Винтовые сваи: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
→Особенности проектирования фундаментов из винтовых свай: Что за убогий казённый язык? переписать всё. |
стилевые правки, оформление, орфография, пунктуация, дополнение, уточнение, исправление, обновление, источники |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{нет источников|дата=2015-10-20}}{{Проще}}{{Переписать}}[[Файл:Винтовые сваи.jpg|thumb|300x300px|Винтовые сваи]] |
{{нет источников|дата=2015-10-20}}{{Проще}}{{Переписать}}[[Файл:Винтовые сваи.jpg|thumb|300x300px|Винтовые сваи]] |
||
'''Винтовые сваи''' — тип [[Свая|свай]], заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием |
'''Винтовые сваи''' — тип [[Свая|свай]], заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. |
||
Основные компоненты винтовой сваи: |
|||
# ствол (в западной практике он обычно подразделяется на направляющую (ведущую) часть с заостренным концом и удлинитель: направляющая часть с лопастью/лопастями первой входит в грунт, а удлинитель используется для ее дальнейшего погружения в грунт до несущего слоя. Удлинители могут иметь дополнительные несущие лопасти, но чаще состоят из ствола и муфт); |
|||
# винтовые несущие лопасти. |
|||
Особенности развития технологии в Советском Союзе (широкое использование литья) позволяют выделить дополнительный компонент – наконечник винтовой сваи. Он представляет собой заостренный конец сваи, неотъемлемой частью которого является винтовая несущая лопасть. |
|||
== История == |
== История == |
||
Свайное фундаментостроение известно с древних времен, однако много веков его применение ограничивалось материалом, из которого изготавливались сваи (дерево), и способом их погружения (забивка). В XIX веке на смену деревянным сваям пришли железобетонные, что расширило сферу применения свайных фундаментов, но метод погружения остался прежним, хотя и получил ряд усовершенствований. |
|||
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 '''{{iw|Александром Митчеллом||en|Alexander_Mitchell_(engineer)}}''' (1780 – 1868). За это достижение он получил {{нп5|медаль Телфорда||en|Telford Medal}} и членство {{нп5|Institution of Civil Engineers|Института гражданских инженеров|en|Institution of Civil Engineers}}. |
|||
'''Изобретение винтовых свай и развитие технологии за рубежом''' |
|||
Переворот в области фундаментостроения из свай совершил инженер-строитель '''{{iw|Александр Митчелл||en|Alexander_Mitchell_(engineer)}}''' (1780 – 1868). Решая проблему строительства морских сооружений на слабых грунтах, таких как песчаные рифы, террасы илистого грунта и устья рек, он изобрел и в 1833 году запатентовал в Лондоне новое устройство под названием «винтовая свая».За свое изобретение он получил {{нп5|медаль Телфорда||en|Telford Medal}} и членство {{нп5|Institution of Civil Engineers|Института гражданских инженеров|en|Institution of Civil Engineers}}. |
|||
Первоначально винтовые сваи использовались для судовых причалов и представляли собой металлическую трубу с якорным винтом на конце. Они вкручивались в грунт ниже уровня ила 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. |
|||
Первым техническим документом, написанным в отношении винтовых свай, стал «На подводных фундаментах. Винтовые сваи и причалы в частности» Александра Митчелла. В своей работе инженер заявил, что винтовые сваи могут быть использованы для обеспечения несущей способности или сопротивления выталкивающим силам. По его мнению, несущая способность свайно-винтового фундамента зависит от площади лопасти винта, природы грунта, в который он вкручивается, и глубины, на которой он находится под поверхностью. |
|||
В 1838 году винтовые сваи стали основой для фундамента [[маяк]]а {{нп5|Мэплин Сэндс||en|Maplin Sands}} на нестабильном прибрежном грунте реки [[Темза|Темзы]] в Великобритании. Для укрепления морских пирсов технологию винтовых свай впервые применил архитектор и инженер '''{{iw|Евгениус Берч||en|Eugenius_Birch}}''' (1818 – 1884). С 1862 по 1872 годы были возведены 18 морских пирсов. |
|||
Экспансия Британской империи поспособствовала быстрому распространению технологии по всему миру. Так, с 1850-х по 1890-е годы было построено 100 маяков на винтовых сваях только вдоль восточного побережью Соединенных Штатов и вдоль залива Мексики. |
|||
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 стала активно развиваться в сфере индивидуального, промышленного и крупного гражданского строительства. |
|||
'''Развитие технологии винтовых свай в СССР и России''' |
|||
В Россию технология пришла в начале XX века. Тогда винтовые сваи получили широкое распространение в области военного строительства, где в полной мере оценили их достоинства – универсальность, возможность использования ручного труда, надежность и долговечность, особенно в пучинистых, обводненных или [[вечная мерзлота|многолетнемерзлых грунтах]]. Эти преимущества были доказаны благодаря трудам советского инженера [[Дмоховский, Владислав Карлович|Владислава Дмоховского]] (1877-1952), который провел комплексные исследования в области свайных оснований (теория конических свай). |
|||
Теоретические основания применения винтовых свай и технология производства работ были разработаны в СССР только в 50-60-х гг. XX века. Тогда же были спроектированы и изготовлены установки для их завинчивания. Значительный вклад в систематическое изучение и экспериментальную разработку применения винтовых свай в строительстве внесли Шпиро Г. С., Бибина Н. М., Крюков Е. П., Цюрупа И. И., Чистяков И. М., Орделли М. А., Иродов М. Д. и др. В работах этих авторов содержатся ценные сведения, необходимые для определения технических параметров и геометрических форм винтовых свай, решения конструкций и выбора материалов для их изготовления. |
|||
Исследователями были получены обширные материалы по несущей способности и перемещению винтовых свай в разных грунтах, определено влияние размеров лопасти и глубины ее погружения на несущую способность свай. Опыт погружения большого числа разнообразных по размерам и материалам винтовых свай позволил разработать технологию их погружения в грунт, определить скорости вращения, величины крутящих моментов и осевых усилий, необходимых для погружения. В 1955 г. были опубликованы «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях» (ТУВС-55). Несколько позже – «Руководство по проектированию и устройству мачт и башен линий связи из винтовых свай», которое было результатом внедрения, испытаний и опытной эксплуатации опор линий связи высотой до 245 м в 1961-1964 гг. |
|||
Одним из первых ученых, рассматривающих технологию фундамента из винтовых свай через призму научного опыта стал доктор технических наук, инженер-строитель [[Железков, Виктор Николаевич|Виктор Николаевич Железков]]<ref>{{Книга|автор=Железков В.Н|заглавие=Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.|ответственный=|издание=- СПб.: Прагма, 2004.|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>. Ученым было доказано, что винтовые сваи не только являются полноценной альтернативой традиционным видам фундаментов, но и имеют ряд преимуществ перед ними, к примеру, если речь идет о сложных геологических условиях. |
|||
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. |
|||
В.Н. Железков также разработал методику для определения несущей способности свай по величине крутящего момента как на сжимающие, так и на выдергивающие нагрузки. В 2004 году он опубликовал монографию «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях», в которой были собраны ценные экспериментальные данные по определению несущей способности винтовых свай на сжимающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки. |
|||
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 [[маяк]]а {{нп5|Мэплин Сэндс||en|Maplin Sands}} на нестабильном прибрежном грунте реки [[Темза|Темзы]] в Великобритании. Для укрепления морских пирсов технологию винтовых свай впервые применил архитектор и инженер '''{{iw|Евгениус Берч||en|Eugenius_Birch}}''' (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. |
|||
Интенсивное внедрение винтовых свай в строительство и энергетику началось в середине 60-х гг. ХХ века. Этому способствовало расширение работ по реконструкции зданий и сооружений, выполнение строительных работ в стесненных городских условиях или на промышленных территориях, что требовало разработки глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих фундаментов. Другой причиной развития технологии свайно-винтовых опор явилось увеличение объема монтажных работ в строительстве. Монтаж тяжелых конструкций объектов химического, металлургического, энергетического назначения потребовал разработки новых видов фундаментов и расширения области их использования. Наибольшее применение винтовые опоры получили в отраслях связи и телекоммуникациях (закрепление опор ЛЭП). |
|||
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 [[вечная мерзлота|многолетнемерзлых грунтах]]. Эти преимущества были доказаны благодаря трудам советского инженера [[Дмоховский, Владислав Карлович|Владислава Дмоховского]] (1877-1952), который провел комплексные исследования в области свайных оснований (теория конических свай). |
