На какую глубину закручивать винтовые сваи

На какую глубину закручивать винтовые сваи: правило двух условий

На какую глубину закручивать винтовые сваи, определяют не длина сваи из каталога и не «как у соседа», а два условия, которые должны выполняться одновременно.

1. Лопасть ниже глубины промерзания с запасом 0,3–0,5 м. Иначе зимой пучение будет выталкивать сваю.
2. Лопасть в плотном несущем слое, а не в насыпи, торфе, текучем суглинке или рыхлом песке. Иначе свая осядет под нагрузкой.

Первое условие задаёт минимум — его считают. Второе показывает фактическую глубину на участке — её находят пробным закручиванием или по инженерно-геологическим изысканиям. Итоговая глубина погружения свай — большее из двух.

Как эту работу выполняем мы — пробная свая, подбор длины, монтаж и обрезка в уровень, — описано на странице про винтовые сваи под фундамент. Ниже — как посчитать глубину самому и проверить, что подрядчик не сэкономил на длине.

Глубина промерзания: как считают по СП 22.13330

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта определяют по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений». Формула простая:

d_fn = d₀ × √M_t

• d₀ — коэффициент грунта, в метрах: для суглинков и глин 0,23; для супесей, мелких и пылеватых песков 0,28; для песков средних, крупных и гравелистых 0,30; для крупнообломочных грунтов 0,34.
• M_t — сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму, по климатическим данным СП 131.13330 для вашего района.

Для Москвы и ближнего Подмосковья M_t составляет ориентировочно 25–35 в зависимости от района и редакции климатических данных, √M_t ≈ 5,0–5,9. На севере и востоке области зимы холоднее, значения ближе к верхней границе.

На практике для винтовых свай в Подмосковье закладывают промерзание 1,3–1,6 м — с округлением в сторону запаса. Обратите внимание: в песках грунт промерзает глубже, чем в глине, но пески средней крупности и крупные обычно непучинистые, и для них промерзание менее опасно. Пучение опасно в суглинках, глинах, супесях и пылеватых песках — то есть на большей части участков области.

Сколько брать запаса ниже промерзания

Запас 0,3–0,5 м нужен по трём причинам.

• Холодные зимы. Нормативная цифра — среднее по многолетним данным. В морозную малоснежную зиму грунт промерзает глубже, особенно там, где снег сдувает или расчищают — у дорожек, на открытых участках, под домом.
• Зона уплотнения над лопастью. Лопасть держит сваю как якорь за счёт грунта над собой. Если граница промерзания проходит прямо над лопастью, этот грунт пучится вместе со стволом.
• Неточность закручивания. На неоднородном участке соседние сваи встают на разную глубину, и запас компенсирует разброс.

Получается простое правило для Московской области: лопасть не выше 1,8–2 м от поверхности на суглинке и супеси. Это минимум, а не цель: если плотный слой глубже, свая идёт до него.

Глубина погружения свай по грунтам

Таблица ниже — ориентир для первой прикидки, где обычно оказывается лопасть, если выполнены оба условия. Окончательную глубину на вашем участке покажет пробная свая.

Длина в таблице — с выступом 30–50 см над землёй. Если пол нужно поднять выше, например на участке, который топит весной, сваю берут на 0,5–1 м длиннее. Какие диаметры и длины свай выпускают и как читать маркировку «108×3000», — в разборе размеров в разделе статей о винтовых сваях.

Почему мелкую сваю выдавливает: немного физики

Зимой вода в пучинистом грунте замерзает и расширяется, верхний слой поднимается на несколько сантиметров. Стальной ствол примерзает к грунту, и поднимающийся слой тянет сваю вверх касательными силами пучения. Для расчёта нормы дают их порядка 50–100 кПа на поверхность ствола в мёрзлой зоне, в зависимости от степени пучинистости.

