Винтовые сваи — Википедия

Эта статью следует сделать более понятной широкому кругу читателей. Пожалуйста, попытайтесь изложить эту статью так, чтобы она была понятна неспециалисту. Вам могут помочь советы в этом эссе. Подробности могут быть на странице обсуждения.

Винтовые сваи

Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из ствола и лопасти (или лопастей). Изготавливаются из литых либо сварных стальных деталей.

История

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^[en] (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^[en] (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).

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.

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 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.

Применение

Четырёхсвайный стальной ростверк

Винтовые сваи находят применение в самых разных сферах строительства. Фундаменты этого типа используют для возведения:

С помощью винтовых свай осуществляют реконструкцию зданий и дорог, укрепляют и усиливают монолитные фундаменты на сложных грунтах. 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.

Винтовой фундамент может применяться на любых, даже самых сложных грунтах — пучинистых, многолетнемерзлых, слабых и обводненных. Его установка не требует масштабных земляных работ и не зависит от погодных условий.

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.

Применение винтовых свай нежелательно без представления об основных особенностях грунта на участке застройки. Это позволяет правильно подобрать модификацию свай, их длину и количество. Так, при наличии вечномерзлых, крупнообломочных или техногенных грунтов применяются сваи с литым наконечником, в то время как в торфах и водонасыщенных грунтах лучше использовать двухлопастные сваи и так далее.

Установка винтовых свай производится при помощи гидравлических механизмов, в отдельных случаях — вручную. 

Классификация винтовых свай

Типы винтовых свай

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.

Классификация по размеру лопасти

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).

Широколопастные сваи в свою очередь делятся на три группы в зависимости от конфигурации лопасти на сваи 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 в пятне застройки (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.).

Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперстных грунтах, грунтах с невысокой несущей способностью вследствие большей площади опирания.

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.  

Классификация по количеству лопастей

Сваи с одной лопастью (однолопастные) и сваи с двумя и более лопастями (многолопастные).

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.

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.

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 моделированием оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона, которые являются расчетными величинами.

Классификация по типу наконечников

Наконечники сваи могут быть литыми или сварными.

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 .

Классификация по величине воспринимаемых нагрузок

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.

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.

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.

Классификация по толщине металлопроката

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. 

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.

Классификация по марке стали

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.  

Классификация по типу антикоррозийного покрытия

Защита винтовых свай от коррозии осуществляется несколькими путями, наиболее эффективным из которых является увеличение толщины металла, использование качественного сырья и цинковых анодов. Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет лишь снизить негативное атмосферное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред — воздуха и почвы. Наиболее распространёнными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные покрытия, а также горячее и холодное цинкование. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности.

Полимерное покрытие металлов

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.

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 температурных перепадов.

Недостатки: сложность нанесения в «кустарных условиях», снижение адгезии при избыточной толщине слоя.

Эпоксидное покрытие

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность.

Холодное цинкование

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: крайне 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).

Достоинства

Укрепление откосов винтовыми сваями

Винтовые сваи — простая, но эффективная технология строительства фундаментов для объектов различного назначения.

Преимущества винтовых свай	Примечания
Фундаменты из винтовых свай не подвержены силам морозного пучения.[цитата не приведена 221 день]	В отличие от иных видов фундаментов, в особенности забивных свай.
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»[3] необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, диаметра и толщины 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 горизонтали при перепаде высот используют сваи различных длин.
Отсутствие вибрации и шума при заглублении.	Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки.
Винтовые сваи готовы к восприятию полной проектной нагрузки сразу после завинчивания.	В отличие от бетонного фундамента не требует набора прочности.
Работы можно выполнять в любое время года.	При температуре ниже -30°C использование спецтехники 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.	При помощи 3-4 человек.
Инженерные коммуникации можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента.	При совершении земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией.

Недостатки

Любой строительный материал имеет свои недостатки, которые устраняются при соблюдении правил и норм проектирования, производства и эксплуатации.

Основные недостатки 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 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 водоотведению и т.д.). Исполнение указанных условий позволяет соответствовать требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований».^[3]

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:

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

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^[6], 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.

3. При назначении антикоррозийного покрытия применяются исключительно положения СП 28.13330.2012^[7], 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). 

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;

• для зданий класса ответственности I (повышенный) провести контрольные испытания в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».

См. также

Примечания

1. ↑ Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.. — — СПб.: Прагма, 2004..
2. ↑ Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.. — Отдельный выпуск.
3. ↑ ^{1 2} ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований». — М.: Стандартинформ, 2015.
4. ↑ СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
5. ↑ 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). СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.120.95-050-2010.
6. ↑ Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — Винтовые сваи.
7. ↑ СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменением N 1).

Винтовые сваи — Википедия

Эта статью следует сделать более понятной широкому кругу читателей. Пожалуйста, попытайтесь изложить эту статью так, чтобы она была понятна неспециалисту. Вам могут помочь советы в этом эссе. Подробности могут быть на странице обсуждения.

Винтовые сваи

Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из ствола и лопасти (или лопастей). Изготавливаются из литых либо сварных стальных деталей.

История

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^[en] (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^[en] (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).

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.

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 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.

Применение

Четырёхсвайный стальной ростверк

Винтовые сваи находят применение в самых разных сферах строительства. Фундаменты этого типа используют для возведения:

С помощью винтовых свай осуществляют реконструкцию зданий и дорог, укрепляют и усиливают монолитные фундаменты на сложных грунтах. 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.

Винтовой фундамент может применяться на любых, даже самых сложных грунтах — пучинистых, многолетнемерзлых, слабых и обводненных. Его установка не требует масштабных земляных работ и не зависит от погодных условий.

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.

Применение винтовых свай нежелательно без представления об основных особенностях грунта на участке застройки. Это позволяет правильно подобрать модификацию свай, их длину и количество. Так, при наличии вечномерзлых, крупнообломочных или техногенных грунтов применяются сваи с литым наконечником, в то время как в торфах и водонасыщенных грунтах лучше использовать двухлопастные сваи и так далее.

Установка винтовых свай производится при помощи гидравлических механизмов, в отдельных случаях — вручную. 

Классификация винтовых свай

Типы винтовых свай

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.

Классификация по размеру лопасти

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).

Широколопастные сваи в свою очередь делятся на три группы в зависимости от конфигурации лопасти на сваи 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 в пятне застройки (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.).

Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперстных грунтах, грунтах с невысокой несущей способностью вследствие большей площади опирания.

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.  

Классификация по количеству лопастей

Сваи с одной лопастью (однолопастные) и сваи с двумя и более лопастями (многолопастные).

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.

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.

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 моделированием оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона, которые являются расчетными величинами.

Классификация по типу наконечников

Наконечники сваи могут быть литыми или сварными.

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 .

Классификация по величине воспринимаемых нагрузок

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.

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.

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.

Классификация по толщине металлопроката

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. 

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.

Классификация по марке стали

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.  

Классификация по типу антикоррозийного покрытия

Защита винтовых свай от коррозии осуществляется несколькими путями, наиболее эффективным из которых является увеличение толщины металла, использование качественного сырья и цинковых анодов. Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет лишь снизить негативное атмосферное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред — воздуха и почвы. Наиболее распространёнными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные покрытия, а также горячее и холодное цинкование. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности.

Полимерное покрытие металлов

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.

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 температурных перепадов.

Недостатки: сложность нанесения в «кустарных условиях», снижение адгезии при избыточной толщине слоя.

Эпоксидное покрытие

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность.

Холодное цинкование

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: крайне 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).

Достоинства

Укрепление откосов винтовыми сваями

Винтовые сваи — простая, но эффективная технология строительства фундаментов для объектов различного назначения.

Преимущества винтовых свай	Примечания
Фундаменты из винтовых свай не подвержены силам морозного пучения.[цитата не приведена 221 день]	В отличие от иных видов фундаментов, в особенности забивных свай.
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»[3] необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, диаметра и толщины 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 горизонтали при перепаде высот используют сваи различных длин.
Отсутствие вибрации и шума при заглублении.	Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки.
Винтовые сваи готовы к восприятию полной проектной нагрузки сразу после завинчивания.	В отличие от бетонного фундамента не требует набора прочности.
Работы можно выполнять в любое время года.	При температуре ниже -30°C использование спецтехники 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.	При помощи 3-4 человек.
Инженерные коммуникации можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента.	При совершении земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией.

Недостатки

Любой строительный материал имеет свои недостатки, которые устраняются при соблюдении правил и норм проектирования, производства и эксплуатации.

Основные недостатки 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 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 водоотведению и т.д.). Исполнение указанных условий позволяет соответствовать требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований».^[3]

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:

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

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^[6], 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.

3. При назначении антикоррозийного покрытия применяются исключительно положения СП 28.13330.2012^[7], 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). 

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;

• для зданий класса ответственности I (повышенный) провести контрольные испытания в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».

См. также

Примечания

1. ↑ Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.. — — СПб.: Прагма, 2004..
2. ↑ Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.. — Отдельный выпуск.
3. ↑ ^{1 2} ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований». — М.: Стандартинформ, 2015.
4. ↑ СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
5. ↑ 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). СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.120.95-050-2010.
6. ↑ Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — Винтовые сваи.
7. ↑ СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменением N 1).

Винтовые сваи — Википедия. Что такое Винтовые сваи

Эта статью следует сделать более понятной широкому кругу читателей. Пожалуйста, попытайтесь изложить эту статью так, чтобы она была понятна неспециалисту. Вам могут помочь советы в этом эссе. Подробности могут быть на странице обсуждения.

Винтовые сваи

Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из ствола и лопасти (или лопастей). Изготавливаются из литых либо сварных стальных деталей.

История

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^[en] (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^[en] (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).

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.

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 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.

Применение

Четырёхсвайный стальной ростверк

Винтовые сваи находят применение в самых разных сферах строительства. Фундаменты этого типа используют для возведения:

С помощью винтовых свай осуществляют реконструкцию зданий и дорог, укрепляют и усиливают монолитные фундаменты на сложных грунтах. 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.

Винтовой фундамент может применяться на любых, даже самых сложных грунтах — пучинистых, многолетнемерзлых, слабых и обводненных. Его установка не требует масштабных земляных работ и не зависит от погодных условий.

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.

Применение винтовых свай нежелательно без представления об основных особенностях грунта на участке застройки. Это позволяет правильно подобрать модификацию свай, их длину и количество. Так, при наличии вечномерзлых, крупнообломочных или техногенных грунтов применяются сваи с литым наконечником, в то время как в торфах и водонасыщенных грунтах лучше использовать двухлопастные сваи и так далее.

Установка винтовых свай производится при помощи гидравлических механизмов, в отдельных случаях — вручную. 

Классификация винтовых свай

Типы винтовых свай

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.

