винтовые сваи история появления

История свайно-винтовых фундаментов

Первая винтовая конструкция была представлена в 1833-м году ирландским инженером Александром Митчеллом. С применением его новейшей технологии вскоре были сооружены маяки на реке Темзе (1838 г.) и еще не менее 150 различных сооружений, что принесло автору известность в научных кругах и хорошие денежные дивиденды.

Винт Митчелла

Выступая перед членами Общества гражданских инженеров, Митчелл смог убедительно доказать, насколько надежна и прочна винтовая конструкция, и какая огромная сила необходима для ее выдергивания из грунта. Изобретатель сразу очертил круг применения винтовых свай: строительство на обводненных территориях и проблемных грунтах, в том числе на мысах Великобритании с их зыбучими песками.

Ученые мужи по достоинству оценили работу простого инженера А.Митчелла, избрали его почетным членом своей организации и наградили золотой медалью Телфорда. Особого восхищения этот удивительный человек заслуживал еще и потому, что был совершенно слеп: еще в юности он потерял зрение вследствие серьезного глазного заболевания.

В 1838 г. Митчелл был приглашен крупной корпорацией из Лондона для закладки основания под маяк Malpin Sands на реке Темзе. Рабочие соорудили некое подобие плота с отверстием посередине, в которое и предстояло вставлять якорь с винтами. С помощью системы с 4 рычагами общими усилиями тяжелые свинцовые сваи удалось завинтить. Англичане со скептицизмом отнеслись к идее «ирландского выскочки», но задача по возведению фундамента была решена успешно.

Впоследствии первый в мире свайно-винтовой фундамент, возведенный на Темзе, честно прослужил людям больше 30-ти лет.

Начало массовой реализации проектов

Через некоторое время хозяева порта на р.Таин выплатили Александру Митчеллу 2500 фунтов – просто небывалый по тому времени гонорар за использование винтовых свай при монтаже якорных бочек. Ввинченные в речное дно якоря были рассчитаны на удержание 4 больших суден, но на самом деле к каждому из них было пришвартовано по 7-8 кораблей. В это время над годом пронесся разрушительный ураган, который принес убытков с порту, расположенному по соседству на 30 тысяч фунтов – бетонные волнорезы не справились с нагрузкой, и суда просто выбросило на сушу. Винтовые якоря порта на р.Таин, несущие двойную против заявленной нагрузку, выстояли с честью, благодаря чему имущество компании осталось невредимым.

Это событие и стало главной отправной точкой для начала массовой реализации строительных проектов с использованием идеи Митчелла. По новой технологии возводились основания под многочисленные маяки, причалы, пирсы, виадуки, ж/д мосты в Европе и Америке. Особенно успешно и со значительной экономией средств удавалось сооружать плавучие сооружения на винтах, многие из которых действуют до сих пор, а это ни много, ни мало – почти 200 лет.

Технология Митчелла за это время была существенно усовершенствована и приспособлена для нужд современного строительства. С ее помощью возводятся фундаменты под дома, мачты, столбы на воде, болотах, торфяниках, песчаных и зыбучих почвах. И всегда эти конструкции надежны, несложны в монтаже и обладают просто невероятной удерживающей силой.

Применение в военной промышленности

То преимущество, что винтовые сваи можно использовать многократно, было высоко оценено военными ведомствами. Благодаря несложному процессу монтажа / демонтажа и транспортировки появилась возможность быстрой разборки и переноса стратегических объектов в другие места с установкой их на любых почвах.

Технология Митчелла давала возможность военным в несколько раз уменьшать издержки по сравнению с забивными сваями и бетонными фундаментами. Немного позже по этой методике стали строить небольшие дома для отдыхающих, и лишь спустя некоторое время свайно-винтовая технология была впервые использована для гражданского малоэтажного строительства.