Посчитаем для сваи ф108 в суглинке с промерзанием 1,4 м. Площадь ствола в мёрзлой зоне: 3,14 × 0,108 м × 1,4 м ≈ 0,47 м². Выталкивающая сила: 0,47 × (50–100 кПа) ≈ 24–48 кН, то есть 2,4–4,8 т. Это сравнимо с нагрузкой, которую свая получает от лёгкого дома.

Что удерживает сваю: вес постройки и лопасть, упёртая в непромёрзший грунт. Если лопасть ниже промерзания на 0,3–0,5 м и стоит в плотном слое, она работает как якорь, и сваю не поднимет. Если лопасть в мёрзлой зоне — она поднимается вместе с грунтом, и никакой вес не поможет. Особенно уязвимы забор, крыльцо, терраса и неотапливаемая баня: их вес мал.

Как перевести глубину в длину сваи

Длина сваи складывается из трёх частей:

Длина = глубина лопасти + высота над землёй + запас на обрезку

• Глубина лопасти — по двум условиям выше. На суглинке — 1,8–2,3 м.
• Высота над землёй — 30–60 см над самой высокой точкой пятна дома, чтобы под обвязкой проветривалось и снег не лежал на нижнем венце.
• Запас на обрезку — 10–20 см: сваи встают на разную глубину, и их обрезают в общую отметку.

Пример: суглинок, промерзание 1,4 м, лопасть на 2 м, высота над землёй 0,4 м, запас 0,1 м — нужна свая 2,5 м. Если пробная свая показала, что плотный слой начинается на 2,4 м, — нужна 3 м. Наконечник входит в длину сваи, отдельно его не прибавляют.

Как найти плотный слой: проба, изыскания, щуп

Промерзание считают по формуле, а глубину плотного грунта приходится узнавать на месте. Способов три, и они дополняют друг друга.

Пробное закручивание

Самый практичный способ для частного дома. Первую сваю из комплекта закручивают в точку по схеме и отмечают, на какой глубине резко выросло сопротивление. На ровном однородном участке достаточно одной-двух проб, на склоне, после засыпки котлована или на месте снесённой постройки — по пробе в каждом углу дома. Пробная свая не пропадает: если она стоит в точке по схеме, её оставляют в фундаменте.

Инженерно-геологические изыскания

Скважины глубиной 5–8 м с отбором образцов и лабораторией. Отчёт показывает слои, их плотность и консистенцию, уровень грунтовых вод, пучинистость и агрессивность грунта. Для тяжёлого дома или сложного участка изыскания нужны, для каркасного дома и бани часто хватает пробы. Лучший вариант — и то, и другое: изыскания показывают слои, а проба — как в них ведёт себя конкретная лопасть.

Ручной бур или щуп

Садовым буром на 1,5–2 м можно заранее увидеть торф, насыпь и воду. Плотность грунта по нему не оценить, но он подскажет, где на участке брать пробу и не нужны ли длинные сваи.

Глубину плотного слоя меняет и сезон: весной при высоких водах суглинок мягче, и свая уходит на 0,2–0,4 м глубже, чем осенью. Если пробу делали в сухой период, запас по длине сваи оставляют.

На сколько закручивать: когда остановиться

Вопрос «на сколько закручивать винтовые сваи» на участке звучит так: когда остановить вращение. Критериев два, и проверяют оба.

Глубина

Лопасть должна быть не выше расчётной отметки — для суглинка в МО это 1,8–2 м. Глубину контролируют по метке на стволе или рулеткой от земли до верха сваи, зная её длину.

Сопротивление

При механизированном монтаже оператор видит давление в гидросистеме вращателя: пока лопасть в мягком слое, оно низкое, а когда лопасть входит в плотный грунт, давление растёт резко. При ручном монтаже это чувствуется по усилию на вороте. Рост сопротивления на расчётной глубине — признак, что свая встала правильно.

В зарубежной практике по крутящему моменту в конце закручивания даже оценивают несущую способность: она примерно пропорциональна моменту, с эмпирическим коэффициентом около 20–30 на метр для свай диаметром около 90–110 мм. Например, момент 3–4 кН·м даёт предельную несущую способность порядка 6–12 т. Это ориентир для контроля однородности свай на участке, а не замена расчёту по СП 24.13330.2021.

