Каркасный дом

       Производители винтовых свай в большинстве случаев утверждают, что такой тип фундамента подходит для самых сложных грунтов, будет установлен за один день, а прослужит не менее 80 лет. Насколько эти заявления правдивы, давайте выясним!

Действительно, устройство фундаментов на основе винтовых свай очень привлекательно и выгодно... в первую очередь их производителям и строителям, которые тратят на строительство фундамента не месяц-два, а всего пару дней. Попробуем разобраться: а нужна ли такая спешка будущему хозяину и домовладельцу?

В России отсутствуют официальные нормативы и рекомендации по применению винтовых свай в малоэтажном загородном строительстве. В СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты" приводится лишь раздел по расчету несущей способности винтовых свай. Что же, для поиска необходимой информации заглянем в зарубежные строительные нормы и специальную литературу.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ФУНДАМЕНТОВ НА ВИНТОВЫХ СВАЯХ

Бесспорным преимуществом винтовых свай является высокая технологичность и скорость их установки, особенно при использовании средств механизации, хотя огромное количество дачников заворачивают сваи вручную.

Установленная винтовая свая сразу же готова к использованию: даже при бетонировании внутреннего просвета ствола сваи нет необходимости ждать, когда бетонный камень наберет марочную прочность, так как нагрузки воспринимаются стальной оболочкой сваи.

Винтовые сваи всепогодны: они могут устанавливаться при широком диапазоне температур окружающей среды (от -35 до +35 ^оС). Они не боятся высокого уровня грунтовых вод, не требуют осушения строительной площадки, не боятся набухающих  грунтов. Их можно ставить вплотную к уже имеющимся постройкам, так как они имеют минимальный объем и незначительно вымещают грунт при установке. Благодаря этим свойствам винтовые сваи используются для ремонта и укрепления фундаментов существующих зданий (в комбинации с домкратными системами).

Благодаря лопастям винтовые сваи отлично противостоят различным выдергивающим нагрузкам, таким как ветровые или от морозного пучения грунтов. Благодаря этим свойствам винтовые сваи отлично подходят для закрепления склонов и построек на склонах: винтовые сваи могут быть установлены под любым углом к горизонту и на неровных площадках.

Но не стоит забывать, что все эти преимущества относятся исключительно к фундаментам из промышленно произведенных стальных винтовых свай, параметры и качество которых регулируются международными строительными нормами ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria (Критерии приемлемости фундаментов на основе винтовых свай). Особенности нормативных требований к конструкции качественных винтовых свай рассмотрим ниже.

ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИМЕНИМОСТИ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ СТАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ СВАЙ

Это, пожалуй, самый острый вопрос, который тщательно обходят стороной отечественные производители винтовых свай. К сожалению, в русскоязычной специальной литературе ни о каких ограничениях в применении технологии стальных винтовых свай не говорится. За ответами придется обратиться к зарубежной нормативной документации и специальной литературе.

В международном стандарте ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria, которым регламентируются  требования к материалам и конструкциям фундаментов из винтовых свай, приводится целый ряд ограничений для их применения. Так, пункт 1.2.1 ICC AC358 ограничивает использование винтовых свай только для строений и конструкций класса сейсмостойкости от А (конструкция для сейсмобезопасных районов) до С (конструкция для районов с умеренной сейсмической активностью). Пункт 1.2.2 ICC AC358 перечисляет условия, в которых стальные винтовые сваи не могут использоваться:

·       в грунтах с удельным электрическим сопротивлением менее 1 000 Ом*см (из-за высокой скорости электрохимической коррозии стали); в грунтах с рН менее 5.5 (по тем же причинам), к которым, например, относится торф; в грунтах с высоким содержанием органических компонентов (по тем же причинам);

·       в грунтах с сульфатацией более 1 000 ppm (сульфаты в грунте опасны и для незащищенного бетона железобетонных свай);

·       на полигонах с отходами, мусором, отвалами грунта;

·       на грунтах, содержащих шахтные отвалы;

·       на грунтах, не обеспечивающих боковой поддержки свай (например, торф, рыхлые пылеватые пески).

Из-за многих ограничений по причине высокой скорости электрохимической коррозии перед принятием решения о возможности использования стальных винтовых свай на конкретной строительной площадке рекомендуется измерить рН и сульфатацию грунтов, их удельную электропроводность.

