Монтаж фундаменту на гвинтових палях. Палево-гвинтовий фундамент
Застосування сучасних технологійу будівництві дозволило суттєво знизити грошові та силові витрати. Однією з таких технологій є будівництво будинку гвинтових палях, які забезпечують високу надійність та міцність конструкцій, незалежно від виду ґрунту.
Будинки на гвинтових палях:
До важливих переваг зведення будинку на палях відносяться:
- Швидкість зведення фундаменту (за день можна встановити до тридцяти паль);
- Низька собівартість (ціна пальового фундаментуна 40-50% нижче, ніж стрічкового);
- Довговічність (термін придатності такої споруди сягає 100-150 років), забезпечується за рахунок бетонування порожнин паль та їх обробки антикорозійним покриттям.
Технологія будівництва будинку на палях на заводних ділянках
Фундамент на палях для дому– оптимальний варіант за бажання побудувати надійну споруду за максимально короткий час, незалежно від ландшафту. Він підходить для місцевостей із різними нерівностями, винятком становлять скелясті ділянки.
Їх можна встановити на заводних районах (стави, озера та водойми), при цьому застосовуються довгі палі, а споруда називається будинок на високих палях. У таких випадках палі закручують на достатню глибину, доки вони щільно не встануть у ґрунт. Їхні верхні кінці обрізають на потрібну висоту над рівнем води, між собою з'єднують швелерами, підсилювальними штангами, які закріплюються за допомогою болтів. Завдяки пальовому фундаменту стало можливим будівництво унікальних проектів приватних будинків на палях, розташованих на березі річок та озер.
Додаткові споруди на пальовому фундаменті
Палевий фундамент застосовується і для спорудження додаткових будівель до вже існуючих будівель. До них належать лазні, господарські прибудови, веранди та інші споруди. Головна перевага такого фундаменту для зведення додаткових будівель полягає в тому, що він не потребує об'ємних земельних робіт та використання важкої спецтехніки.
Здійснити будівництво на пальовому фундаменті можна і самотужки, але перед тим як побудувати будинок на палях необхідно провести певні інженерні розрахунки, які під силу лише професіоналам.
Компанія «Екофундамент» пропонує комплексні послуги з проектування та спорудження фундаментів на гвинтових палях. Наші фахівці допоможуть зробити точні розрахунки пальового поля, відповідно до обраного виду будинку, вони підкажуть, які купити гвинтові палі (товщина, довжина), їх кількість, спосіб з'єднання та інші деталі, необхідні для надійності та довговічності майбутньої будівлі.
Залишіть заявку та отримайте безкоштовний розрахунок.
Якщо на ділянці слабкий грунт (заболочений, рідкі піски, торфовища), а навантаження на фундамент передбачається висока, найнадійніша основа для будинку - пальовий фундамент.
Крім надійності, у пальового фундаменту є ще одна важлива перевага: невибагливість до рельєфу. Немає необхідності у ретельному вирівнюванні будмайданчика. Це суттєво спрощує процес монтажу пальового фундаменту своїми руками та зменшує екологічну шкоду для навколишнього ландшафту.
Які існують фундаменти на палях?
За характером взаємодії з ґрунтом розрізняють палі висячі та стійки. Перші спираються на ґрунт бічною поверхнею і витримують навантаження за рахунок сили тертя; другі встановлюються з опорою на тверді породи, що підстилають більш пухкі шари.
а) паля стійка; б) висяча паля. 1 - паля, 2 - слабкий ґрунт, 3 - міцний ґрунт.
За способом занурення палі бувають:
- забивні - залізобетонні, сталеві або дерев'яні, занурюються ударним способом прямо в ґрунт або лідерні свердловини;
- залізобетонні палі-оболонки. Занурюються вібраційним методом з подальшим виїмкою ґрунту з порожнин або без виїмки, із заповненням бетоном або без;
- для фундаменту. У ґрунті буряться свердловини, в них поміщають арматуру та заливають бетон;
1 - занурення колони обсадних труб у ґрунт. 2 - Вилучення ґрунту з обсадної колони. 3 - Занурення армокаркасу в свердловину. 4 - Заповнення свердловини бетоном. 5 - Вилучення обсадних труб.
- фундамент пальовий гвинтовий.
Особливості фундаменту на гвинтових палях
Гвинтова паля – це порожнистий сталевий стрижень із гострим наконечником та спіральними лопатями. Діаметр стрижня – 10-30 см, довжина – від чверті метра до 2,5 метрів.
Якщо потрібно більше, палю нарощують. Верхній край труби (п'ята) може бути прямокутної, круглої, U-подібної форми. Паля закручується у землю як гвинт, звідси й назва.
Поверхню стрижня під час виготовлення покривають спеціальними антикорозійними складами.
Термін служби пальово-гвинтового фундаменту – понад півстоліття (50 років – гарантія виробників).
Плюси та мінуси пальово-гвинтового фундаменту
Головна перевага гвинтового фундаменту – можливість обійтися без земляних робіт та заливання бетону. Це різко скорочує терміни робіт та їх енергоємність:
- не потрібна бетонозмішувач і велика кількість матеріалу - самого бетону, арматури, ;
- не треба чекати, поки фундамент набере міцність;
- не потрібна важка техніка. При невеликих розмірах споруди палі можна закрутити вручну.
Виняток становлять комбіновані пальово-стрічкові фундаменти. При їх облаштуванні без бетону не обійтися (іноді замість нього використовується цегла, але при цьому збільшується енергоємність робіт).
Під важкий цегляний будинок знадобиться бетонна стрічка або ж/б пояс.
В решті випадків обв'язка пальово-гвинтового фундаменту виготовляється з металевих балок, для легких будинків – .