|||
В российском малоэтажном строительстве винтовые сваи стали использоваться лишь в начале XXI века благодаря усилиям русского ученого –Сергея Петухова<ref>{{Книга|автор=Петухов С.Н.|заглавие=Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.|ответственный=|издание=Отдельный выпуск|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, который доказал рациональность применения изделий малого диаметра в ИЖС, отметив, что в этом случае происходит существенное сокращение сроков строительства и снижение цены. |
|||
Исторически сложилось так, что только в 50-60-х гг. XX века в СССР были разработаны теоретические основания применения винтовых свай, технология производства работ, спроектированы и изготовлены установки для их завинчивания. Значительный вклад в систематическое изучение и экспериментальную разработку применения винтовых свай в строительстве внесли Шпиро Г. С., Бибина Н. М., Крюков Е. П., Цюрупа И. И., Чистяков И. М., Орделли М. А., Иродов М. Д. и др. В работах данных авторов содержатся ценные сведения, необходимые для определения технических параметров и геометрических форм винтовых свай, решения конструкций и выбора материалов для их изготовления. В ходе исследований были получены обширные материалы по несущей способности и перемещению винтовых свай в различных грунтах, определено влияние размеров лопасти и глубины ее погружения на несущую способность свай. Опыт погружения большого числа разнообразных по своим размерам и материалам винтовых свай позволил разработать технологию их погружения в грунт, определить скорости вращения, величины крутящих моментов и осевых усилий, необходимых для погружения. В 1955г опубликованы «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях» (ТУВС-55). Несколько позже - «Руководство по проектированию и устройству мачт и башен линий связи из винтовых свай», которое было результатом внедрения, испытаний и опытной эксплуатации опор линий связи высотой до 245м в 1961-1964гг. |
|||
'''Отличие отечественного и западного подходов''' |
|||
Интенсивное внедрение винтовых свай в строительство и энергетику началось в середине 60-х гг. ХХв. Этому способствовало расширение работ по реконструкции зданий и сооружений, выполнение крупных строительных работ в стесненных городских условиях или на промышленных территориях, что требовало разработки глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих фундаментов. Другой причиной развития технологии свайно-винтовых опор явилось увеличение объема монтажных работ в строительстве. Монтаж тяжелых конструкций объектов химического, металлургического, энергетического назначения потребовал разработки новых видов фундаментов и расширения области их использования. Наибольшее применение винтовые опоры получили в отраслях связи и телекоммуникациях (закрепление опор ЛЭП). |
|||
Разработка винтовых свай в СССР велась независимо от исследований западных ученых, при этом приоритетными задачами стали высокая скорость и простота |
Разработка винтовых свай в СССР велась независимо от исследований западных ученых, при этом приоритетными задачами стали высокая скорость и простота погружения в грунтах с высокой плотностью. Этим требованиям отвечала дезаксиальная стальная винтовая свая с литым наконечником и одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части и плавно увеличивающейся в ширину, конструкцию которой разработал В.Н. Железков. |
||
Эта свая несмотря на сравнительно небольшую величину крутящего момента, не требует использования при завинчивании дополнительной пригружающей силы. Однако, будучи универсальной, она имеет невысокую несущую способность, для повышения которой необходимо увеличивать диаметр ствола и лопасти, что ведет к увеличению расходов на строительство. Тем не менее такая свая до сих пор используется в России и на постсоветском пространстве 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 '''[http://www.issmge.org/ ISSMGE]''' в 2010 году винтовые сваи заняли уже 11% зарубежного рынка, постепенно вытесняя забивные. |
|||
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 конструкторы прибегли к наращиванию диаметра лопасти и количества лопастей. За счет внедрения новых технологий свайно-винтовые фундаменты стали широко применяться в сфере гражданского строительства. По данным '''[http://www.issmge.org/ 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<ref>{{Книга|автор=Петухов С.Н.|заглавие=Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.|ответственный=|издание=Отдельный выпуск|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, 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. |
|||
== Применение == |
== Применение == |
||
[[Файл:Четырёхсвайный стальной ростверк.jpg|thumb|300px|Четырёхсвайный стальной ростверк]] |
[[Файл:Четырёхсвайный стальной ростверк.jpg|thumb|300px|Четырёхсвайный стальной ростверк]]Фундаменты из винтовых свай могут быть установлены под любые объекты: |
||
* капитальных сооружений; |
|||
* [[Индивидуальное жилищное строительство|объектов индивидуального жилого строительства]]; |
|||
* гидротехнических объектов на обводненных грунтах ([[причал]]ы, [[мост]]ы и т.п.); |
|||
* [[Линия электропередачи|ЛЭП]] и мачт; |
|||
* [[ангар]]ов и [[склад]]ов; |
|||
* промышленных теплиц; |
|||
* [[Шумозащитный экран|шумозащитных экранов]], [[Ограждение|ограждений]], [[Рекламный щит|рекламных щитов]]. |
|||
* промышленного строительства (здания заводов, фабрик, трубные эстакады, [[Трубопровод|трубопроводы]], промышленные ангары, [[Линия электропередачи|ЛЭП]]); |
|||
С помощью винтовых свай осуществляют реконструкцию зданий и дорог, укрепляют и усиливают монолитные фундаменты на сложных грунтах. [[Фундаменты зданий и сооружений|Фундаменты]] на винтовых сваях популярны в качестве оснований для временных сооружений (торговых павильонов, аттракционов и т.п.), заборов, террас, беседок и других объектов, в том числе требующих высокого уровня надежности и изготовления в сжатые сроки. Отсутствие шума и вибрации во время установки делают винтовые сваи незаменимыми при работе в условиях плотной городской застройки. |
|||
* гражданского строительства (многоэтажные жилые дома, общественные здания, [[Склад|склады]], [[Ангар|ангары]], [[Ограждение|ограждения]]); |
|||
* [[Индивидуальное жилищное строительство|индивидуального жилищного строительства]] (жилые дома этажностью не более трех этажей, пристройки, хозяйственные постройки); |
|||
* сельскохозяйственного строительства ([[Теплица|теплицы]]); |
|||
* транспортного строительства (дороги, проезды, [[Шумозащитный экран|шумозащитные экраны]]); |
|||
* военного назначения; |
|||
* гидротехнического назначения, в том числе устанавливаемые на обводненных грунтах ([[Причал|причалы]], [[Мост|мосты]]); |
|||
* инфраструктуры, [[Рекламный щит|рекламные конструкции]], [[Малые архитектурные формы|МАФ]]; |
|||
* временные сооружения (торговые павильоны, аттракционы). |
|||
Винтовой фундамент может применяться на любых, даже самых сложных грунтах - пучинистых, многолетнемерзлых, слабых и обводненных. Его установка не требует масштабных [[Земляные работы|земляных работ]] и не зависит от погодных условий. |
|||
Кроме того, винтовые сваи используются при реконструкции фундаментов крупных гражданских и промышленных объектов, объектов индивидуального жилищного строительства, при укреплении склонов и берегоукреплении. |
|||
Широкий спектр применения обусловлен особенностями установки сваи. Винтовая свая вкручивается в грунт подобно шурупу. Прорезав неустойчивые слои, ее лопасти достигают плотных малосжимаемых грунтов, благодаря чему и достигается высокая несущая способность. |
|||
[[Грунт|Грунты]] также практически не накладывают ограничений на применение винтовых свай. Более того, они являются предпочтительным вариантом при строительстве в таких сложных инженерно-геологических условиях, как [[Многолетняя мерзлота|районы вечной (многолетней) мерзлоты]], [[Крупнообломочные грунты|крупнообломочные]], пучинистые, слабые и обводненные грунты и т.п. |
|||
Применение винтовых свай нежелательно без представления об основных особенностях [[грунт]]а на участке застройки. Это позволяет правильно подобрать модификацию свай, их длину и количество. Так, при наличии [[Многолетняя мерзлота|вечномерзлых]], [[Крупнообломочные грунты|крупнообломочных]] или техногенных грунтов применяются сваи с литым наконечником, в то время как в [[торф]]<nowiki/>ах и водонасыщенных грунтах лучше использовать двухлопастные сваи и так далее. |
|||
В то же время конструктивные и геометрические параметры (конфигурация лопасти, количество, диаметр, шаг и угол наклона лопастей, толщина стенки ствола и лопасти) винтовых свай будут в каждом случае назначаться индивидуально в соответствии с физическими характеристиками и коррозионной агрессивностью грунтов, с данными о глубине промерзания, о нагрузках от строения, требованиями к жесткости, прочности, устойчивость и т.д. |
|||
Установка винтовых свай производится при помощи [[Гидравлические механизмы|гидравлических механизмов]], в отдельных случаях - вручную. |
|||