Российские последователи Митчелла

Ведущие ученые, в том числе российские, много трудились над усовершенствованием винтовых свай. Благодаря их исследованиям со временем сваи Митчелла обзавелись лопастями особой формы из суперпрочного металла. Это дало возможность увеличить надежность и увеличить срок эксплуатации винтовых конструкций, а значит, и сооружений, построенных с применением этой методики.

В прошлом веке советский профессор Владислав Дмоховский занимался изучением проблем прочности гидротехнических сооружений. Именно он первым в нашей стране теоретически доказал преимущества винтов перед забивными сваями при строительстве на сложных грунтах.

Виктор Железков – российский ученый, всю жизнь посвятивший изучению и усовершенствованию свайно-винтовой технологии. Им написано около ста научных работ, отражающих процесс и результаты исследований по оценке эффективности свайных опор.

Среди идей ученого – методика расчета предельных нагрузок для винтов, разработка методики монтажа с помощью КМУ, рамно-винтовые опоры (РВО), сокращающие время возведения и ремонта мостов, опор ЛЭП и т.д.). Звание доктора наук В. Железков получил, когда ему исполнилось 80 лет, защитив диссертацию на тему «Применение винтовых свай при строительстве мостов».

Другой отечественный ученый, Сергей Петухов стал главным инициатором популяризации применения винтов в частном малоэтажном строительстве в нашей стране. Труды Петухова доказали, что небольшие сваи –108 мм в диаметре и с лопастями 30 мм – могут стать идеальным вариантом для строительства оснований под каркасные, брусовые или панельные дома, поскольку каждая из них может выдержать до трех тонн нагрузки.

Заключение

Качество и высочайший уровень работы мастеров прошлого не может не вызывать восхищения. Причал, сооруженный в 50-е годы позапрошлого столетия, пришлось демонтировать несколько лет назад. Вывинченные со дна сваи были просто в идеальном состоянии: по уверениям инженеров, конструкция могла бы простоять еще лет двести. А причиной демонтажа стало пересыхание реки: сооружение просто стало ненужным.

Источник

Винтовые сваи: история появления, плюсы и минусы

Винтовые сваи используются при строительстве фундаментов для различных объектов – временных построек, домов для постоянного проживания, дач, заборов, рекламных конструкций. Такие опоры приобрели большую популярность благодаря простоте монтажа, небольшим срокам установки и универсальности.

История появления винтовых свай

Лопастные трубы – строительные изделия, которые имеют почти 200-летнюю историю. Впервые концепцию винтовых свай в 1833 году разработал инженер-строитель Александр Митчелл. Он предложил дополнить лопастями деревянные трубы для ввинчивания их в почву, чтобы сократить время на строительство и уменьшить число рабочих, необходимых для этого процесса.

Традиционное забивание было более сложным: трубу с якорным винтом на конце вбивали в землю при помощи большого деревянного колеса. Для строительства фундамента таким способом требовались усилия 20-30 человек.

Позднее в 1838 году английские исследователи, опираясь на труды Митчелла, создали маяк Maplin Sand. Базой основания послужили закрученные в почву девять винтовых конструкций. Позднее такая технология стала использоваться для укрепления большинства морских пирсов и маяков, а первым ученым, применившим методику, был Евгениус Берч.

В российском домостроении также использовались винтовые конструкции. Советские ученые в 1950-1960 годах спроектировали трубы с лопастями, которые отлично подошли для использования при монтаже фундаментов на замерзших и слабых грунтах. Кроме того, в годы активной советской застройки свайная технология позволила сократить срок возведения новых домов.

Первые несколько десятилетий лопастные конструкции были цельнолитыми и изготавливались из чугуна или древесины. Современный вид и полый корпус опоры приобрели только в начале 20 века.

Конструкция и характеристики

Рассмотрим подробнее вопрос, что такое винтовые сваи, и из каких элементов они состоят. Конструкция включает металлическую трубу диаметром от 57 до 325 мм, с прикрепленной спиралеобразной лопастью, которая предназначена для вкручивания в землю и прочной фиксации. Каждая труба покрыта антикоррозийным веществом, а в ее верхней части установлен оголовок. Он является соединительным элементом между цилиндром трубы и ростверком. Дополнительным компонентом трубы является заостренный наконечник, на котором располагаются несущие лопасти.