Если свая остановилась выше

• Лопасть выше промерзания, сопротивление резкое, с рывками — камень, бетон, корень. Сваю выкручивают, бурят лидер шнеком на глубину помехи и закручивают снова, или сдвигают точку.
• Плотный слой выше промерзания — например, плотная глина на 1,2 м. Сваю ведут глубже, при необходимости с лидером меньшего диаметра, чем лопасть, только на этот слой.
• Мёрзлый грунт зимой — лидер на глубину промерзания, дальше свая идёт в талый грунт. Для этого мы подаём шнек на технике, а сама свая закручивается как обычно.

Склон, торф, насыпь и высокие воды

Склон

На склоне глубина лопасти считается от поверхности в точке каждой сваи, а не от верха участка. С нижней стороны свая выходит из земли на метр и больше, и её длина растёт. Если выступ больше 0,8–1 м, сваи берут на ступень толще по диаметру или связывают раскосами, чтобы обвязка не раскачивалась.

Торф

Торф — не несущий слой, сколько бы его ни было. Сваю ведут через торф в минеральный грунт и ещё на 0,5–1 м в него. При торфе 2 м и больше нужны сваи 4–6 м, иногда наращивание ствола сваркой.

Насыпь

На месте старого котлована, сарая или после подсыпки участка свая проходит насыпь и встаёт в коренной грунт. Толщина насыпи меняется на нескольких метрах, поэтому пробу ставят в нескольких углах дома.

Высокие грунтовые воды

Вода сама по себе не мешает: свая закручивается и в водонасыщенный грунт. Но насыщенный суглинок слабее, плотный слой оказывается глубже, а пучение сильнее. Сваи на таких участках обычно на 0,5 м длиннее и с более толстой стенкой.

Глубина свай под дом, баню, забор и террасу

• Жилой дом. Лопасть 1,8–2,7 м на суглинке, сваи 2,5–3 м. Пробное закручивание обязательно.
• Баня. Те же правила, что для дома. Неотапливаемая баня зимой легче выдавливается, поэтому запас ниже промерзания не сокращают.
• Забор. Лопасть не выше 1,7–2 м, сваи 2–2,5 м. Короткие сваи 1–1,5 м на пучинистом суглинке за пару зим разводит по высоте.
• Терраса и крыльцо. На той же глубине, что и сваи дома, чтобы через несколько лет отметки не разошлись.
• Теплица, лёгкий навес. На непучинистом песке допустимо мельче, на суглинке — по общим правилам или без жёсткой связи с другими постройками.
• Пристройка к дому. Сваи пристройки закручивают не мельче свай основного дома, а если дом стоит на ленте мелкого заложения — ниже её подошвы и промерзания. Иначе пристройка и дом каждую зиму двигаются по-разному, и узел примыкания рвётся. Между ними оставляют деформационный шов.

Ошибки с глубиной свай

1. Глубина по длине сваи, а не по грунту. «Купили 2 м — закрутили 2 м». Лопасть может оказаться в насыпи.
2. Промерзание из интернета без учёта грунта. На песке оно глубже, чем на глине.
3. Снижение промерзания «за счёт тепла дома». Для дома на сваях с холодным подпольем не работает.
4. Одна проба на весь участок. На неоднородном грунте разница между углами дома бывает в метр.
5. Лидер на всю глубину. Лопасть повисает в разрыхлённом грунте и теряет опору.
6. Не записана фактическая глубина. Без схемы с глубиной каждой сваи нельзя проверить фундамент потом.

Мы фиксируем глубину каждой сваи в схеме свайного поля и в акте скрытых работ. Пришлите план постройки и адрес — подберём длину свай под ваш грунт, а после пробного закручивания зафиксируем цену установки винтовых свай в договоре. Как выбрать диаметр, шаг и нагрузку на сваю, мы разбираем в других статьях ФирмаСтрой о сваях и бурении.