Погружение винтовых свай выполняется вручную, механически (спецтехника) или с помощью редуктора. Возможность выбора способа монтажа, а также отсутствие шума и вибраций во время установки делают винтовые сваи незаменимыми при работе в условиях плотной городской застройки. |
|||
== Классификация винтовых свай == |
== Классификация винтовых свай == |
||
[[File:Виды винтовых свай.jpg|thumb|317x317px|Типы винтовых свай]] |
[[File:Виды винтовых свай.jpg|thumb|317x317px|Типы винтовых свай]] |
||
Типоразмеры винтовых свай – это совокупность технологических и конструкционных особенностей. |
|||
Типоразмеры (характеристики) винтовых свай - это совокупность технологических и конструкционных особенностей. Различные типы свай предназначены для работы в разных условиях, в зависимости от величины нагрузки на фундамент и особенностей грунта. Применение разных типов свай необходимо даже в пределах одного объекта - на один фундамент, как правило, воздействуют неоднородная нагрузка, отличающаяся под ответственными узлами сооружения, под несущими и ненесущими стенами, лагами пола и т.п. Это обеспечивает равномерное распределение запаса прочности и как следствие - увеличение долговечности. |
|||
Разные типы свай используются в разных грунтовых условиях. Применение нескольких типоразмеров свай необходимо даже в пределах одного фундамента, так как на него, как правило, воздействуют разные величины нагрузок: |
|||
'''Классификация по размеру лопасти''' |
|||
* под ответственными узлами сооружения; |
|||
[[Диаметр]] лопасти винтовой сваи может превосходить диаметр ствола более чем в 1,5 раза (широколопастные сваи) и менее чем в 1,5 раза (узколопастные сваи). |
|||
* под несущими стенами; |
|||
* под ненесущими стенами и лагами пола. |
|||
Каждая из нагрузок требует использования свай с определенной несущей способностью. Такой подход обеспечивает равномерное распределение запаса прочности по всему фундаменту, увеличивает его надежность и долговечность. |
|||
Широколопастные сваи в свою очередь делятся на три группы в зависимости от конфигурации лопасти на сваи для: |
|||
Технологические и конструкционные параметры, дающие основания для деления винтовых свай на группы. |
|||
• текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных грунтов; |
|||
'''Размер и конфигурация лопасти''' |
|||
• туго-пластичных и твердых водонасыщенных глинистых грунтов; |
|||
[[Диаметр]] лопасти может превосходить диаметр ствола более чем в 1,5 раза (широколопастные сваи) и менее чем в 1,5 раза (узколопастные сваи). |
|||
• полутвердых грунтов. |
|||
Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперсных грунтах, в том числе с невысокой несущей способностью, илах, водонасыщенных песках и т.п., так как имеют большую площадь опирания. |
|||
На выбор конфигурации лопасти влияют физические характеристики грунтов в пятне застройки (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.). |
|||
Производят широколопастные сваи с конфигурацией лопасти для: |
|||
Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперстных грунтах, грунтах с невысокой несущей способностью вследствие большей площади опирания. |
|||
* текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных грунтов; |
|||
Узколопастные сваи используются в особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых грунтах. За счет меньшей ширины лопасти риск её деформации при установке снижается, а надежная фиксация винтовых свай обеспечивается плотностью грунта. |
|||
* туго-пластичных и твердых водонасыщенных глинистых грунтов; |
|||
* полутвердых грунтов. |
|||
На выбор конфигурации лопасти влияют физические характеристики грунтов (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.). |
|||
'''Классификация по количеству лопастей''' |
|||
Узколопастные сваи используются в особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах. Небольшая ширина лопасти снижает вероятность ее деформации во время погружения, а несущая способность сваи обеспечивается высокой несущей способностью грунтов и расчетом количества и шага витков, ширины лопасти. |
|||
Сваи с одной [[Лопатка (лопасть)|лопастью]] (однолопастные) и сваи с двумя и более лопастями (многолопастные). |
|||
'''Количество лопастей (для широколопастных свай)''' |
|||
Однолопастные сваи возможно использовать только в грунтах с достаточно высокой несущей способностью, при этом стоит учитывать особенность данной модификации свай - уход в «срыв» при достижении критической нагрузки. |
|||
Различают широколопастные сваи с одной [[Лопатка (лопасть)|лопастью]] (однолопастные) и с двумя и более лопастями (многолопастные). |
|||
Многолопастные сваи могут быть использованы в самых разных, в том числе слабых грунтах. Они не только показывают высокую несущую способность, но и более устойчивы при различных видах нагрузок : вдавливающих, выдергивающих или горизонтальных, что достигается включением в работу ствола околосвайного массива грунта. |
|||
При расчете дезаксиальных однолопастных свай не учитывается трение по боковой поверхности ствола, поэтому их рекомендуется устанавливать только в грунты с достаточной несущей способностью, а также учитывать, что при достижении критической нагрузки такие сваи уходят в «срыв», из-за чего возникает просадка фундамента. |
|||
Увеличение числа лопастей позволяет сваям воспринимать большие нагрузки при меньшем диаметре трубы, жесткость ствола в этом случае обеспечивается за счет трубопроката достаточной толщины. Максимальная эффективность многолопастных винтовых свай достигается [[моделирование]]м оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона, которые являются расчетными величинами. |
|||
Однолопастные сваи малых длин и диаметров требуют обязательного бетонирования основания колонны. |
|||
'''Классификация по типу наконечников''' |
|||
Многолопастные сваи демонстрируют высокую несущую способность даже в слабых грунтах (просадочные грунты, торфы, илы и т.п.). Благодаря включению в работу сваи околосвайного массива грунта они устойчивы ко всем видам воздействия (вдавливающие, выдергивающие, горизонтальные и динамические нагрузки) и не уходят в «срыв» при достижении критической нагрузки. |
|||
Наконечники сваи могут быть литыми или сварными. |
|||
Увеличение числа лопастей позволяет сваям воспринимать большие нагрузки при меньшем диаметре трубы, жесткость ствола в этом случае обеспечивается за счет трубопроката достаточной толщины. Эффективность многолопастных винтовых свай достигается [[Моделирование|моделированием]] оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона. Ошибки в расчетах могут привести к возникновению «обратного эффекта» – снижению несущей способности даже относительно дезаксиальных однолопастных свай. |
|||
Литые наконечники винтовых свай меньше подвержены деформации - их использование уместно в крупнообломочных грунтах, грунтах с природными и техногенными включениями, особоплотных и многолетнемерзлых грунтах, а также в крупных гравелистых песках. Литой наконечник способен разрушить препятствие, не деформировавшись. В иных почвах целесообразнее применять сварные наконечники, прочность которых обеспечивается качеством изготовления, толщиной и маркой стали. Применение литого наконечника в стандартных условиях оправдано в случае использования сопоставимой толщины металлопроката . |
|||
'''Тип наконечника''' |
|||
'''Классификация по величине воспринимаемых нагрузок''' |
|||
Наконечники свай свариваются или отливаются целиком и навариваются на трубу. |
|||
Винтовые сваи также можно условно подразделить на предназначенные для малых или больших нагрузок. Стоит уточнить, что диаметр ствола как параметр для классификации свай по нагрузкам, вопреки общепринятому мнению, имеет решающее значение лишь для широколопастных свай больших длин и диаметров (более 6 м и свыше 159 мм) и узколопастных свай. |
|||
Литые наконечники устойчивы к деформации, поэтому применяются в крупнообломочных грунтах, грунтах с природными и техногенными включениями, особоплотных грунтах, в крупных гравелистых песках. |
|||
Винтовые сваи для малых нагрузок представляют собой однолопастные сваи с диаметром лопасти до 500 мм, толщиной лопасти до 6 мм и толщиной стенки ствола до 4,5 мм, равно как и многолопастные сваи с диаметром лопасти до 300 мм, толщиной лопасти до 5 мм и толщиной стенки ствола до 3,5 мм. Они применяются при возведении объектов индивидуального жилищного строительства и сопоставимых по нагрузкам промышленных объектов. В случае увеличения нагрузки или плотности грунтов их применение допустимо при условии использования металлопроката большей толщины. |
|||
Наконечник отливается целиком и наваривается на ствол. Так как сварка разнородных металлов технологически более сложный процесс, на качество шва стоит обратить особое внимание. Кроме того, контакт двух разнородных металлов также ведет к образованию гальванической пары, что повышает вероятность развития коррозии. |
|||