Свайная конструкция является механически прочной, а за счет лопастей она легко сохраняет свою устойчивость в недрах почвы, несмотря на нагрузку здания.

Типы наконечника

Благодаря наличию острого наконечника, винтовая труба легко проникает в глубокие слои грунта, при этом нанося минимальный вред почве, корням деревьев и растений. Этот элемент может изготавливаться путем сварки или литья.

Для сварного наконечника характерны следующие особенности.

Литой наконечник можно охарактеризовать по следующим параметрам:

Количество лопастей

Одной из характеристик винтовых свай является определенное количество лопастей. Их количество может быть равно одной, двум или трем. Однолопастные конструкции универсальны, но рассчитаны на небольшие нагрузки и использование на достаточно плотном грунте. Многолопастные изделия могут применяться для установки на слабых грунтах и обладают повышенной устойчивостью к нагрузкам, в том числе ветровым.

Толщина металла

Особую роль в надежности конструкции трубы играет толщина металла. Она подбирается с учетом планируемой нагрузки, особенностей почвы и требований к фундаменту.

Согласно ГОСТ 10705-80 минимальные значения толщины стенок – 2 мм для нейтральной почвы, свыше 3 мм – для грунта с возможностью химических реакций. Плотность лопасти трубы составляет 5-12,5 мм.

Компания «СваиНева» использует в производстве сталь марки СТ-20, отвечающую современным строительным нормам, и выпускает трубы с толщиной стенки – 3,5 мм.

Защитное антикоррозийное покрытие

Для того чтобы предотвратить разрушение и увеличить надежность стальной трубы, на сваи наносится антикоррозийное покрытие. Это может быть оцинковка или полимерный слой. Согласно ГОСТ 10705-80 толщина полимерного соединения должна составлять минимум 400 мкм.

Достоинства фундамента на винтовых сваях

Фундамент на винтовых опорах – один из самых востребованных на рынке строительства. Его чаще всего используют на возвышениях, илистой, болотистой, глинистой почве, при возведении гидротехнических построек, жилых домов, пирсов и причалов.

Высокая скорость монтажа

Для монтажа винтового фундамента требуется меньше времени, чем при строительстве оснований из других материалов. Рассмотрим процесс поэтапно.

На скорость монтажа также влияет время года, тип почвы, вес планируемой конструкции, количество труб.

Возведение в любое время года

Одним из преимуществ винтовых свай является возможность их монтажа вне зависимости от погодных условий и времени года. Все потому, что трубы ввинчиваются ниже глубины промерзания поверхности земли и закрепляются в слое твердой почвы, которая имеет положительную температуру.

Особенностью монтажа фундамента зимой является необходимости расчистки территории от снега для ее разметки. В остальное время года дополнительной подготовки участка не требуется.

Низкая стоимость

Стоимость свайного фундамента зависит от количества и размеров опор, материала обвязки. На цену также влияет сложность рельефа и проводимых работ.

Можно отметить, что конструкция винтового фундамента обходится дешевле, чем создание бетонного ленточного основания. Смета расходов на строительство получается ниже за счет использования более доступных изделий, отсутствия необходимости в специальной габаритной технике.

Проветриваемый цоколь предотвращает гниение пола

Фундамент из винтовых опор подходит для строительных конструкций из дерева, щита, каркаса, кирпича, пеноблоков. Особенности конструкции способствуют проветриванию цокольного этажа, естественной вентиляции, отсутствию влаги. Эти факторы оказывают влияние на долговечность постройки.

