Зима пришла. И что же — теперь прощай, стройка, до будущей весны? Ну, с какими-то строительными процессами действительно лучше подождать до наступления тепла. А вот, например, устройство винтового фундамента можно и не откладывать. Чтобы все было сделано качественно, нужно создать нормальные условия для проведения работ и, главное, следовать рекомендациям специалистов по зимнему монтажу свай
Свайно-винтовые фундаменты получают все более широкое применение благодаря массе преимуществ перед ленточными и плитными основаниями. Прежде всего, они допускают установку даже на проблемных грунтах (с низкой или неравномерной плотностью), за исключением скальных и крупнообломочных валунных. Это могут быть пучинистые глины и суглинки, подвижные супеси, торфяники и пр. Винтовые сваи — оптимальный вариант для участков с уклоном или большими перепадами высот на рельефе. Сооружение такого фундамента в большинстве случаев не требует использования тяжелой спецтехники, исключает трудозатратные земляные работы и обходится в разы дешевле, чем отливка ленты или плиты. При этом весь процесс занимает не более двух-трех дней, после чего можно сразу приступать к возведению стен, тем самым значительно сокращая время строительства.
Фундаменты на основе винтовых свай чаще всего закладывают под брусовые или каркасные дома и дачи в один-два этажа, бани, теплицы, заборы. Однако при выборе изделий увеличенного диаметра (обычно от 133 мм) и правильном расчете свайного поля несущей способности таких оснований будет достаточно и для более тяжелых бревенчатых и каменных построек. Правда, вместо металлического или деревянного ростверка может понадобиться создание железобетонной обвязки, что заметно усложнит и затянет работы — ведь, по сути, придется сооружать усиленный сваями наземный или малозаглубленный ленточный фундамент, со всеми вытекающими отсюда «бетонными» процессами — сборка опалубки, отливка, просушка и пр.
Как правило, при индивидуальном строительстве для ввинчивания металлических свай используют компактные полумеханические установки на основе рычагов и вращателя с гидравлическим или электроприводом
Недостатком свайных оснований принято считать проблемы со строительством подвала, однако стоит отметить, что такие фундаменты как раз и выбирают в тех случаях, когда подземный этаж не планируется в здании изначально (например, если гидрогеологические особенности участка просто не позволяют его сделать). Деревянные полы в домах на сваях гарантированы от отсырения, поскольку отсутствует риск капиллярного подсоса влаги из грунта в стенки фундамента, а из них — в конструкцию пола. Другое дело, что не всем нравится открытое пространство под зданием, где гуляет ветер, из-за чего перекрытие первого этажа может сильно продуваться и поэтому нуждается в особо тщательном утеплении. Цоколь, точнее, навесная облицовка пролетов между сваями теплоизоляцию пола заметно не улучшит, зато уменьшит приток воздуха в зону подполья, защитит его от наметания снега, сухой листвы и мусора, а также придаст архитектурному облику дома законченный вид.
Установка винтовых опор нередко является безальтернативным способом укрепления построек, просевших или деформированных из-за ошибок, допущенных при возведении фундамента. В таких ситуациях попытка произвести реконструкцию может повлечь за собой разрушение дома, а сваи позволяют не просто подпереть его, но усилить основание настолько, что оно получает способность нести на себе дополнительную нагрузку — например, еще один или даже два надстроенных этажа. Укрепленная таким образом постройка простоит долгие годы, а сама процедура потребует гораздо меньших финансовых затрат, чем разборка старого и сооружение нового фундамента (если дом будет в состоянии пережить эту операцию).
Особенно ощутимой экономия средств станет при подпорке аварийных зданий на размываемом грунте. Кроме установки винтовых свай, которые перенесут нагрузку на более глубокие и прочные грунтовые слои, помочь тут могут только очень дорогостоящие мероприятия, подразумевающие полную замену грунта под домом или его уплотнение с помощью специального цементного раствора.
