Технология закручивания винтовых свай своими руками

Закручивание винтовых свай
Примеры закручивания свай, о которых вы узнаете далее в статье

Тип фундамента и выбор его конструкции должен быть обоснован с экономической и технической сторон. В последнее время наиболее выгодным является свайный. По конструкции сваи делятся на гладкие (как пример — железобетонные столбы) и винтовые (напоминающие большой шуруп). Гладкие забиваются или вдавливаются, по второй технологии производится закручивание винтовых свай в землю.
Свайные фундаменты, их преимущества и недостатки
Одним из недостатков свайных фундаментов — необходимость применения специального оборудования с помощью которого происходит закручивание винтовых свай или забивка столбов.
Преимуществом — возведение фундамента на слабых по структуре почвах, что делает возможность применение этой технологии без исследования структуры почвы, глубокая заделка основания свай дает достаточную передачу усилия в грунт от нагрузки строения.
Еще один неоспоримый плюс — отсутствие необходимости планировки участка. Величина ростверка (наземная часть фундамента) может варьироваться по высоте до полутора метров, а если использовать удлинители — на любую необходимую величину для выравнивания под сборку каркаса. (см. рис.1)

Винтовой фундамент
Рис.1. Свайный фундамент

«Совет: специалисты не рекомендуют применять свайные фундаменты, если в строении планируется подвальные помещения глубиной более метра.»

Основные преимущества и недостатки винтовых свайных фундаментов

  1. Недостатки:
    1. необходимо оборудование для закручивания винтовых свай;
    2. недостаточная установочная точность (возможность наклона или смещения на несколько сантиметров);
    3. ограничение применения при наличии скальных пород;
  2. Достоинства:
    1. возможность использования на слабых грунтах;
    2. возможность установки свай без трудоемких земляных работ (полное отсутствие земляных работ позволяет сохранить земляные пласты в естественном состоянии);
    3. низкие финансовые затраты сравнительно с бетонным, меньшая трудоемкость, значительный выигрыш времени;
    4. высокая точность установки по высоте;
    5. возможность применения анкерных креплений(см. рис. 3);
    6. применение в болотистых и водных местах (см. рис. 2)

 

Конструктивные разновидности

Оценив преимущества возведения подобных фундаментов, промышленность наладила выпуск винтовых свай двух видов: с острым наконечником и коронкой.
Первый вид применяется для слабых и обычных грунтов, второй для тяжелых суглинков и мерзлоты. (см. рис. 4).
Как видно из рисунка основное отличие — ширина лопастей, которые удерживают стержень в грунте. Для тяжелых грунтов и мерзлоты данное значение менее актуально, поэтому ширина лопасти меньше, зато наконечник выполнен коронкой для облегчения заделки в грунт. Для мягких почв, чем ширина лопасти больше, тем передача нагрузки в грунт значительнее, надежность конструкции фундамента выше.

Сортамент свай

Если говорить об конструкции фундамента на грунтах с малой несущей плотностью, то к ним можно отнести:

  • одно лопастные с диаметром винта до 500 мм, толщина металла лопасти до 6 мм, стенка трубы до 4,5 мм.
  • с несколькими лопастями диаметром до 300 мм, толщиной металла 5 мм, стенка трубы 3,5 мм и больше.

Такой сортамент используется при строительстве не тяжелых жилых помещений и промышленных объектов (склады, технические будки, КПП).
При использовании изделий под более тяжёлые здания, необходимо использовать сваи с более толстым металлом или увеличить их установочное количество.
Сваи для нагрузок больших чем средние, следующие:

  • имеющие одну лопасть диаметром более полуметра, толщиной металла 6 миллиметра и более. Стенка трубы толщиной 4,5 мм и более.
  • две и больше лопастей диаметром 300 мм, толщиной металла 5 и более миллиметра, толщина стенки трубы 4 мм и более.

Что касается конструкций, которые используют в тяжелых и промерзающих грунтах, то для них, большое значение имеет толщина металла стержней и лопасти, служащая дополнительным критерием при квалификации. Это связанно с резкими и большими сезонными перепадами температур окружающей среды. Основные размеры промышленных свай можно посмотреть в таблицах 1 и 2.