Классификация по размеру лопасти

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).

Широколопастные сваи в свою очередь делятся на три группы в зависимости от конфигурации лопасти на сваи 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 в пятне застройки (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.).

Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперстных грунтах, грунтах с невысокой несущей способностью вследствие большей площади опирания.

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.  

Классификация по количеству лопастей

Сваи с одной лопастью (однолопастные) и сваи с двумя и более лопастями (многолопастные).

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.

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.

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 моделированием оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона, которые являются расчетными величинами.

Классификация по типу наконечников

Наконечники сваи могут быть литыми или сварными.

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 .

Классификация по величине воспринимаемых нагрузок

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.

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.

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.

Классификация по толщине металлопроката

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. 

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.

Классификация по марке стали

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.  

Классификация по типу антикоррозийного покрытия

Защита винтовых свай от коррозии осуществляется несколькими путями, наиболее эффективным из которых является увеличение толщины металла, использование качественного сырья и цинковых анодов. Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет лишь снизить негативное атмосферное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред — воздуха и почвы. Наиболее распространёнными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные покрытия, а также горячее и холодное цинкование. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности.

Полимерное покрытие металлов

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.

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 температурных перепадов.

Недостатки: сложность нанесения в «кустарных условиях», снижение адгезии при избыточной толщине слоя.

Эпоксидное покрытие

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность.

Холодное цинкование

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: крайне 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).

Достоинства

Укрепление откосов винтовыми сваями

Винтовые сваи — простая, но эффективная технология строительства фундаментов для объектов различного назначения.

Преимущества винтовых свай	Примечания
Фундаменты из винтовых свай не подвержены силам морозного пучения.[цитата не приведена 221 день]	В отличие от иных видов фундаментов, в особенности забивных свай.
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»[3] необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, диаметра и толщины 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 горизонтали при перепаде высот используют сваи различных длин.
Отсутствие вибрации и шума при заглублении.	Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки.
Винтовые сваи готовы к восприятию полной проектной нагрузки сразу после завинчивания.	В отличие от бетонного фундамента не требует набора прочности.
Работы можно выполнять в любое время года.	При температуре ниже -30°C использование спецтехники 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.	При помощи 3-4 человек.
Инженерные коммуникации можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента.	При совершении земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией.

Недостатки

Любой строительный материал имеет свои недостатки, которые устраняются при соблюдении правил и норм проектирования, производства и эксплуатации.

Основные недостатки 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 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 водоотведению и т.д.). Исполнение указанных условий позволяет соответствовать требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований».^[3]

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:

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

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^[6], 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.

3. При назначении антикоррозийного покрытия применяются исключительно положения СП 28.13330.2012^[7], 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). 

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;

• для зданий класса ответственности I (повышенный) провести контрольные испытания в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».

См. также

Примечания

1. ↑ Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.. — — СПб.: Прагма, 2004..
2. ↑ Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.. — Отдельный выпуск.
3. ↑ ^{1 2} ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований». — М.: Стандартинформ, 2015.
4. ↑ СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
5. ↑ 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). СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.120.95-050-2010.
6. ↑ Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — Винтовые сваи.
7. ↑ СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменением N 1).

Винтовые сваи — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из ствола и лопасти (или лопастей). Изготавливаются из литых либо сварных стальных деталей.

История

Впервые такой фундамент был применён при строительстве маяка в Мэплин Сэндс^[en] на обводнённых грунтах морского дна в устье реки Темзы в 1838 году.
Автором идеи использования сваи в виде винта был ирландский инженер Александр Митчелл (1780—1868), который в 1848 году был избран членом Института гражданских инженеров^[en] (ICE) и получил медаль Телфорда^[en] за это изобретение.

В СССР в начале XX века инженер Владислав Дмоховский (1877—1952) проводил исследования в области свайных оснований (теория конических свай). Он доказал, что винтовые сваи имеют преимущество в применении перед забивными при необходимости устройства фундамента в условиях вечной мерзлоты или при работе со слабыми и обводнёнными грунтами.

Винтовые сваи широко используются для любых типов зданий и сооружений, что обусловлено высокой скоростью установки, отсутствием вибраций при погружении и возможностью проводить работы в зимнее время.

Находят широкое применение также винтовые сваи с увеличенной несущей способностью, а также двухлопастные винтовые сваи. Как показали исследования, оба типа этих винтовых свай обладают большими несущими способностями и способны выдерживать большие нагрузки на сжатие и выдергивание, что приводит также к уменьшению материалоёмкости, а значит, и к экономии на само́м фундаменте. Некоторые производители применяют при производстве винтовых свай толстостенную цельнотянутую трубу с толщиной стенки 6-10 мм (при стандартных 4—4,5 мм) и используют сталь марки 30ХМА. За счёт более высоких характеристик по прочности и деформируемости их применяют под более широкий перечень строений и сооружений по сравнению с аналогичными сваями, выполненными из обычной стали 3.

Применение

Расчёт при проектировании свайных фундаментов с применением винтовых свай выполняется по СП 24.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» -Винтовые сваи.^[1]

Установка производится при помощи гидравлических механизмов различных строительных машин, либо в отдельных случаях — вручную. Свая погружается в грунт наподобие шурупа, закручиваемого в дерево. При наличии твердых скальных пород или вечной мерзлоты — погружение осуществляется в лидерную скважину. Правильные методы установки имеют первостепенное значение для обеспечения расчетной несущей способности фундамента.

В целях снижения внутренней коррозии ствола сваи, а также для лучшего сопротивления винтовых свай изгибающим нагрузкам при большой длине ствола, в особенности в слабых грунтах, ствол винтовой сваи бетонируется. В случае большой длины сваи дополнительно армируются.

Для повышения несущей способности винтовых свай, в особенности в слабых грунтах, строители применяют также технологию инъекции раствора через ствол винтовой сваи. Данная технология позволяет увеличить жесткость и плотность околосвайного массива, что обеспечивает уменьшение нагрузки на винтовые сваи.

Винтовые сваи используются:

• Для малоэтажного домостроения (основания на болотистых грунтах; строительство, ограниченное по времени)
• В качестве фундаментов для ЛЭП и мачт
• Для каркасных зданий и сооружений (ангары, склады)
• Легкие сооружения (ограждения, рекламные щиты)
• Гидротехнические сооружения на обводненных грунтах (причалы, мосты и т. п.)
• Для укрепления откосов
• В условиях реконструкции, где необходимо исключить вибрацию при заглублении в грунт (фундаменты для оборудования в существующих зданиях, строительство вблизи культурных и исторических памятников)
• В качестве оснований для временных сооружений, с возможностью последующего демонтажа (торговые павильоны, сооружения аттракционов)
• В качестве анкеров для оттяжек
• Винтовыми сваями усиливают монолитный фундамент, при сложных просадочных или обводненных грунтах. (например: плита на винтовых сваях, лента на винтовых сваях)
• В качестве фундамента промышленных теплиц
• В качестве фундамента шумозащитных экранов
• Все чаще в России применяют в качестве фундамента капитальных сооружений, исходя из успешного опыта североамериканских и других строителей

Классификация винтовых свай:

1. Широколопастные сваи представляют собой металлические конструкции, состоящие из ствола и одной или нескольких лопастей.

1.1. Однолопастная (1-й вариант).  Разработана советским конструктором Виктором Железковым. Устаревший тип, применяемый большинством производителей в России.

Рекомендуется к применению только под легкие конструкции и ненесущие стены домов.

Виды однолопастных винтовых свай классифицируются диаметром трубы:

• 57 мм;
• 76 мм;
• 89 мм;
• 102 мм;
• 108 мм;
• 133 мм;

1.2. Многолопастная с двумя и более лопастями (2-й вариант). С целью повышения несущей способности на сжатие и выдергивание минимум на 50% и улучшения работы на восприятие горизонтальных нагрузок, лопасть постоянной ширины располагается на стволе сваи.

Используется под ответственные узлы сооружений, несущие стены, заборы, пирсы, ангары, дома свыше 2-х этажей, под сооружения, строящиеся на склонах, а также при укреплении склонов.

2. Узколопастные сваи.

Многовитковая свая (3-й вариант) – ствол сваи и литой наконечник с винтовой лопастью. Соединение ствола с наконечником – сварное. 

Модификация для вечномерзлых грунтов (4-й вариант). Нижний обрез ствола сваи выполняется в виде прямой фаски или в виде зубцов. Винтовая лопасть, расположенная над нижним обрезом трубы и изготовленная из листового металла, приваривается непосредственно к стволу.

Количество витков лопасти для обоих типов – два и более.

Подходят для грунтов: вар. 3 — особо плотный, каменистый, техногенный, крупнообломочный; вар. 4 — как для грунтов, с сезонным промерзанием, так и для вечномерзлых грунтов

Область применения: легкие дома, флагштоки, заборы, модульные здания в районах вечной мерзлоты, горная местность.

Вариант 1, вариант 3, и вариант 4-й могут использоваться с литым наконечником.

Достоинства

• Быстрая установка фундамента. Объект сдается на 15-30% быстрее, чем с бетонным фундаментом.
• Возможность использовать на болотистых грунтах, грунтах с высоким уровнем подземных вод, просадочных грунтах.
• Возможность полностью отказаться от земляных работ и не выравнивать участок.
• Возможность проведения работ в непосредственной близости к подземным коммуникациям, деревьям или в условиях плотной городской застройки.
• Винтовые сваи сразу после завинчивания готовы к восприятию полной проектной нагрузки.
• Инженерные коммуникации можно проектировать параллельно со строительством дома.
• Работы можно выполнять в любое время года.
• Высокая ремонтопригодность.
• Возможность повторного использования винтовых свай.
• Отсутствие вибрации при заглублении.
• Все работы, при необходимости, могут производиться вручную.

Недостатки

• Подверженность коррозии.
• Возможный низкий срок эксплуатации, в случае:
  • Некачественного или отсутствующего антикоррозийного покрытия.
  • Некачественного сварного шва.
  • Применения некачественной стали.
  • Повреждения сваи при установке.
  • Наличия блуждающих токов во влажном грунте, утечек электричества от окружающих объектов, использовании в качестве заземления (ускоряет ржавение)
• Невозможность проверки повреждения установленной сваи.
• Пол первого этажа здания требует дополнительного утепления.

См. также

Напишите отзыв о статье «Винтовые сваи»

Примечания

1. ↑ СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — Винтовые сваи.

