Винтовые сваи большого и малого диаметра в строительстве

Винтовые сваи и анкера можно применять в различных грунтовых условиях, кроме скальных. Они дают возможность избежать трудоемких работ по копке котлованов. Фундаменты из винтовых свай и анкерные закрепления по сравнению с традиционными обладают рядом существенных преимуществ. Наиболее важными из которых являются малая материало- и трудоемкость, полное отсутствие земляных работ, сохранение грунтов оснований в естественном состоянии, безударное погружение, высокая точность установки в плане и по высоте. Особенно винтовые сваи и анкера целесообразны в обводненных грунтах.

Винтовые сваи находят применение в фундаментах ЛЭП, опорах контактной сети железных дорог, при возведении вышек сотовой связи, при строительстве нефте- и газопроводов на заболоченных, просадочных и пучинистых грунтах, при строительстве разборных, временных мостов и причалов, а также фундаментов малоэтажных зданий и сооружений.

Опыт применения фундаментов на винтовых сваях и анкерных закреплениях показал их эксплуатационную надежность и высокую экологическую эффективность, возможность круглогодичного ведения строительно-монтажных работ.

В институте ОАО «Севзапэнергосетьпроект» разработан типовой проект «Винтовые сваи, анкера и фундаменты на винтовых сваях» [1].

Анализ экспериментальных работ в нашей стране и за рубежом позволил разработать рекомендации по проектированию и изготовлению винтовых свай и анкеров оптимального параметра, погружаемых без дополнительного пригружающего усилия. Определены оптимальные параметры винтовых наконечников.

Винтовые сваи в строительстве

Рис.1. Машина УБМ-85.

В настоящее время отработана технология изготовления винтовых сварных и литых наконечников из углеродистых сталей ВСтЗсп5, 09Г2С и низколегированных ЮхСНД и 10Г2СХ.

Завинчивание свай (анкеров) большого диаметра рекомендуется осуществлять не менее 4,0м по соображениям надежности. Что касается свай малого диаметра, погружение их должно осуществляться с учетом глубины промерзания, а также расчетной несущей способности.

Расчет несущей способности винтовых свай на сжимающую и выдергивающую нагрузки нами изложен в Межвузовском сборнике СПбГАСУ 2006 г. стр. 37-41 [4].

При небольшом объеме работ погружение винтовых свай может осуществляться тросовыми кабестанами с использованием лебедок трелевочных тракторов, тягачей и автомобильных кранов.

Хорошо зарекомендовали себя и гидрокабестаны, которые навешиваются как съемное оборудование на экскаваторы Е-14 (Е-18) с емкостью ковша 0,5м3 [3]. Наиболее перспективной является машина УБМ-85, выпускаемая ОАО «Завод Стройдормаш» [3].

Машина предназначена для выполнения работ по устройству фундаментов на винтовых сваях, погружения анкеров и работ по бурению скважин непрерывным шнеком диаметром от 200 до 800мм и глубиной до 6,0м. Основными узлами машины являются:

  • четырехсекционная телескопическая стрела с обеспечением диапазона рабочих вылетов в пределах от 1,8 до 12м;
  • колонна, устанавливаемая на опорно-поворотном устройстве;
  • рама с гидравлическими выносными опорами и грузовая платформа.

В транспортном положении габариты машины позволяют ей свободно перемещаться по дорогам общего пользования.

УБМ-85 оборудована электро-гидгавлической системой безопасности на микропроцессорной основе, которая позволяет оператору контролировать нагрузки в процессе завинчивания с возможностью фиксации параметров. Возможен контроль и фиксация данных по глубине погружения, момента сопротивления на свае и ее несущей способности.

Технология использования УБМ-85 принципиально отличается от применяемой другими устройствами для погружения свай. Отличительные черты УБМ-85 — маневренность и удобство в эксплуатации и высокая производительность.

Данная машина неоднократно применялась на различных объектах при возведении фундаментов на винтовых сваях большого диаметра. Время завинчивания сваи на глубину 5-6м состовляет всего 4-5 минут.

Наряду с винтовыми сваями со сварными винтовыми наконечниками [3] ОАО «Завод Стройдормаш» выпускает винтовые сваи с литыми винтовыми наконечниками. Общий вид сваи приведен на рис.2. Основные параметры и размеры винтовых свай указаны в таблице 1.

Винтовые сваи в строительстве Винтовые сваи в строительстве

Рис.2. Сваи стальные винтовые с литым наконечником а) для талых грунтов; б) для вечномерзлых грунтов.

Таблица 1.

Винтовые сваи в строительстве
* Допуск на размер по требованиям ГОСТ 8732 «Трубы стальные бесшовные горячедеформированные».
** Определяется расчетами.

Винтовые сваи для обычного (талого) и вечномерзлого грунтов сертифицированы и могут широко применяться в строительстве.

Для установки опор типа ПОМ-220, находящихся в аварийном состоянии, в проектное положение и обеспечения возможности их дальнейшей эксплуатации,

Винтовые сваи целесообразно применять при ремонте опор BЛ [1], особенно находящихся в аварийном состоянии. Так на BЛ 220 кВ Медвежьегорск — Онда (Карелэнерго) произведен ремонт фундаментов металлических опор ПОМ-22С).

Винтовые сваи в строительстве

Рис.3. Фундамент на винтовых сваях для опоры ГТОМ-220.