Фундамент из винтовых свай считается заглубленным, а значит, для него должно выполняться условие обязательной боковой поддержки грунтов. Для не связанных между собой в группы винтовых свай (выступающих над поверхностью земли или устанавливаемых в воде либо в текучих грунтах) должно выполняться следующее условие, прописанное в п. 1810.2.1 Международного строительного кода IBC; свая должна быть заглублена в плотные грунты минимум на 1 542 мм, а в мягкие - минимум на 3 048 мм.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ СВАЙ

Срок службы фундамента на основе стальных винтовых свай можно установить исключительно по расчету, исходя из коррозионной активности грунта на строительной площадке, толщины стали ствола и лопастей сваи, толщины и качества антикоррозионного покрытия стали и применения защитных цинковых анодов. В строительстве в западных странах винтовые сваи в основном применяются для возведения временных сооружений с планируемым сроком службы 50 лет.

В расчетах коррозионной стойкости толщину всех стальных элементов принимают 1/2 фактической (коэффициент запаса прочности = 2). Срок службы полимерного порошкового покрытия винтовой сваи в грунте принимается равным 16 годам. Чтобы приблизительно оценить строк службы стандартных винтовых свай, изготовленных по западным стандартам, можно обратиться к данным, полученным на основе исследований в Институте заглубленных фундаментов Флориды, США.

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУЦИИ ВИНТОВОЙ СВАИ

Диаметр ствола винтовой сваи, диаметр ее лопастей и толщину металла рассчитывают исходя из планируемых нагрузок на сваю и условий ее эксплуатации. К стальной винтовой свае в упомянутых стандартах предъявляют следующие требования:

·        толщина лопастей сваи - от 9,5 до 12,5 мм (таблица №3, ICC AC358);

·        диаметр лопасти винтовой сваи должен быть от 8 до 14 дюймов (от 20 до 35 см);

·        минимальная толщина стенки ствола сваи в неагрессивных грунтах - 8 мм, в агрессивных - 9,5 мм;

·        в случае высокой коррозионности из-за специфических грунтов требуется дополнительная оцинковка свай, использование цинковых анодов;

·        минимальная толщина полимерного покрытия сваи - 0,4 мм (пункт 3,9 ICC AC358).

Необходимость использования толстостенных труб для производства стальных винтовых свай отлично понимали в советское время. В справочном пособии по сваям и свайным фундаментам, опубликованном в Киеве в 1977 году, говорилось: "Ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной горячекатаной стали с толщиной стенки ствола винтовой сваи 10 - 14  мм".

УСТРОЙСТВО РОСТВЕРКА ДЛЯ ВИНТОВЫХ СВАЙ 

Создание связей между винтовыми сваями действительно необходимо при установке их на грунтах со слабой боковой поддержкой. Но при работах на коррозионно-агрессивных грунтах при этом не рекомендуется устраивать гальванические связи между сваями и другими токопроводящими элементами конструкций здания. Объединение всех стальных свай в одну электрическую систему проводниками приводит к ускорению электрохимической коррозии из-за имеющегося перепада электрических потенциалов разных по физическому и химическому составу участков грунта.

Правильным конструктивным решением для связи свай в единую систему является обвязка голов свай деревянными конструкциями или обвязка стальными элементами голов-колпаков винтовых свай и обжимных хомутов, изолированных от стволов свай диэлектрическим материалом - например, полимерно-битумной гидроизоляционной мембраной. К сожалению, большинство российских производителей винтовых свай либо не знакомы с требованиями к конструкции качественных винтовых свай и фундаментов, либо игнорируют их с целью получения максимальной прибыли в ущерб качеству.

Большинство производимых в России стальных винтовых свай имеет толщину стенки всего  3 - 4 мм и символическое антикоррозионное покрытие, которое часто не выдерживает даже нагрузок при транспортировке. Винтовые сваи производят из сварных труб, хотя коррозионная стойкость таких труб ниже, чем бесшовных горячекатаных. Безусловно, в России производятся и стальные винтовые сваи, соответствующие международным стандартам, однако высокая стоимость делает их неконкурентоспособными по сравнению с обычными короткими буровыми железобетонными сваями, изготавливаемыми на месте.

Фундамент - один из самых дорогостоящих, сложных и ответственных элементов конструкции загородного дома. Поспешный подход, основанный на рекламных заверениях производителей, обещаниях строителей, примерах соседей, - это худшая из возможных стратегия выбора проектного решения для фундамента.

Строительство дома вообще и фундамента в частности без предварительного инженерно - геологического исследования грунта на будущей строительной  площадке - это игра с судьбой в "русскую рулетку". Не случайно на строительных форумах постоянно возникают вопросы о треснувших фундаментах и стенах, а столбы вдоль дорог увешаны рекламой о замене и ремонте фундамента. Стоимость устранения ошибок проектирования  и постройки фундамента многократно перекроет затраты на помощь профессионалов в проектировании и строительстве фундамента, а в некоторых случаях исправить совершенные ошибки будет и вовсе невозможно.