Отрывок, характеризующий Винтовые сваи

Виконт оценил эту молчаливую похвалу и, благодарно улыбнувшись, стал продолжать; но в это время Анна Павловна, все поглядывавшая на страшного для нее молодого человека, заметила, что он что то слишком горячо и громко говорит с аббатом, и поспешила на помощь к опасному месту. Действительно, Пьеру удалось завязать с аббатом разговор о политическом равновесии, и аббат, видимо заинтересованный простодушной горячностью молодого человека, развивал перед ним свою любимую идею. Оба слишком оживленно и естественно слушали и говорили, и это то не понравилось Анне Павловне.
– Средство – Европейское равновесие и droit des gens [международное право], – говорил аббат. – Стоит одному могущественному государству, как Россия, прославленному за варварство, стать бескорыстно во главе союза, имеющего целью равновесие Европы, – и она спасет мир!
– Как же вы найдете такое равновесие? – начал было Пьер; но в это время подошла Анна Павловна и, строго взглянув на Пьера, спросила итальянца о том, как он переносит здешний климат. Лицо итальянца вдруг изменилось и приняло оскорбительно притворно сладкое выражение, которое, видимо, было привычно ему в разговоре с женщинами.
– Я так очарован прелестями ума и образования общества, в особенности женского, в которое я имел счастье быть принят, что не успел еще подумать о климате, – сказал он.
Не выпуская уже аббата и Пьера, Анна Павловна для удобства наблюдения присоединила их к общему кружку.

В это время в гостиную вошло новое лицо. Новое лицо это был молодой князь Андрей Болконский, муж маленькой княгини. Князь Болконский был небольшого роста, весьма красивый молодой человек с определенными и сухими чертами. Всё в его фигуре, начиная от усталого, скучающего взгляда до тихого мерного шага, представляло самую резкую противоположность с его маленькою, оживленною женой. Ему, видимо, все бывшие в гостиной не только были знакомы, но уж надоели ему так, что и смотреть на них и слушать их ему было очень скучно. Из всех же прискучивших ему лиц, лицо его хорошенькой жены, казалось, больше всех ему надоело. С гримасой, портившею его красивое лицо, он отвернулся от нее. Он поцеловал руку Анны Павловны и, щурясь, оглядел всё общество.

– Vous vous enrolez pour la guerre, mon prince? [Вы собираетесь на войну, князь?] – сказала Анна Павловна.

– Le general Koutouzoff, – сказал Болконский, ударяя на последнем слоге zoff , как француз, – a bien voulu de moi pour aide de camp… [Генералу Кутузову угодно меня к себе в адъютанты.]

– Et Lise, votre femme? [А Лиза, ваша жена?]

– Она поедет в деревню.

– Как вам не грех лишать нас вашей прелестной жены?

– Andre, [Андрей,] – сказала его жена, обращаясь к мужу тем же кокетливым тоном, каким она обращалась к посторонним, – какую историю нам рассказал виконт о m lle Жорж и Бонапарте!

Князь Андрей зажмурился и отвернулся. Пьер, со времени входа князя Андрея в гостиную не спускавший с него радостных, дружелюбных глаз, подошел к нему и взял его за руку. Князь Андрей, не оглядываясь, морщил лицо в гримасу, выражавшую досаду на того, кто трогает его за руку, но, увидав улыбающееся лицо Пьера, улыбнулся неожиданно доброй и приятной улыбкой.

– Вот как!… И ты в большом свете! – сказал он Пьеру.

– Я знал, что вы будете, – отвечал Пьер. – Я приеду к вам ужинать, – прибавил он тихо, чтобы не мешать виконту, который продолжал свой рассказ. – Можно?

– Нет, нельзя, – сказал князь Андрей смеясь, пожатием руки давая знать Пьеру, что этого не нужно спрашивать.

Он что то хотел сказать еще, но в это время поднялся князь Василий с дочерью, и два молодых человека встали, чтобы дать им дорогу.

– Вы меня извините, мой милый виконт, – сказал князь Василий французу, ласково притягивая его за рукав вниз к стулу, чтоб он не вставал. – Этот несчастный праздник у посланника лишает меня удовольствия и прерывает вас. Очень мне грустно покидать ваш восхитительный вечер, – сказал он Анне Павловне.

Дочь его, княжна Элен, слегка придерживая складки платья, пошла между стульев, и улыбка сияла еще светлее на ее прекрасном лице. Пьер смотрел почти испуганными, восторженными глазами на эту красавицу, когда она проходила мимо него.

– Очень хороша, – сказал князь Андрей.

– Очень, – сказал Пьер.

Проходя мимо, князь Василий схватил Пьера за руку и обратился к Анне Павловне.

– Образуйте мне этого медведя, – сказал он. – Вот он месяц живет у меня, и в первый раз я его вижу в свете. Ничто так не нужно молодому человеку, как общество умных женщин.

Анна Павловна улыбнулась и обещалась заняться Пьером, который, она знала, приходился родня по отцу князю Василью. Пожилая дама, сидевшая прежде с ma tante, торопливо встала и догнала князя Василья в передней. С лица ее исчезла вся прежняя притворность интереса. Доброе, исплаканное лицо ее выражало только беспокойство и страх.

– Что же вы мне скажете, князь, о моем Борисе? – сказала она, догоняя его в передней. (Она выговаривала имя Борис с особенным ударением на о ). – Я не могу оставаться дольше в Петербурге. Скажите, какие известия я могу привезти моему бедному мальчику?

Несмотря на то, что князь Василий неохотно и почти неучтиво слушал пожилую даму и даже выказывал нетерпение, она ласково и трогательно улыбалась ему и, чтоб он не ушел, взяла его за руку.

– Что вам стоит сказать слово государю, и он прямо будет переведен в гвардию, – просила она.

– Поверьте, что я сделаю всё, что могу, княгиня, – отвечал князь Василий, – но мне трудно просить государя; я бы советовал вам обратиться к Румянцеву, через князя Голицына: это было бы умнее.

Пожилая дама носила имя княгини Друбецкой, одной из лучших фамилий России, но она была бедна, давно вышла из света и утратила прежние связи. Она приехала теперь, чтобы выхлопотать определение в гвардию своему единственному сыну. Только затем, чтоб увидеть князя Василия, она назвалась и приехала на вечер к Анне Павловне, только затем она слушала историю виконта. Она испугалась слов князя Василия; когда то красивое лицо ее выразило озлобление, но это продолжалось только минуту. Она опять улыбнулась и крепче схватила за руку князя Василия.

– Послушайте, князь, – сказала она, – я никогда не просила вас, никогда не буду просить, никогда не напоминала вам о дружбе моего отца к вам. Но теперь, я Богом заклинаю вас, сделайте это для моего сына, и я буду считать вас благодетелем, – торопливо прибавила она. – Нет, вы не сердитесь, а вы обещайте мне. Я просила Голицына, он отказал. Soyez le bon enfant que vous аvez ete, [Будьте добрым малым, как вы были,] – говорила она, стараясь улыбаться, тогда как в ее глазах были слезы.

– Папа, мы опоздаем, – сказала, повернув свою красивую голову на античных плечах, княжна Элен, ожидавшая у двери.

Но влияние в свете есть капитал, который надо беречь, чтоб он не исчез. Князь Василий знал это, и, раз сообразив, что ежели бы он стал просить за всех, кто его просит, то вскоре ему нельзя было бы просить за себя, он редко употреблял свое влияние. В деле княгини Друбецкой он почувствовал, однако, после ее нового призыва, что то вроде укора совести. Она напомнила ему правду: первыми шагами своими в службе он был обязан ее отцу. Кроме того, он видел по ее приемам, что она – одна из тех женщин, особенно матерей, которые, однажды взяв себе что нибудь в голову, не отстанут до тех пор, пока не исполнят их желания, а в противном случае готовы на ежедневные, ежеминутные приставания и даже на сцены. Это последнее соображение поколебало его.

Винтовые сваи — Википедия. Что такое Винтовые сваи

Эта статью следует сделать более понятной широкому кругу читателей. Пожалуйста, попытайтесь изложить эту статью так, чтобы она была понятна неспециалисту. Вам могут помочь советы в этом эссе. Подробности могут быть на странице обсуждения.

Винтовые сваи

Винтовые сваи — тип свай, заглубляемых в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из ствола и лопасти (или лопастей). Изготавливаются из литых либо сварных стальных деталей.

История

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^[en] (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^[en] (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).

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.

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 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.

Применение

Четырёхсвайный стальной ростверк

Винтовые сваи находят применение в самых разных сферах строительства. Фундаменты этого типа используют для возведения:

С помощью винтовых свай осуществляют реконструкцию зданий и дорог, укрепляют и усиливают монолитные фундаменты на сложных грунтах. 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.

Винтовой фундамент может применяться на любых, даже самых сложных грунтах — пучинистых, многолетнемерзлых, слабых и обводненных. Его установка не требует масштабных земляных работ и не зависит от погодных условий.

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.

Применение винтовых свай нежелательно без представления об основных особенностях грунта на участке застройки. Это позволяет правильно подобрать модификацию свай, их длину и количество. Так, при наличии вечномерзлых, крупнообломочных или техногенных грунтов применяются сваи с литым наконечником, в то время как в торфах и водонасыщенных грунтах лучше использовать двухлопастные сваи и так далее.

Установка винтовых свай производится при помощи гидравлических механизмов, в отдельных случаях — вручную. 

Классификация винтовых свай

Типы винтовых свай

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.

Классификация по размеру лопасти

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).

Широколопастные сваи в свою очередь делятся на три группы в зависимости от конфигурации лопасти на сваи 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 в пятне застройки (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д.).

Широколопастные винтовые сваи эффективны в дисперстных грунтах, грунтах с невысокой несущей способностью вследствие большей площади опирания.

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.  

Классификация по количеству лопастей

Сваи с одной лопастью (однолопастные) и сваи с двумя и более лопастями (многолопастные).

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.

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.

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 моделированием оптимального расстояния между лопастями, шага и угла их наклона, которые являются расчетными величинами.

Классификация по типу наконечников

Наконечники сваи могут быть литыми или сварными.

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 .

Классификация по величине воспринимаемых нагрузок

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.

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.

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.

Классификация по толщине металлопроката

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. 

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.

Классификация по марке стали

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.  

Классификация по типу антикоррозийного покрытия

Защита винтовых свай от коррозии осуществляется несколькими путями, наиболее эффективным из которых является увеличение толщины металла, использование качественного сырья и цинковых анодов. Нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет лишь снизить негативное атмосферное влияние на надземную часть сваи и участок, эксплуатируемый на границе двух сред — воздуха и почвы. Наиболее распространёнными в настоящее время являются полимерные, полиуретановые, эпоксидные покрытия, а также горячее и холодное цинкование. Каждое из перечисленных покрытий имеет свои особенности.

Полимерное покрытие металлов

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.

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 температурных перепадов.

Недостатки: сложность нанесения в «кустарных условиях», снижение адгезии при избыточной толщине слоя.

