Где используются свайно-винтовой фундамент

Свайно-винтовой фундамент — это система стальных винтовых свай, которые погружают в грунт ввинчиванием без сплошной выемки основания. Проектирование свайных фундаментов ведут по СП 24.13330.2011 и СП 50-102-2003, а стальные винтовые сваи рассматривают с учётом ГОСТ Р 59106-2020. Ниже — перечень условий и объектов, где такие фундаменты применяют, а также случаи, где требуется другое конструктивное решение или дополнительная инженерная проверка.

1. Склоны и участки с перепадом высот от 0,5 м на 10 м длины

Свайно-винтовой фундамент применяют на участках с выраженным перепадом высот, когда устройство ленты или плиты требует значительных земляных работ, подсыпки, террасирования и подпорных конструкций. Винтовые сваи помогают компенсировать рельеф за счёт разной высоты надземной части и подрезки свай по единому уровню ростверка.

На склонах важна не только вертикальная несущая способность, но и устойчивость фундамента к горизонтальным нагрузкам, сдвигу грунта и возможному боковому давлению. Поэтому тип сваи, длину, диаметр, схему обвязки и необходимость раскосов назначают по расчёту, а не только по величине перепада высот.

При большой высоте надземной части свай проектируют металлическую обвязку, связи или подкосы, которые повышают пространственную жёсткость фундамента. Допустимые отклонения и конструктивные решения назначают по проекту и технологии монтажа; не следует привязывать универсальные монтажные допуски к нормативам без прямого подтверждения конкретным пунктом документа.

2. Пучинистые грунты с сезонным промерзанием

В суглинках, глинах и супесях при промерзании возможны силы морозного пучения, которые воздействуют на фундамент и надземную часть свай. Свайно-винтовой фундамент не исключает пучение полностью, но снижает его влияние при правильном заглублении лопасти, расчёте и устройстве обвязки.

Лопасть сваи должна быть заглублена ниже зоны сезонного промерзания и опираться на грунт с достаточной несущей способностью. Например, при глубине промерзания около 1,5 м на практике рассматривают сваи большей длины, чтобы лопасть работала ниже промерзающего слоя. Точную глубину назначают по региону, грунтам, отметкам участка и проектной нагрузке.

Для таких условий используют типоразмеры, соответствующие каталогу «Вертикаль»: 89 мм с лопастью 250 мм, 108 мм с лопастью 300 мм, 133 мм с лопастью 350 мм. Несущую способность определяют расчётом по грунту, длине, диаметру лопасти и нагрузкам от сооружения. Универсальный коэффициент для всех пучинистых грунтов без расчёта применять некорректно.

3. Водонасыщенные и торфяные грунты с высоким уровнем грунтовых вод

При высоком уровне грунтовых вод и наличии торфа винтовые сваи применяют только после оценки мощности слабого слоя и подстилающих грунтов. Лопасть должна пройти слабый торфяной слой и опереться на минеральный грунт с достаточной несущей способностью: суглинок, супесь или песок. Если несущий слой залегает глубже стандартной длины, конструкцию фундамента пересматривают.

Для таких участков часто рассматривают сваи длиной 2,5–4,5 м, но окончательную длину выбирают по результатам инженерной оценки. Торф, ил, рыхлые насыпные и водонасыщенные слабые грунты нельзя принимать как надёжное основание без проверки. При необходимости несущую способность подтверждают полевыми испытаниями свай по ГОСТ 5686-2020.

Крутящий момент при завинчивании фиксируют как технологический параметр и оценивают вместе с глубиной погружения, грунтами и проектом. Сам по себе момент не доказывает достижение несущего слоя и не заменяет расчёт или испытания.

При высоком УГВ особенно важна антикоррозионная защита. В компании «Вертикаль» применяют зачистку металла, двойную антикоррозионную защиту и покрытие ЭП-140. Заполнение внутренней полости сваи может снижать отдельные эксплуатационные риски, но не заменяет наружную защиту металла от коррозии.

