Сваи википедия – Вдавливание свай — Википедия. Что такое Вдавливание свай

Свайный фундамент — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Четырёхсвайный стальной ростверк

Свайный фундамент — тип фундамента, спроектированный и построенный с совместной работой свай, в котором сваи воспринимают полностью или частично нагрузки от подземной и/или надземной части здания или сооружения и передают их на грунт. Свайные фундаменты позволяют снизить стоимость устройства подземной части здания, которое составляет до 25 % от общей стоимости строительства объекта, и применяются обычно в случаях, если грунты основания являются насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т. д.^[1]

Применение свайных фундаментов и расположение свай под ними[править | править код]

Свайные фундаменты проектируются на основе и с учётом^{[~ 1]}:

• результатов инженерных изысканий для строительства;
• сведений о сейсмичности района строительства;
• данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
• нагрузок, действующих на фундаменты;
• условий существующей застройки и влияния на неё нового строительства;
• экологических требований;
• технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;
• геоподосновой или инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;
• технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями.

Сваи могут располагаться с переменным или с постоянным в плане шагом^{[~ 2]}.

Сваи применяются для прорезки залегающих с поверхности слабых слоёв грунта и передачи действующих нагрузок на лежащие ниже слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями

[~ 3].

Свайные фундаменты глубокого заложения^[en] используются, если:

1. грунты основания с достаточной несущей способностью расположены значительно ниже отметки поверхности;
2. строение очень тяжёлое (небоскрёб, мост) и увеличение размеров фундаментов нецелесообразно по экономическим, практическим и другим причинам.

Сваи могут располагаться как по одной (односвайный фундамент), так и кучно на расстоянии друг от друга в (3-8)d, где d — диаметр или сторона сваи, работая совместно в количестве 3—9 штук, образуя «свайный куст», при большем количестве — «свайное поле».

Односвайные фундаменты с нагрузкой на фундамент до 75 т эффективны в прочных грунтах

[~ 4].

Сваи применяются совместно с отдельными столбчатыми фундаментами, ленточными фундаментами, с ростверками, в качестве которых могут служить небольшие плиты или перекрёстные ленты, и с плитам. Сваи совместно с плитами образуют так называемый комбинированный свайно-плитный фундамент (КСПФ), он сочетает сопротивление любых типов свай и плиты, применяется для уменьшения общей и неравномерной осадки зданий и сооружений^{[~ 2]}. Сваи могут располагаться с переменным или с постоянным в плане шагом^{[~ 2]}.

Свайные фундаменты сооружений, возводимых на вечномёрзлых грунтах[править | править код]

Свайные фундаменты сооружений, возводимых на вечномёрзлых грунтах.

Опоры сооружений, возводимых на континентальном шельфе[править | править код]

Опоры морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на шельфе и континентальном шельфе России сооружаются по типу свайного фундамента.

Расчет свайных фундаментов (как и свай) по деформациям производится исходя из условия, что осадка здания должна быть менее нормативного предельно допустимого значения, при этом используется метод послойного суммирования, при котором осадка грунта под действием нагрузки от сооружения определяется как сумма осадок элементарных слоёв грунта такой толщины, для которых можно без большой погрешности принять при расчётах средние значения действующих напряжений и средние значения коэффициентов, характеризующих эти грунты^[1]. Недостаток данного метода — отсутствие взаимного влияния свай в кусте

[1].

Сноски

1. ↑ СП 24.13330.2011, Раздел 4 «Общие положения», п. 4.1.
2. ↑ ^{1 2 3} СП 24.13330.2011, Раздел 7.4 «Расчет свай, свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов по деформациям», п. 7.4.10.
3. ↑ СП 24.13330.2011, Пункт 4.1.
4. ↑ Руководство по выбору проектных решений фундаментов, Раздел «Свайные фундаменты». § «Промышленное строительство», с. 23.

Источники

1. ↑ ^{1 2 3} Мельников В. А. и др. «Сравнительный анализ методик расчета осадки свайных фундаментов».

Нормативная[править | править код]

Стандарт организации

• . СТО НОСТРОЙ 2.29.108-2013 // Мостовые сооружения. Устройство фундаментов мостов. Часть 2. Устройство свайных фундаментов (с Изменением N 1, с Поправкой). — 2013.
• . СТО 36554501-054-2017 // Проектирование и устройство свайных фундаментов с противопучинной оболочкой ОСПТ «Reline». — М.: ОАО «НИЦ «Строительство», 2017.
• . СТО 36554501-018-2009 // Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. — ОАО «НИЦ «Строительство», 2009.