Эпоксидное покрытие

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: эластичность снижена по сравнению с иными видами покрытия, излишнее водопоглощение, недостаточная ударопрочность.

Холодное цинкование

Достоинства: простота нанесения, сравнительно низкая стоимость.

Недостатки: крайне 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).

Достоинства

Укрепление откосов винтовыми сваями

Винтовые сваи — простая, но эффективная технология строительства фундаментов для объектов различного назначения.

Преимущества винтовых свай	Примечания
Фундаменты из винтовых свай не подвержены силам морозного пучения.[цитата не приведена 221 день]	В отличие от иных видов фундаментов, в особенности забивных свай.
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»[3] необходимо проводить анализ коррозионной активности грунта, результаты которого являются основанием (с учетом требований к конструктивной жесткости винтовой сваи) для подбора марки стали, диаметра и толщины 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 горизонтали при перепаде высот используют сваи различных длин.
Отсутствие вибрации и шума при заглублении.	Можно проводить работы в непосредственной близости к подземным коммуникациям или в условиях плотной городской застройки.
Винтовые сваи готовы к восприятию полной проектной нагрузки сразу после завинчивания.	В отличие от бетонного фундамента не требует набора прочности.
Работы можно выполнять в любое время года.	При температуре ниже -30°C использование спецтехники 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.	При помощи 3-4 человек.
Инженерные коммуникации можно проектировать и монтировать одновременно с возведением фундамента.	При совершении земляных работ необходимо соблюдать дистанцию до установленных винтовых свай, определенную проектной документацией.

Недостатки

Любой строительный материал имеет свои недостатки, которые устраняются при соблюдении правил и норм проектирования, производства и эксплуатации.

Основные недостатки 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 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 водоотведению и т.д.). Исполнение указанных условий позволяет соответствовать требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований».^[3]

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:

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

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^[6], 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.

3. При назначении антикоррозийного покрытия применяются исключительно положения СП 28.13330.2012^[7], 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). 

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;

• для зданий класса ответственности I (повышенный) провести контрольные испытания в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».

См. также

Примечания

1. ↑ Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства.. — — СПб.: Прагма, 2004..
2. ↑ Петухов С.Н. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства.. — Отдельный выпуск.
3. ↑ ^{1 2} ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований». — М.: Стандартинформ, 2015.
4. ↑ СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
5. ↑ 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). СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.120.95-050-2010.
6. ↑ Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — Винтовые сваи.
7. ↑ СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменением N 1).

Винтовые сваи: область применения, выбор и использование

Самым главным в строительстве дома является этап формирования фундамента. Данный этап занимает большую часть времени в возведении здания. Зачастую неграмотные или недобросовестные застройщики выполняют данный этап с нарушениями технологии, прибегая к неподходящим или дешевым материалам фундамента. Некоторые исполнители не могут создать прочный фундамент из-за неровного ландшафта. Для того, чтобы быстро создать прочный и надежный фундамент на любой поверхности применяют винтовые сваи. Благодаря этим сваям, срок возведения фундамента можно сократить более чем наполовину. Однако, не все так просто, как кажется, поэтому в данной статье мы рассмотрим область применения винтовых свай, критерии выбора конструкции, а также правила использования винтовых свай.

Область применения винтовых свай

Для начала дадим определение винтовой свае. Конструкция представляет собой металлический стержень, на конце которого находится винтовая лопасть, которая должна погружаться в землю. На сегодняшний день изготавливают сваи длиной до 20 м, с шириной лопасти до 2,5 м. Сваи способны погружаться в землю на всю свою длину. Конструкция винтовых свай достаточно проста, поэтому ее не сложно изготовить самому при наличии необходимого оборудования и материалов.

Особенности винтовых свай позволяют использовать их в следующих областях:

• используются при сложном рельефе местности. Винтовые сваи дают возможность построить фундамент на местности с большими перепадами высот. Сваи позволяют пропустить земляные работы по выравниванию местности. Благодаря этому, экономится время и деньги.
• используются для пристроек к другим зданиям. При выполнении работ пристроя к зданию, новый фундамент способен сместить равновесие старого фундамента, что может привести к наклону или разрушению постройки. Винтовые сваи используются для возведения пристроек, так как они не смещают грунт вокруг близстоящего здания.

• используются для быстрого возведения фундамента. Построить фундамент при помощи винтовых свай можно за пару дней, для этого важно владеть необходимым оборудованием и знаниями. В любом случае, фундамент из свай всегда изготавливается быстрей более чем в два раза обычного времени.
• используются при возведении линий электропередачи (ЛЭП). Сваи способны выдержать большую нагрузку, а также легко достаются обратно в случае необходимости.
• используются для усиления действующего фундамента. Старые здания теряют прочность фундамента, в таких случаях винтовые сваи оказывают дополнительную опору. Сваи выставляются вокруг периметра фундамента, а затем кронштейнами крепятся к аварийным областям конструкции, тем самым увеличивают несущую способность.

Причисленные области применения являются основными, однако, сваи универсальны и подходят практически для любого случая.

Виды винтовых свай

Винтовые сваи имеют простое строение. Их различают по способу изготовлению. Виды свай:

1. Сварные сваи. На заостренный металлический стержень приваривают лопасти. Для изготовления качественной сваи применяется плазменная резка. Данная свая не выдерживает очень большие нагрузки, поэтому подходит для небольших сооружений.
2. Комбинированные сваи. Данный вид состоит из двух частей – конуса и лопасти. Этот вид свай способен выдерживать нагрузку до 50 тонн.
3. Литые сваи. Стержень и лопасти – это единое целое. Сваи обладают повышенной прочностью из-за монолитной конструкции.

Критерии выбора винтовых свай

Покупая винтовые сваи, необходимо знать их характеристики и конструкцию. Для выбора надежной и подходящей сваи для вашего здания нужно ознакомиться с длиной и диаметром сваи.

Диаметр стержня сваи

Самыми популярные стержни сваи имеют диаметр 57, 76, 89 или 108 мм. Рассмотрим каждый из них.

• 57 мм. Небольшие сваи, предназначенные для удержания заборов или легких сооружений.
• 76 мм. Сваи с таким диаметром также используются для заборов, но уже с утяжелителями в виде профнастила. Свая подходит для легких сооружений (туалет, беседка). Способно удерживать вес до 2т.
• 89 мм. Предназначаются для формирования фундамента для террас или веранды, а также небольших одноэтажных домов. Удерживают вес до 4 т.
• 108 мм. Сваи с данным диаметром пользуются наибольшей популярностью, так как применяются для строительства фундамента двухэтажных домов, различных пристроек и небольших кирпичных зданий. Способны выдерживать сооружения весом до 6 т.

Кроме этих популярных видов выпускают сваи с диаметром до 325 мм.

Длина сваи

Приобретая сваю, нужно отталкиваться от типа грунта и его глубины окаменелости. Длина сваи зависит именно от глубины твердых пород глины. Для того, чтобы выбрать нужную длину, используйте садовый бур. Медленно углубляйте винт в грунт, иногда проверяя плотные куски глины. При их обнаружении, прекратите бурить, измерьте длину. Данная глубина будет соответствовать оптимальной длине будущей сваи. 

Правила использования винтовых свай

Монтаж винтовых свай – это не сложный процесс, но требует определенных знаний и навыков. Рассмотрим основные правила последовательной установки данной конструкции.

• Выполняя монтаж винтовых свай, обязательно обеспечить присутствие 3-5 человек. Одному и даже вдвоем установить сваи невозможно.
• Перед началом установки рассчитайте количество необходимых свай. Рассчитывайте общую нагрузку на фундамент, этажность дома. От этого зависит количество конструкций.
• Обязательно измерение геологических характеристик местности. Определяют твердость грунта, количество сточной воды, рыхлость и мягкость грунта. Создают схему, на которой отмечают расположение отдельной сваи, при этом рассчитывая нагрузку на каждую.По созданной схеме нужно расположить сваи на земле, именно так получится грамотно распределить нагрузку будущего сооружения.

• Отметив сваи на схеме, приступайте к оформлению лунок для будущих свай. Их глубина должны быть не более 20 см. В случае, если конструкция не вкручивается, лунку можно сделать глубже, но не более 30 см.
• Установив сваю в лунку, начинайте ее вкручивание в лунку. В верхний угол сваи вставляют два длинных стержня. С их помощью создается рычаг, который передаст вращательный момент. Чем длиннее стержень рычага, тем проще вкручивать. Осуществляя вкручивание сваи, один человек должен следить за тем, чтобы конструкция размещалась перпендикулярно поверхности без перекосов, для этого используют уровень. Его вертикально прикладывают к стержню сваи. Увидев перекос сваи, следует сразу же исправить неровность. Чем глубже будет закручена свая, тем сложней будет это исправить.
• Вкрутив сваи, пространство вокруг них необходимо залить бетоном. Обеспечить прочность помогает арматура, которая вставляется в лунку. Утрамбованный бетон высушивается. Благодаря бетону, пустое пространство между лункой и сваей полностью заполняется, тем самым защищая сваю от коррозии. Защитить наружную часть сваи от ржавчины помогает специальное защитное покрытие, например, эмаль по ржавчине. Если проигнорируете этот этап, металл начнет разрушаться под действием коррозии, свая может перестать выполнять свои функции.

Советы профессиональных строителей

Рассмотрим несколько полезных советов, которые позволят возвести прочный и долговечный фундамент:

• не обязательно выравнивать сваи строго перпендикулярно земле, допускается отклонение не более чем 2 градуса;
• в случае, если по пути вкручивания сваи возникло препятствие, следует найти другое место для конструкции;
• свая должна быть вкручена минимум на 100 см;
• при постройке временной конструкции необязательно бетонировать сваи, они могут быть использованы еще раз.

Фундамент из винтовых свай на сегодняшний день является одним из самых популярных и востребованных. Его прочностные и надежные характеристики позволяют построить качественный фундамент здания. Чаще всего данный тип фундамента применяется для каркасного строительства. Эта система обеспечивает долгий срок службы фундамента, а ее установка не требует большого количества усилий. В данной статье мы рассмотрели основные понятия о данной конструкции, область применения и критерии выбора винтовых свай, а также правила их использования. Прочитав эту статью, у вас получится возвести надежный фундамент для вашего дома.

02.08.2019

Подписаться на рассылку

теги:

Винтовые сваи — плюсы и минусы, характеристики, устройство

Фундамент дома – один из самых сложных и дорогостоящих элементов его конструкции. Одновременно с этим процесс его создания очень длителен – в большинстве случаев это лимитирующая стадия строительства. К сожалению, не редки случаи, когда недобросовестные застройщики идут на сознательное нарушение технологий и норм, чтобы поскорее закончить фундамент и перейти к следующим этапам работы. Зачастую на это их толкают и сами заказчики, которым кажется, что на стройплощадке слишком долго ничего не происходит. Чрезмерная спешка на данной стадии приводит к тому, что в скором времени у жильцов нового дома возникают проблемы – фундамент проседает, и, как следствие этого, вся конструкция начинает медленно разрушаться.

