Гвинтові палі великого і малого діаметру в будівництві

Гвинтові палі і анкера можна застосовувати в різних грунтових умовах, крім скельних. Вони дають можливість уникнути трудомістких робіт з копке котлованів. Фундаменти з гвинтових паль і анкерні закріплення в порівнянні з традиційними мають ряд суттєвих переваг. Найбільш важливими з яких є мала матеріало- і трудомісткість, повна відсутність земляних робіт, збереження ґрунтів основ у природному стані, безударное занурення, висока точність установки в плані і по висоті. Особливо гвинтові палі і анкера доцільні в обводнених ґрунтах.

Гвинтові палі знаходять застосування у фундаментах ЛЕП, опорах контактної мережі залізниць, при зведенні веж стільникового зв’язку, при будівництві нафто- і газопроводів на заболочених, сідають і рухливих грунтах, при будівництві розбірних, тимчасових мостів і причалів, а також фундаментів малоповерхових будівель і споруд .

Досвід застосування фундаментів на гвинтових палях і анкерних закріпленнях показав їх експлуатаційну надійність і високу екологічну ефективність, можливість цілорічного ведення будівельно-монтажних робіт.

В інституті ВАТ «Севзапенергосетьпроект» розроблений типовий проект «Гвинтові палі, анкера і фундаменти на гвинтових палях» [1].

Аналіз експериментальних робіт в нашій країні і за кордоном дозволив розробити рекомендації з проектування і виготовлення гвинтових паль і анкерів оптимального параметра, що занурюються без додаткового Привантажувальний зусилля. Визначено оптимальні параметри гвинтових наконечників.

Гвинтові палі в будівництві

Рис.1. Машина УБМ-85.

В даний час відпрацьована технологія виготовлення гвинтових зварних і литих наконечників з вуглецевих сталей ВСтЗсп5, 09Г2С і низьколегованих ЮхСНД і 10Г2СХ.

Загвинчування паль (анкерів) великого діаметру рекомендується здійснювати не менше 4,0м з міркувань надійності. Що стосується паль малого діаметру, занурення їх повинно здійснюватися з урахуванням глибини промерзання, а також розрахункової несучої здатності.

Розрахунок несучої здатності гвинтових паль на стискають і висмикують навантаження нами викладено у Міжвузівському збірнику СПбГАСУ 2006 р. Стор 37-41 [4].

При невеликому обсязі робіт занурення гвинтових паль може здійснюватися тросовими кабестанами з використанням лебідок трелювальних тракторів, тягачів і автомобільних кранів.

Добре зарекомендували себе і гідрокабестани, які навішуються як знімне обладнання на екскаватори Е-14 (Е-18) з ємністю ковша 0,5м 3 [3]. Найбільш перспективною є машина УБМ-85, що випускається ВАТ «Завод Стройдормаш» [3].

Машина призначена для виконання робіт з влаштування фундаментів на гвинтових палях, занурення анкерів і робіт з буріння свердловин безперервним шнеком діаметром від 200 до 800мм і глибиною до 6,0 м. Основними вузлами машини є:

  • трьохсекційна телескопічна стріла із забезпеченням діапазону робочих вильотів в межах від 1,8 до 12м;
  • колона, встановлювана на опорно-поворотному пристрої;
  • рама з гідравлічними виносними опорами і вантажна платформа.

У транспортному положенні габарити машини дозволяють їй вільно переміщатися по дорогах загального користування.

УБМ-85 обладнана електро-гідгавліческой системою безпеки на мікропроцесорній основі, яка дозволяє оператору контролювати навантаження в процесі загвинчування з можливістю фіксації параметрів. Можливий контроль і фіксація даних по глибині занурення, моменту опору на палі і її несучої здатності.

Технологія використання УБМ-85 принципово відрізняється від застосовуваної іншими пристроями для занурення паль. Відмінні риси УБМ-85 – маневреність і зручність в експлуатації і висока продуктивність.

Дана машина неодноразово застосовувалася на різних об’єктах при зведенні фундаментів на гвинтових палях великого діаметру. Час загвинчування палі на глибину 5-6м состовляет всього 4-5 хвилин.

Поряд з гвинтовими палями зі зварними гвинтовими наконечниками [3] ВАТ «Завод Стройдормаш» випускає гвинтові палі з литими гвинтовими наконечниками. Загальний вигляд палі наведено на рис.2. Основні параметри і розміри гвинтових паль вказані в таблиці 1.