Большие нагрузки (строительство крупных гражданских и промышленных объектов) выдерживают однолопастные сваи с диаметром лопасти более 500 мм, толщиной лопасти более 6 мм и толщиной стенки ствола более 4,5 мм, а также многолопастные сваи с диаметром лопастей более 300 мм, толщиной лопасти более 5 мм и толщиной стенки ствола более 3,5 мм. Разница в толщине металла обусловлена значительным изгибающим моментом, который требует большей конструктивной жесткости. Увеличение этого параметра рекомендуется при использовании винтовых свай в более плотных и агрессивных грунтах. |
|||
Если толщина стенки ствола меньше, чем толщина литого наконечника, срок службы винтовой сваи будет определяться по минимальному показателю. То есть использование отливки никак не отразиться на долговечности фундамента, если ствол не соответствует ей по запасу прочности. |
|||
'''Классификация по толщине металлопроката''' |
|||
Так как формы отливок унифицированы, и изготовить литой наконечник с определенной конфигурацией лопасти невозможно, сваи со сварным наконечником и лопастью, подобранной исходя из грунтовых условий, всегда будут иметь большую несущую способность. |
|||
Толщина стенки ствола подразделяет сваи на тонкостенные (до 3,5 мм включительно), средней толщины (более 3,5 мм) и толстостенные сваи (6 мм и более). Оптимальный выбор зависит от величины нагрузки и степени агрессивности грунта, которые определяются на стадии проектирования с учётом данных, полученных в ходе проведения замеров коррозионной активности грунта. |
|||
'''По величине воспринимаемых нагрузок''' |
|||
Это справедливо и для толщины лопасти, которая подбирается для каждого объекта индивидуально. Сваи с лопастями толщиной до 5 мм включительно используются для возведения легких или временных сооружений. При строительстве долговременных зданий, крупных гражданских и промышленных объектов рекомендованы сваи с лопастями толщиной от 6 мм и выше. |
|||
Сваи для малых и больших нагрузок. |
|||
'''Классификация по марке стали''' |
|||
{| class="wikitable" |
|||
| |
|||
|Типоразмеры |
|||
|Область применения |
|||
|- |
|||
|Для малых нагрузок |
|||
| |
|||
* Однолопастные сваи с диаметром лопасти до 500 мм, толщиной лопасти до 6 мм и толщиной стенки ствола до 4,5 мм. |
|||
* Многолопастные сваи с диаметром лопасти до 300 мм, толщиной лопасти до 5 мм и толщиной стенки ствола до 3,5 мм. |
|||
|Объекты ИЖС и сопоставимые по нагрузкам промышленные объекты. |
|||
При увеличении нагрузок и в особо плотных грунтах необходимые жесткость и прочность обеспечиваются использованием металлопроката большей толщины. |
|||
|- |
|||
|Для больших нагрузок |
|||
| |
|||
* Однолопастные сваи с диаметром лопасти более 500 мм, толщиной лопасти более 6 мм и толщиной стенки ствола более 4,5 мм. |
|||
* Многолопастные сваи с диаметром лопастей более 300 мм, толщиной лопасти более 5 мм и толщиной стенки ствола более 3,5 мм. |
|||
|Крупные гражданские и промышленные объекты |
|||
|} |
|||
Диаметр ствола используется для деления по нагрузкам только для широколопастных свай больших длин и диаметров (более 6 м и свыше 159 мм) и узколопастных свай. |
|||
'''Толщина металлопроката''' |
|||
По толщине стенки ствола сваи подразделяются на: |
|||
* тонкостенные (до 3,5 мм включительно) – для строительства легких зданий и сооружений, которые относятся к III классу ответственности (пониженный) при эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях; |
|||
* средней толщины (более 3,5 мм) – для строений III и II (нормальный) класса ответственности также при эксплуатации в неагрессивных условиях; |
|||
* толстостенные сваи (6 мм и более) – для строений классов ответственности II и I (повышенный) при эксплуатации в средне- и сильноагрессивных грунтах. |
|||
По толщине лопасти выделяют две группы свай: |
|||
* до 5 мм включительно – для строительства легких зданий и сооружений, временных объектов; |
|||
* 6 мм и более – для долговременных построек, промышленных и крупных гражданских объектов, для объектов, эксплуатируемых в агрессивных гурнтовых условиях. |
|||
Толщина металлопроката назначается при проектировании на основании данных о коррозионной агрессивности грунта и о нагрузках от строения. После выполнения расчетов срока службы рекомендуется проверить остаточную толщину стенки ствола на соответсвие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения». |
|||
'''По марке стали'''[[Файл:Otkos.JPG|мини|300пкс|Укрепление откосов винтовыми сваями]][[Марки стали|Марка стали]] подбирается на основании данных об агрессивности среды, характере нагрузок и условиях эксплуатации. |
|||
В производстве винтовых свай чаще всего применяются стали марок: |
|||
'''Ст3''' – углеродистая сталь обыкновенного качества. Идет на изготовление стволов свай малых и средних диаметров, которые используются при строительстве легких и легких временных объектов при эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях. Температурный диапазон – до -30℃. |
|||
'''Ст10''' – углеродистая качественная [[конструкционная сталь]]. Чаще идет на изготовление лопастей винтовых свай. Хорошо проявляет себя в температурном диапазоне от -40 до +450℃, а также в условиях работы на истирание, в средне- и сильноагрессивных грунтах. |
|||
'''Ст20''' – углеродистая качественная конструкционная сталь. Идет на изготовление стволов свай средних и больших диаметров, которые устанавливаются под промышленные и крупные гражданские объекты, а также лопастей. Температурный диапазон – до -40℃. Подходит для использования в средне- и сильноагрессивных грунтах. |
|||
'''09Г2С''' – конструкционная низколегированная сталь повышенной прочности. Идет на изготовление свай больших диаметров под промышленные объекты, которые эксплуатируются в условиях воздействия низких температур (до -70℃) и неагрессивных грунтовых условиях. |
|||
'''30 ХМА''' – [[Жаропрочная сталь|жаропрочная]] релаксационностойкая легированная конструкционная сталь. Сваи из этой стали устанавливаются под объекты I (повышенного класса ответственности), которые эксплуатируются в сильноагрессивных грунтах. Целесообразность применения стали 30 ХМА должна подтверждаться расчетами. |
|||
'''По типу антикоррозийного покрытия''' |
|||
Марка стали, используемой для изготовления винтовых свай также зависит от агрессивности среды. При слабой агрессивности допускается использовать марку Ст3, средняя требует повышения марки до Ст20, а в сильноагрессивных грунтах применяются марки 30 ХМА и 09Г2С. |
|||
В процессе погружения в грунт винтовая свая испытывает значительное воздействие на истирание, поэтому покрытие – только дополнительная мера защиты [[Антикоррозийное покрытие|от коррозии]], а основной упор стоит делать на толщину металла, марку стали, использование цинковых анодов. |
|||
'''Классификация по типу антикоррозийного покрытия''' |
|||
Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет снизить негативное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред – атмосферы и почвы. Наиболее распространенными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные, цинковые покрытия и грунты, эмали по ржавчине. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности. |
|||
'''Полимерные''' |
|||
'''Полимерное покрытие металлов''' |
|||
Достоинства: прочное, износоустойчивое, высокая адгезия к поверхности. |
Достоинства: прочное, износоустойчивое, высокая адгезия к поверхности. |
||
Строка 107: | Строка 191: | ||
Недостатки: сложность нанесения на поверхность, имеющую неровности (сварные швы, стыки и выемки), с вероятным последующим возникновением сколов и развитию точечной коррозии. |
Недостатки: сложность нанесения на поверхность, имеющую неровности (сварные швы, стыки и выемки), с вероятным последующим возникновением сколов и развитию точечной коррозии. |
||
'''Полиуретановые''' |
|||
'''Двухкомпонентное покрытие на основе полиуретановых смол''': |
|||
Достоинства: прочность, высокая [[адгезия]] на неровных участках, стойкость при контакте с абразивным материалами, в условиях агрессивной среды и резких |
Достоинства: прочность, высокая [[адгезия]] на неровных участках, стойкость при контакте с абразивным материалами, в условиях агрессивной среды и резких перепадов температуры. |
||
Недостатки: |
Недостатки: снижение адгезии при избыточной толщине слоя. |
||
'''Эпоксидные''' |
|||
'''Эпоксидное покрытие''' |
|||
Достоинства: простота нанесения, |
Достоинства: простота нанесения, низкая цена. |
||
Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность. |
Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность. |
||
'''Цинковые''' |
|||
'''Холодное цинкование''' |
|||
''Холодное цинкование'' |
|||
Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость. |
|||
Достоинства: простота нанесения, низкая цена. |
|||
Недостатки: крайне низкий уровень адгезии. |
|||
Недостатки: низкий уровень адгезии. |
|||
'''Горячее цинкование''' |
|||
''Горячее цинкование'' |
|||
Достоинства: по уровню адгезии превосходит полимерное покрытие. Экологично. |
Достоинства: по уровню адгезии превосходит полимерное покрытие. Экологично. |
||
Недостатки: сложность нанесения на неровные участки; имеет значительные ограничения по области применения (водородный показатель среды pH |
Недостатки: сложность нанесения на неровные участки; имеет значительные ограничения по области применения (водородный показатель среды pH не ниже 3 и не выше 11; удельное сопротивление грунта не менее 50 Ом*м, СП. 28.13330.2012). |
