение (причал на винтовых сваях) простоял в морской воде почти полтора века и был демонтирован из-за снижения уровня воды в океане. Винтовые наконечники первых свай хранятся в музеях.
В России винтовые сваи в основном использовались военными, для которых решающее значение имеют сжатые сроки монтажа-демонтажа фундамента для быстрого развертывания или смены позиций.
Российский опыт использования винтовых свай в качестве опор индивидуального дома не превышает десяти лет. За этот срок нареканий в отношении коррозийной стойкости свай не отмечено. Есть претензии к качеству свай, изготовленных кустарно, к качеству антикоррозийного покрытия и к квалификации (добросовестности) рабочих. Ни один фундамент не вышел из строя из-за коррозии металла. Отмечены единичные случаи просадки, что является следствием нарушения технологии, согласно которой лопасть сваи должна войти в плотный несущий грунт. Зафиксированы случаи отрыва лопасти сваи при завинчивании из-за некачественной сварки. Литые наконечники снимают эту проблему.
Утверждается, что при правильном изготовлении, надлежащем антикоррозийном покрытии и грамотном монтаже винтовая свая прослужит не менее 100 лет. Понятно, что подтвердить или опровергнуть это утверждение на 100% сейчас невозможно. Двухсотлетняя история винтовой сваи и отсутствие в секторе малоэтажного строительства в течение 10 лет тревожных сигналов о быстром выходе винтовых свай из строя из-за коррозии косвенно подтверждают большой срок службы винтового фундамента.
Поэтому сроки службы в 150 лет для ленточного бетонного и 30-50 лет для столбчатого бетонного фундамента — это в идеальном случае. В индивидуальном строительстве просматривается явная тенденция к уменьшению затрат на фундамент за счет таких потенциально опасных решений, как уменьшение площади сечения ленты, столбов и ростверков, снижения плотности армирования и др.
Трудно сказать, что будет с ленточным мелкозаглубленным фундаментом или «плавающей» плитой через 30-50 лет. Опыта длительной эксплуатации, как и в случае с винтовыми сваями, нет. Принятые в 1998 году территориальные строительные нормы Московской области «Проектирование и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области (ТСН МФ-97 МО) (ТСН 50-303-99)» признаны в 2008 году утратившими силу.
Следить за состоянием винтовых свай достаточно просто. Зона повышенного риска коррозии находится у поверхности грунта. Периодическая ревизия состояния свай не представляет технической сложности.
Реставрация винтовой сваи принципиально возможна. Один из вариантов — установка стальной муфты на верхнюю часть ствола сваи. Возможна и реконструкция фундамента: в отличие от каменных домов каркасно-панельный дом можно поднимать домкратами без риска разрушения конструкции.
Несущая способность
Несущая способность сваи диаметром 108 мм, с лопастью диаметром 300 мм в среднем составляет около 4 тонн (часто много больше: 6-9 тонн). Это определено не расчетом, а полевыми испытаниями. Вес двухэтажного дома площадью 150 м2 из SIP панелей около 25 тонн. А фундамент такого дома по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» рассчитывается на нагрузку порядка 70 тонн (с учетом нормативной эксплуатационной и снеговой нагрузки и коэффициента надежности по нагрузке). Таким образом, согласно СНиП для устройства фундамента достаточно 17 свай. Винтовые сваи закручивают с шагом 2-3 метра для устройства ростверка из деревянного бруса. Под двухэтажный дом площадью 150 м2 обычно ввинчивают 20-25 свай. Поэтому винтовой фундамент для канадского дома получается «сверхнадежным» по несущей способности.
Стоимость монтажа
Работа по установке винтовой сваи включает в себя:
- Доставка материалов.
- Разметка свайного поля.
- Завинчивание свай.
- Обрезка свай в проектный уровень.
- Бетонирование стволов свай.
Средняя стоимость полного комплекса работ, включая доставку материалов и техники, составляет 4500 руб. за одну сваю (c учетом стоимости и сваи и оголовка для нее).
Осторожно! Недорогой винтовой фундамент часто отличается не только дешевыми сваями, но и низким качеством их установки!