А) Варіант фундаменту підходить під будівництво каркасного, дерев'яного блочного та цегляного будинку. Б) Варіант фундаменту підходить під будівництво каркасного, дерев'яного, блочного та цегляного будинку. В) Варіант фундаменту підходить під будівництво та дерев'яного будинку. Г) Варіант фундаменту походить під будівництво каркасного, дерев'яного, блочного та цегляного будинку.
Якщо ростверк металевий, єдиний спосіб з'єднання частин фундаменту – зварювання. За наявності відповідного обладнання та навичок це гранично спрощує процес зведення основи для дому.
Бетон при влаштуванні гвинтового фундаменту теж потрібен: їм заповнюють порожнисті стрижні самих паль. Але кількість матеріалу та обсяг робіт не можна порівняти з влаштуванням залізничних споруд.
Зверніть увагу!
Влаштування пальового фундаменту цього типу можливе на всіх ґрунтах за винятком скельного, в т.ч. на підтоплюваних ґрунтах.
Довжину стрижня можна вибрати так, щоб паля пройшла ненадійний ґрунт наскрізь і закріпилася у стійкому шарі.
- гвинтові палі використовуються для приватної забудови та для малогабаритних споруд. Багатоповерхівки з великою масою на них не ставлять;
- при загвинчуванні палі контролювати її прохід крізь ґрунт неможливо. Тверді включення, що містяться в землі, можуть пошкодити антикорозійну оболонку;
- відсутність залізобетонної основи облаштування підвального поверху проблематично;
- осаду паль нерівномірна, висока залежність від особливостей ґрунту в межах однієї ділянки;
- незважаючи на відсутність земляних робіт та бетонування ціни на пальово-гвинтовий фундамент виходять відчутні за рахунок вартості самих паль.
Розрахунок фундаменту на гвинтових палях
Щоб визначити необхідну кількість паль, потрібно загальний тиск на ґрунт поділити на несучу здатність палі.
Розрахунок пальового фундаменту виконується у три етапи:
- Визначається загальне навантаження– сумарна вага споруди, включаючи перекриття, внутрішні стіни, меблі, дах, людей та весь вміст будинку. По СНиП 2.01.07-85 для приватних будинків корисне навантаження складає 150 кілограмів на квадрат. Сюди слід додати снігове навантаження. Вона залежить від регіону (наприклад, на півночі Московської області – 240 кілограмів на квадрат). Сумарне значення множать коефіцієнт 1,2.
- Враховуються додаткові навантаження – сила вітру та ін. Зазвичай запас міцності становить 30% від проектної цифри.
- Визначається несуча здатність ґрунту або за підсумками геологічних досліджень (2.02.03-85 СНіП), або за існуючими таблицями.
Зверніть увагу!
Зазвичай під невеликим приватний будинокпалі встановлюють із розрахунковим кроком 2-3 метри.
Як зробити пальовий фундамент своїми руками?
Встановлення пальово-гвинтового фундаменту починається з розмітки. Позначають кути споруди, між ними простягають маркувальний шнур. Позначають кілочками точки занурення паль відповідно до розрахункового кроку.
У зазначених точках занурюють палі. При глибині занурення до півтора метра (рівень промерзання в середній смузі) це можна зробити вручну.
Якщо глибина більша або ґрунт на ділянці дуже щільний, для загвинчування використовується спеціальна техніка.
- вирівняти палі по висоті (одні догвинтити, інші обрізати);
- заповнити порожнини бетонним розчином;
- встановити ростверк.
Ціна фундаменту на гвинтових палях
Ціна гвинтового фундаменту залежить від довжини паль, перетину, товщини стінки. На вартість гвинтової палі для фундаменту впливають особливості конструкції: посилений наконечник, посилена лопата.
Орієнтовні ціни:
- паля 5,7 см (під альтанки та інші полегшені конструкції), товщина сталі 3,5 мм, довжина 1,5 метра – від 800 рублів, занурення – від 1,2 тис. руб.;
- паля 8,9 см (і), товщина 3,5 мм, довжина 2 метри - 1,1 тис. руб., Занурення - 1,4 тис. руб.;
- паля 13,3 см (під приватний котедж), товщина 4 мм, довжина 3 метри - від 2 тис. руб., занурення - від 1,8 тис. руб.
У вартість пальово-гвинтового фундаменту входить також ціна матеріалів ростверку та його монтажу.
Фундамент на гвинтових палях – це надійно! Ми здійснюємо будівництво пальово-гвинтових фундаментів та реконструкцію фундаментів гвинтовими палями.
Ручний та механізований спосіб монтажу фундаменту на гвинтових палях
| Більшість | Завод Гвинтових Палей |
|---|---|
|
|
Технологія монтажу гвинтових паль
Ми здійснюємо монтаж гвинтових паль спеціальною технікою, Що забезпечує контроль рівня (точності) установки палі в трьох площинах, контроль зусилля та моменту з урахуванням типу гвинтової палі, типу ґрунту та типу фундаменту. Ручна закрутка не забезпечує цих важливих умовможе негативно вплинути на ресурс паль, а також геометрію фундаменту.
В даний час йде стрімкий розвиток будівництва заміських котеджів, лісових будиночків, човнових причалів, лазень тощо, людина прямувала ближче до природи, лісу та водойм. Це чудово, але ... Тепер все частіше будівельники стикаються з необхідністю зведення будівель на складних грунтах - торф'яних, глинистих, або з водоносних шарів, де застосування стандартного стрічкового фундаментунеприпустимо, оскільки тягне за собою деформацію будівлі, тріщини в стінах і навіть обвалення.
Фундамент на гвинтових палях для каркасно-щитових будинків
12 паль з оголовками (6х6 метрів)
Ціна - 31 200 грн.