||
'''Грунты, эмали по ржавчине''' |
|||
Достоинства: высокая адгезия на неровных участках, возможность нанесения в полевых условиях. |
|||
Недостатки: снижение адгезии при избыточной толщине. |
|||
== Достоинства == |
== Достоинства == |
||
{| class="wikitable" |
|||
[[Файл:Otkos.JPG|мини|300пкс|Укрепление откосов винтовыми сваями]]Винтовые сваи - простая, но эффективная технология строительства фундаментов для объектов различного назначения. |
|||
|'''Преимущества винтовых свай''' |
|||
{| class="wikitable sortable" |
|||
|'''Примечания''' |
|||
!'''Преимущества винтовых свай''' |
|||
!'''Примечания ''' |
|||
|- |
|- |
||
|Фундаменты из винтовых свай не подвержены |
|Фундаменты из винтовых свай не подвержены воздействию сил морозного пучения |
||
|В отличие от иных видов фундаментов, |
|В отличие от иных видов фундаментов, особенно забивных свай. |
||
|- |
|- |
||
|Высокая долговечность, возможность использовать на болотистых грунтах, грунтах с высоким уровнем подземных вод. |
|Высокая долговечность, возможность использовать на болотистых грунтах, грунтах с высоким уровнем подземных вод. |
||
|Для соблюдения ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований |
|Для соблюдения требований ГОСТ 27751-2014 <ref>{{Книга|автор=|заглавие=ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения»|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref> необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, толщины и диаметра стенки ствола винтовой сваи. |
||
|- |
|- |
||
|Минимальные сроки строительства. |
|Минимальные сроки строительства. |
||
Строка 147: | Строка 238: | ||
|- |
|- |
||
|Экономичность. |
|Экономичность. |
||
|Дешевле бетонного фундамента, выполненного в соответствии |
|Дешевле бетонного фундамента, выполненного в соответствии с СП 63.13330.2012<ref>{{Книга|автор=|заглавие=СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, не менее, чем на 30%. |
||
|- |
|- |
||
|Широкий спектр применения. |
|Широкий спектр применения. |
||
|Можно использовать в любых грунтах, кроме скального. |
|Можно использовать в любых грунтах, кроме скального. |
||
|- |
|- |
||
|Отказ от земляных работ и выравнивания |
|Отказ от земляных работ и выравнивания участка. |
||
|Для соблюдения |
|Для соблюдения горизонтального уровня при перепаде высот используют сваи различных длин. |
||
|- |
|- |
||
|Отсутствие |
|Отсутствие вибраций и шума при погружении. |
||
|Можно проводить работы |
|Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки. |
||
|- |
|- |
||
|Винтовые сваи готовы к восприятию |
|Винтовые сваи готовы к восприятию проектной нагрузки сразу после погружения. |
||
|В отличие от бетонного фундамента не требует |
|В отличие от бетонного фундамента не требует времени на отстаивание и набор прочности. |
||
|- |
|- |
||
|Работы можно выполнять в любое время года. |
|Работы можно выполнять в любое время года. |
||
|При температуре ниже -30°C |
|При температуре ниже -30°C использовать спецтехнику для установки затруднительно. |
||
|- |
|- |
||
|Возможность повторного использования винтовых свай. |
|Возможность повторного использования винтовых свай. |
||
|Незаменимы при строительстве временных сооружений. |
|Незаменимы при строительстве временных сооружений. |
||
|- |
|- |
||
Строка 171: | Строка 262: | ||
|- |
|- |
||
|Сваи малого диаметра можно устанавливать без применения тяжелой техники. |
|Сваи малого диаметра можно устанавливать без применения тяжелой техники. |
||
| |
|Усилиями 3-4 человек. |
||
|- |
|- |
||
|[[Инженерные коммуникации]] можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента. |
|[[Инженерные коммуникации]] можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента. |
||
| |
|Во время земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией. |
||
|} |
|} |
||
== Недостатки == |
== Недостатки == |
||
Все строительные материалы и технологии имеют свои недостатки, которые можно устранить, если соблюсти правила и нормы проектирования, производства и эксплуатации. |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|Недостатки |
|||
|Причины |
|||
|Как устранить |
|||
|- |
|||
|Возможное несоответствие срока службы требованиям ГОСТ 27751-2014 |
|||
|При проектировании фундамента не учитываются коррозионная активность грунтов (КАГ), наличие [[Блуждающие токи|блуждающих токов]]. |
|||
|Проведение измерений КАГ позволяет рассчитать оптимальную толщину стенки ствола, подобрать марку стали и определить порядок действий для снижения коррозии (использование цинковых анодов, проведение мероприятий по [[Водоотведение|водоотведению]] и т.д.). В результате обеспечивается соответствие срока службы фундамента требованиям ГОСТ 27751-2014. |
|||
|- |
|||
|Возможный уход в «срыв» дезаксиальных винтовых свай с диаметром ствола до 159 мм включительно при передаче проектных нагрузок. |
|||
|Расчетные формулы, заложенные в СП 24.13330.2011<ref>{{Книга|автор=|заглавие=Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - Винтовые сваи|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов, так как базируются на упрощенных моделях взаимодействия (к примеру, модель Мариупольского для анкеров). |
|||
|При расчете несущей способности необходимо использовать [[Система автоматизированного проектирования|системы автоматизированного проектирования]] (САПР), базирующиеся на [[Метод конечных элементов|методе конечных элементов]]. |
|||
|- |
|||
|Необходимость бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57 – 76 мм) для обеспечения достаточного сопротивления горизонтальным нагрузкам. |
|||
|Недостаточность диаметра ствола винтовой сваи. |
|||
|Использовать модификаций винтовых свай с двумя и более лопастями, устойчивых к воздействию горизонтальных нагрузок, или свай с элементом сопротивления боковым нагрузкам. |
|||
|- |
|||
|Возможное нарушение структуры грунта во время погружения винтовой сваи, влекущее снижение несущей способности. |
|||
|В расчетах учитывается диаметр лопасти, но не конфигурация. |
|||
|Осуществлять подбор конфигурации лопасти на основании данных о грунтовых условиях участка. |
|||
|- |
|||
|Возможное снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями, даже относительно однолопастных дезаксиальных свай. |
|||
|Неверное расположение на стволе второй и последующих лопастей. |
|||
|Назначать расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей на основании данных о грунтовых условиях участка и нагрузках от строения. |
|||
|- |
|||
|Неравномерное распределение запаса прочности по фундаментам объектов ИЖС, влекущее снижение уровня их надежности и сокращение срока службы. |
|||
|При назначении винтовых свай не учитываются различные величины нагрузок, воздействующие на фундамент. |
|||
|Использовать под каждый тип нагрузки (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола) определенную модификацию винтовых свай. |
|||
|} |
|||
== Контрольные мероприятия после установки винтовых свай == |
|||
1. Возможный низкий срок эксплуатации, который, как правило, является следствием ошибок при проектировании фундамента - в расчетах не учитывается коррозионная активность грунта и наличие [[Блуждающие токи|блуждающих токов]]. Проведение замеров этих показателей позволяет рассчитать оптимальную толщину стенки ствола и определить порядок действий для снижения коррозии (например, использование цинковых анодов, проведение мероприятий по [[Водоотведение|водоотведению]] и т.д.). Исполнение указанных условий позволяет соответствовать требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований».<ref name=":0">{{Книга|автор=|заглавие=ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований»|ответственный=|издание=М.: Стандартинформ, 2015|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref> |
|||
2. При чрезмерном нагружении винтовой сваи с лопастью, которая не менее чем на 2/3 расположена на завальцованном конусе ствола, грунт в большинстве случаев перестает набирать несущую способность, поэтому возможно обрушение сооружения. Во избежание подобных последствий при расчете несущей способности указанного типа сваи необходимо: |
|||
* при использовании [[Аналитические методы|аналитических методов]] расчета применять понижающие коэффициенты, указанные в "Нормах проектирования фундамента из винтовых свай [[ФСК ЕЭС]]"<ref>{{Книга|автор=Разработан ОАО «СевЗап НТЦ» филиал «Севзапэнергосетьпроект- Западсельэнергопроект». Исполнители Л.И. Качановская, П.И. Романов, В.Н. Железков, М.С. Ермошина (ОАО «СевЗап НТЦ»), Ильичев В.А.( АНО АНТЦ РААСН)|заглавие=СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.120.95-050-2010|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>; |
|||
* использовать [[Система автоматизированного проектирования|системы автоматизированного проектирования]] (САПР), расчеты в которых основаны на [[Метод конечных элементов|методе конечных элементов]]. |
|||
3. Однолопастные винтовые сваи малых диаметров (57-76 мм) требуют обязательного бетонирования основания или обеспечения жесткого сопряжения всей конструкции для создания достаточного сопротивления горизонтальным нагрузкам. |
|||