Основные размеры промышленных свай
Табл. 1. Основные размеры промышленных свай
Диаметры оболочек
Табл. 2. Диаметры оболочек

Изготовление свай самостоятельно

Удивительная способность умельцев преодолевать обстоятельства, придумывая и делая недостающие технологические звенья своими руками, проявилась и в случае с винтовыми сваями. Не производит промышленность сваи менее 40 см. — сделаем сами, нужна установка для закручивания винтовых свай сделаем и это, или закрутим сваи одними руками, как это делают люди на видео.

Конструкция свай
Рис. 4. Конструкция свай

Перед началом изготовления винтовой сваи, необходимо вспомнить ее конструкцию:

  • центральный ствол (пустотелая толстостенная труба);
  • наконечник, представляющий заостренный конус или зубчатую кромку (коронку)на конце бура;
  • винтовые лопасти закреплённые за наконечником;
  • верхняя часть трубы может оборудоваться оголовком либо анкерным креплением для последующей установки элементов каркаса фундамента;
  • на конце трубы под прямым углом просверливается два отверстия диаметром 24 — 26 мм на расстоянии друг от друга 10-15 см. (см рис. 4).

 

Начало работ по самостоятельному изготовлению

Перед началом необходимо определить, какая будет нагрузка на сваи для определения их количества. Нагрузка примерно подсчитывается так: зная вес элемента конструкции (бревенчатый дом — значит бревна, шлакоблок или кирпич), умножаем на количество элементов, и делим на допустимую нагрузку. Нагрузка на один стержень должна составлять не более 500 кг. Исходя из этого можно определить количество свай, после чего определиться с размерами лопастей и нарисовать эскиз в масштабе.

«Совет: Если в доме планируется печь или камин, делаем дополнительный расчет под эту конструкцию отдельно»

Но вернемся к чертежу, т.к. по наглядному изображению будет легче определиться с количеством необходимого материала и его рациональным раскроем.
Прежде всего на чертеже должно быть указано:

  • диаметр и длина трубы (лучше с соблюдением масштаба);
  • длина стержня с учётом наконечника и анкерного крепления;
  • длина и угол конуса (или простого скоса);
  • расстояние от наконечника до лопасти.

Закончив чертеж, можно приступать к изготовлению винтовой лопасти.
Необходимые для этого инструмент и материал:

  • плазморез;
  • верстак с тисками;
  • металлический рычаг или лом, чтобы разогнуть вырезанный винта лопасти;
  • кронциркуль для изготовления шаблона.

Шаблон лучше всего сделать из жести. Для чего вырезаем диаметр большого круга равному диаметру лопасти винта и малый круг равный диаметру под стержень, а также линию разреза. Вырезав шаблон можно переходить к разметке листа.

Раскрой листа металла

Чтобы правильно произвести раскрой листа металла, необходимо несколько раз промерить шаблоном правильность заполнения листа. В случае нехватки количества заготовок или нерационального расходование железа, допускается переделать шаблон в сторону увеличения или уменьшения диаметра наружной стороны лопасти.
Не следует забывать, что количество заготовок должно соответствовать количеству стержней. Для рациональной работы плазмотрона, разметку разрезов смежных кругов проводить по одной линии как одно целое.
Также рационально будет размещение разметки двух смежных рядов со смещением диаметра на расстояние равное радиусу друг от друга. В этом случае вершина круга нижнего ряда окажется между кругами верхнего ряда, такая разметка будет соответствовать минимальным отходам металла. (см. рис. 5)

Схема раскроя листа металла
Рис 5. Рекомендуемая схема раскроя листа металла

Вырезка лопасти

Еще раз проверяем соответствие размеченное количество будущих лопастей количеству стержней и переходим к вырезанию заготовки по разметке. В первую очередь производится вырезка отверстия под стержень, затем производится разрез круга по радиусу. Окончанием будет вырезка по наружному контуру. Ниже вы можете посмотреть видео как вырезают лопасти с помощью плазменной резки:

Разводка разрезанных краев лопасти

Для того, чтобы развести края вырезанных колец, кольцо зажимается в тиски и металлическим рычагом длиной не менее одного метра края отгибаются друг от друга. При этом необходимо учитывать, чем больше величина зазора, тем больше захват грунта и сопротивление вращению при вкручивании.
Оптимальная величина зазора 10 — 20 см. Также необходимо проследить, чтобы плоскость, которая будет расположена к наконечнику, была отогнута меньше чем противоположная.