Свод правил

• СП 24.13330.2011 // Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 / Институт АО «
  НИЦ «Строительство» (НИИОСП имени Н. М. Герсеванова). — М., 2011.
• СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87.
• СП 50-102-2003 // Проектирование и устройство свайных фундаментов. — М.: ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, 2003.
• СП 412.1325800.2018 // Конструкции фундаментов высотных зданий и сооружений. Правила производства работ. — Внесено ТК 465 «Строительство», выполнено ОАО «НИЦ «Строительство», 2018.

Ведомственные строительные нормы

• ВСН 490-87 Минмонтажспецстрой СССР Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки.

Другое

• Руководство по проектированию свайных фундаментов.
• Руководство // по выбору проектных решений фундаментов. — М.: Стройиздат; ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, НИИЭС , ЦНИИПроект Госстроя СССР, 1984. — 193 с. — 40 000 экз.
• Рекомендации // по применению полых конических свай повышенной несущей способности. В развитии требований СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». — Пермский государственный технический университет при участии ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, 1995.
• Рекомендации по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах.
• Руководство // по проектированию свайных фундаментов. — М.: Издательство литературы по строительству (ГУП «НИИ оснований и подземных сооружений» Госстроя СССР), 1971.
• Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84) // . — 1984.
• Пособие по проектированию свайных фундаментов из забивных свай. ГУП «НИИ оснований и подземных сооружений» Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1965.
• ТР 100-99 // Технические рекомендации по устройству фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки / ГУП «НИИМосстрой» при участии ГУ «Мосстройлицензия» и Управления развития генплана. — М., 1999. — 22 с. — 100 экз.
• Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Заглубленные сооружения и конструкции, водопонижение, противооползневые сооружения и мероприятия, свайные фундаменты.

Техническая[править | править код]

Анкерные сваи — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Анкерные сваи — разновидность опорных свай, после погружения которых в грунт производится раскрытие опорной лопасти. После этого свая способна воспринимать как положительные, так и отрицательные нагрузки.

В настоящее время запатентовано множество различных конструкций анкерных свай, использующих различные механизмы раскрытия опорных плит^[1].

Классификация по методу погружения[править | править код]

• Забивные, такие сваи имеют заостренный конец и несминаемую опорную площадку, к которой прикладывается ударная нагрузка при погружении.
• Погружные, такие сваи имеют тупой нижний конец. Погружаются в пробуренную заранее скважину.

Классификация по диаметру опорной плиты[править | править код]

Отношение диаметров опорной плиты и ствола сваи зависит от несущей способности грунта на проектной отметке и составляет от 2 для полутвердых грунтов, и до 10 для текучих и текуче-пластичных грунтов.

Классификации по заполняемости бетоном[править | править код]

• Не заполняемые раствором
• С бетонированием опорной плиты.

Классификация по материалу изготовления[править | править код]

Анкерные сваи состоят из 3-х основных частей: ствол, опорная плита и шарнирная связь между ними. Обычно для долговечности конструкции шарнирные связи и опорные плиты изготавливаются из коррозиестойких сталей, а ствол — из углеродистых сталей различных марок с антикоррозионным покрытием.

Основным преимуществом является значительно меньшие трудозатраты и время монтажа по сравнению с другими типами опорных свай.

Анкерные сваи	Другие типы свай
Для монтажа не требуется применение механизированного оборудования	Требуется сваебойная машина или сваекрут
Не требуется большое рабочее пространство	Сложности монтажа у стены или в углу
Не происходит рыхление приствольного грунта	При установке винтовых свай лопасть проходит весь путь от поверхности до проектной отметки, разрыхляя грунт.
Для монтажа свай до Ø 219 требуется один человек	Требуется несколько человек
Возможность работы на склоне	Тяжелая техника не работает на склоне
Возможность горизонтальной или наклонной установки (укрепление стен котлованов)	Сложно или невозможно

1. Для правильного подбора типа и размера сваи требуется пробное бурение и монтаж испытательной сваи.
2. Сложность изготовления.
3. Требуется выдержка фундамента 1-2 недели до начала строительства (для свай с бетонированием опорной плиты).

