При проектировании и выборе типа фундамента определяющее значение имеют характеристики грунта. С точки зрения качественного состава грунты делятся на десятки видов, но по способу восприятия нагрузки классифицируются всего на четыре категории:
- особо прочные — скалистые и крупнообломочные;
- прочные — глинистые и песчаные грунты за исключением пылеватых песков;
- непрочные — рыхлые, коэффициент пористости которых превышает 0,6;
- особо непрочные — торфяники и глинистые подвижные грунты.
Две последних категории принято считать сложными грунтами. На них целесообразно устанавливать свайные или плитные фундаменты. Классический ленточный фундамент оправдан лишь в том случае, если на сложном грунте нет возможности установить винтовые, забивные сваи или залить монолитную плиту.
В чем недостаток классических типов фундамента?
Ленточный фундамент мелкозаглубленного типа хорошо подходит для прочных грунтов с высокой несущей способностью. Таким грунтам практически не присуще негативное явление морозного пучения, а уровень грунтовых вод располагается на значительной глубине.
При всех положительных качествах ленточных и плитных фундаментов, а также фундаментов на буровых сваях они обладают существенным недостатком — высокой стоимостью. При подготовке к заливке нужно выровнять территорию, выкопать котлован или траншею, вывезти грунт, сделать подсыпку из песка и гравия, смонтировать опалубку, гидро- и теплоизоляцию. А это аренда спецтехники и существенные расходы.
К тому же есть и климатические ограничения: бетон не рекомендуется заливать при отрицательных температурах. Он будет застывать медленно и неравномерно, что в конечном счете скажется на качестве фундамента. Бывают случаи, что бетонные фундаменты устанавливают и зимой. Но для этого в опалубку монтируют мощную систему электроподогрева, что также повысит сумму в итоговой смете.
Выбор свай: забивные или винтовые?
В отношении забивных сваи производят не только расчеты на прочность, но и расчеты на сопротивление силам морозного пучения. Ошибка с выбором сечения свай или недостаточная глубина установки — это риск для фундамента.
Уже в первую зиму «слабые» опоры могут быть буквально вырваны из грунта. Это объясняется тем, что вода, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объёме. В грунте возникают силы, направленные к поверхности и старающиеся вытолкнуть опоры. Отремонтировать фундамент на забивных сваях, подвергшийся разрушению из-за морозного пучения, невозможно.
Фундамент на винтовых сваях позволяет полностью отказаться от аренды спецтехники для проведения земляных работ. Его можно устанавливать в любое время года, он подходит для любых типов грунтов кроме скалистых. Монтаж фундамента занимает не более 2-3 дней. Ввиду этих факторов он часто становится единственно верным решением.
Подбор винтовых свай в зависимости от состава грунта
Чтобы обеспечивать устойчивость и долговечность фундамента на винтовых сваях, нужно правильно подобрать их конфигурацию: сечение, диаметр, длину, количество лопастей. На грунтах с высокой концентрацией влаги используют многолопастные сваи.
Для плотных грунтов выбирают винтовые сваи с узкими лопастями и наконечником специальной формы. Наконечник облегчает погружение сваи в грунт и процесс её ввинчивания. Высокая несущая способность металлический сваи обеспечивается прежде всего конструкцией их основания. Также на величину допустимой нагрузки оказывают влияние ширина лопасти, количество витков, шаг между ними.
Что дает индивидуальный подбор свай?
Индивидуальный подбор винтовых свай под конкретные виды грунта позволяет обеспечить наиболее эффективное сцепление почвы с боковой поверхностью ствола. Помимо этого, перед установкой обязательно выполняются расчеты на горизонтальные и динамические нагрузки, на противодействие силам морозного пучения.
Применение узколопастных свай не всегда оправданно. Они не подходят для установки в дисперсные грунты, с низкой связующей способностью. Наличие минеральных частиц-зерен различной фракции не позволяет обеспечить надежный контакт почвы с боковой поверхностью ствола и лопастью, то есть зафиксировать сваю с строго вертикальном положении. Маленькая опорная площадь винтов не будет обеспечивать необходимой устойчивости. Поэтому на несвязных грунтах такие сваи не используют.
Особенности литых многовитковых наконечников
Узкие сваи имеют наконечник конусообразной формы, на нем фиксируется многовитковая лопасть. По профилю она напоминает обычный саморез, принцип работы тоже похож. Наконечник упирается в грунт и «надрезает» его при вдавливании, лопасть свободно проникает в нижние пласты за счет своего профиля и маленького диаметра. Такая конструкция существенно упрощает процесс ввинчивания опоры и снижает риск её деформации.
Сваи могут устанавливаться несколькими способами:
- ручным;
- механизированным;
- лидерным бурением при погружении в вечномерзлые грунты.
В последнем случае применяется шнек, диаметр которого составляет до 90 % от диаметра сваи. Сегодня в России производятся винтовые сваи с двумя типами наконечников: сварным или литым.
В чем разница между литым и сварным наконечником
Литой является единым целым с винтовой опорой и отливается вместе с ней при производстве. Наконечники сварного типа фиксируются к опоре с помощью сварочных швов. Тип наконечника не влияет на технологию погружения.
Некоторые специалисты выражают мнение, что на скалистых грунтах лучше всего использовать сваи с литым наконечником. Так можно минимизировать повреждения и порчу опоры при столкновении с камнем или булыжником в процессе ввинчивания. Также существует ошибочное мнение, что сваи с литым наконечником прочнее за счет отсутствия слабых мест – сварочных швов.
Но суть ошибки в том, что место, в котором располагается сварочный шов, всегда прочнее за счет увеличенного сечения. Прочностные характеристики свай с литыми и сварными наконечниками ничуть не отличаются. Что касается сложности профиля наконечника, то с помощью современных станков для лазерной резки металла можно получить любую форму. То есть — на сегодняшний день никаких явно выраженных преимуществ у литых наконечников перед сварными нет.
- Но у винтовых свай с литым наконечником есть один недостаток – высокая цена. Это объясняется тем, что для каждой отдельной конфигурации нужно изготавливать индивидуальную форму для отливки. Естественно, это долго и трудозатратно.
Такой недостаток приводит к тому, что применение сваи с литым наконечником сводится к использованию ограниченных типоразмеров на всем многообразии грунтов. Для облегчения процесса погружения винтовых свай, снижения трудоемкости, нужно выбирать наиболее оптимальную форму наконечника. Подобрать сваю со сварным наконечником проще, так как никаких ограничений по изготовлению нужной формы нет.