ОАО «Институт Севзапэнергосетьпроект» разработал проект нового фундамента с использованием металлических винтовых свай и технологию его монтажа, которая позволяет производить все работы без отключения линии электропередачи. Новый фундамент ПОМ-220 и ГЮМ-220+5 (рис.3) представляет собой конструкцию из четырех винтовых свай (4), объединенных ростверком, состоящим из двух продольных балок, которые жестко крепятся к винтовым сваям и поперечной балки (6), прикрепленной болтами к середине продольных балок. Пояса балок выполнены из швеллеров, распорки — из уголкового проката. Все элементы ростверка соединены между собой с помощью болтов. В середине поперечной балки установлен шарнирный узел (7), обеспечивающий поворот стойки опоры, в которой расположена ось балки и в плоскости перпендикулярной оси балки. Фундаменты рассчитаны на нагрузки опоры ПОМ-220+5, установленной во втором ветровом и первом гололедном районе, на которую подвешены провода марки АСО-400 и трос С-50. Изготовление фундаментов и винтовых свай было выполнено в ПРИ ЮКЭС АО «Карелэнерго».

Другим примером использования винтовых свай на BЛ 330 кВ «Эстонская ГРЭС — Кингисепп» было восстановление работоспособности аварийной опоры путем замены закрепления оттяжек с анкерных плит на винтовые фундаменты.

Отключение BЛ 330 кВ произошло из-за обрыва оттяжки опоры № 150 и ее подхлестки на крайнюю фазу. Опора — железобетонная промежуточная одностоечная на оттяжках.

Погружение винтовых свай диаметром ствола 203мм и лопастью 800мм было осуществлено со льда тросовым кабестаном за одну смену, перемонтаж оттяжек с ремонтом провода — за две смены. Изготовление всех приспособлений для погружения свай на Петербургском предприятии МЭС заняло три смены.

В результате не потребовалось отсыпать банкетку 15000 м3 на водоеме и монтировать новую металлическую опору башенного типа с использованием лежневых фундаментов на отсыпной банкетке с демонтажем опоры ПО-ЗЗО. Стоимость новой опоры составила бы 500 тыс. рублей.

Наши коллеги на Украине (журнал «Электробуд», авторы к.т.н. Патеюк Н.Г., инж. Костиков В.И.) ссылаясь на наши разработки пропагандируют использование винтовых свай и анкеров фирмы «А.В.Chance», многовитковые сваи малого диаметра и их бурильно-крановое оборудование. Однако, следует отметить, что конструкция винтовых свай фирмы «А.В.Chance» является далеко неоптимальной и дорогостоящей. Витки сваи диаметром 101-381мм, имеющие один постоянный шаг, увеличивают только прочность, но не несущую способность по грунту.

Конструкции винтовых свай института «Севзапэнергосетьпроект» с разнесенными на оптимальную величину лопостями, увеличивают несущую способность сваи по грунту на 25-30%.

На наш взгляд, в строительстве целесообразно применять винтовые сваи сравнительно большого диаметра в диапазоне 0,5 — 0,85 — 1,0 м.

Сваи малого диаметра с лопастью 300 мм и стволом 108 мм весьма целесообразны для дачного и коттеджного строительства, так как позволяют завинчивать их вручную четырем рабочим. Винтовые сваи такого параметра оказываются оптимальным вариантом для фундаментов бревенчатых, панельных и каркасных домов.

Фундамент на винтовых сваях малого диаметра обходится заказчику в 1,5-2 раза дешевле, чем ленточный, не говоря уже о монолитной плите.

В течение одного года возведены фундаменты на винтовых сваях в п.Мельничный Ручей (г.Всеволожск), в садоводствах под Петербургом, в Барышеве и других районах Ленинградской области (рис.4).

Они могут применяться в причалах, в фундаментах оранжерей, различных ограждений.

Винтовые сваи в строительстве Винтовые сваи в строительстве

Рис.4. Примеры применения винтовых свай малого диаметра при строительстве различных объектов.

Винтовые сваи в строительстве

Выводы:

  1. Применение винтовых свай и анкеров в строительстве целесообразно. Винтовые сваи значительно снижают объемы строительно-монтажных и восстановительных работ, особенно в условиях аварий и других чрезвычайных ситуаций.
  2. Винтовые сваи в строительстве и в сотовой связи должны применяться только больших диаметров. Винтовые сваи малых диаметров целесообразно применять при сравнительно малых нагрузках (на подстанциях, фундаментах малоэтажных зданий, усиления лежневых фундаментов на болотах и в др. случаях).
  3. При изготовлении может применяться как сварная, так и литая конструкция винтовых свай.
  4. Разработана новая технология погружения винтовых свай гидрокабестанами и специальными установками УБМ-85 (завод «Стройдормаш»), Отличительными особенностями технологии при использовании УБМ-85 являются маневренность, проходимость по бездорожью и удобство в эксплуатации.
  5. В настоящее время назрела необходимость разработки Свода Правил, в котором изложить уточненную методику расчета винтовых свай и анкеров, отражающую реальную работу в грунтовых условиях. Это позволит устранить недостатки СНиП 2.02.03-85 и, тем самым, добиться значительного экономического эффекта.

Литература:

  1. В.Н. Железков. Монография. Винтовые сваи в энергетической и др. отраслях строительства. Санкт-Петербург, изд. дом Прагма, 2004 г. — 128 с.
  2. С.Н. Петухов. Фундаменты на винтовых сваях для малоэтажного строительства. Отдельный выпуск.
  3. В.Н. Железков, Г.В. Сиволобов, Б.А. Иванов. Закрепление опор BJI и контактной сети железных дорог с применением винтовых конструкций в обычных и вечномерзлых грунтах. Основания и фундаменты: теория и практика. Межвузовский тематический сборник трудов. Санкт-Петербург, 2004 г., 67-76 с.
  4. В.Н. Железков, Л.H. Качановская. Винтовые сваи в строительстве. Геотехника: актуальные теоретические и практические проблемы. Межвузовский тематический сборник трудов. Санкт-Петербург, 2006 г., 37-41 с.

Комментирование запрещено