== Особенности проектирования фундаментов из винтовых свай == |
|||
{{Переписать раздел}} |
{{Переписать раздел}} |
||
После установки винтовых свай в проектное положение должны быть проведены контрольные испытания несущей способности грунтов: |
|||
Один из важнейших этапов строительства фундамента из винтовых свай - проектирование. Ошибки, допущенные в проекте, нередко приводят к возникновению серьезных проблем на стадии строительства и могут повлечь значительное сокращение срока службы всего здания. |
|||
Наиболее распространенные ошибки проектирования: |
|||
1. В большинстве случаев расчет на вдавливающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки производится аналитическими методами в соответствии с СП 24.13330.2011<ref>{{Книга|автор=|заглавие=Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - Винтовые сваи|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, но, как показывает практика, результаты аналитических расчетов не всегда совпадают с результатами, полученными в ходе проведения полевых испытаний грунтов натурными сваями. Причина кроется в том, что расчетные формулы, заложенные в нормативных документах, базируются на упрощенных моделях взаимодействия винтовых свай и грунтов (модель Мариупольского), разработанных в 60-х годах прошлого века, и не учитывают многие особенности их работы, поэтому при расчете аналитическими методами целесообразно использовать понижающие коэффициенты. Современный способ определения оптимальных геометрических и конструктивных параметров винтовой сваи базируется на расчетах в системах автоматизированного проектирования, основанных на методах конечных элементов. |
|||
2. Подбор параметров винтовых свай осуществляется без учета данных о коррозионной активности грунта, которые являются основанием для назначения оптимального диаметра и толщины стенки ствола. |
|||
* по величине крутящего момента (для зданий класса ответственности III (пониженный) и II (нормальный); |
|||
3. При назначении антикоррозийного покрытия применяются исключительно положения СП 28.13330.2012<ref>{{Книга|автор=|заглавие=СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменением N 1)|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>, которые не учитывают абразивное воздействие грунта на винтовую сваю во время ее погружения. Вместе с тем при назначении горячего цинкования в качестве антикоррозийного покрытия нередко игнорируются требования указанного нормативного документа, а именно п. 9.2.8., согласно которому данный вид антикоррозийного покрытия допускается применять лишь в условиях неагрессивного воздействия среды (водородный показатель среды pH не ниже 3 и не выше 11, и удельное сопротивление грунта не менее 50 Ом*м). |
|||
* в соответствии с ГОСТ 5686-2012<ref>{{Книга|автор=|заглавие=ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями»|ответственный=|издание=|место=|издательство=|год=|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref> (для зданий класса ответственности I (повышенный). |
|||
Это позволит подтвердить характеристики грунтов, принятые в расчетах. |
|||
4. После установки винтовых свай в проектное положение для уточнения соответствия их несущей способности требованиям проектной документации необходимо: |
|||
* для зданий класса ответственности III (пониженный) и II (нормальный) выполнить замер величины крутящего момента; |
|||
Объем контрольных испытаний указывается в проекте фундамента. |
|||
* для зданий класса ответственности I (повышенный) провести контрольные испытания в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». |
|||
== См. также == |
== См. также == |
Версия от 16:03, 23 ноября 2018
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Эту статью следует сделать более понятной широкому кругу читателей. |
Эта статья должна быть полностью переписана. |
Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием.
Основные компоненты винтовой сваи:
- ствол (в западной практике он обычно подразделяется на направляющую (ведущую) часть с заостренным концом и удлинитель: направляющая часть с лопастью/лопастями первой входит в грунт, а удлинитель используется для ее дальнейшего погружения в грунт до несущего слоя. Удлинители могут иметь дополнительные несущие лопасти, но чаще состоят из ствола и муфт);
- винтовые несущие лопасти.
Особенности развития технологии в Советском Союзе (широкое использование литья) позволяют выделить дополнительный компонент – наконечник винтовой сваи. Он представляет собой заостренный конец сваи, неотъемлемой частью которого является винтовая несущая лопасть.
История
Свайное фундаментостроение известно с древних времен, однако много веков его применение ограничивалось материалом, из которого изготавливались сваи (дерево), и способом их погружения (забивка). В XIX веке на смену деревянным сваям пришли железобетонные, что расширило сферу применения свайных фундаментов, но метод погружения остался прежним, хотя и получил ряд усовершенствований.
Изобретение винтовых свай и развитие технологии за рубежом
Переворот в области фундаментостроения из свай совершил инженер-строитель Александр Митчелл[англ.] (1780 – 1868). Решая проблему строительства морских сооружений на слабых грунтах, таких как песчаные рифы, террасы илистого грунта и устья рек, он изобрел и в 1833 году запатентовал в Лондоне новое устройство под названием «винтовая свая».За свое изобретение он получил медаль Телфорда[англ.] и членство Института гражданских инженеров[англ.].
Первоначально винтовые сваи использовались для судовых причалов и представляли собой металлическую трубу с якорным винтом на конце. Они вкручивались в грунт ниже уровня ила 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.
Первым техническим документом, написанным в отношении винтовых свай, стал «На подводных фундаментах. Винтовые сваи и причалы в частности» Александра Митчелла. В своей работе инженер заявил, что винтовые сваи могут быть использованы для обеспечения несущей способности или сопротивления выталкивающим силам. По его мнению, несущая способность свайно-винтового фундамента зависит от площади лопасти винта, природы грунта, в который он вкручивается, и глубины, на которой он находится под поверхностью.
В 1838 году винтовые сваи стали основой для фундамента маяка Мэплин Сэндс[англ.] на нестабильном прибрежном грунте реки Темзы в Великобритании. Для укрепления морских пирсов технологию винтовых свай впервые применил архитектор и инженер Евгениус Берч[англ.] (1818 – 1884). С 1862 по 1872 годы были возведены 18 морских пирсов.
Экспансия Британской империи поспособствовала быстрому распространению технологии по всему миру. Так, с 1850-х по 1890-е годы было построено 100 маяков на винтовых сваях только вдоль восточного побережью Соединенных Штатов и вдоль залива Мексики.
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 стала активно развиваться в сфере индивидуального, промышленного и крупного гражданского строительства.
Развитие технологии винтовых свай в СССР и России
В Россию технология пришла в начале XX века. Тогда винтовые сваи получили широкое распространение в области военного строительства, где в полной мере оценили их достоинства – универсальность, возможность использования ручного труда, надежность и долговечность, особенно в 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).
Теоретические основания применения винтовых свай и технология производства работ были разработаны в СССР только в 50-60-х гг. XX века. Тогда же были спроектированы и изготовлены установки для их завинчивания. Значительный вклад в систематическое изучение и экспериментальную разработку применения винтовых свай в строительстве внесли Шпиро Г. С., Бибина Н. М., Крюков Е. П., Цюрупа И. И., Чистяков И. М., Орделли М. А., Иродов М. Д. и др. В работах этих авторов содержатся ценные сведения, необходимые для определения технических параметров и геометрических форм винтовых свай, решения конструкций и выбора материалов для их изготовления.
Исследователями были получены обширные материалы по несущей способности и перемещению винтовых свай в разных грунтах, определено влияние размеров лопасти и глубины ее погружения на несущую способность свай. Опыт погружения большого числа разнообразных по размерам и материалам винтовых свай позволил разработать технологию их погружения в грунт, определить скорости вращения, величины крутящих моментов и осевых усилий, необходимых для погружения. В 1955 г. были опубликованы «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях» (ТУВС-55). Несколько позже – «Руководство по проектированию и устройству мачт и башен линий связи из винтовых свай», которое было результатом внедрения, испытаний и опытной эксплуатации опор линий связи высотой до 245 м в 1961-1964 гг.
Одним из первых ученых, рассматривающих технологию фундамента из винтовых свай через призму научного опыта стал доктор технических наук, инженер-строитель Виктор Николаевич Железков[1]. Ученым было доказано, что винтовые сваи не только являются полноценной альтернативой традиционным видам фундаментов, но и имеют ряд преимуществ перед ними, к примеру, если речь идет о сложных геологических условиях.