4. Объекты с лёгкими и средними нагрузками

Область применения свайно-винтового фундамента определяется не универсальным диапазоном нагрузки на одну сваю, а расчётом по грунту, диаметру, длине, лопасти, схеме ростверка и нагрузкам от сооружения. Для лёгких построек подходят меньшие диаметры, для более ответственных и тяжёлых конструкций рассматривают сваи 108 или 133 мм.

Ниже приведено ориентировочное соответствие между типом постройки и типоразмерами свай. Таблица подходит для предварительного подбора, но не заменяет расчёт фундамента и проверку грунтов на участке.

Для тяжёлых зданий, больших сосредоточенных нагрузок, слабых грунтов или сложных инженерно-геологических условий свайно-винтовой фундамент может оказаться нерациональным. В таких случаях рассматривают железобетонные сваи, буронабивные сваи, плитный фундамент или комбинированные решения. Забивные железобетонные сваи изготавливают по ГОСТ 19804-2012, но этот стандарт не относится к стальным винтовым сваям.

5. Линейные объекты и оборудование

Для опор освещения, небольших мачт, временных конструкций, знаков, ограждений и инженерного оборудования могут применять винтовые сваи диаметром 89, 108 или 133 мм. При этом обязательно проверяют не только вертикальную нагрузку, но и горизонтальные усилия, момент на оголовке, ветровое воздействие и устойчивость всей системы.

Для оборудования с постоянными или периодическими динамическими нагрузками требуется отдельная инженерная проверка. Вибрации от насосов, компрессоров и другого оборудования могут влиять на грунт и соединения фундамента, поэтому решение принимают по проекту, характеристикам оборудования и результатам оценки основания.

Для блочного оборудования, бытовок, контейнеров и лёгких технических сооружений типоразмер и количество свай подбирают по массе объекта, площади опирания, схеме рамы и грунтовым условиям. Универсальное количество свай без расчёта указывать некорректно.

6. Условия, при которых свайно-винтовой фундамент не используют

Скальные и крупнообломочные грунты. В плотных скальных основаниях и грунтах с большим количеством валунов лопасть может не погружаться на проектную глубину или повреждаться при завинчивании. Иногда применяют предварительное бурение, но такое решение требует отдельного проекта и оценки экономической целесообразности.

Плывуны и водонасыщенные слабые пески. При завинчивании возможно нарушение структуры грунта и снижение сопротивления основания. На таких участках необходимы инженерные изыскания, статическое зондирование или полевые испытания. Если грунт не обеспечивает расчётную несущую способность и устойчивость, винтовые сваи не применяют либо меняют конструктивное решение.

Многолетнемёрзлые грунты. Для таких условий применяют специальные решения с учётом температурного режима, сезонного оттаивания и требований СП 25.13330.2020. Обычные однолопастные сваи для частного строительства нельзя автоматически переносить на мерзлотные условия без отдельного проекта.

Агрессивные среды. Кислые торфяники, техногенные грунты, зоны с химически активными включениями и высокая коррозионная активность требуют оценки среды и усиленной защиты металла. Нельзя назначать срок службы только по толщине стенки: долговечность зависит от грунта, влажности, защиты, качества покрытия и условий эксплуатации. Подтверждённая гарантия компании «Вертикаль» — 20 лет.

Большая свободная высота свай над землёй. Если оголовок расположен высоко над поверхностью, возрастает риск изгиба и раскачивания. В таких случаях проектируют обвязку, связи, подкосы или другие элементы пространственной жёсткости. Максимальную свободную длину не назначают универсально: её определяют расчётом по диаметру сваи, нагрузкам и схеме фундамента.

Резюме: свайно-винтовой фундамент применяют на участках с перепадом высот, в сезонно промерзающих грунтах, для лёгких и части средних построек, опор и технических сооружений при условии правильного расчёта. Ограничения возникают на скальных, плывунных, слабых, мерзлотных и агрессивных грунтах, а также при больших горизонтальных и динамических нагрузках. Для каждого объекта несущую способность и конструкцию фундамента определяют по проекту, грунтовым условиям и требованиям СП 24.13330.2011, СП 50-102-2003, ГОСТ Р 59106-2020 и ГОСТ 5686-2020 при проведении испытаний.