16 паль з оголовками (6х8 метрів)
Ціна - 41 600 грн.
20 паль з оголовками (6х9 метрів)
Ціна - 52 000 грн.
- Глибина загвинчування паль не менше 2-х метрів.
- Використовувана фарба - ґрунт-емаль пентафталева антикорозійна ТУ 2388-071-13238275-2008.
- У вартість не включено доставку матеріалів та спецтехніки.
Пояснюється це тим, що пісок і торф, наприклад, не витримують масу будинку, і будинок просідає, причому нерівномірно. Глинистий грунт розбухає взимку і «давить» на фундамент, внаслідок чого він деформується. Так що - відмовитися від будівництва будинку в місці, що сподобалося? Ні і ще раз ні! Вихід із ситуації – гвинтовий фундамент, який забезпечує надійність, якість та безпеку будь-якої споруди на складних ґрунтах. Понад те, він економічно вигідний і технічно простий у виконанні.
Що є фундаментом на гвинтових палях?
Розробка це не нова, його активно застосовували у військовій промисловості для зведення об'єктів у болтах, лісах, на насипах. Основною частиною гвинтового фундаменту є гвинтові палі – загострені труби з лопатями, які «вкручуються» в ґрунт. Вони виступають однією з опор майбутнього будинку, оскільки завдання лопаті – розподіл навантаження більшою площею. При цьому сам ґрунт «не чинить опір», зберігаючи природну структуру, в результаті чого збільшується його несуча здатність. Щоб було зрозуміліше, палі можна порівняти зі шурупом, загвинченим у дерево, тоді як стандартний фундамент – лише «цвях».
Галузь застосування:
- фундамент під дерев'яний будинок (колода, брус, панельно-каркасні будинки);
- фундамент під прибудову (тераса, веранда, пандус);
- зміцнення існуючого фундаменту;
- зміцнення канав;
- поодинокі опори під рекламні щити, банери, стовпи тощо
- гвинтові палі використовуються для огорож.
Палі при необхідності можна викрутити і знову використовувати, що особливо значуще для тимчасових будівель. Палево-гвинтовий фундамент, згідно з розрахунками, витримує навантаження від 4 до 18 тон, залежно від діаметра та лопаті палі. Отже, цілком безпечно робити гвинтовий фундамент під час зведення двоповерхового будинку.
У чому переваги фундаменту на гвинтових палях?
- вартість на 30-70% нижча за вартість стандартного фундаменту;
- можливість використання у будь-якій місцевості, зокрема. на складних ґрунтах;
- на різнорідних ґрунтах забезпечують однорідну несучу здатність;
- термін монтажу – не більше 2 днів;
- можливість роботи у будь-який сезон року за будь-якої погоди;
- немає потреби у важкій будівельній техніці для встановлення;
- відсутність необхідності у вирівнюванні рельєфу;
- відсутність будівельного сміття на ділянці;
- можливість встановлення поблизу підземних комунікацій;
- довговічність (будівля на палях простоїть не менше 150 років);
- екологічність;
- палі не схильні до морозного пучення;
- висока сейсмостійкість;
- гарна вентиляція підлоги знижує ризик гниття деревини;
Етапи будівництва пальово-гвинтового фундаменту
1
Проектування.
2
Виготовлення гвинтових паль та
3
Розмітка ділянки під фундамент.
4
Установка паль.
5
Монтаж ростверку, обварювання оголовків паль, покриття антикорозійним складом зварювальних швів, кріплення до оголовків паль ростверку, покриття бітумним праймером дерев'яного ростверку.
Недоліки фундаменту на гвинтових палях
- неможливість застосування на скельному ґрунті.
Необхідно мати на увазі, що перш ніж приступати до будівництва, потрібно виконати геолого-дослідницькі роботи, щоб розрахувати – які саме палі потрібно застосувати для будівництва конкретної будівлі на конкретній місцевості. «Завод Гвинтових Палей» проводить весь цикл необхідних робіт – від дослідження та технологічних розрахунків, до виготовлення та встановлення паль.
Недорогий пальово-гвинтовий фундамент є чудовою альтернативою стрічковій бетонній основі. Його застосування особливо актуальне на складних вологих або сипких ґрунтах та нерівних рельєфах. Широко використовуються палі в приватному будівництві та для здешевлення господарських будівель: лазень, гаражів, теплиць, веранд та ін.
На яких ґрунтах використовується гвинтовий фундамент?
Водонасичені грунти, піски, супіски та суглинки найбільш схильні до зимового пучення грунту. При цьому навіть досить глибоко закладений фундамент може виштовхувати з-під землі. Навесні ж при відтаванні відбувається його нерівномірне усадження.Надійна опора потрібна і при будівництві на сипучих ґрунтах: адже заглиблюватися доводиться на велику глибину. Застосування стрічкового фундаменту у разі стає нерентабельним. У таких випадках на допомогу приходять палі.
Перші чавунні гвинтові палі були розроблені англійцем А. Мітчеллом у 1933 р. як альтернатива забивним. Вони мали вигляд труби, один із кінців якої був виготовлений у формі лопаті особливої форми і був загострений. Завдяки такій конструкції паля легко вкручувалась у ґрунт, додатково його ущільнюючи, набагато нижче за глибину промерзання і надійно закріплювалася в ньому.
Будова та зовнішній виглядпаль
Спочатку такі конструкції використовувалися лише при будівництві мостів та тимчасових споруд, і лише потім стали широко використовуватися для зведення фундаментів житлових та промислових будівель та військових об'єктів, причалів, пристаней.
