Свайное  фундаментостроение было известно с древних времен. При этом материал, из которого изготавливались сваи, совершенствовался со временем, а способ установки оставался прежним - их забивали в грунт. Переворот  в этой области совершило изобретение устройства под названием «винтовая свая», запатентованного в 1833 году инженером-строителем Александром Митчеллом (1780 – 1868). За это достижение он получил медаль Телфорда[en] и членство Института гражданских инженеров[en].  

Винтовая свая в то время представляла собой металлическую трубу с якорным винтом на конце и вкручивалась в грунт усилиями людей и животных с помощью большого деревянного колеса, называемого якорным шпилем. Для установки винтовых свай от 20 футов (6 м) длиной с 5-дюймовым (127 мм) диаметром ствола нанимали до 30 мужчин.

Первоначально винтовые сваи использовались только для постройки судовых причалов, однако сфера их применения быстро расширилась - уже в 1838 году  винтовые сваи стали основой для фундамента маяка Мэплин Сэндс[en] на нестабильном прибрежном грунте реки Темзы в Великобритании.  Для укрепления морских пирсов технологию винтовых свай впервые применил архитектор и инженер Евгениус Берч (1818 – 1884). С 1862 по 1872 годы были возведены 18 морских пирсов и более 100 маяков. В период 1900-1950 годов  популярность винтовых свай на Западе несколько снизилась в связи с активным развитием механического сваебойного и бурового оборудования, зато в последующие годы  технология свайно-винтовых фундаментов стала активно развиваться в сфере индивидуального, промышленного и крупного гражданского строительства.

В Россию технология пришла в начале 20го века. Тогда винтовые сваи получили широкое распространение в области военного строительства, где в полной мере оценили их достоинства - универсальность применения, возможность использования ручного труда, надежность и долговечность, в особенности на пучинистых, обводненных или многолетнемерзлых грунтах. Эти преимущества были  доказаны благодаря трудам советского инженера Владислава Дмоховского (1877-1952), который провел комплексные исследования в области свайных оснований (теория конических свай).

Разработка винтовых свай в СССР велась независимо от исследований западных ученых, при этом приоритетными задачами стали высокая скорость и простота завинчивания в грунтах с высокой плотностью. Этим требованиям отвечала стальная винтовая свая с литым наконечником и одной лопастью на конусе, конструкцию которой разработал доктор технических наук, крупный инженер-строитель Виктор Николаевич Железков[1]. Несмотря на универсальность, эта модификация имеет невысокую несущую способность, для повышения которой необходимо увеличивать диаметр ствола и лопасти, что ведет к возрастанию стоимости строительства. Тем не менее такая свая используется достаточно широко.

Тем временем западные разработчики, напротив,  сделали акцент на обеспечении необходимой несущей способности при минимальном увеличении материалоемкости. Это привело к отказу от крепления лопастей к конусу сваи, а для повышения несущей способности разработчики прибегли к наращиванию диаметра лопасти и количества лопастей на стволе. За счет внедрения новых технологий свайно-винтовые фундаменты стали широко применяться в сфере гражданского строительства. По данным ISSMGE в 2010 году винтовые сваи заняли уже 11% зарубежного рынка, постепенно вытесняя забивные.

В российском малоэтажном строительстве винтовые сваи стали использоваться лишь в начале 21го века благодаря усилиям русского ученого - Сергея Петухова[2], который доказал рациональность применения изделий малого диаметра в ИЖС. Тем не менее в современной России технология свайно-винтовых фундаментов до сих пор незаслуженно считается прерогативой промышленных сооружений, между тем  существующие модификации винтовых свай позволяют признать винтовой фундамент наиболее эффективным методом строительства благодаря высокой несущей способности и оптимальной цене.