1. ↑ Примеры некоторых патентов:

Ростверк — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свайное поле для ростверка на сваях

Ро́стверк (нем. Rostwerk, от Rost — решётка и Werk — строение) — верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, распределяющая нагрузку от несущих элементов здания (сооружения). Как правило, это железобетонная рама под несущими стенами здания и стоящая на вкопанных в землю колоннах, сбоку напоминая стол. Ростверк выполняется в виде балок или плит, объединяющих оголовки столбов (свай) и служащих опорной конструкцией для возводимых элементов здания (сооружения).

Подушка под ростверк

Ростверком также называется одиночный или двойной настил из брёвен или брусьев, уложенных на щебёнчатую, песчаную или гравийную подушку, и выполняющий роль фундамента для лёгких зданий в комбинации со сваями.

Однако многие^[кто?] сходятся во мнении, что настил, положенный на сваи путем использования съёмного оголовка, будет уже являться безростверковым фундаментом со сборным оголовком^{[источник не указан 759 дней]}.

Ростверк называется высоким, если он расположен значительно выше уровня грунта или воды (например, в причальных сооружениях портов), повышенным, когда его подошва совпадает с отметкой планировки грунта и низким, когда он заглублен в грунт (например, в фундаментах жилых и промышленных зданий). Материалом для ростверка в современном строительстве служат преимущественно бетон и железобетон (сборный или монолитный), реже — дерево и металл. Название «ростверк» возникло в связи с применявшейся ранее конструкцией, имевшей вид решётки из деревянных брусьев, по которой укладывался дощатый настил.

В высотных зданиях (небоскребах) ростверками называют решетчатые пространственные конструкции, расположенные вверху здания и/или на некоторых промежуточных этажах, которые служат для повышения пространственной жесткости здания и более равномерного распределения нагрузок между вертикальными несущими конструкциями (колоннами, стенами и т. п.). Ростверки также используются для опоры на них или подвешивания к ним конструкций нескольких этажей зданий ствольной конструктивной системы (с ядрами жесткости). В этом случае ростверк является консольной конструкцией. Используется также термин «аутригер-ростверк».

• Меделевич И. Р. Плотницкие и столярные работы. — М.: Стройиздат, 1950. — 320 с.
• Беленя Е.Н., Стрелецкий Н.Н. и др. Металлические конструкции. Специальный курс. Изд. 2-у, переработанное и дополненное. — М., Стройиздат, 1982. — с.286-289.
• Ростверк // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

Щебёночная свая — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Щебёночная свая (англ. vibro stone column) — строительный конструктив, состоящий из заполненной уплотнённым щебнем скважины. Применяется для укрепления слабых грунтов, склонных к разжижению — в первую очередь таких, как глины и суглинки, особенно под действием сейсмических деформаций. Обычно монтаж щебёночной колонны осуществляется специальной «флотирующей вибросистемой», которая одновременно создает скважину и сразу наполняет её щебнем с уплотнением. С этим связан английский термин «vibro stone column» (дословно — «вибро-каменная колонна»).

Примером использования щебёночных свай является строительство Крымского моста.^[1][2]

На обывательский взгляд просто засыпанный «столб камней» — это довольно странная строительная конструкция. Она действительно не используется для опоры несущих конструкций за исключением оснований под плитный фундамент. Обычно щебёночные сваи монтируются рядом со свайным фундаментом с целью укрепления грунта, в который погружены основные сваи из металлических труб или железобетона. При статической нагрузке щебёночные сваи играют малую роль, но при динамическом сдвиге грунтов, хотя это покажется невероятным, начинают себя вести подобно физике больших жёстких пружин. Кроме этого, даже уплотнённый щебень представляет собой пористую структуру и через себя стравливает избыточное давление воды в обвоженных глинах и суглинках. Всё это в совокупности уменьшает деформации и сокращает время стабилизации деформаций, что исключает возможность разжижения и потери прочности грунтов при сейсмическом воздействии.

Усадка фундамента благодаря щебёночным сваям снижается на практике в 2-6 раз.^[2][3][4][5]

Свайное жилище — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свайные жилища — дома, возведённые на сваях над поверхностью земли или над водой.

Геродот описывал народ пэонов, живший на Празийском озере, во Фракии, жилища которого устроены на сваях, на высоком помосте, сообщающемся узкими мостками с берегом.