У нашій країні їх найчастіше використовують для будівництва будинків в умовах вічної мерзлоти (в районах Крайньої Півночі і Далекого Сходу). У приватному будівництві в Останніми рокамипальово-гвинтовий фундамент стали застосовувати при будівництві житла в заболочених місцевостях, близькому проходженні ґрунтових вод і для будівництва господарських будівель.
Область застосування пальових фундаментів
Існує два типи гвинтових паль:
палі-піки:із загостреним наконечником; призначені для легких та сипких ґрунтів;
палі-труби:із зубчастою коронкою на нижньому кінці; використовуються на в'язких ґрунтах.
Види паль
До основним перевагампаль відносять:
можливість влаштування на будь-яких, у тому числі і складних ґрунтах і навіть на воді;
простота монтажу, мінімальна кількістьчасу, що витрачається з їхньої установку, відсутність земляних робіт;
можливість встановлювати у зимовий період;
такі конструкції не сприйнятливі до навантажень, що виштовхують;
при необхідності можливість демонтажу та повторної установки;
висока міцність: залежно від виду паль вони здатні витримати навантаження 4-18 т;
підвищена сейсмостійкість;
довговічність;
економічна вигода: вартість їх на 30-60% нижча за ціну бетонного фундаменту.
До недоліківпальово-гвинтового фундаменту можна віднести:
неможливість встановлювати їх у ґрунтах із вапняним прошарком, торфовищах, текучих ґрунтах та у скелястих місцевостях;
обладнати підвал у будинку, встановленому на палях, вельми проблематично - його утеплення дорівнюватиме вартості самого фундаменту.
Розрахунок необхідної кількості паль
Насамперед необхідно визначити навантаження на фундамент. Для цього слід підсумувати:
вага будівлі, включаючи як зовнішні, а й внутрішні стіни, перекриття між поверхами, дах, обробку фасаду;
предмети інтер'єру, що знаходяться в будинку, меблі, апаратуру та ін.;
вага людей, що перебувають у будинку: за БНіП для приватних житлових будинків беруться дані з розрахунку 150 кг на 1 кв. м;
снігове навантаження, визначається за БНіП залежно від району проживання.
Карта снігового навантаження
Отримана вага множиться на коефіцієнт 1,2. Щоб дізнатися граничне навантаження (несучу здатність) кожної палі, слід знати опір ґрунту. Для цього слід скористатися спеціальною таблицею (див. фото).
Глибина їх зануренняя залежить від ступеня промерзання ґрунту (ці дані відрізняються для кожного району). Наприклад, для Московської області глибина промерзання грунту становить 1,4 м-коду.
Установка паль
Виконання робіт ведеться у такій послідовності:1. За допомогою колів на вибраній ділянці намічаються місця розташування паль. Щоб уникнути помилок, слід звірити відстань між ними із кресленням, а також ретельно проміряти розміри кутів та діагоналей.
2. Для спрощення вгвинчування палі під кожну з них готується невелика лункатрохи ширше (на 2-3 см) діаметра лопаті. Глибина такої лунки – 10-15 см. Занадто глибокі ями, що розпушують ґрунт, неприпустимі.
Лунка для палі
3. Палі з лопатями до 300 мм можна укрутити вручну без застосування техніки. Для цього готується важільз брухту, який вставляється в отвір у верхній частині палі, і шматків труби розміром по 3 м. У міру заглиблення гвинта в ґрунт труби будуть одягатися на брухт для збільшення довжини плеча важеля.
4. Для робіт знадобиться не менше трьох осіб. Оскільки паля має бути встановлена суворо вертикально, необхідно, щоб під час її вкручування один із них контролював процес її встановлення.
Паля повинна встановлюватись строго вертикально
Порада. Якщо при встановленні на шляху однієї-двох паль з'явилася перешкода, і вони в землю більше не входять, допускається зрізати верх і залишити в такому положенні. Але по кутах будинкупалі повинні встановлюватись тільки на повну глибину.
Вгвинчування палі вручну
5. Після встановлення всіх палі надлишки їх довжини обрізаються за рівнем.
6. Для зміцнення в порожнистий стовбур палі заливається бетон.
Бетонування
7. На місці обрізки у верхній частині палі приварюється оголовок.
Зварювання оголовка
Виготовлення ростверку
Ростверк – верхня частинафундаменту, що поєднує оголовки паль і забезпечує більш рівномірне навантаження на основу. Завдяки такій жорсткій зв'язці у разі виходу з ладу однієї опори вага перенесеться на інші. Ростверк може виконуватися з:бетону;
бруса чи дошки;
таврової балки;
металевого швелера або куточка.
Порада. Якщо будинок виконаний із бруса, як обв'язка може використовуватися перший ряд стіни.
При влаштуванні бетонного ростверку по верху паль готується опалубка, встановлюється арматурний пояс та заливається розчин. Швелер, двотавр та куточок зварюються. Дерев'яний ростверк збирається на болтах.
Види ростверку
Проблеми створення міцного та надійного фундаменту для капітальних будівель на дуже вологих або регулярно затоплюваних ґрунтах стали причиною пошуків та експериментів із застосування в приватному домобудуванні гвинтових фундаментів. До цього будівлі шикувалися на набірних і литих опорах.
В результаті численних проб у середині XIX століття з'явилася методика улаштування пальово-гвинтових фундаментів, з'явилася можливість будувати будинки в таких умовах, де звичайний камінь не витримував більше одного сезону.
Що являє собою опора пальтово-гвинтового фундаменту
Система будівництва будівель на гвинтовому фундаменті відома більше тисячі років, і весь цей час широке поширення вдалої технології стримувала величезна трудомісткість установки паль. Сьогодні більше половини легких та середніх будівель збудовано на палево-гвинтовому фундаменті.