Возможна ли здесь золотая середина? Можно ли быстро смонтировать прочный и надежный фундамент? Оказывается, возможно. На помощь в данном случае приходят винтовые сваи. Для создания фундамента на винтовых сваях требуется не один-два месяца, а всего лишь пара дней.

Почему же подобные сваи до сих пор не применяют повсеместно? Почему новые дома не растут столь же быстро, как грибы после дождя? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно знать не только плюсы, но и минусы винтовых свай для фундамента, иметь представления о том, какие ограничения их применения существуют. Помните, что возведение фундамента – дело очень ответственное, и при выборе проектного решения полагаться стоит в первую очередь на собственные знания, а не на рекламные заверения производителей, обещания строителей или примеры соседей и знакомых.

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы.

Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Конструкция и характеристики винтовых свай

Что же собой представляют винтовые сваи, столь быстро завоевавшие популярность у строителей всего мира? Какие их разновидности существуют? На какие характеристики винтовых свай следует обращать внимание в первую очередь?

Винтовая свая состоит из ствола и расположенной на ее конце лопасти. Благодаря последней, данный тип свай заглубляется в грунт путем ввинчивания, а не забивания.

1. Труба. 2. Оголовок, который крепится к верхней части сваи. 3. Спиралеобразная лопасть. 4. Антикорозионное покрытие. 5. Технологическое отверстие для постановки стержня.

Существует несколько разновидностей стальных винтовых свай. Выбор в пользу того или иного вида осуществляется на основании анализа особенностей грунта на данном участке и предполагаемой нагрузки на фундамент. Зачастую даже на одном объекте используются разные виды свай, что позволяет равномерно распределить нагрузку.

Тип наконечника винтовой сваи

Наконечники винтовых свай, служащие для облегчения их погружения в грунт, могут быть сварными или литыми.

Винтовая свая со сварным наконечником.

Литые наконечники существенно дороже, и их применение оправдано лишь в случае работы с особенно плотными грунтами, в том числе вечномерзлыми, а также содержащими крупные включения природного или техногенного происхождения. Прочный литой наконечник при ввинчивании сваи легко разрушает препятствия на своем пути и не деформируется при этом.

Винтовая свая с литым наконечником.

Количество лопастей

По количеству лопастей винтовые сваи делятся на одно- и многолопастные (количество лопастей на одном стволе в некоторых случаях может достигать шести штук). Первые предназначены исключительно для плотных грунтов с малой подвижностью.

Однолопастная винтовая свая.

Вторые более универсальны, хотя главное их назначение – слабые грунты с малой несущей способностью, поскольку многолопастные сваи устойчивее к различным видам нагрузок – выдергивающим или, наоборот, вдавливающим, а также горизонтальным. Максимальной эффективности многолопастных винтовых свай можно добиться, правильно подобрав количество лопастей, оптимальное расстояние между ними, их шаг и угол наклона.

Двулопастная винтовая свая.

Размер лопастей

По размеру лопастей винтовые сваи делятся на широколопастные (диаметр лопастей как минимум в полтора раза превосходит диаметр ствола) и узколопастные. Широколопастные сваи благодаря увеличенной площади опирания очень эффективны в слабых грунтах.

Широколопастные винтовые сваи.

У узколопастных же своя специализация – особо плотный или сильно промерзший грунт («ввинтить» в такой грунт широколопастную сваю невозможно из-за сильно увеличивающегося риска сломать или деформировать лопасти). Диаметр лопастей винтовой сваи согласно международному стандарту ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) может варьироваться от 200 до 350 мм.

Узколопастные винтовые сваи.

Толщина металла винтовой сваи

Важнейшей конструкционной характеристикой винтовой сваи является толщина металла, из которого изготовлены стенки ее ствола. Расчет необходимой толщины делается на основании не только предполагаемой нагрузки на сваю, но и условий ее эксплуатации. Дело в том, что уменьшение толщины стенок сваи вследствие коррозионных процессов в конечном итоге приводит к сокращению срока ее службы.

Согласно вышеупомянутому стандарту ICC AC358 минимальная толщина стенок ствола сваи должна составлять 8 мм в нейтральном грунте и 9.5 мм в грунте с повышенной химической активностью.

Отечественные инженеры, разумеется, тоже осознавали важность такого параметра, как толщина металла, используемого для изготовления винтовых свай. В справочнике «Сваи и свайные фундаменты», выпущенном в СССР в 1977 году, утверждалось, что ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной трубы, произведенной методом горячего проката, с толщиной стенок не менее 10-14 мм. Однако в современном российском строительном стандарте СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» такой параметр, как толщина стенок ствола винтовой сваи, вообще не рассматривается и не нормируется.

Строить предположения о том, почему так произошло, мы здесь не будем, важно следствие. Очень многие отечественные производители пользуются отсутствием жестких требований к конструкции стальных свай в российских стандартах и осознанно игнорируют стандарты международные. Стремление получить максимальные прибыли ведет к потере качества.

У большинства винтовых свай, производимых в нашей стране, толщина стенок не превышает 3-4 мм. При этом изготавливаются они из сварных труб, обладающих пониженной коррозионной стойкостью. Да и качество защитного антикоррозионного покрытия, как правило, желает лучшего: зачастую оно «обсыпается» уже при транспортировке свай.

Конечно же, в России умеют производить (и не только умеют, но и производят!) сваи, качество которых соответствует всем требованиям международного стандарта ICC AC358. Однако из-за своей высокой стоимости они в большинстве случаев не выдерживают конкуренцию с обычными железобетонными сваями, устанавливаемыми в заранее пробуренную скважину.

Следует принимать во внимание толщину металла не только ствола сваи, но и ее лопастей. При строительстве временных или легких объектов допустимо использовать сваи с лопастями тоньше 5 мм. При возведении крупных сооружений, рассчитанных на длительную эксплуатацию, международный стандарт рекомендует применять сваи, толщина лопастей которых составляет 9.5-12.5 мм.

Защитное антикоррозионное покрытие

Для снижения влияния коррозионных процессов на прочностные характеристики стальной сваи, устанавливаемой в агрессивном грунте, не только увеличивают толщину ее стенок, но и наносят дополнительное защитное покрытие. Наиболее часто используемыми способами антикоррозионной защиты стальных свай являются оцинковка и нанесение специального полимерного (полиуретанового, эпоксидного и т.д.) покрытия. Согласно ICC AC358 толщина защитного полимерного слоя должна быть не меньше 400 мкм.

Достоинства фундамента на винтовых сваях

Скорость монтажа

Высокая скорость монтажа – пожалуй, самое главное достоинство винтовых свай, ведь в строительном бизнесе время ценят как ничто другое. Винтовая свая готова к эксплуатации сразу же после установки. Даже бетонирование внутреннего просвета свайного ствола не приводит к вынужденному простою на стройплощадке: ждать набора бетоном марочной прочности нет никакой необходимости, поскольку нагрузка на сваю в первую очередь воспринимается ее стальной оболочкой.

Низкий уровень шума при обустройстве фундамента

Низкий уровень шума при монтаже является главным преимуществом винтовых свай перед забивными. Процесс забивания последних в грунт сопровождаются не только шумом, но и вибрациями. Вибрационные воздействия на грунт могут нанести вред различным сооружениям, находящимся в непосредственной близости от места проведения работ.

Невысокая цена

Низкая стоимость фундамента на винтовых сваях в сравнении со стоимостью всевозможных разновидностей железобетонных фундаментов достигается в первую очередь за счет существенного снижения объема земельных работ.

Способность противостоять различным выдергивающим нагрузкам

Эта способность обусловлена наличием у винтовых свай лопастей. Именно благодаря своим лопастям эти сваи могут устанавливаться на неровных площадках (а значит, прекрасно подходят для строений, расположенных на склонах) и под любым углом к вертикали.

Нет необходимости доставать большой объем грунта

Незначительный объем грунта, вымещаемого при установке винтовых свай, позволяет вести работы вплотную к уже существующим постройкам.

Могут применяться в различных условиях

Погодно-климатическая неприхотливость винтовых свай выражается в том, что они могут эксплуатироваться в достаточно широком диапазоне температур, не боятся подъема грунтовых вод и набухания грунта, а значит, и не требуют обязательного осушения участка, где ведется строительство.

Возможность повторного использования

Одной из областей применения винтовых свай является возведение временных сооружений. После того как такая постройка закончит выполнять свои функции и будет демонтирована, винтовые сваи могут быть извлечены из грунта и при необходимости использованы повторно.

Стоит заметить, что всеми этими достоинствами обладают лишь промышленно произведенные винтовые сваи, качество которых соответствует Международному строительному стандарту ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria.

Недостатки фундамента на винтовых сваях

Применение винтовых свай имеет целый ряд ограничений, о которых многие производители, к сожалению, стараются умалчивать. В условиях, когда компании, занимающиеся монтажом фундаментов, легко идут на нарушение технологических норм, вам, как заказчику, нужно иметь хотя бы общее представление о том, в каких случаях использовать винтовые сваи нежелательно или вовсе недопустимо.

Невозможность применения в районах с сейсмической активностью

Возведение строений на фундаментах из винтовых свай допускается только в районах с отсутствующей или, в пределе, с умеренной сейсмической активностью.

Невозможность использования в грунтах вызывающих быструю коррозию металла

Стальные винтовые сваи не следует использовать в грунтах с электрическим сопротивлением меньше 10 Ом*м, в грунтах с pH менее 5.5, а также в грунтах с высоким содержанием органических соединений. Причиной данных ограничений является высокая скорость электрохимической коррозии стали при данных условиях. Ответственный застройщик, которому небезразличен вопрос долговечности возводимого им сооружения, перед принятием решения об использовании стальных винтовых свай просто обязан определить все необходимые характеристики грунта на данной стройплощадке. При отсутствии возможности определить агрессивность грунта следует придерживаться требований, принятых для свай, устанавливаемых в грунтах с очень высокой коррозионной активностью.

Не допускается заглубление винтовых свай в каменистый грунт

К этой же категории грунтов можно отнести отвалы шлака и полигоны для строительного мусора. Любые твердые включения способны повредить лопасти или даже ствол винтовой сваи во время ее установки.

Рекомендуется избегать использования винтовых свай на грунтах, не обеспечивающих достаточной боковой поддержки

К таковым относятся, например, торф, рыхлые пылеватые пески и т.п. Если потребность установки подобных свай в текучем грунте все же существует, необходимо либо надежно связывать их между собой, либо существенно заглублять. В соответствии с требованиями стандарта ICC AC358 винтовая свая в плотных грунтах должна заглубляться как минимум на 1.5 м, в мягких же – как минимум на 3 м.