В.Н. Железков также разработал методику для определения несущей способности свай по величине крутящего момента как на сжимающие, так и на выдергивающие нагрузки. В 2004 году он опубликовал монографию «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях», в которой были собраны ценные экспериментальные данные по определению несущей способности винтовых свай на сжимающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки.
Интенсивное внедрение винтовых свай в строительство и энергетику началось в середине 60-х гг. ХХ века. Этому способствовало расширение работ по реконструкции зданий и сооружений, выполнение строительных работ в стесненных городских условиях или на промышленных территориях, что требовало разработки глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих фундаментов. Другой причиной развития технологии свайно-винтовых опор явилось увеличение объема монтажных работ в строительстве. Монтаж тяжелых конструкций объектов химического, металлургического, энергетического назначения потребовал разработки новых видов фундаментов и расширения области их использования. Наибольшее применение винтовые опоры получили в отраслях связи и телекоммуникациях (закрепление опор ЛЭП).
В российском малоэтажном строительстве винтовые сваи стали использоваться лишь в начале XXI века благодаря усилиям русского ученого –Сергея Петухова[2], который доказал рациональность применения изделий малого диаметра в ИЖС, отметив, что в этом случае происходит существенное сокращение сроков строительства и снижение цены.
Отличие отечественного и западного подходов
Разработка винтовых свай в СССР велась независимо от исследований западных ученых, при этом приоритетными задачами стали высокая скорость и простота погружения в грунтах с высокой плотностью. Этим требованиям отвечала дезаксиальная стальная винтовая свая с литым наконечником и одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части и плавно увеличивающейся в ширину, конструкцию которой разработал В.Н. Железков.
Эта свая несмотря на сравнительно небольшую величину крутящего момента, не требует использования при завинчивании дополнительной пригружающей силы. Однако, будучи универсальной, она имеет невысокую несущую способность, для повышения которой необходимо увеличивать диаметр ствола и лопасти, что ведет к увеличению расходов на строительство. Тем не менее такая свая до сих пор используется в России и на постсоветском пространстве достаточно широко.
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 конструкторы прибегли к наращиванию диаметра лопасти и количества лопастей. 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.
Применение
Фундаменты из винтовых свай могут быть установлены под любые объекты:
- промышленного строительства (здания заводов, фабрик, трубные эстакады, трубопроводы, промышленные ангары, ЛЭП);
- гражданского строительства (многоэтажные жилые дома, общественные здания, склады, ангары, ограждения);
- индивидуального жилищного строительства (жилые дома этажностью не более трех этажей, пристройки, хозяйственные постройки);
- сельскохозяйственного строительства (теплицы);
- транспортного строительства (дороги, проезды, шумозащитные экраны);
- военного назначения;
- гидротехнического назначения, в том числе устанавливаемые на обводненных грунтах (причалы, мосты);
- инфраструктуры, рекламные конструкции, МАФ;
- временные сооружения (торговые павильоны, аттракционы).
Кроме того, винтовые сваи используются при реконструкции фундаментов крупных гражданских и промышленных объектов, объектов индивидуального жилищного строительства, при укреплении склонов и берегоукреплении.
Грунты также практически не накладывают ограничений на применение винтовых свай. Более того, они являются предпочтительным вариантом при строительстве в таких сложных инженерно-геологических условиях, как районы вечной (многолетней) мерзлоты, крупнообломочные, пучинистые, слабые и обводненные грунты и т.п.
В то же время конструктивные и геометрические параметры (конфигурация лопасти, количество, диаметр, шаг и угол наклона лопастей, толщина стенки ствола и лопасти) винтовых свай будут в каждом случае назначаться индивидуально в соответствии с физическими характеристиками и коррозионной агрессивностью грунтов, с данными о глубине промерзания, о нагрузках от строения, требованиями к жесткости, прочности, устойчивость и т.д.
Погружение винтовых свай выполняется вручную, механически (спецтехника) или с помощью редуктора. Возможность выбора способа монтажа, а также отсутствие шума и вибраций во время установки делают винтовые сваи незаменимыми при работе в условиях плотной городской застройки.
Классификация винтовых свай
Типоразмеры винтовых свай – это совокупность технологических и конструкционных особенностей.
Разные типы свай используются в разных грунтовых условиях. Применение нескольких типоразмеров свай необходимо даже в пределах одного фундамента, так как на него, как правило, воздействуют разные величины нагрузок:
- под ответственными узлами сооружения;
- под несущими стенами;
- под ненесущими стенами и лагами пола.
Каждая из нагрузок требует использования свай с определенной несущей способностью. Такой подход обеспечивает равномерное распределение запаса прочности по всему фундаменту, увеличивает его надежность и долговечность.
Технологические и конструкционные параметры, дающие основания для деления винтовых свай на группы.
Размер и конфигурация лопасти
Диаметр лопасти может превосходить диаметр ствола более чем в 1,5 раза (широколопастные сваи) и менее чем в 1,5 раза (узколопастные сваи).
Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперсных грунтах, в том числе с невысокой несущей способностью, илах, водонасыщенных песках и т.п., так как имеют большую площадь опирания.
Производят широколопастные сваи с конфигурацией лопасти для:
- текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных грунтов;
- туго-пластичных и твердых водонасыщенных глинистых грунтов;
- полутвердых грунтов.
На выбор конфигурации лопасти влияют физические характеристики грунтов (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.).
Узколопастные сваи используются в особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах. Небольшая ширина лопасти снижает вероятность ее деформации во время погружения, а несущая способность сваи обеспечивается высокой несущей способностью грунтов и расчетом количества и шага витков, ширины лопасти.
Количество лопастей (для широколопастных свай)
Различают широколопастные сваи с одной лопастью (однолопастные) и с двумя и более лопастями (многолопастные).
При расчете дезаксиальных однолопастных свай не учитывается трение по боковой поверхности ствола, поэтому их рекомендуется устанавливать только в грунты с достаточной несущей способностью, а также учитывать, что при достижении критической нагрузки такие сваи уходят в «срыв», из-за чего возникает просадка фундамента.
Однолопастные сваи малых длин и диаметров требуют обязательного бетонирования основания колонны.
Многолопастные сваи демонстрируют высокую несущую способность даже в слабых грунтах (просадочные грунты, торфы, илы и т.п.). Благодаря включению в работу сваи околосвайного массива грунта они устойчивы ко всем видам воздействия (вдавливающие, выдергивающие, горизонтальные и динамические нагрузки) и не уходят в «срыв» при достижении критической нагрузки.
Увеличение числа лопастей позволяет сваям воспринимать большие нагрузки при меньшем диаметре трубы, жесткость ствола в этом случае обеспечивается за счет трубопроката достаточной толщины. Эффективность многолопастных винтовых свай достигается моделированием оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона. Ошибки в расчетах могут привести к возникновению «обратного эффекта» – снижению несущей способности даже относительно дезаксиальных однолопастных свай.
Тип наконечника
Наконечники свай свариваются или отливаются целиком и навариваются на трубу.
Литые наконечники устойчивы к деформации, поэтому применяются в крупнообломочных грунтах, грунтах с природными и техногенными включениями, особоплотных грунтах, в крупных гравелистых песках.
Наконечник отливается целиком и наваривается на ствол. Так как сварка разнородных металлов технологически более сложный процесс, на качество шва стоит обратить особое внимание. Кроме того, контакт двух разнородных металлов также ведет к образованию гальванической пары, что повышает вероятность развития коррозии.
Если толщина стенки ствола меньше, чем толщина литого наконечника, срок службы винтовой сваи будет определяться по минимальному показателю. То есть использование отливки никак не отразиться на долговечности фундамента, если ствол не соответствует ей по запасу прочности.
Так как формы отливок унифицированы, и изготовить литой наконечник с определенной конфигурацией лопасти невозможно, сваи со сварным наконечником и лопастью, подобранной исходя из грунтовых условий, всегда будут иметь большую несущую способность.
По величине воспринимаемых нагрузок
Сваи для малых и больших нагрузок.
Типоразмеры | Область применения | |
Для малых нагрузок |
|
Объекты ИЖС и сопоставимые по нагрузкам промышленные объекты.
При увеличении нагрузок и в особо плотных грунтах необходимые жесткость и прочность обеспечиваются использованием металлопроката большей толщины. |
Для больших нагрузок |
|
Крупные гражданские и промышленные объекты |
Диаметр ствола используется для деления по нагрузкам только для широколопастных свай больших длин и диаметров (более 6 м и свыше 159 мм) и узколопастных свай.