Влаштування пальово гвинтового фундаменту дещо відрізняється від класичної конструкції на палях, перш за все, в силу особливої конструкції опори. Основу фундаменту складає поле або масив із гвинтових паль, саме в них і криється секрет популярності.
Гвинтову палю умовно можна розділити на три основні частини:
- Корпус у вигляді труби з легованої або нержавіючої сталі, покритої захисним лаком;
- Оголовок гвинтової палі, до якого кріпляться деталі обв'язки пальово-гвинтового фундаменту;
- Лопаті або робочий шнек, встановлені на підставі опори.
Важливо! Усі деталі опор для пальово-гвинтового фундаменту виготовляють із рядового прокату та штампованих вузлів звичайним зварюванням, що забезпечує просту технологіювиготовлення гвинтової палі та можливість поточного контролю якості з'єднання всіх її елементів.
Влаштування гвинтової палі для фундаменту наведено на схемі.
У конструкції пальово-гвинтової опори закладено головний принцип, що забезпечує високу якість фундаменту. Це принцип вкручування опори в ґрунт. На перший погляд, нічого суттєвого, яка різниця — забивати, загортати чи відливати пальову опору. У реальній ситуації різниця є і досить суттєва.
Наприклад, залізобетонні палі, забиті молотом або занурені в ґрунт вібропресом, залишаються у стислому, деформованому стані. За оцінкою фахівців, 15% забитих паль після встановлення мають проблеми через велику кількість тріщин та відшаровування арматури. Та ж картина з відлитими буронабивними палями, через несприятливі умови якість армованого бетону далека від розрахункового. Тому забиті або литі палі нерідко виштовхуються силами здирання, чого практично не буває при складанні будинку на гвинтовому фундаменті.
Існують три специфічні особливості заглиблення опор пальово-гвинтового фундаменту:
- Гвинтову палю ввертають у ґрунт з мінімальним тиском на корпус або наконечник, тобто після встановлення опора пальово-гвинтового фундаменту не послаблюється, не покривається тріщинами і не перебуває у складно-деформованому стані;
- Опору занурюють на задану глибину з точністю до кількох сантиметрів, в результаті немає ризику провалитися або отримати розрахунковий опір навантаженню від ваги будівлі;
- Гвинтова опора у разі потреби може бути замінена аналогічною з мінімальними витратами. Достатньо вивернути корпус та повторити заглиблення.
Не можна сказати, що заміна гвинтової опори пальово-гвинтового фундаменту є простою та пересічною справою, але технічно це можливо і виконується під керівництвом фахівців. Інша річ, якщо фундамент виганяється з ж/б паль або буронабивних стовпів. У цьому випадку вихід з ладу палі може загрожувати фундаменту великими проблемами.
Сталеву опору пальово-гвинтового фундаменту повертають у грунт акуратно та надійно. Якщо використовувати аналогію, то можна порівняти забивні та гвинтові опори зі шурупом і цвяхом - різниця в здатності протистояти осьовому навантаженню приблизно така ж. Тому пальово-гвинтовий фундамент нерідко називають основою на геошурупах.
Особливості пристрою гвинтової палі
Конструктивно опори пальово-гвинтового фундаменту поділяють на кшталт гвинтового наконечника і труби, або корпусу палі, тому в маркуванні палі вказують відразу два діаметри: перший - величину труби, другий - діаметр шнека або наконечника в міліметрах. Наприклад, СВ-89-250, зовнішній розмір труби 89 мм, діаметр, що описується ріжучою кромкою лопатей, становить 250 мм.
Характеристики корпусу пальово-гвинтової опори
Для будівництва приватних будівель застосовують чотири основні розміри труби:
- 89 мм та 76 мм - група для побудови особливо легких та легких будівель для фундаментів огорож, альтанок, веранд та огорож;
- 108 мм та 133 мм - група для виготовлення фундаменту середніх та умовно важких будівель. До першого типу можна віднести дачні будиночки з бруса, каркасно-щитової та панельної конструкції. До важких будівель відносять будинки з пінобетону та будівлі з оциліндрованої колоди.
Найважливішою характеристикою пальово-гвинтових опор для фундаменту є товщина стінки та корозійна стійкість матеріалу. У паль, виготовлених традиційним зварним способом, товщина стінки рідко перевищує 5-6 мм, тому максимальне навантаження не більше однієї тонни. Зварні палі використовують для малозначимих та ненавантажених об'єктів. Для повноцінних житлових будинків із газо та пінобетону використовують литі трубчасті корпуси з товщиною стінки до 12 мм. При діаметрі в 108-133 мм вага корпусу пальово-гвинтової опори досягає майже 30 кг, але така паля здатна легко витримати навантаження 6 т.
Шнеки та гвинтові наконечники
Корпус опори при встановленні працює тільки на скручування, то лопатевий наконечник виявляється в ще складніше навантаженому стані. Тому основний вид поломки опор пальово-гвинтового фундаменту - це руйнування та відрив лопаті. Причин може бути кілька, найчастіше нерозрахунковий режим занурення палі або удар про тверду перешкоду, наприклад камінь або метал. 50% руйнування пальово-гвинтових опор є низька якість зварювального шва. Замість аргонно-дугової використовується зварювання під шаром флюсу або звичайна ручна, з електродом, що плавиться, застосовується метал з низькою зварюваністю.
Небезпека руйнування гвинтового наконечника палі обумовлена ще тим, що практично все вертикальне навантаження, яке сприймається пальтово-гвинтовим фундаментом під дією ваги будівлі, передається на ґрунт через лопаті паль. І навантаження це не завжди статичне, найчастіше на основу діє знакозмінна сила через сили пучення, вітру, перерозподіл сил усередині ґрунту. Аварії та обриви гвинтових паль змусили виробників шукати спосіб, як зміцнити гвинтовий фундамент.