Возможность повторного использования

Основание из винтовых труб можно использовать неоднократно. Когда сваи становится не нужны на одном объекте, их можно легко демонтировать и перевезти на другой участок. При этом легко добиться экономии на покупке материалов, вкладываясь только в транспортировку, монтажные и демонтажные работы. Эта особенность делает фундамент очень популярным при установке временных сооружений, бытовок, рекламных конструкций.

Единственное отличие, которое нужно учитывать при монтаже опор для повторного использования, это отсутствие бетонирования. Трубы, заполненные внутри бетоном, уже не подлежат дальнейшему использованию на других площадках.

Экологичность винтовых свай

Важной особенностью труб является возможность их использования в экологически чистых лесах, на охраняемых природных территориях России. Монтаж происходит без использования крупногабаритной техники и нарушения природного ландшафта.

Недостатки фундамента на винтовых сваях

При использовании винтовых свай необходимо учитывать определенные недостатки и ограничения. Особое внимание следует обратить на металлическую основу труб, которые могут подвергаться коррозии, а также правильность их установки, напрямую влияющую на надежность будущего основания.

Невозможность использования в грунтах, вызывающих быструю коррозию

Существуют разновидности почвы, для которых не следует использовать винтовой фундамент. К ним относятся грунты, имеющие электрическое сопротивление или высокое содержание органических соединений. В такой почве трубы разрушаются быстрее из-за активной коррозии.

Стоит учесть, что нельзя устанавливать фундамент рядом с железной дорогой. Это ограничение связано с возникновением сильных вибраций во время движения транспорта, которые оказывают негативное влияние на прочность строения.

Специалисты «СваиНева» проконсультируют по вопросу возможности установки фундамента на вашей территории, подберут подходящий тип винтовых опор, сделают необходимые расчеты и монтаж основания.

Невозможность углубления свай в каменистую почву

Проводить монтаж свай на твердом грунте и скалистой местности достаточно сложно. В таком случае может потребоваться применение специальной техники, использование более дорогостоящих толстостенных опор.

На некоторых видах каменистой почвы установка винтового фундамент может быть невозможна из-за риска повреждения опор. Поэтому прежде, чем принимать решение о выборе основания, стоит провести пробное бурение и предварительное исследование грунта.

Высокая стоимость строительства теплого подвала

Строительство дома на винтовых опорах не исключает возможность обустройства подвала или цокольного этажа, но здесь есть свои нюансы. Затраты на гидроизоляцию и утепление свайного основания будут выше, чем при возведении дома с цоколем на ленточном фундаменте. Владельцу здания придется вложить средства в создание песчано-гравийной подушки на дне котлована, формирование стен подвала из кирпича, пеноблока или других материалов и комплексное утепление.

Что влияет на долговечность винтовых свай

Долговечность свай напрямую влияет на срок эксплуатации всего здания. Поэтому важно учитывать все факторы, которые оказывают на нее воздействие:

Срок службы лопастных опор компании «СваиНева» составляет не менее 80 лет. Для того, чтобы сделать наши изделия наиболее долговечными мы используем двухкомпонентную антикоррозийную обработку и роботизированную сварку для соединения элементов винтовой трубы. Также мы предлагаем услуги по проведению пробного бурения и монтажу фундамента.

Источник

Свайно-винтовой фундамент: его характеристики и для каких типов построек применяется

В малоэтажном строительстве для фундамента используют винтовые сваи. Такие основы обладают несколькими преимуществами. Однако крайне важно соблюдать нормы строительства.

Что такое винтовые сваи

Под сваей принято понимать металлическую опору, вертикально установленную в землю. Она состоит из нескольких частей:

Свая устанавливается путем бурения, после чего опоры соединяют ростверком для фундамента.

История появления

Широкое использование свайного фундамента стало возможным в начале 50-х гг. Развитие этой строительной технологии было обусловлено появлением оборудования для ввинчивания опор.

В этом труде содержалось большое количество технических указаний по вопросам проектирования свайных фундаментов. С того времени эти разработки приняли в качестве стандартов.

Винтовые сваи широко используются для строительства оснований.