Разные конструкции домов способны нести разный вес на фундамент. В связи с этим, различают следующие виды оснований зданий: плитные, столбчатые, свайные и ленточные. Так как речь у нас пойдёт об лёгких зданиях, то мы рассмотрим более подробно основание на винтовых сваях и монолитной ленте, хотя это вовсе не говорит о том, что для таких построек другие нулевые циклы непригодны. Просто два последних используются наиболее часто, потому как достаточно просты в монтаже и пригодны практически для всех грунтов.

Виды свай

• Сваи СВС-Ф3 применяются практически для всех типов зданий с разной массой, а также для ЛЭП, и в качестве стоек для газопроводов.
• СВС-Ф3/2 нужны там, где несущие способности грунта низкие и возможна усадка.
• СВС-Ф1 имеют общее назначение и используются для строительства любого типа зданий, ЛЭП, газопроводов, нефтепроводов и укрепления склонов. Полость ствола обычно укрепляется бетоном.
• СВС-Ф2 используется на грунтах с низкой несущей способностью. Возможно применение для строительства любого типа зданий, ЛЭП, газопроводов, нефтепроводов и укрепления склонов. Полость ствола обычно укрепляется бетоном.
• СВС-Ф4 используют для строительных конструкций лёгкого типа, как то заборов, вывесок и малых архитектурных форм.

Основание на винтовых сваях

Способ вычисления угла 90⁰

• Прежде всего, для любого вида фундамента необходимо сделать разметку периметра, а после этого внутреннюю разметку перемычек. Но довольно часто во время отбивки контуров происходит сбой диагоналей из-за того что углы не имеют 90⁰, поэтому вам следует научиться устанавливать их без использования специальных приборов. Если допустить подобные сбои хотя бы на 1⁰-2⁰, то после возведения коробки здания начнутся большие проблемы с крышей из-за разницы в углах.
• Именно поэтому, даже не имея в распоряжении теодолита или хотя бы большого транспортира, вы можете своими руками вычислить прямой угол при помощи рулетки колышков со шнурами. Для этого посмотрите на схематический рисунок вверху, и сделайте его проекцию на участке, где в точке B забьёте колышек, а от него в форме прямого угла растяните шнуры или нитку, которая не будет растягиваться. Причём отрезок BA должен быть 3м, а отрезок BC – 4м (можно использовать любую систему измерений, главное, чтобы пропорции были 3/4/5), тогда, если между точками A и C установить расстояние 5м, то в результате получится угол 90⁰, как это и показано на рисунке.
• Когда вы полностью обозначите периметр, переходите к внутренней разметке перегородок и в местах, где будут сваи, забейте колышки. Если это фундамент для бревенчатого дома в один этаж, то расстояние между сваями допускается до 3м, но с увеличением этажности возрастёт и вертикальное давление, поэтому в таких случаях шаг можно сократить до 2-2,5м (в зависимости от массы здания). В любом случае свай должны быть установлены на углах и на пересечениях перегородок, а также дополнительный комплект монтируют для основания стационарной печи.

• Конструкцию на винтовых сваях ещё называют быстрый фундамент для дома, потому что процесс его монтажа не требует много времени и сводится в основном к бурению и сварочным работам (ростверк из металлического профиля – четырёхугольной трубы, швеллера или двутавра). Конечно, ростверк также делают из брёвен или железобетона, но металлопрофиль обладает двумя неоспоримыми преимуществами – скорость монтажа и надёжность (долговечность) эксплуатации.
• Вкручивание сваи можно проводить, как в автоматическом, так и в ручном режиме и нас сейчас больше интересует второй вариант, как на фото вверху. К верхнему концу створа прикрепляете вороток для рычага и выставляете остриё лопастей точно в то место, где был колышек для разметки. При закручивании постоянно пользуйтесь отвесом или уровнем, чтобы сохранить строгую вертикаль.

Советы. Если поблизости находятся деревья или другое здание и это не позволяет вороткам совершать оборот на 360⁰, тогда пользуйтесь одним рычагом, перехватывая им ствол через 180⁰. Когда грунт слишком твёрдый и сложно начать монтаж сваи, то лучше всего пройти первые 10-15 см обычным буром со шнеком меньшего диаметра.