Особенности зимнего монтажа
Все описанные преимущества применения свайно-винтовых фундаментов сохраняются и при ведении работ в зимний период. Более того, при строительстве в береговых зонах и на воде (причалы, мостки, бани у кромки водоемов и пр.), на участках с высоким уровнем подземных вод, на склонах, где существует опасность оползней, а также на заболоченных и подтопляемых площадках рекомендуется устанавливать сваи именно в холода, когда вода скована льдом, грунт подморожен, а значит, уплотнен и стабилен. Сваям, которые не опираются на верхние слои почвы, а ввинчиваются в твердые пласты, залегающие на отметке около 1,8–2 м, и обязательно ниже глубины промерзания, не угрожает ни морозное пучение, ни боковое смещающее давление грунта.
При строительстве на воде летом возникают проблемы с установкой на берегу ямобура со стрелой. Как правило, для него приходится сооружать, например, специальную насыпь, чтобы расположить его максимально близко к кромке водоема. А при использовании вращателя необходим упор, который на воде могут обеспечить только понтоны. Зимой же можно без всех этих сложностей ввинчивать сваи прямо сквозь лед, конечно, если он достаточно прочный для безопасной работы
Первым этапом работ в идеале должны быть либо комплексные инженерно-геологические изыскания, либо геотехнические исследования методом зондирования в сочетании с лабораторным анализом грунта на коррозионную активность к металлоконструкциям. На практике, из соображений экономии, большинство застройщиков обычно ограничиваются экспресс-исследованием, которое поводится методом пробного бурения. Оно не дает исчерпывающей информации о свойствах залегающих на участке грунтов, но позволяет получить представление об их структуре и несущей способности. Наиболее показательный способ — ввинчивание двух свай разного диаметра в одно отверстие. При этом важно, чтобы величина крутящего момента измерялась не по усилиям, прилагаемым для заглубления сваи, а с помощью специального контрольного инструмента. Для получения более точных сведений бурение должно выполняться в нескольких точках на пятне застройки, так как даже на небольшой площадке грунты могут быть неоднородны и иметь разную плотность.
Информация о характере грунта, а главное — о глубине залегания и толщине его твердого, несущего слоя необходима, чтобы определиться с длиной и диаметром свай, их количеством и схемой расстановки. Исходя из тех же данных выбирается ширина, толщина и конфигурация лопастей, от параметров которых, в свою очередь, зависит величина допустимой нагрузки на фундамент, а также то, насколько сильно будет нарушена структура близлежащего массива грунта при погружении свай.
Проводя пробное бурение в зимний период, следует иметь в виду, что в морозы влагонасыщенные грунты могут «смазать» картину глубины промерзания и оказывать сопротивление, характерное для более прочных слоев. Понятно, что и само завинчивание свай в мерзлый грунт будет затруднено и потребует больше времени и сил, чем монтаж в теплые сезоны. Обратите внимание: в номенклатуре продукции у многих предприятий есть сваи, наилучшим образом приспособленные для зимней установки. Это могут быть изделия с усиленной лопастью в области заходной части или имеющие заострение в виде косого среза (тип ВСГ-1). Такие конструктивные особенности препятствуют повреждению и облегчают погружение опоры в промерзший грунт.
При завинчивании свай, особенно зимой, покрытие на их верхней части может получить механические повреждения, и по окончании монтажа эти места нужно обязательно обработать защитной эмалью. Но если покрытие некачественное, то при трении о грунт, в котором имеются абразивные включения, сильно пострадает и нижняя часть ствола, что грозит фундаменту ускоренной коррозией
Чтобы учесть все неровности рельефа и сделать правильную разметку согласно проекту, строительную площадку следует очистить от снега, но делать это нужно не заранее, а непосредственно перед установкой свай, ведь снежный покров служит естественным «утеплителем» для почвы. Процесс самого монтажа стандартный: в местах под опорами снимают 15–20 см грунта и строго вертикально вворачивают сваи. Если же земля померзла на глубину 1 м и более и лопасти не могут разрéзать грунт, то на начальном этапе придется использовать мощные отбойные молотки или даже прибегнуть к прогреву почвы. Готовые опоры подрезают, выравнивая их по уровню, заполняют стволы бетоном или сухой песчано-цементной смесью (чтобы выгнать из них воздух и не допустить коррозию металла) и приваривают оголовки, герметично закупоривая полость сваи.
