Винтовые сваи

История

Первый инженер в истории, применивший винтовые сваи при строительстве, был ирландец Александр Митчелл (1780-1868). Он использовал свайный фундамент на водянистом грунте морского дна для возведения маяка в Мэплин Сэндс (устье реки Темзы) в 1838 году. Позже за это изобретение был удостоен медали Телфорда.

В отечественной строительной науке известен Владислав Карлович Дмоховский, который в начале 20 века исследовал свайные основания. Его исследования показали, что существуют такие грунты, в которых винтовые сваи имеют большие преимущества перед забивными. К таким грунтам относятся: вечная мерзлота, обводнённые, слабые.

Идея конструкции

Основная идея – сделать так, чтобы сваю можно было вкрутить, а не вбивать. Для этого к трубе крепится наконечник, задача которого ввинчиваться в грунт и уплотнять его. Свая вкручивается в землю специальными приспособлениями, как ручными так и на механической тяге.

Какие бывают сваи

Сваи различаются диаметром; длинной; размером, количеством и формой лопастей наконечника; способом изготовления.

Самое главное, что определяет свойства сваи – это её наконечник. Поэтому разумно делить сваи по типу наконечников.

• Классификация 1 (по способу изготовления):

- сварной наконечник. Из листового металла. Приваривается к конусообразному наконечнику трубы по кругу.
- литой наконечник. Отливается цельным, далее крепится к трубе.

• Классификация 2 (по форме):

- однолопастные.
- двухлопастные.
- в виде шурупа.

Применение винтовых свай

С использованием винтовых свай, вы можете построить:
- заборы (от деревянных до каменных);
- беседки, навесы, террасы;
- баню;
- дом (от деревянных одноэтажных до высотных бетонных);
- ангар;
- гараж;
- защитный экран вдоль автомагистралей;
- опоры под ЛЭП;
- рекламные щиты;
- гидротехнические сооружения;
- фундамент для промышленных теплиц…

Как усилить винтовую сваю

Для защиты от коррозии применяется антикоррозионная обработка с последующим покрытием краской.

Литой наконечник выдерживает большие нагрузки при ввинчивании, и более устойчив к коррозии.

Для повышения несущей способности, во внутреннюю полость сваи закачивают бетон, что дополнительно приводит к уменьшению коррозии.

Как рассчитываются свайные конструкции

При расчёте свайных конструкций учитываются следующие факторы:
- необходимая несущая способность сваи;
- параметры грунта (прочностные и деформационные характеристики, объёмный вес, сопротивление под нижним концом сваи, сопротивление на боковой поверхности, коэффициент постели грунта на боковой поверхности сваи);
- уровень промерзания грунта;
- устойчивость свайной конструкции в целом, при приложении горизонтальных нагрузок;
- усадка от вертикальных нагрузок;
- воздействие крутящих моментов;
- прочность, сопротивление материала сваи;
- образование и раскрытие трещин;
- возможная перегрузка;
- сейсмически опасный район или нет;
- деформация земной поверхности;
- усадка грунта;
- учитываются особые сочетания нагрузок;
- деформация свай под нагрузкой;
- собственную массу сваи.

Технология монтажа винтовых свай

Выбор технологии монтажа зависит от размера сваи и от твёрдости грунта.

При небольшой свае и мягком грунте, возможно вкрутить её вручную используя вороток. Вороток крепится примерно так же, как гаечный ключ. Однако, даже в этом случае, работа очень трудоёмка. Не стоит рассчитывать на то, что она будет выполнена быстро. Кроме того, иногда грунт имеет локальные уплотнения, вследствие чего силы 1 человека может оказаться недостаточно.

Если грунт твёрдый, либо свая длинная / тяжёлая / большого диаметра, то без применения специального оборудования не обойтись. Дополнительные затраты окупаются большой скоростью монтажа, чётким соблюдением вертикали, чётким соблюдением необходимой глубины ввинчивания. И дополнительно, вам сразу подрежут все сваи по нужной высоте.

Строительство домов на сваях

Сваи, прежде чем на них поставить дом, обвязывают (обваривают) металлическим каркасом, который является тяжёлой металлической конструкцией. Чтобы не разошлись сварные швы, необходимо тщательно соблюдать сварочные технологии. Затем локально в местах швов выполняется антикоррозионная обработка, если швеллера для каркаса имели заводскую обработку. Или же делают полную антикоррозионную обработку после монтажа всего каркаса.

Существует опасность недостаточной жёсткости каркаса, которая ведёт к повышенной нагрузке на изгиб фундамента. И самое неприятное то, что это становится понятно только тогда, когда строительство всего дома завершено или почти завершено, или даже спустя несколько лет: в местах наибольшего прогиба образуются трещины, иногда даже по всей высоте стены. Для деревянных домов эта проблема менее актуальна, но всё же есть риск получить в местах стыка стен и крыши большие щели, которые плавно растут в течении до 3-х лет, пока продолжается процесс усадки дома.

Заключение

В заключение отметим достоинства и недостатки свайных конструкций. Достоинств больше, и они весомее. Недостатки же являются следствием некачественного изготовления, либо не правильной установки. Судите сами:

• Достоинства

- быстрый монтаж, нет технологических перерывов перед началом выполнения последующих работ: заливка фундамента, монтаж перекрытий, сбор каркаса;
- возможность использовать на плавучих грунтах;
- возможность использовать в скальных породах;
- возможность сэкономить на выравнивании участка;
- возможно проведение работ над подземными коммуникациями, перенос которых невозможен;
- подвод инженерных коммуникаций может быть осуществлён позже между сваями;
- монтаж можно производить в любое время года, так же в условиях вечной мерзлоты;
- нет вибрации при ввинчивании.

• Недостатки

- возможно повреждение антикоррозионного и лакокрасочного покрытия при установке в каменистый грунт (эта проблема устраняется правильным подбором марки сплава);
- ни в коем случае нельзя делать заземление в сваю, так как это приводит к наличию блуждающих токов, которые в свою очередь вызывают коррозию;
- большая вероятность получить низкое качество сваи при самостоятельном изготовлении;
- если устанавливаете самостоятельно, то имейте в виду, что ошибки ведут к уменьшению нагрузочной способности.