Приведем пример: установка винтовой сваи длиной 2,5 м на участке, где на глубине 2 м залегает торфяной пласт, недопустима, так как в данном случае свая будет лишена необходимой боковой поддержки грунта.

Факторы, влияющие на долговечность винтовых свай

Реклама уверяет, что фундамент на винтовых сваях способен прослужить не менее столетия. Так ли это на самом деле, или это всего лишь очередная уловка маркетологов? Практика показывает, что такое вполне возможно, ведь некоторые из маяков, возведенных еще при Митчелле, стоят до сих пор. Однако нас больше интересует судьба не какого-то маяка в далекой Европе, а маленького загородного домика где-нибудь в Подмосковье, на Урале или на берегу Енисея. Сколько простоит он, будучи возведенным на фундаменте из винтовых свай, произведенных не где-то и когда-то, а здесь и сейчас?

На основании экспериментальных данных были оценены сроки службы стальных винтовых свай в грунтах с различным электрическим сопротивлением. Согласно этим оценкам в грунте с низкой коррозионной активностью (например, сухие сланцы или сухой песок) сваи из не оцинкованного металла прослужат не менее 300 лет, а из металла с защитным покрытием – 800 лет и более. Впечатляет, не правда ли? Однако это грунт, идеальный с точки зрения способности (а точнее неспособности) вызывать коррозию металла.

Рассмотрим для сравнения другой предельный вариант. В грунтах с очень высокой коррозионной активностью (морской грунт, ил, влажная глина, торф) средний прогнозируемый срок службы стальной винтовой сваи составляет всего 30 лет (если свая изготовлена из оцинкованного металла, эта цифра увеличится до 70-75 лет).

Следует сделать одну важную оговорку. При проведении всех этих расчетов предполагалось, что свая произведена в соответствии с используемым на Западе стандартом ICC AC358, т.е. толщина стенок ее ствола составляет 8 мм. Но найти на российском рынке винтовые сваи из горячекатаных стальных труб с такой толщиной стенок практически невозможно. Сколько продержится в агрессивной среде «стандарт» отечественного производства, т.е. свая, изготовленная из сварной трубы с толщиной стенок 3-4 мм, – никому не известно, но явно существенно меньше 30 (75) лет.

Из всего вышесказанного следует, что обещаемые в рекламе 100 лет службы фундамента на винтовых сваях – это не более чем пустые слова. Сваи могут прослужить и существенно больше, и существенно меньше – все зависит от качества продукции и условий эксплуатации, о чем в рекламе не говорится ни слова.

В целом срок службы винтовых свай зависит от трех основных параметров:

• толщина стали, использованной для изготовления ствола и лопастей сваи,
• толщина и качество защитного антикоррозионного покрытия,
• химическая активность грунта на данном участке.

Не зная этих характеристик свай и эксплуатационных условий, нельзя даже сделать предположения о том, как долго они прослужат.

Уменьшению срока службы винтовых свай способствует и широко распространенная у наших строителей практика обваривания винтовых свай связками из металлических швеллеров или уголков. Конечно, устройство подобных связок между сваями оправдано при монтаже фундамента в грунте со слабой боковой поддержкой. Однако соединение стальных свай перемычками из токопроводящего материала приводит к ускорению электрохимической коррозии металла.

Во избежание возникновения блуждающих токов, способствующих ускорению коррозионных процессов, стальные сваи не должны иметь гальванической связи друг с другом, а также с другими строительными элементами, изготовленными из стали. Для связи свай в единую систему следует применять деревянную обвязку либо металлическую обвязку, элементы которой соединены со сваями посредством хомутов, изолированных от свай диэлектрическим материалом.

Вот собственно и все, о чем мы хотели вам сегодня рассказать. Теперь вы знаете все плюсы и минусы винтовых свай и, надеемся, поняли главную мысль, которую мы пытались до вас донести. Винтовые сваи – это прекрасный выбор для создания фундамента, но использовать их можно не всегда и не везде. Определить допустимость применения винтовых свай в каждом конкретном случае под силу лишь профессионалу. Поверьте, затраты на привлечение специалиста несоизмеримо меньше стоимости устранения ошибок, допущенных в процессе проектирования и постройки фундамента.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

винтовых свай Википедия

Винтовые сваи , иногда называемые винтовыми анкерами , винтовые сваи , винтовые сваи и винтовые анкеры — это стальные ввинчивающиеся сваи и система анкерного крепления к земле, используемая для строительства глубоких фундаментов. Винтовые сваи изготавливаются из трубчатых полых профилей различных размеров для вала сваи или анкерного стержня.

Вал сваи передает нагрузку конструкции на сваю. Винтовые стальные пластины привариваются к стволу сваи в соответствии с предполагаемыми условиями грунта.Спирали могут быть штампованы с заданным шагом или просто состоять из плоских пластин, приваренных с заданным шагом к валу сваи. Количество спиралей, их диаметр и положение на стержне сваи, а также толщина стального листа определяются комбинацией следующих факторов:

1. Требуемая расчетная нагрузка комбинированной конструкции
2. Геотехнические параметры
3. Параметры экологической коррозии
4. Минимальный расчетный срок службы поддерживаемой или удерживаемой конструкции.

Стальные секции валов с винтовыми сваями подлежат расчетным параметрам и нормам строительных норм и правил региона производства.

Спирали в основном имеют круглую форму, могут быть изготовлены из металла или бетона, спирали, приваренные к стальному валу, также называются витками или спиральными витками, спиральные витки могут иметь разные размеры в зависимости от требований к поверхности.

Эти винтовые лопасти соединяются / свариваются с помощью различных технологий, одна из таких технологий называется инерционной сваркой, самые прочные соединения выполняются с помощью технологии инерционной сварки винтовых свай, что позволяет выдерживать максимально возможные нагрузки для любых типов фундаментов.

Между винтовыми анкерами, винтовыми сваями и спиральными опорами есть лишь несколько различий, но эти термины часто используются как взаимозаменяемые.

Спиральные анкеры — это метод расширения стального вала, оснащенного спиральными опорными пластинами. Слои / опоры относятся к глубоким базовым элементам, которые выдерживают или передают вертикальные / горизонтальные нагрузки. Анкеры — это сваи, используемые только в программном обеспечении для подъема / натяжения, например, удерживающие стенные анкеры или вертикальные грунтовые анкеры, предназначенные для сопротивления опрокидывающим силам.

Помните Силы натяжения — это силы, которые разрывают материалы, а сжатие — это силы, которые сжимают материал вместе. Сваи обычно состоят из стали, дерева и т. Д., Могут быть небольшого диаметра, а также не использовать бетон в своей конструкции. Опоры состоят из бетон как раз и может изготавливаться большого диаметра.

Спиральные анкеры используются при растяжении / подъеме, могут устанавливаться вертикально или горизонтально. По горизонтали они часто устанавливаются за подпорными стенами и называются подпорками. По вертикали они известны как анкерные сваи, опорные анкеры, грунтовые анкеры, грунтовые анкеры или грунтовые анкеры.

Установка []

Винтовые сваи вкручиваются в землю, как шуруп в дерево. Винтовые сваи устанавливаются с помощью различной землеройной техники, оснащенной поворотно-гидравлическим навесным оборудованием.Техника варьируется от погрузчиков с бортовым поворотом до 5- и 80-тонных экскаваторов. Роторные гидравлические силовые головки с крутящим моментом от 5000 до 500000 Нм устанавливаются на заказ с использованием стрелы различной конфигурации. Винтовая свая к машине крепится специальными приводами. Правильные методы установки имеют первостепенное значение для достижения расчетных расчетных нагрузок и расчетов. Неправильная техника может привести к снижению общей производительности сваи.

Разработка []

Винтовые сваи можно обозначить как винтовые сваи , стальные ввинчивающиеся фундаменты , винтовые опоры , винтовые сваи , винтовые анкеры , винтовые анкеры , винтовые фундаменты и винтовые опоры . ^[1] Винтовые сваи были впервые описаны ирландским инженером-строителем Александром Митчеллом в статье в журнале Civil Engineer’s and Architects Journal в 1848 году — однако винтовые сваи к этому моменту использовались уже почти десять лет. ^[2] Винтовые фундаменты впервые появились в 1800-х годах в качестве свайных оснований для маяков, ^[3] и широко использовались для строительства пирсов в гаванях. В период с 1850-х по 1890-е годы на восточном побережье США с помощью винтовых свай было возведено более 100 маяков на винтовых сваях.Изготовленные из литого или кованого железа, они имели ограниченную несущую способность и способность к растяжению. Допустимая нагрузка на современные винтовые сваи превышает 2000 кН (220 коротких тс). Винтовые сваи с большой грузоподъемностью могут иметь различные компоненты, такие как плоские полуспирали, режущие кромки и спирали из бисера, заглушки или стыки арматуры для соединения с различными бетонными или стальными конструкциями.

Совсем недавно была разработана и запатентована композитная технология для использования в малых винтовых сваях. Композиты обладают значительными преимуществами перед сталью при изготовлении малых винтовых свай и в установочных характеристиках.

Конструкция винтовой сваи основана на стандартных конструктивных и геотехнических принципах. Разработчики винтовых свай обычно используют собственное программное обеспечение для проектирования, которое было разработано в результате полевых испытаний различных конфигураций компрессионных свай и анкеров растяжения в различных профилях грунта. Коррозия решается на основе расширенных полевых испытаний в сочетании с мировыми базами данных по коррозии стали в грунте.

Современное использование и преимущества []

Фундаменты на винтовых сваях по-прежнему широко используются, и их применение распространилось от маяков до железных дорог, телекоммуникаций, дорог и многих других отраслей, где требуется быстрый монтаж или строительные работы проводятся рядом с существующими конструкциями.

В большинстве отраслей промышленности используются фундаменты на винтовых сваях из-за экономической эффективности и — во все большей степени — снижения воздействия на окружающую среду. «Ввинчивание» фундамента в землю означает меньшее смещение грунта, поэтому избыток грунта не нужно вывозить с участка, что позволяет сэкономить на транспортных расходах и сократить углеродный след проекта.

Основными преимуществами фундаментов на винтовых сваях являются: сокращение сроков проекта, простота установки, простота доступа, сокращение выбросов углекислого газа, легкость демонтажа, когда фундамент больше не требуется, снижение риска для персонала и снижение затрат. Уильям Джон Маккорн Ренкин Руководство по гражданскому строительству , К. Гриффин, 1876 стр. 605, стр. 766

https://helicalanchorsinc.com/helical-faq/ для понимания разницы между винтовыми анкерами, спиральными сваями и спиральными опорами

.