Вирішення проблеми було знайдено у зміні технології. Сучасні пальово-гвинтові опори важкого класу з діаметром труби понад 100 мм оснащуються литими ріжучими шнеками. Мало того, для збільшення міцності використовувалася технологія вакуумного переплаву щодо недорогої конструкційної сталі Ст25 та подальшого виливки в керамічну оболонку.
Завдяки вдосконаленому техпроцесу виходить точна деталь без дефектів та єдиного зварювального шва, з товщиною лопаті 10-13 мм. Для порівняння товщина звичайної звареної лопаті всього 5 мм. Литий шнек осідає на трубу за попередньо проточеним пояском, що забезпечує повний збіг осьових труб і наконечника. Чому це так важливо, буде зрозуміло далі, при розгляді особливостей монтажу гвинтового фундаменту.
В результаті виходить пальова гвинтова опора, яку можна повертати навіть у кам'янистий ґрунт, з великою кількістю дрібного каменю або навіть перемішаний із будівельним сміттям. При цьому термін служби пальового гвинтового фундаменту, при дотриманні правил встановлення, за оцінками фахівців, легко може досягти ста років, тоді як зварені палі рідко вистоюють понад 25 років. Зрозуміло, що якісний прорив у процесі виготовлення пальтово-гвинтових опор призвів до появи над ринком величезної кількості низькоякісних підробок.
Вуглецеву сталь піддають термічній нормалізації та загартуванні в емульсії, що забезпечує твердість і зносостійкість ріжучої кромки, чого немає і бути не може у підробок. Зазвичай підробку зварюють та плакують покриттям під лиття. Вартість зміцненої пальово-гвинтової опори заводського фірмового виготовлення приблизно на 40% вище, ніж на зварені кустарні вироби, тому підробок на ринку в рази більше, ніж оригінальних паль.
Переваги та недоліки пальово-гвинтових фундаментів
Масове використання в малоповерховому будівництві пальового гвинтового фундаменту, особливо на складних ґрунтах з великою кількістю вологи та змінною несучою здатністю, сформувало досить великий досвід його використання, з усіма недоліками та очевидними перевагами.
Чим гарний пальово-гвинтовий фундамент
Загальна статистика та відгуки власників показують, що вибір на користь пальово-гвинтового варіанта фундаменту для приватної споруди, будинку або лазні був зроблений виходячи з таких міркувань:
- Палево-гвинтове поле фундаменту можна встановити за пару днів, і здебільшого навіть власними силами, без застосування спеціальної техніки чи виконання трудомістких земляних робіт;
- Застосування пальових опор дозволяє приступити до будівництва каркасно-щитових, брусових або пінобетонних будівель вже наступного дня, без місячної витримки, як у випадку бетонних фундаментів;
- Металевий пальово-гвинтовий фундамент не боїться вологи та не проводить вологу, тому ідеально підходить для будівництва будівель з дерева, щитів, СІП панелей та спінених матеріалів.
Крім того, розрахунок фундаменту на пальово-гвинтових опорах виконується простіше, а результат навантаження більш передбачуваний, так як характеристики міцності і поведінка металу під навантаженням добре вивчено і набагато більш прогнозовано, ніж армований стрічковий бетон або залізобетонні палі. Ще одним плюсом є те, що замінити або відремонтувати металеву палю набагато простіше, ніж бетонну опору.
Деякі фахівці відзначають хорошу пристосованість пальово-гвинтового фундаменту до нерівномірного навантаження, коли поруч із вертикальним тиском від ваги будівлі з'являється горизонтальна складова. Заглиблена на розрахункову глибину, тонка металева труба з широким наконечником в основі може відхилятися від вертикальної осі, навіть якщо її залили бетоном. Всього на кілька градусів, але цього достатньо, щоб будь-яке навантаження на пальово-гвинтовий фундамент розподілялося по всіх опорах більш-менш рівномірно.
Для бетонних конструкційтака ситуація небезпечніша, частина опор пальово-гвинтового фундаменту могла бути видавлена силами пучення, тоді як деякі елементи залишаються в перевантаженому стані, наприклад, при використанні брусового ростверку.
Головний страх усіх пальових фундаментів – сили випучення ґрунту при низьких температурах. Серед забудовників існує чимало міфів про те, як може бути обірвана гвинтова паля льодом, що розширюється. Насправді міцність сталевої труби досить велика, щоб її обірвало кригою. Межа міцності СТ25 становить 400-500 Мпа, що на кілька порядків менше питомого навантаження, що створюється льодом.
Мало того, при сильному обтисканні частина льоду і ґрунту переходять у напіврідкий стан, тому каша з льоду та ґрунту більше ковзає по поверхні пальово-гвинтової опори, ніж виштовхує її. Якщо утеплення пальового гвинтового фундаменту виконано за всіма правилами, наконечник спирається на тепліші глибокі пласти, то немає і приводу турбуватися про витріщення ґрунту навколо сталевих труб.
Зрозуміло, у пальово гвинтового фундаменту є плюси та мінуси, тому було б неправильним не згадати про недоліки використання трубчастих гвинтових паль.
Мінуси конструкції пальово-гвинтових опор
Головним негативним моментом використання металевих пальово-гвинтових опор є їхня висока ціна. Ціна на рядовий гвинт діаметром 89 -108 мм складає 900 руб., Гвинтові палі з труби НКТ з литим наконечником обійдуться в 1500 руб. Витрати на виготовлення гвинтового фундаменту з геошурупів і поля з буронабивних паль будуть приблизно на одному рівні. А якщо в проект закласти використання литих труб, то пальовий фундамент вийде навіть дорожче, ніж звичайна малозаглиблена стрічка.