Нормы и правила, используемые в XXI в., несколько изменились, однако многие положения были заимствованы из ТУВС-55.

Преимущества и недостатки

Свайный фундамент обладает рядом преимуществ:

У фундамента из свай существует несколько недостатков, однако их можно минимизировать:

Разновидности опор

Производители свай предлагают несколько видов изделий. Они различаются по нескольким критериям:

Все эти характеристики оказывают влияние на эксплуатационные качества готовой конструкции.

По диаметру и длине

Длина опоры в каждом случае рассчитывается индивидуально. При этом важно учитывать несколько показателей:

В большинстве случаев длина опоры варьируется в пределах 2500-3500 см.

Диаметр опор — от 57 мм до 130 мм. От этого показателя зависит прочность готовой конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают несколько вариантов изделий:

По типу наконечников

Винтовые сваи бывают 2 видов:

По количеству лопастей

По материалу изготовления

В зависимости от применяемой стали выделяют несколько видов опор:

По типу защитного покрытия

Стальные опоры после установки будут взаимодействовать с влагой, поэтому им необходима надежная наружная защита от коррозии. Лучше всего выбирать изделия, которые уже обработаны защитным составом на заводе. Существует несколько типов покрытий. Максимальную защиту обеспечивают эпоксидные и полиуретановые составы, а также цинкование холодным способом.

Стандартные полимерные покрытия и цинкование горячим способом не могут обеспечить высокую защиту от появления ржавчины.

По области применения

Сваи различаются шириной и расположением лопастей, строением наконечника. Эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики. По области применения винтовые опоры делят на 4 категории:

Оптимальный тип винтовых свай для использования в строительстве дома

Наиболее востребованными являются сваи с 1 лопастью. Они подходят в большинстве случаев малоэтажного строительства. При этом важно правильно выбрать сечение опоры.

Для возведения 2-этажных домов, строений из кирпича или блоков требуются многолопастные сваи.

Монтаж фундамента на каменистом грунте требует использования опор с длинным наконечником и винтовой узкой лопастью.

Для каких строений можно использовать винтовые сваи

На фундаменте из свай можно возводить:

Срок службы

При правильном выборе свай, расчете и установке опор фундамент сохраняет прочность в течение 50-80 лет. На практике конструкция может сохраняться в течение более длительного времени.

Это зависит от особенностей эксплуатации и типа антикоррозионного покрытия.

Считается ли это капитальным фундаментом или нет

Под капитальным принято понимать такое основание постройки, которое невозможно разобрать без нанесения ущерба всей конструкции. Такой фундамент должен быть заглублен в почву до уровня ее промерзания. На основании этого определения фундамент на винтовых сваях можно считать капитальным.

Критерии выбора

Подбор свай осуществляется с учетом нескольких показателей:

Стоимость винтового фундамента

На стоимость свайного основания влияет несколько показателей:

Расчет и проектирование свайно-винтового фундамента

Точный расчет винтового фундамента выполняет конструкторское бюро. Этот этап входит в список обязательных работ при подготовке проектно-технической документации на возведение здания. При этом учитываются несколько показателей:

Оценка несущей способности

Для каждой сваи указывается ее несущая способность. Так, для опоры диаметром 108 мм этот показатель достигает 5-9 т. Ориентироваться только на эти характеристики не следует, т. к. диапазон составляет 4 т.

На это значение влияет и несущая способность почвы, которая изменяется в зависимости от ее типа. Определить вид грунта для дальнейших подсчетов можно 3 способами:

Оценка нагрузок

Под нагрузкой принято понимать вес готового строения вместе с мебелью и снежным покровом на крыше в зимнее время. Расчет лучше поручить опытным специалистам, однако приблизительные данные можно вычислить самостоятельно.