винтовых свай Википедия

Винтовые сваи , иногда называемые винтовыми анкерами , винтовые сваи , винтовые сваи и винтовые анкеры — это стальные ввинчивающиеся сваи и система анкерного крепления к земле, используемая для строительства глубоких фундаментов. Винтовые сваи изготавливаются из трубчатых полых профилей различных размеров для вала сваи или анкерного стержня.

Вал сваи передает нагрузку конструкции на сваю. Винтовые стальные пластины привариваются к стволу сваи в соответствии с предполагаемыми условиями грунта.Спирали могут быть штампованы с заданным шагом или просто состоять из плоских пластин, приваренных с заданным шагом к валу сваи. Количество спиралей, их диаметр и положение на стержне сваи, а также толщина стального листа определяются комбинацией следующих факторов:

1. Требуемая расчетная нагрузка комбинированной конструкции
2. Геотехнические параметры
3. Параметры экологической коррозии
4. Минимальный расчетный срок службы поддерживаемой или удерживаемой конструкции.

Стальные секции валов с винтовыми сваями подлежат расчетным параметрам и нормам строительных норм и правил региона производства.

Спирали в основном имеют круглую форму, могут быть изготовлены из металла или бетона, спирали, приваренные к стальному валу, также называются витками или спиральными витками, спиральные витки могут иметь разные размеры в зависимости от требований к поверхности.

Эти винтовые лопасти соединяются / свариваются с помощью различных технологий, одна из таких технологий называется инерционной сваркой, самые прочные соединения выполняются с помощью технологии инерционной сварки винтовых свай, что позволяет выдерживать максимально возможные нагрузки для любых типов фундаментов.

Между винтовыми анкерами, винтовыми сваями и спиральными опорами есть лишь несколько различий, но эти термины часто используются как взаимозаменяемые.

Спиральные анкеры — это метод расширения стального вала, оснащенного спиральными опорными пластинами. Слои / опоры относятся к глубоким базовым элементам, которые выдерживают или передают вертикальные / горизонтальные нагрузки. Анкеры — это сваи, используемые только в программном обеспечении для подъема / натяжения, например, удерживающие стенные анкеры или вертикальные грунтовые анкеры, предназначенные для сопротивления опрокидывающим силам.

Помните Силы натяжения — это силы, которые разрывают материалы, а сжатие — это силы, которые сжимают материал вместе. Сваи обычно состоят из стали, дерева и т. Д., Могут быть небольшого диаметра, а также не использовать бетон в своей конструкции. Опоры состоят из бетон как раз и может изготавливаться большого диаметра.

Спиральные анкеры используются при растяжении / подъеме, могут устанавливаться вертикально или горизонтально. По горизонтали они часто устанавливаются за подпорными стенами и называются подпорками. По вертикали они известны как анкерные сваи, опорные анкеры, грунтовые анкеры, грунтовые анкеры или грунтовые анкеры.

Установка []

Винтовые сваи вкручиваются в землю, как шуруп в дерево. Винтовые сваи устанавливаются с помощью различной землеройной техники, оснащенной поворотно-гидравлическим навесным оборудованием.Техника варьируется от погрузчиков с бортовым поворотом до 5- и 80-тонных экскаваторов. Роторные гидравлические силовые головки с крутящим моментом от 5000 до 500000 Нм устанавливаются на заказ с использованием стрелы различной конфигурации. Винтовая свая к машине крепится специальными приводами. Правильные методы установки имеют первостепенное значение для достижения расчетных расчетных нагрузок и расчетов. Неправильная техника может привести к снижению общей производительности сваи.

Разработка []

Винтовые сваи можно обозначить как винтовые сваи , стальные ввинчивающиеся фундаменты , винтовые опоры , винтовые сваи , винтовые анкеры , винтовые анкеры , винтовые фундаменты и винтовые опоры . ^[1] Винтовые сваи были впервые описаны ирландским инженером-строителем Александром Митчеллом в статье в журнале Civil Engineer’s and Architects Journal в 1848 году — однако винтовые сваи к этому моменту использовались уже почти десять лет. ^[2] Винтовые фундаменты впервые появились в 1800-х годах в качестве свайных оснований для маяков, ^[3] и широко использовались для строительства пирсов в гаванях. В период с 1850-х по 1890-е годы на восточном побережье США с помощью винтовых свай было возведено более 100 маяков на винтовых сваях.Изготовленные из литого или кованого железа, они имели ограниченную несущую способность и способность к растяжению. Допустимая нагрузка на современные винтовые сваи превышает 2000 кН (220 коротких тс). Винтовые сваи с большой грузоподъемностью могут иметь различные компоненты, такие как плоские полуспирали, режущие кромки и спирали из бисера, заглушки или стыки арматуры для соединения с различными бетонными или стальными конструкциями.

Совсем недавно была разработана и запатентована композитная технология для использования в малых винтовых сваях. Композиты обладают значительными преимуществами перед сталью при изготовлении малых винтовых свай и в установочных характеристиках.

Конструкция винтовой сваи основана на стандартных конструктивных и геотехнических принципах. Разработчики винтовых свай обычно используют собственное программное обеспечение для проектирования, которое было разработано в результате полевых испытаний различных конфигураций компрессионных свай и анкеров растяжения в различных профилях грунта. Коррозия решается на основе расширенных полевых испытаний в сочетании с мировыми базами данных по коррозии стали в грунте.

Современное использование и преимущества []

Фундаменты на винтовых сваях по-прежнему широко используются, и их применение распространилось от маяков до железных дорог, телекоммуникаций, дорог и многих других отраслей, где требуется быстрый монтаж или строительные работы проводятся рядом с существующими конструкциями.

В большинстве отраслей промышленности используются фундаменты на винтовых сваях из-за экономической эффективности и — во все большей степени — снижения воздействия на окружающую среду. «Ввинчивание» фундамента в землю означает меньшее смещение грунта, поэтому избыток грунта не нужно вывозить с участка, что позволяет сэкономить на транспортных расходах и сократить углеродный след проекта.

Основными преимуществами фундаментов на винтовых сваях являются: сокращение сроков проекта, простота установки, простота доступа, сокращение выбросов углекислого газа, легкость демонтажа, когда фундамент больше не требуется, снижение риска для персонала и снижение затрат. Уильям Джон Маккорн Ренкин Руководство по гражданскому строительству , К. Гриффин, 1876 стр. 605, стр. 766

https://helicalanchorsinc.com/helical-faq/ для понимания разницы между винтовыми анкерами, спиральными сваями и спиральными опорами

.

винтовая свая Википедия

Винтовые сваи , иногда называемые винтовыми анкерами , винтовые сваи , винтовые сваи и винтовые анкеры — это стальные ввинчивающиеся сваи и система анкерного крепления к земле, используемая для строительства глубоких фундаментов. Винтовые сваи изготавливаются из трубчатых полых профилей различных размеров для вала сваи или анкерного стержня.

Вал сваи передает нагрузку конструкции на сваю. Винтовые стальные пластины привариваются к стволу сваи в соответствии с предполагаемыми условиями грунта.Спирали могут быть штампованы с заданным шагом или просто состоять из плоских пластин, приваренных с заданным шагом к валу сваи. Количество спиралей, их диаметр и положение на стержне сваи, а также толщина стального листа определяются комбинацией следующих факторов:

1. Требуемая расчетная нагрузка комбинированной конструкции
2. Геотехнические параметры
3. Параметры экологической коррозии
4. Минимальный расчетный срок службы поддерживаемой или удерживаемой конструкции.

Стальные секции валов с винтовыми сваями подлежат расчетным параметрам и нормам строительных норм и правил региона производства.

Спирали в основном имеют круглую форму, могут быть изготовлены из металла или бетона, спирали, приваренные к стальному валу, также называются витками или спиральными витками, спиральные витки могут иметь разные размеры в зависимости от требований к поверхности.

Эти винтовые лопасти соединяются / свариваются с помощью различных технологий, одна из таких технологий называется инерционной сваркой, самые прочные соединения выполняются с помощью технологии инерционной сварки винтовых свай, что позволяет выдерживать максимально возможные нагрузки для любых типов фундаментов.

Между винтовыми анкерами, винтовыми сваями и спиральными опорами есть лишь несколько различий, но эти термины часто используются как взаимозаменяемые.

Спиральные анкеры — это метод расширения стального вала, оснащенного спиральными опорными пластинами. Слои / опоры относятся к глубоким базовым элементам, которые выдерживают или передают вертикальные / горизонтальные нагрузки. Анкеры — это сваи, используемые только в программном обеспечении для подъема / натяжения, например, удерживающие стенные анкеры или вертикальные грунтовые анкеры, предназначенные для сопротивления опрокидывающим силам.

Помните Силы натяжения — это силы, которые разрывают материалы, а сжатие — это силы, которые сжимают материал вместе. Сваи обычно состоят из стали, дерева и т. Д., Могут быть небольшого диаметра, а также не использовать бетон в своей конструкции. Опоры состоят из бетон как раз и может изготавливаться большого диаметра.

Спиральные анкеры используются при растяжении / подъеме, могут устанавливаться вертикально или горизонтально. По горизонтали они часто устанавливаются за подпорными стенами и называются подпорками. По вертикали они известны как анкерные сваи, опорные анкеры, грунтовые анкеры, грунтовые анкеры или грунтовые анкеры.

Установка []

Винтовые сваи вкручиваются в землю, как шуруп в дерево. Винтовые сваи устанавливаются с помощью различной землеройной техники, оснащенной поворотно-гидравлическим навесным оборудованием.Техника варьируется от погрузчиков с бортовым поворотом до 5- и 80-тонных экскаваторов. Роторные гидравлические силовые головки с крутящим моментом от 5000 до 500000 Нм устанавливаются на заказ с использованием стрелы различной конфигурации. Винтовая свая к машине крепится специальными приводами. Правильные методы установки имеют первостепенное значение для достижения расчетных расчетных нагрузок и расчетов. Неправильная техника может привести к снижению общей производительности сваи.

Разработка []

Винтовые сваи можно обозначить как винтовые сваи , стальные ввинчивающиеся фундаменты , винтовые опоры , винтовые сваи , винтовые анкеры , винтовые анкеры , винтовые фундаменты и винтовые опоры . ^[1] Винтовые сваи были впервые описаны ирландским инженером-строителем Александром Митчеллом в статье в журнале Civil Engineer’s and Architects Journal в 1848 году — однако винтовые сваи к этому моменту использовались уже почти десять лет. ^[2] Винтовые фундаменты впервые появились в 1800-х годах в качестве свайных оснований для маяков, ^[3] и широко использовались для строительства пирсов в гаванях. В период с 1850-х по 1890-е годы на восточном побережье США с помощью винтовых свай было возведено более 100 маяков на винтовых сваях.Изготовленные из литого или кованого железа, они имели ограниченную несущую способность и способность к растяжению. Допустимая нагрузка на современные винтовые сваи превышает 2000 кН (220 коротких тс). Винтовые сваи с большой грузоподъемностью могут иметь различные компоненты, такие как плоские полуспирали, режущие кромки и спирали из бисера, заглушки или стыки арматуры для соединения с различными бетонными или стальными конструкциями.