Крім вартості, до переліку мінусів пальового гвинтового фундаменту входять:
- Інтенсивне руйнування металу у корозійно-активному середовищі;
- Потреба точно дозованого зусилля вкручування і опади пальово-гвинтової опори;
- Висока теплопровідність металу вимагає вирішення питання, як утеплити гвинтовий фундамент.
Найбільш важливою з перерахованих проблем є антикорозійний захист металу, що знаходиться в ґрунті з підвищеним вмістом вологи та активних речовин. Це давня проблема всіх залізних комунікацій підземного типу. Палево-гвинтові опори за більш ніж сторічний період їх використання намагалися виготовляти з чавуну, кованого металу, легованих та нержавіючих сплавів, використовувати цинкові та алюмінієві покриття, захисні фарби та лаки, але проблема вважається не вирішеною.
До відома! Якщо будинки на гвинтовому фундаменті знаходяться ближче 50-70 м до трансформаторних підстанцій або високовольтних систем передач, електрогенеруючим установкам, то використовувати металеві палі не можна, так як гвинтові опори будуть досить швидко зруйновані електрохімічною корозією і блукаючими струмами.
Недостатньо ефективний опір корозійним процесам закладено в природі пальтово-гвинтових опор. Навіть при оксидуванні або цинкуванні металевої поверхні, не кажучи вже про лакофарбові покриття, метал все одно іржавіє у вологому середовищі. Питання лише у швидкості іржавлення. Крім того, при повертанні гвинтових опор поверхня труби і наконечника ковзає щодо ґрунтових мас, в результаті пісок, дрібний гравій і каміння здирають захисне покриття, навіть цинк і окисну плівку, немов абразив.
Єдиним покриттям, що показало непогані результати, вважається двошарова захисна плівка з алюмінію з окисленою поверхнею, але вартість нанесення такого захисту можна порівняти з ціною самих пальтово-гвинтових опор. Якщо найближчим часом проблему корозійного захисту буде вирішено, то пальово-гвинтові фундаменти з литими наконечниками в малоповерховому будівництві геть-чисто витіснять бетон.
Розрахунок фундаменту на металевих палях
Застосування фундаменту на пальтово-гвинтових опорах вимагає як мінімум продуманого планування, розрахунку та геологічної проби. Навіть якщо попереднє обстеження поверхні ґрунту та вивчення виходів пластів на найближчих до ділянки низинах не дають підстав сумніватися в несучій здатності ґрунту, все одно потрібно виконати перевірку несучої здатності пластів на заданій глибині.
Планування схеми фундаменту
Розробка конструкції пальово-гвинтового фундаменту зазвичай починається з виконання ґрунтової проби. Знаючи максимальну глибину промерзання в цій місцевості, необхідно виконати буріння щонайменше в 3-х рівновіддалених точках на ділянці. Після того, як буде отримано зразок, фахівець за складом ґрунту може дати оцінку його несучої здатності.
- Поодинокі палі - використовуються для опор навісів та козирків над входом до будинку;
- Лінійне або рядне розташування, застосовується для облаштування пальово-гвинтових фундаментів для терас, веранд або прибудов до будинку;
- Розташування пальово-гвинтових опор по периметру та під несучими стінами будівлі;
- Палеве поле. В цьому випадку практично вся підошва або основа будівлі рівномірно заповнюється гвинтовими палями.
Для того щоб попередньо вибрати схему розстановки гвинтових опор, можна використовувати приблизну оцінку несучої здатності паль, рядова опора 76 або 89 мм здатна витримати до 2 т навантаження, більш важкі труби 108 мм і 133 мм витримують по 2800-6000 кг.
Розрахунок кількості точок опори
Щоб виконати більш точний розрахунок пальового гвинтового фундаменту, спочатку потрібно обрахувати вагу будівлі, враховуючи всі елементи конструкції, внутрішнє наповнення меблями, побутовою технікою і навіть масу снігового покриву на даху. Отримане значення множать на коефіцієнт запасу, тому що будь-який пальтово-гвинтовий фундамент завжди будується із запасом за несучою здатністю.
Отримана вага ділиться на величину навантаження для конкретного розміру гвинтової палі. В результаті виходить, що для пальтово-гвинтового фундаменту потрібно від 30 до 50 паль. Далі на кресленні фундаменту наносять точки установки паль так, щоб середня відстань між опорами становила 2,5-3 м. Якщо кількість точок занадто велика, потрібно вибрати конструкцію гвинтової палі з більш високою несучою здатністю.
На останньому етапі необхідно виконати перевірочний розрахунок пальово-гвинтового фундаменту по здатності грунту, що несе. Для кожного варіанту ґрунтової суміші давно визначені максимальні навантаження або питомий статичний тиск, що витримується ґрунтом. Так як розмір гвинтової палі, а саме – діаметр наконечника вже відомий за результатами попереднього розрахунку, залишається перемножити площу лопатей шнека однієї опори на їх кількість. Загальну вагу будинку ділять на отриману площу поверхні основи гвинтових паль і порівнюють із питомим тиском, який може витримати ґрунт.
Для логічного завершення розрахунку потрібно вибрати варіант обв'язування оголовків гвинтових паль. Під невеликі каркасні будівлі використовується обв'язування пальового гвинтового фундаменту брусом. Тяжкіші будівлі з пінобетону вимагають укладання швелера або двотавра. Для прив'язки швелера до гвинтової опори в трубу заливають бетон і встановлюють заставну анкерну шпильку. При складанні горизонтальних поперечок доводиться витратити чимало сил, щоб на шестиметровому прогоні точно потрапити монтажними отворами на три шпильки одночасно.
