Оптимальная длина винтовых свай — величина, зависящая от нескольких факторов. Свая предназначена для передачи нагрузки от сооружения на стабильные слои грунта, достаточно плотные для опирания лопастей и не подверженные сезонным подвижкам.
Строительство на заболоченных территориях, песчаных и торфяных почвах, как правило, предваряется детальными геологическими исследованиями. Несущие слои грунта там могут оказаться на значительной глубине и потребовать использования свай соответствующей длины свыше 3-4 метров.
Подбор длины винтовых свай для более удачных с геологической точки зрения участков базируется на таких параметрах, как глубина промерзания грунта, степень заглубления винтовой части, высота надземного отрезка ствола.
Уровень промерзания грунта: почему важен и как определить
Поведение грунта под воздействием отрицательных температур называется морозным пучением. Суть его в том, что содержащаяся в почве влага при замерзании расширяется и сдвигает частицы породы. Фрагменты грунта смещаются вверх — снизу их подпирают массивы с высокой плотностью.
Сила сдвигов такова, что способна выталкивать как мелкие, так и крупные объекты, находящиеся в грунте, в том числе фундаменты. После таяния льда сместившийся грунт опускается с разной скоростью, вызывая перекосы конструкции.
Промерзание распространяется с поверхности, на определенной глубине температура почвы остается на уровне положительных значений. Чтобы избежать деформаций, подошва фундамента располагается ниже границы промерзающего слоя.
Определяющими при расчетах глубины промерзания являются:
- Климатическая зона, значения среднемесячных отрицательных температур. Чем сильнее и дольше держится мороз, тем сильнее промерзает почва. Примерные значения глубин промерзания по климатическим районам сведены в таблицы, доступные в печатных и электронных справочниках;
- Состав грунта. В регионе одной средней глубины промерзания всегда есть разброс до 50 см в зависимости от геологического строения грунта. Меньше всего, до 1 м, промерзают плотные глины и суглинки, сильнее, на 1,2 м — мелкие пески и супеси, ещё глубже, на расстоянии 1,3 м от поверхности, граница пучения лежит в крупнозернистом песке и гравелистых породах (значения приведены для СПб).
- Влагонасыщенность. Подходящие к поверхности грунтовые воды, плохой дренаж способствуют более глубокому промерзанию и сильному пучению;
- Дополнительные источники тепла. Так, глубина промерзания под жилым домом будет на треть или четверть меньше, чем под расположенным в 20 метрах забором. Грунт прогревается за счет теплопотерь отапливаемых помещений, плохо изолированных коммуникаций, проходящих неподалеку теплотрасс.
Расположение лопасти в грунте
Лопасть винтовой сваи спиралеобразно поднимается по стволу от острия наконечника вверх. Длина этого отрезка сваи может достигать до нескольких десятков сантиметров в зависимости от диаметра и разновидности изделия. Для стабильного положения сваи винтовая часть полностью погружается ниже горизонта пучинистости. Ниже уровня промерзания при правильном закручивании находится верхний виток лопасти, а не только острие наконечника.
Высота надземной части ствола, или цоколя
Основная длина сваи, как правило, находится в земле. В то же время при расчете нельзя упускать и остающуюся над поверхностью часть ствола, размер которой зависит как от практических, так эстетических соображений:
- Защита сооружения от влаги. Снежный покров, скапливающаяся дождевая и талая вода, капиллярное проникновение почвенной влаги портят материалы постройки, если она находится близко к земле. Для хозяйственных и жилых построек рекомендуется оставлять не менее 0,5 м пространства от грунта до нижнего перекрытия, для облицовки забора — 0,15-0,2 м.
- Преодоление неровностей рельефа. Используя разную высоту обрезки свай над поверхностью, можно нивелировать перепад высот на участке. В таком случае ориентиром является длина свай в самой высокой точке свайного поля. Сваи будут выступать над поверхностью на разную высоту, а перекрытие при этом будет горизонтальным.
- Стиль и дизайн конструкции. Высокий цоколь оставляет свободу прокладки и обслуживания инженерных сетей под перекрытием, а также придает пропорциональность и гармоничность зданию.
Также в расчетную длину закладывают дополнительно 0,1 м на обрезку верхнего участка с монтажным отверстием, чтобы ствол под оголовком был герметичным.
Расчет длины ствола
Таким образом, длина винтовой сваи складывается из следующих отрезков:
- Лопастная часть;
- Подземная часть ствола, равная глубине промерзания грунта, рассчитанной для данного участка;
- Цокольная часть ствола до места обрезки;
- Срезаемая часть ствола с монтажным отверстием.
Если при расчете длины учтены все составляющие, не придется в срочном порядке искать и монтировать удлинители либо, напротив, жалеть о лишних расходах при обрезке слишком длинных свай «с запасом».