Качество свай = долговечность фундамента
Стандартная толщина стенок свай, выпускаемых отечественными предприятиями, 3,5–5 мм. Так, например, несущая способность опор Ø 108 мм (для фундаментов под деревянные подстройки), с толщиной стенок ствола 4 мм и с лопастью из 5-миллиметрового металла Ø 300 мм составляет порядка 5–7 т на каждую единицу конструкции. Изделия с теми же толщинами металла, с диаметрами ствола и лопасти 133 и 350 мм соответственно, используемые для оснований под бревенчатые и каменные здания, выдерживают нагрузку в 10–12 т. Однако важно, что толщина стенок свай определяет не только их несущую способность, но и коррозионную стойкость, от которой напрямую зависит срок службы фундамента.
Кроме толщины металлопроката, на устойчивость изделий к коррозии влияет и сама марка стали, использованной для их изготовления: физико-механическими свойствами материала обусловлена остаточная толщина стенок сваи при эксплуатации в среде с той или иной степенью агрессивности, и данный показатель учитывается при расчете долговечности свайной конструкции. Это может быть, например, конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества Ст3 (ГОСТ 380-2005), пригодная для опор под легкие или временные сооружения. А может быть и качественная углеродистая сталь Ст20 (ГОСТ 16523-97 и др.), способная выдерживать значительные нагрузки и — за счет высокой коррозионностойкости — на 10–15% увеличивающая рабочий ресурс фундамента.
Узнать по виду, из какого материала изготовлены сваи, невозможно, так что смело требуйте у продавца паспорт качества на сырье. При производстве не только сварных, но и литых изделий применяется сварка, подтвердить сплошность которой может только протокол УЗК (Ультразвуковой неразрушающий контроль сварных соединений). Ну а убедиться в качестве защитного слоя, — будь то холодная или горячая оцинковка, эпоксидное, полиуретановое или полимерное покрытие, — позволят соответствующие сертификаты
Еще один, не менее существенный фактор долговечности свай — свойства защитного покрытия. Оно должно надежно противостоять агрессивному воздействию грунта (в разных местностях он может сильно отличаться по химическому составу и скорости протекания в нем коррозионных процессов, что и делает необходимым его лабораторный анализ), грунтовой и атмосферной влаге, абразивному износу, перепадам температур, ультрафиолету (в наземной части свай). Данным требованиям в полной мере удовлетворяют современные полимерные покрытия, имеющие отличную адгезию к металлу и обладающие высокой стойкостью к любому виду коррозии и механическим повреждениям. Именно такие покрытия наносятся, в частности, на бесшовные (цельнотянутые) сваи повышенной прочности с толщиной стенок 6–6,5 мм, выпускаемые отечественными компаниями Helix, «СВ-фундамент», «СВФ-Премиум» и др. Основываясь на лабораторных испытаниях, производители заявляют, что срок службы фундаментов на усиленных сваях достигает 150 лет.
«Заливка или засыпка винтовых опор должна производиться во всех случаях, когда используются сваи бытового назначения с толщиной стенок менее 6 мм, если они не оцинкованы методом горячего цинкования и не имеют приваренного сплошным швом оголовка. Это позволяет продлить срок их службы, то есть сохранить внутри ствола щелочную среду, препятствующую образованию коррозии. Стоит отметить, что находящаяся внутри сваи смесь не влияет на ее несущую способность.
Раствор заливают при температуре +5℃ и выше, при более низких отметках требуется использование антиморозных присадок либо станций прогрева бетона, что существенно повышает стоимость фундамента, поэтому в таких условиях целесообразнее засыпка сухой песчано-цементной смеси.
Попутно хочется предостеречь потребителей от покупки бесшовных толстостенных свай, рекламируемых продавцами как сверхнадежные изделия промышленного класса. Как правило, они изготавливаются из бэушных насосно-компрессорных труб (НКТ) и привлекают своей сравнительно низкой ценой при высоких прочностных показателях. Однако процесс коррозионной деструкции в этих сваях уже запущен, а истончение металла на каждую долю миллиметра означает сокращение срока службы фундамента на годы. Более того, использовавшиеся ранее в буровых целях (геологоразведка, нефтедобыча и т. п.) и проходившие сквозь глубокие слои земли, трубы, возможно, подвергались радиоактивному воздействию. Выводы делайте сами. Не думаю, что кто-то захочет жить рядом с источником такой опасности».