Приватники найчастіше воліють працювати з брусом. По-перше, укласти обв'язку з бруса перетином 100х150 мм на приварені майданчики опор набагато простіше, ніж працювати з важким та жорстким двотавром або швелером. По-друге, зміцнення гвинтового фундаменту з брусовою обв'язкою виконується за пару годин, тоді як з металом доводиться витрачати не менше двох днів на обрізку і підйом швелера домкратом.
Установка гвинтових паль
Процес будівництва пальового гвинтового фундаменту завжди починається зі збирання будівельного майданчика, потрібно звільнити його від сміття та верхнього шару родючого ґрунту. По суті, виконують планування та вирівнювання території. Ґрунт із великим вмістом органіки, траву та коріння прибирають до відкриття нижнього шару суглинку.
Якщо на майбутній підошві пальово-гвинтового фундаменту є ухил, то процес розмітки краще виконувати за допомогою нівеліру та лазерного рівня, це спрощує роботу, тому що потрібно буде забезпечити однакове заглиблення гвинтових паль, і одночасно повинен залишитися достатній запас висоти труби з оголовком, щоб обрізати опори в одній горизонтальній площині
Технологія вкручування паль
Найбільш відповідальний етап будівництва пальово-гвинтового фундаменту - це повертання гвинтових опор. Теоретично можна встановити опори пальово-гвинтового фундаменту своїми руками. Максимальний розмір наконечника, який можна вручну загорнути у ґрунт, становить 300 мм. Більший розмір заглиблюють лише за допомогою тракторного чи автомобільного верстата. Але навіть для палі зі шнеком в 30 см потрібно приварити посилений оголовок і використовувати важелі по 2,5-3 м завдовжки.
Основна складність при повертанні пальово-гвинтової опори полягає в тому, що потрібно витримати строго вертикальне положення шурупа. Якщо врахувати, що момент обертання на комірі може досягати кілька сотень кілограмів, то стає зрозуміло, що витримати вертикаль навіть бригадою з двох-трьох людей не так просто. Особливо, якщо наконечник приварений до труби не співвісно. Найчастіше такі гвинтові конструкції ламаються до того, як буде досягнуто розрахункової точки заглиблення.
Тому встановлення пальово-гвинтового фундаменту має виконуватися як мінімум чотирма працівниками. Одна пара обертає комір, друга контролює положення опори у двох перпендикулярних площинах.
Щоб полегшити важку роботу, Перед заглибленням пробивають мотобуром канали меншого діаметра на глибину 120-150 см. Після того як частина ґрунту видалена, загорнути гвинтову опору в ґрунт значно простіше, а на здатність, що несе труби, це не впливає. Якщо ґрунт занадто сухий, то в порожнину заливають невелику кількість води з глиною. Так можна знизити зусилля на комірі як мінімум удвічі.
При повертанні пальового фундаменту за допомогою верстата необхідно контролювати зусилля обертання, а після установки прийнято перевіряти несучу здатність гвинтової опори.
Після того, як всі гвинтові опори були встановлені, по нівеліру розмічають площину майбутньої обв'язки, лінію переносять на труби, після чого оголовки обрізають, внутрішню порожнину заливають бетоном і закладають анкерне кріплення. Якщо висота труб пальово-гвинтового фундаменту перевищує 50 см, між стовпчиками наварюють діагональні розпірки або підкоси.
Доводочні операції на пальово-гвинтовому фундаменті
На завершальному етапі будівництва переходять до утеплення та оздоблення цоколя пальово гвинтового фундаменту. Нижній вінець стіни, як правило, виходить піднятим над ґрунтом на висоту від 30-70 см, тому поверхня ґрунту під будівлею без утеплення цоколя пальового гвинтового фундаменту легко промерзає. Крім того, що губиться дорогоцінне тепло, ґрунт, що піднімається внаслідок пучення, обдирає захисне покриття на поверхні пальово-гвинтових опор. Тому перед тим як закрити цоколь у гвинтовому фундаменті, палі потрібно утеплити, можна відсипати грунт навколо опор керамзитом або настелити плити пінополістиролу. Шар утеплювача обов'язково засипається піском або дрібним гравійним відсіванням.
Варіантів обробки цоколя пальового гвинтового фундаменту може бути декілька. Найбільш простий полягає в установці решетування з дощок та бруса та облицювання цокольного простору панелями сайдингу, водостійкою фанерою або аналогічними матеріалами. Панелі не повинні доходити до рівня грунту на 7-10 см. Щілина необхідна, щоб уникнути обриву декоративного облицювання зимою, що піднімається, грунтом.
Щоб через щілину не проникали гризуни, сніг та дощова вода, нижню кромку закривають складовим вимощенням. Найкраще використовувати піщане або гравійне відсипання по укладених на ґрунт плитах екструдованого ППС, з подальшим мощенням тротуарною плиткою. Монолітні варіанти вимощення пальово-гвинтового фундаменту з бетону або асфальту застосовують рідко, оскільки пучення грунту призводить до утворення численних тріщин і наколів.
Висновок
В сукупності розглянутої інформації може здатися, що недоліки гвинтового фундаменту роблять використання гвинтових металевих опор доцільним тільки для підсобного будівництва, всіляких альтанок і навісів. Але важкі пальтово-гвинтові опори широко використовуються для облаштування фундаментів у кліматичних зонах, де глибина промерзання досягає 1,8-2 м. У цьому випадку пальово-гвинтовий фундамент виходить дешевшим і надійнішим, ніж стрічковий і тим більше плитний. Єдиним істотним недоліком залишається неможливість побудови повноцінного підвального приміщення.