Толщина металлопроката
По толщине стенки ствола сваи подразделяются на:
- тонкостенные (до 3,5 мм включительно) – для строительства легких зданий и сооружений, которые относятся к III классу ответственности (пониженный) при эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях;
- средней толщины (более 3,5 мм) – для строений III и II (нормальный) класса ответственности также при эксплуатации в неагрессивных условиях;
- толстостенные сваи (6 мм и более) – для строений классов ответственности II и I (повышенный) при эксплуатации в средне- и сильноагрессивных грунтах.
По толщине лопасти выделяют две группы свай:
- до 5 мм включительно – для строительства легких зданий и сооружений, временных объектов;
- 6 мм и более – для долговременных построек, промышленных и крупных гражданских объектов, для объектов, эксплуатируемых в агрессивных гурнтовых условиях.
Толщина металлопроката назначается при проектировании на основании данных о коррозионной агрессивности грунта и о нагрузках от строения. После выполнения расчетов срока службы рекомендуется проверить остаточную толщину стенки ствола на соответсвие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».
По марке стали
Марка стали подбирается на основании данных об агрессивности среды, характере нагрузок и условиях эксплуатации.
В производстве винтовых свай чаще всего применяются стали марок:
Ст3 – углеродистая сталь обыкновенного качества. Идет на изготовление стволов свай малых и средних диаметров, которые используются при строительстве легких и легких временных объектов при эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях. Температурный диапазон – до -30℃.
Ст10 – углеродистая качественная конструкционная сталь. Чаще идет на изготовление лопастей винтовых свай. Хорошо проявляет себя в температурном диапазоне от -40 до +450℃, а также в условиях работы на истирание, в средне- и сильноагрессивных грунтах.
Ст20 – углеродистая качественная конструкционная сталь. Идет на изготовление стволов свай средних и больших диаметров, которые устанавливаются под промышленные и крупные гражданские объекты, а также лопастей. Температурный диапазон – до -40℃. Подходит для использования в средне- и сильноагрессивных грунтах.
09Г2С – конструкционная низколегированная сталь повышенной прочности. Идет на изготовление свай больших диаметров под промышленные объекты, которые эксплуатируются в условиях воздействия низких температур (до -70℃) и неагрессивных грунтовых условиях.
30 ХМА – жаропрочная релаксационностойкая легированная конструкционная сталь. Сваи из этой стали устанавливаются под объекты I (повышенного класса ответственности), которые эксплуатируются в сильноагрессивных грунтах. Целесообразность применения стали 30 ХМА должна подтверждаться расчетами.
По типу антикоррозийного покрытия
В процессе погружения в грунт винтовая свая испытывает значительное воздействие на истирание, поэтому покрытие – только дополнительная мера защиты от коррозии, а основной упор стоит делать на толщину металла, марку стали, использование цинковых анодов.
Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет снизить негативное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред – атмосферы и почвы. Наиболее распространенными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные, цинковые покрытия и грунты, эмали по ржавчине. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности.
Полимерные
Достоинства: прочное, износоустойчивое, высокая адгезия к поверхности.
Недостатки: сложность нанесения на поверхность, имеющую неровности (сварные швы, стыки и выемки), с вероятным последующим возникновением сколов и развитию точечной коррозии.
Полиуретановые
Достоинства: прочность, высокая адгезия на неровных участках, стойкость при контакте с абразивным материалами, в условиях агрессивной среды и резких перепадов температуры.
Недостатки: снижение адгезии при избыточной толщине слоя.
Эпоксидные
Достоинства: простота нанесения, низкая цена.
Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность.
Цинковые
Холодное цинкование
Достоинства: простота нанесения, низкая цена.
Недостатки: низкий уровень адгезии.
Горячее цинкование
Достоинства: по уровню адгезии превосходит полимерное покрытие. Экологично.
Недостатки: сложность нанесения на неровные участки; имеет значительные ограничения по области применения (водородный показатель среды pH не ниже 3 и не выше 11; удельное сопротивление грунта не менее 50 Ом*м, СП. 28.13330.2012).
Грунты, эмали по ржавчине
Достоинства: высокая адгезия на неровных участках, возможность нанесения в полевых условиях.
Недостатки: снижение адгезии при избыточной толщине.
Достоинства
Преимущества винтовых свай | Примечания |
Фундаменты из винтовых свай не подвержены воздействию сил морозного пучения | В отличие от иных видов фундаментов, особенно забивных свай. |
Высокая долговечность, возможность использовать на болотистых грунтах, грунтах с высоким уровнем подземных вод. | Для соблюдения требований ГОСТ 27751-2014 [3] необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, толщины и диаметра стенки ствола винтовой сваи. |
Минимальные сроки строительства. | Объект сдается на 15-30% быстрее, чем с бетонным фундаментом. |
Экономичность. | Дешевле бетонного фундамента, выполненного в соответствии с СП 63.13330.2012[4], не менее, чем на 30%. |
Широкий спектр применения. | Можно использовать в любых грунтах, кроме скального. |
Отказ от земляных работ и выравнивания участка. | Для соблюдения горизонтального уровня при перепаде высот используют сваи различных длин. |
Отсутствие вибраций и шума при погружении. | Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки. |
Винтовые сваи готовы к восприятию проектной нагрузки сразу после погружения. | В отличие от бетонного фундамента не требует времени на отстаивание и набор прочности. |
Работы можно выполнять в любое время года. | При температуре ниже -30°C использовать спецтехнику для установки затруднительно. |
Возможность повторного использования винтовых свай. | Незаменимы при строительстве временных сооружений. |
Высокая ремонтопригодность. | Если винтовые сваи не являются частью сборного ж/б фундамента. |
Сваи малого диаметра можно устанавливать без применения тяжелой техники. | Усилиями 3-4 человек. |
Инженерные коммуникации можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента. | Во время земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией. |
Недостатки
Все строительные материалы и технологии имеют свои недостатки, которые можно устранить, если соблюсти правила и нормы проектирования, производства и эксплуатации.
Недостатки | Причины | Как устранить |
Возможное несоответствие срока службы требованиям ГОСТ 27751-2014 | При проектировании фундамента не учитываются коррозионная активность грунтов (КАГ), наличие блуждающих токов. | Проведение измерений КАГ позволяет рассчитать оптимальную толщину стенки ствола, подобрать марку стали и определить порядок действий для снижения коррозии (использование цинковых анодов, проведение мероприятий по водоотведению и т.д.). В результате обеспечивается соответствие срока службы фундамента требованиям ГОСТ 27751-2014. |
Возможный уход в «срыв» дезаксиальных винтовых свай с диаметром ствола до 159 мм включительно при передаче проектных нагрузок. | Расчетные формулы, заложенные в СП 24.13330.2011[5], не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов, так как базируются на упрощенных моделях взаимодействия (к примеру, модель Мариупольского для анкеров). | При расчете несущей способности необходимо использовать системы автоматизированного проектирования (САПР), базирующиеся на методе конечных элементов. |
Необходимость бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57 – 76 мм) для обеспечения достаточного сопротивления горизонтальным нагрузкам. | Недостаточность диаметра ствола винтовой сваи. | Использовать модификаций винтовых свай с двумя и более лопастями, устойчивых к воздействию горизонтальных нагрузок, или свай с элементом сопротивления боковым нагрузкам. |
Возможное нарушение структуры грунта во время погружения винтовой сваи, влекущее снижение несущей способности. | В расчетах учитывается диаметр лопасти, но не конфигурация. | Осуществлять подбор конфигурации лопасти на основании данных о грунтовых условиях участка. |
Возможное снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями, даже относительно однолопастных дезаксиальных свай. | Неверное расположение на стволе второй и последующих лопастей. | Назначать расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей на основании данных о грунтовых условиях участка и нагрузках от строения. |
Неравномерное распределение запаса прочности по фундаментам объектов ИЖС, влекущее снижение уровня их надежности и сокращение срока службы. | При назначении винтовых свай не учитываются различные величины нагрузок, воздействующие на фундамент. | Использовать под каждый тип нагрузки (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола) определенную модификацию винтовых свай. |
Контрольные мероприятия после установки винтовых свай
Этот раздел должен быть полностью переписан. |
После установки винтовых свай в проектное положение должны быть проведены контрольные испытания несущей способности грунтов:
- по величине крутящего момента (для зданий класса ответственности III (пониженный) и II (нормальный);
- в соответствии с ГОСТ 5686-2012[6] (для зданий класса ответственности I (повышенный).
Это позволит подтвердить характеристики грунтов, принятые в расчетах.
Объем контрольных испытаний указывается в проекте фундамента.
См. также
Примечания
- ↑ Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.. — - СПб.: Прагма, 2004..
- ↑ Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.. — Отдельный выпуск.
- ↑ ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».
- ↑ СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения..
- ↑ Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - Винтовые сваи.
- ↑ ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».