Технико-экономическая целесообразность применения винтовых свай в строительстве

Основное назначение свай – это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

1. Результатов инженерных изысканий для строительства;
2. Сведений о сейсмичности района строительства;
3. Данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
4. Действующих на фундаменты нагрузок;
5. Условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;
6. Экологических требований;
7. Технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;
8. Геоподосновой или инженерной цифровой модели местности (ицмм) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;
9. Технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями.

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

• забивные и вдавливаемые (далее – забивные);
• сваи-оболочки железобетонные диаметром более 0,8 м;
• набивные бетонные и железобетонные;
• гбуровые железобетонные;
• винтовые сваи.

Винтовые сваи – это сваи, состоящие как минимум из одной металлической винтовой лопасти (спирали) и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с регулируемым вдавливанием с лидерными скважинами или без них [5].

Перспективы применения винтовых свай при возведении фундамента действительно огромны. Данная технология обладает большим перечнем неоспоримых преимуществ по сравнению с классической технологией возведения фундамента. В будущем винтовая резьба в качестве фундамента может заменить приличный массив существующих технологий и приспособлений для возведения фундаментов. Уже сегодня винтовые сваи получили широкую известность при возведении фундаментов для различных объектов.

Массовое использование винтовых свай в частном строительстве (заборы жилых домов, фундаменты загородных домиков) началось около 10 лет назад. Можно смело сказать, что фундамент, возведенный с использованием винтовых свай, является достаточно новым типом фундаментной конструкции для строящихся зданий и инфраструктуры.

Известен способ возведения буронабивной винтовой сваи в грунте, включающий образование скважины в грунте путем бурения и выдачи разрушенного грунта на поверхность посредством полого шнекового бурового снаряда с породоразрушающим инструментом, извлечение бурового снаряда из скважины и заполнение бетоном скважины по мере поднятия бурового снаряда, размещение в скважине металлического каркаса после полного выхода бурового снаряда из скважины и заполнения ее бетонной смесью [6].

Недостатком аналога является высокая трудоемкость реализации способа, обусловленная необходимостью погружения каркаса в заполненную бетонной смесью скважину, причем на всю ее глубину для обеспечения несущей способности.

Система возведения фундамента из винтовых свай имеет также многие неоспоримые преимущества:

1. Винтовые сваи можно использовать в любых грунтах, кроме скалистых и крупнозернистых камней;
2. Стоимость работ по возведению фундаментов на сваях, как правило, значительно ниже, чем при возведении классических фундаментных конструкций;
3. Фундамент на винтовых сваях можно использовать многократно. Сваи очень просты в монтаже, а также легко демонтируются, что очень важно для быстрого развертывания и складывания стратегических объектов;
4. Установка винтовых свай осуществляется в кратчайшие сроки по сравнению с традиционными фундаментными конструкциями. Это позволяет значительно увеличить время [3, с. 43-47].

Сегодня технология изготовления винтовых свай также активно развивается. Разработка приобрела многовекторный характер, включая изменения и усовершенствования конструкции отвала, использование различных типов труб для корпуса сваи и применение новых инновационных материалов при изготовлении отвалов [4, с. 27-34].

Разнообразие свайно-винтовой технологии позволило широко использовать ее при строительстве промышленной инфраструктуры на месторождениях, где преобладают сложные грунтовые условия.

Это дало большой толчок развитию теории и практики свайно-винтового фундамента.

На данный момент российские винтовые сваи широко популярны при строительстве электрических сетей, военном строительстве, что объясняется рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционной свайной технологией. Высокая скорость и низкая трудоемкость монтажа. Отсутствие воздействия погружения. Возможность установки свай в труднодоступных местах. Отсутствие сверления. Возможность проведения строительно-монтажных работ круглый год [1].

Кроме того, технология винтовых свай адаптирована к современным тенденциям в области экологической безопасности, поскольку не используются земляные работы, исключающие работу на свалках.

При демонтаже заложенного фундамента в окружающей среде отсутствуют конструктивные элементы, загрязняющие его или нарушающие его водно-тепловой режим.

Многие из этих преимуществ полностью оправдывают использование винтовых свай при строительстве.

Принимая во внимание современные темпы механизации и автоматизации строительства, были решены многие проблемы, связанные с просадкой свай, предотвращением коррозии тела сваи и лопасти [3, с. 43-47].

Наличие различных типов, конфигураций и размеров винтовых лопастей для свай позволяет существенно изменять характеристики фундамента, размещаемого на нагромождении свай.

Особенно сильный толчок развитию теории и практики устройства фундамента из винтовых свай дало их применение в районах добычи полезных ископаемых, где преобладают сложные грунтовые условия. Все эти разработки в настоящее время получили широкое применение в промышленном и гражданском строительстве.

Вывод

1. Технология винтовых свай быстро развивается и в будущем может заменить многие существующие традиционные свайные технологии. Использование этой технологии имеет широкий спектр применений (малоэтажное строительство, благоустройство городов, строительство опор линий электропередачи и оборудования для добычи нефти).
2. В настоящее время развивается технология нарезания винтовой резьбы. Развитие идет в нескольких направлениях–использование лопастей из новых материалов, улучшенная конструкция лопастей, использование различных типов труб и т. д.

1. Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетических и других отраслях строительства [Текст]. – СПб.: Издательский дом «Прагма», 2004. – 125 с.
2. Пенчук В.А. Винтовые сваи и анкеры для опор: Изд-во «Будiвельник». Киев. – 2015. – 96 с.
3. Алексеев А.Г., Безволев С.Г., Сазонов П.М., Звездов А.А. О необходимости исследований работы винтовых свай и актуализации норм проектирования свайно-винтовых фундаментов // Промышленное и гражданское строительство. – 2018. – № 1. – С. 43-47.
4. Щербаков В.С., Денисова Е.Ф. Система автоматизации моделирования процесса погружения винтовой сваи // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2010. – № 3. – С. 27-34.
5. СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».
6. Патент РФ №2717554 С1, дата приоритета 28.11.2019, дата публикации 24.03.2020, авторы: Преснов О.М. и др., RU