Совсем недавно была разработана и запатентована композитная технология для использования в малых винтовых сваях. Композиты обладают значительными преимуществами перед сталью при изготовлении малых винтовых свай и в установочных характеристиках.

Конструкция винтовой сваи основана на стандартных конструктивных и геотехнических принципах. Разработчики винтовых свай обычно используют собственное программное обеспечение для проектирования, которое было разработано в результате полевых испытаний различных конфигураций компрессионных свай и анкеров растяжения в различных профилях грунта. Коррозия решается на основе расширенных полевых испытаний в сочетании с мировыми базами данных по коррозии стали в грунте.

Современное использование и преимущества []

Фундаменты на винтовых сваях по-прежнему широко используются, и их применение распространилось от маяков до железных дорог, телекоммуникаций, дорог и многих других отраслей, где требуется быстрый монтаж или строительные работы проводятся рядом с существующими конструкциями.

В большинстве отраслей промышленности используются фундаменты на винтовых сваях из-за экономической эффективности и — во все большей степени — снижения воздействия на окружающую среду. «Ввинчивание» фундамента в землю означает меньшее смещение грунта, поэтому избыток грунта не нужно вывозить с участка, что позволяет сэкономить на транспортных расходах и сократить углеродный след проекта.

Основными преимуществами фундаментов на винтовых сваях являются: сокращение сроков проекта, простота установки, простота доступа, сокращение выбросов углекислого газа, легкость демонтажа, когда фундамент больше не требуется, снижение риска для персонала и снижение затрат. Уильям Джон Маккорн Ренкин Руководство по гражданскому строительству , К. Гриффин, 1876 стр. 605, стр. 766

https://helicalanchorsinc.com/helical-faq/ для понимания разницы между винтовыми анкерами, спиральными сваями и спиральными опорами

.

Винтовой маяк Википедия

Винтовой маяк Sea Stories , опубл. 1910, компания Century Co. N.Y.
Винтовой маяк Мэйплин-Сэндс (рисунок, опубликованный Александром Митчеллом и сыном в 1848 году)

Маяк на винтовых сваях — это маяк, который стоит на сваях, ввинченных в песчаное, илистое море или речное дно. Первый маяк на винтовых сваях, строительство которого началось, был построен слепым ирландским инженером Александром Митчеллом. Строительство началось в 1838 году в устье Темзы и было известно как маяк Маплин-Сэндс, и впервые оно зажглось в 1841 году. ^[1] Однако, хотя его строительство началось позже, Wyre Light во Флитвуде, Ланкашир, был зажжен первым (в 1840 году). ^[1]

В США несколько винтовых маяков были построены в Чесапикском заливе из-за его мягкого устьевого дна. В звуках Северной Каролины и у речных входов тоже когда-то было много винтовых огней. Характерный дизайн — 1 ¹ ⁄ ₂ -этажное деревянное шестиугольное здание с мансардными окнами и купольной светлой комнатой.

История []

Невинтовые (прямошовные) трубчатые каркасные башенные маяки строились, как правило, из чугуна, но также из кованых свай, как на суше, так и на море, как правило, на мягком дне, таком как грязь, песок и болото. Александр Митчелл изобрел резьбовую шпильку, что стало большим усовершенствованием по сравнению со стандартной конструкцией с прямой шпилькой. Вместе со своим сыном он запатентовал свою конструкцию с резьбой из кованого железа в Англии в 1833 году. ^[2] Маяк Вальде на севере Франции (Па-де-Кале), основанный в 1859 году, был основан на конструкции Митчелла.Хотя он был снят с производства в 1998 году и лишился фонаря, это единственный оставшийся во Франции маяк с резьбой.

Винтовые маяки в США []

Первый маяк на винтовых сваях, построенный в Соединенных Штатах, был на Брендивайн-Шол, Делавэр-Бей, районе, обслуживаемом плавучим маяком с 1823 года, и обычным прямолинейным маяком, который недолго простоял там в 1828 году, но был разрушен льдом. Майор Хартман Бач, выдающийся инженер армейского корпуса инженеров-топографов, начал работу в 1848 году и выполнил задачу в 1850 году при стоимости строительства в 53 317 долларов.Александр Митчелл был консультантом. Винтовые сваи вращались четырехфутовым шпилем, за которым работали 30 человек. Чтобы защитить конструкцию от льдин, ледокол, состоящий из пирса из 30 железных винтовых свай длиной 23 фута и диаметром 5 дюймов, был ввинчен в дно и соединен их головками над водой, укрепляя их вместе. Однако впоследствии использование кессонных маяков оказалось более надежным в местах, подверженных льду.

Винтовые маяки были относительно недорогими, простыми в постройке и сравнительно быстрыми.Они стали особенно популярными после Гражданской войны, когда Совет по маякам принял политику по замене внутренних (заливов, звуков и рек) легких судов на винтовые маяки. Большинство маяков с винтовыми сваями были сделаны с железными сваями, хотя некоторые из них были сделаны с деревянными сваями, покрытыми металлическими резьбовыми втулками (эти гильзы, вероятно, были приняты, потому что они были менее дорогими и их легче вставлять в дно, а также гильза защищала дерево от морской скучные беспозвоночные). Типичный маяк на винтовых сваях был шестиугольным или восьмиугольным в плане и состоял из центральной сваи, которая устанавливалась первой, а затем вокруг нее привинчивались шесть или восемь периметровых свай.

Металлические винтовые сваи служили фундаментом для многих маяков, построенных на песчаном или илистом дне. Геликоидальный или винтовой чугунный фланец на конце металлической сваи был врезан в дно, увеличивая несущую способность сваи, а также ее анкерные свойства. Тем не менее, маяки, построенные на этих фундаментах, оказались уязвимыми для льдин. В таких областях, как Флорида-Кис, где дно покрыто мягкими коралловыми камнями, были построены маяки на дисковых фундаментах.Кованые сваи забивались через чугунный или полустальный диск, который стоял на морском дне до тех пор, пока выступ на свае не препятствовал дальнейшему проникновению. Диск более равномерно распределяет вес башни по днищу. В районах коралловых рифов, где также преобладает песок, к концу сваи прикрепляли винт из литой стали, чтобы придать ей большую способность к закреплению. Коффердамы обычно использовались на мелководье, где не было необходимости глубоко проникать в естественное дно. Коффердам позволил откачать воду внутри плотины и построить фундамент «на сухую».

Возможно, около 100 похожих на пауков маяков коттеджного типа (1,5-этажные деревянные дома) были построены по всему проливу Каролина, Чесапик-Бей, Делавэр-Бей, вдоль Мексиканского залива, по крайней мере, два в проливе Лонг-Айленд и один даже в заливе Мауми (1855 г.), на озере Эри, штат Огайо. Немногие доживают до наших дней; многие были заменены маяками кессонного типа. Высокая морская каркасная башня была построена в открытой воде на основных прибрежных участках, где требовалась видимость более десяти миль.Шесть морских скелетных башен были построены во Флориде; три до и три после Гражданской войны в США, а также один в Мексиканском заливе у побережья Луизианы до Гражданской войны.

Сохранившиеся образцы []

• Маяк Спит-Бэнк в Корк-Харбор, Ирландия, был построен Александром Митчеллом между 1851 и 1853 годами и до сих пор используется.
• Carysfort Reef Light, в четырех милях к востоку от Ки-Ларго, штат Флорида, был построен в 1852 году и был самым старым маяком на винтовых сваях (с диском), все еще действующим в Соединенных Штатах, пока он не был отключен в 2014 году. ^[3] Винтовые маяки на рифах Флориды представляют собой высокие скелетные башни с жилыми и рабочими помещениями, расположенными высоко над досягаемостью штормовых волн.
• Семифутовый маяк на холме был построен в 1856 году и является самым старым маяком в Мэриленде. Первоначально он был установлен на мелководье Семифутовый холм в устье реки Патапско. На севере реки находится Внутренняя гавань Балтимора, где ныне выведенный из эксплуатации маяк был размещен как музей.
• Thomas Point Shoal Light — исторический маяк в Чесапикском заливе и самый узнаваемый маяк в Мэриленде.
• Фонарь Драм-Пойнт, первоначально расположенный у Драм-Пойнт в устье реки Патаксент, теперь является экспонатом Морского музея Калверта.
• Фонарь пролива Хупера, первоначально расположенный у входа в Танжер-Саунд, теперь является экспонатом Морского музея Чесапикского залива.
• Роанок Ривер Лайт был построен в 1877 году и дважды переносился.Это единственный сохранившийся винтовой маяк в Северной Каролине.
• Fowey Rocks Light, построенный в 1878 году, находится в семи милях к югу от Ки-Бискейн, Флорида. По состоянию на 2019 год ^{[обновление]} , это последний действующий винтовой маяк на Флоридском рифе.
• American Shoal Light, построенный в 1880 году (отключен в 2015 году), расположен к востоку от Saddlebunch Keys, в штате Флорида-Кис.
• Построенный в 1885 году, Мидл-Бэй Лайт в Мобил-Бэй в Алабаме является примером обычного винтового маяка. Эухенио Рибера, Хосе (1895). Puentes de hierro económicos, muelles y faros sobre palizadas y pilotes mecánicos . Мадрид: Редакционная библиотека Байи-Байе и Хиджос. С. 299 (Lámina XIII).

Внешние ссылки []

• Seven Foot Knoll Light, Мэриленд (1855)
• Half Moon Reef Light, Техас (1858)
• Southwest Reef Light, Луизиана (1858)
• Thomas Point Shoal Light, Мэриленд (1875)
• Свет пролива Хупера, Мэриленд (1879)
• Drum Point Light, Мэриленд (1883)
• Mobile Middle Bay Light, Алабама (1885)
• Роанок Ривер Лайт, Северная Каролина (1903 г.)
• Carysfort Reef Light, Флорида (1852)
• Sand Key Light, Флорида (1853)
• Сомбреро Ки Лайт, Флорида (1858)
• Корабельный мелководный свет, Луизиана (1859 г.)
• Alligator Reef Light, Флорида (1873)
• Фоуи Рокс Лайт, Флорида (1878)
• American Shoal Light, Флорида (1880)
• Маяк Gunfleet, Эссекс (1850)
• Пристань для яхт Stingray Point
• Маяк Вальде, Франция (1859)

.