Зимой 1854 года, вследствие необычно низкого стояния воды в Цюрихском озере, обнаружились в нем кое-где сваи, и ранее бывшие, впрочем, известными местным рыбакам. Прибрежные жители решили воспользоваться этим обстоятельством, чтобы отвоевать себе у озера лишней земли, захватив занятое сваями пространство и отделив его плотиной. При этих работах, копаясь среди остатков свай, они стали находить обделанные камни, кости, черепки. Это обратило внимание местных археологов (в особенности Келлера), которые и занялись здесь тщательными поисками, в результате которых было найдено множество остатков быта эпохи каменного века. Впоследствии усиленные поиски в этом направлении привели к открытию подобных же свайных построек в других озерах Швейцарии.

В эпоху неолита и раннего бронзового века свайные жилища были широко распространены в Альпах и на Паданской равнине (культура Террамар). Остатки свайных жилищ были обнаружены археологами также на Люблянских болотах в Словении, на озёрах Мондзе и Аттерзе в Верхней Австрии. Ранее археологи предполагали, что свайные жилища эпохи неолита и медного века представляли собой искусственные острова, подобно шотландским кранногам, однако как показывают современные исследования, большинство этих жилищ располагались на берегах озёр, которые оказались под водой намного позднее. Реконструированные свайные жилища представлены в музеях под открытым небом в Унтерульдингене и в Цюрихе. В неолитической Скандинавии существовал единственный пример свайного посёлка, который служил культовым центром — Альвастра в Швеции.

В наши дни свайные жилища широко распространены в некоторых местах на севере Бразилии, в Юго-Восточной Азии, в Папуа-Новой Гвинее и в Западной Африке. В Альпах подобные здания, известные под названием raccard, до настоящего времени используются в качестве амбаров. Подобные амбары также используются в Западной Африке, в частности, в ряде регионов Мали и Гвинеи, населённых носителями языков мандинка.

Свайные дома также распространены и в Западном полушарии, где возникли независимо от влияния Старого света и были распространены в ряде доколумбовых культур. В особенности подобные дома распространены в долинах тропических рек Южной Америки (палафито), в частности, Амазонки и Ориноко с притоками. Свайные дома были настолько широко распространены вдоль берегов озера Маракаибо, что Америго Веспуччи дал местности название Венесуэла (букв. «маленькая Венеция»). По мере того, как ураганы стали создавать опасность затопления для побережья Мексиканского залива, всё больше обычных домов стали перестраивать в виде свайных домов^[1].

Как правило, свайные дома строились для защиты от наводнений, но иногда также и в качестве складов, труднодоступных для мелких вредителей^[2]. Примерами подобных зданий в России являются лабазы. В Испании распространены своеобразные амбары оррео — постройки на сваях, защищённые от грызунов каменными горизонтальными плитами между каждой сваей и полом. Причём прежде в Астурии, по утверждению Николая Вавилова, посетившего её в 1927 году, такого типа постройки (он называл их «палафитическими») были преобладающими и использовались не только как амбары, но и как жилые помещения^[3]:142.

1. ↑ Fortified Home Design Pioneered on the Texas Gulf Coast > Texas Gulf Coast Real Estate > Texas Coast Real Estate News (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 14 марта 2010. Архивировано 7 сентября 2008 года.
2. ↑ Cambodian Heritage Camp yearbook (недоступная ссылка)
3. ↑ Вавилов Н. И. / А. Н. Краснов. «Пять континентов» / «Под тропиками Азии». — 2-е изд. — М.: Мысль, 1987. — 348 с. — 150 000 экз.

Сваи Википедия

Сваи из стальных труб

Сва́и — деревянные, металлические, бетонные или железобетонные стержни цельные или полые внутри, которые заглубляются в вертикальном или наклонном положении в грунт, либо выполняются в грунте у оснований зданий и сооружений с целью передачи выдёргивающей, придавливающей или срезающей нагрузки от надземной части на грунт.

Применение и расположение свай[ | ]

Свайные кусты

Сваи применяются для прорезки залегающих с поверхности слабых слоёв грунта и передачи действующих нагрузок на лежащие ниже слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями^{[~ 1]}.

Свайные фундаменты глубокого заложения^[en] используются, если:

1. грунты основания с достаточной несущей способностью расположены значительно ниже отметки поверхности;
2. строение очень тяжёлое (небоскрёб, мост) и увеличение размеров фундаментов нецелесообразно по экономическим, пра

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).