Изготавливаем конус

Для изготовления конуса используем оставшиеся остроугольные части листового железа от вырезки лопастей. Вырезав треугольные уголки, необходимо сварить их между собой, тщательно подогнав по диаметру трубы. В процессе приварки наконечников необходимо следить чтобы шов был герметичный, это исключает попадание воды во внутреннюю полость.
Тщательно проверить качество сварки, убрав окалину ударами металлического молотка по шву в направлении от себя.

Окончание изготовления винтовой сваи

Приварка конуса и лопасти
Рис. 6. Приварка конуса и лопасти

После того как конус заварен, на трубу надевается лопасть на расстоянии 50 мм от края трубы и тщательно проваривается с двух сторон. Не забываем сделать два отверстия на конце стержня бура. (см. рис.6)

Установка свай

Как было отмечено выше, промышленность не выпускает специальных приспособлений, поэтому приспособления для закручивания винтовых свай своими руками были придуманы и внедрены умельцами, самые распространенные:

  • Ручная закрутка.
  • С помощью «мясорубки».
  • С помощью лебедки.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Ручная закрутка

Установка свай вручную
Рис. 7. Установка свай вручную

Название способа говорит сам за себя: производится закручивание винтовых свай своими руками. Берутся несколько длинных металлических стержней (лучше из арматуры) и вставляются в проделанные отверстия в трубе либо в специальных хомутах, которые закрепляются на трубе.
Процесс закручивания происходит передачей вращательного движения людей, которые ходят по кругу, вкручивая бур в землю. Как происходит процесс
можно посмотреть на рис. 7.
Это хорошо, когда нужно установить несколько свай, а если их несколько десятков или они находится недалеко от строений, тогда можно применить приспособление «мясорубка».

Вкручивание с помощью «мясорубки»

Редуктор «Мясорубка»
Рис 8. Редуктор «Мясорубка»

Совсем недавно промышленность выпустила редуктор для облегчения откручивания гаек колес автомобилей. Приспособление состоит из планетарного редуктора и винта, который расположен точно посередине. Редуктор имеет ручной привод похожий на ручку от мясорубки, отсюда и его название.
После дополнения редуктора переходниками для привода стержня получилось приспособление, с помощью которого закручивание винтовых свай мясорубкой стало намного эффективнее.
Редуктор является в этой конструкции единственным расходным материалом. Примерная стоимость редуктора 1,5 тыс. руб. Также придётся, заказать или приобрести комплект переходных приспособлений привода стержня бура. Вращение приспособления производится от дрели (лучше перфоратор) мощностью не менее 2 киловатта с оборотами 700 — 900 об. в мин.
Устанавливается приспособление сверху на стержень. Удерживается стержень в вертикальном положении длинным металлическим рычагом, прикрепленным к корпусу приспособления.
Контроль над вертикальным положением по уровню, который закреплен на стержне. (см. рис. 8)

С помощью лебедки.

Установка свай с помощью автомобильной лебедки
Рис 9. Установка свай с помощью автомобильной лебедки

В этом случае установка для закручивания винтовых свай изготавливается не из «мясорубки», а из автомобильной лебедки. Основная трудность заключается в том, чтобы закрепить барабан лебедки на стержне бура. В этом случае также используются переходники, которые специально изготовлены для стержня и привода лебедки. Речь идет только об электрической лебедке. (см. рис. 9)

Вместо вывода

Напоследок, вот вам еще один пример выполнения работы, которая была широко описана в данной статье, приятного просмотра!