Для расчета потребуется несколько показателей:

Число свай

Чтобы рассчитать количество опор, суммарное значение нагрузки при строительстве делят на возможную нагрузку 1 сваи. Если полученное число дробное, то его округляют в большую сторону. Например, результат 14,7 будет округлен до 15. Количество опор, полученное в результате расчета по формуле, является минимальным, но не окончательным. Некоторые корректировки вносят с учетом проекта здания. При этом важно учитывать план постройки и материал, используемый для строительства:

При расстановке свай важно соблюдать несколько требований:

Этапы установки свайно-винтового фундамента

Монтаж фундамента состоит из нескольких этапов:

Вкручивание винтовых свай и их выравнивание

Процесс установки свай не зависит от типа наконечников, грунта, количества лопастей. Работа состоит из нескольких этапов:

Заливка полостей труб бетоном

Трубы, срезанные до нужной высоты, рекомендуют заливать бетоном. Такие меры предотвращают образование конденсата внутри и повышают пространственную жесткость готового фундамента.

Обвязка винтовых свой ростверком

К верхней части труб приваривают оголовки и обвязывают ростверком. Эта конструкция должна располагаться на высоте 0,5-0,7 м от земли.

Для выполнения этой работы подходит несколько видов строительных материалов: железобетон, деревянный брус и металлический швеллер. Каждая технология обладает преимуществами и недостатками.

Технология обвязки различными материалами

При обвязке железобетоном по всему периметру монтируют съемную опалубку. Внутри сооружают армирующий каркас из рифленой арматуры и связывают его с опорами. Конструкцию заливают бетонным раствором. Преимуществом железобетонной обвязки является высокая несущая способность. По такой технологии строят кирпичные дома.

При обвязке сооружают армирующий каркас.

Для металлического ростверка к оголовкам с помощью сварного шва крепят швеллер. Такая конструкция уступает железобетону в прочности, но экономит время и средства.

Ростверковая обвязка деревянным брусом крепится к оголовкам болтами или саморезами.

Бревна соединяются в полдерева. Такая технология подходит для срубов и каркасных домов.

Сравнение с другими вариантами

Помимо винтовых конструкций, существует несколько других видов свай. Они различаются материалами изготовления и способами установки. Визуальное различие можно увидеть на схемах и фото.

Свайно-ленточная конструкция

Под свайно-ленточной конструкцией понимают буронабивной свайный фундамент. Для его устройства в грунте пробуривают отверстие с полусферической подошвой, вставляют в него каркас из металлического прута и заливают бетоном. Колонны обвязывают железобетонным ростверком.

Свайно-ленточная конструкция — буронабивной фундамент.

Такая конструкция обладает повышенной прочностью, но не используется на болотистых, илистых и скалистых почвах.

Сваи из железобетона

Такие изделия представляют собой армированные бетонные столбы квадратного сечения. Их устанавливают без предварительных земельных работ при помощи специализированного устройства. Из недостатков называют невозможность заглубления своими силами и более низкую прочность по сравнению с винтовыми опорами.

Полезные рекомендации

Для сооружения прочного основания стоит крайне внимательно изучить особенности грунта и подобрать подходящие опоры. Опытные строители рекомендуют поручить расчеты проектной организации.

Отзывы пользователей

Олег, 45 лет, Воронеж

Весной для коттеджа строили забор с кирпичным цоколем. Для фундамента брали сваи небольшого диаметра. Строителей не нанимали, с другом вдвоем справились за 2 дня. Работу выполняли по фотографиям и рекомендациям из интернета.

Геннадий Андреевич, 52 года, Орел, строитель

Уже больше 10 лет строим дачные дома, коттеджи, недавно была заказана русская изба. В большинстве случаев заказчик просит, чтобы дом был готов поскорее. В этом случае винтовые сваи — лучшее решение. Бригада за день-два справляется. Плюс экономия хорошая.

Сейчас действующий прораб на одной крупной строительной фирме, занимающейся застройкой коттеджных посёлков и строительством частных домов. Раннее сам на протяжении 14 лет в качестве исполнителя занимался строительством домов и ремонтом жилых помещений.

Источник