Гвинтові палі в будівництві Гвинтові палі в будівництві

Рис.2. Палі сталеві гвинтові з литим наконечником а) для талих грунтів; б) для вічній грунтів.

Таблиця 1.

Гвинтові палі в будівництві
* Допуск на розмір по вимогам ГОСТ +8732 «Труби сталеві безшовні гарячодеформовані».
** Визначається розрахунками.

Гвинтові палі для звичайного (талого) і вічномерзлого грунтів сертифіковані і можуть широко застосовуватися в будівництві.

Для установки опор типу ПОМ-220, що перебувають в аварійному стані, в проектне положення і забезпечення можливості їх подальшої експлуатації,

Гвинтові палі доцільно застосовувати при ремонті опор Bл [1], особливо що знаходяться в аварійному стані. Так на Bл 220 кВ Медвежьегорск – Онда (Кареленерго) проведено ремонт фундаментів металевих опор ПОМ-22С).

Гвинтові палі в будівництві

Рис.3. Фундамент на гвинтових палях для опори ГТОМ-220.

ВАТ «Інститут Севзапенергосетьпроект» розробив проект нового фундаменту з використанням металевих гвинтових паль і технологію його монтажу, яка дозволяє проводити всі роботи без відключення лінії електропередачі. Новий фундамент ПОМ-220 і гюм-220 + 5 (рис.3) являє собою конструкцію з чотирьох гвинтових паль (4), об’єднаних ростверком, що складається з двох поздовжніх балок, які жорстко кріпляться до гвинтових сваям і поперечної балки (6), прикріпленої болтами до середини поздовжніх балок. Пояси балок виконані з швелерів, розпірки – з уголкового прокату. Всі елементи ростверку з’єднані між собою за допомогою болтів. У середині поперечної балки встановлений шарнірний вузол (7), що забезпечує поворот стійки опори, в якій розташована вісь балки і в площині перпендикулярній осі балки. Фундаменти розраховані на навантаження опори ПОМ-220 + 5, встановленої в другому вітровому та першому ОЖЕЛЕДНО районі, на яку підвішені проводи марки АСО-400 і трос С-50. Виготовлення фундаментів і гвинтових паль було виконано в ПРИ ЮКЕС АТ «Кареленерго».

Іншим прикладом використання гвинтових паль на Bл 330 кВ «Естонська ГРЕС – Кингисепп» було відновлення працездатності аварійної опори шляхом заміни закріплення відтяжок з анкерних плит на гвинтові фундаменти.

Відключення Bл 330 кВ сталося через обрив відтяжки опори № 150 і її подхлесткі на крайню фазу. Опора – залізобетонна проміжна одностоєчне на відтяжках.

Занурення гвинтових паль діаметром стовбура 203мм і лопаттю 800мм було здійснено з льоду тросовим кабестанами за одну зміну, перемонтаж відтяжок з ремонтом дроти – за дві зміни. Виготовлення всіх пристосувань для занурення паль на Петербурзькому підприємстві МЕМ зайняло три зміни.

У результаті не треба було відсипати банкетку 15000 м 3 на водоймі і монтувати нову металеву опору баштового типу з використанням Лежневу фундаментів на отсипной банкетці з демонтажем опори ПО-ЗЗО. Вартість нової опори склала б 500 тис. рублів.

Наші колеги на Україні (журнал «Електробуд», автори к.т.н. Патеюк Н.Г., інж. Костиков В.І.) посилаючись на наші розробки пропагують використання гвинтових паль і анкерів фірми «А.В.Chance», багатовиткові палі малого діаметру і їх бурильно-кранове обладнання. Однак, слід зазначити, що конструкція гвинтових паль фірми «А.В.Chance» є далеко неоптимальною і дорогої. Витки палі діаметром 101-381мм, що мають один постійний крок, збільшують тільки міцність, але не несучу здатність по грунту.

Конструкції гвинтових паль інституту «Севзапенергосетьпроект» з рознесеними на оптимальну величину лопостями, збільшують несучу здатність палі по грунту на 25-30%.

На наш погляд, у будівництві доцільно застосовувати гвинтові палі порівняно великого діаметра в діапазоні 0,5 – 0,85 – 1,0 м.

Палі малого діаметра з лопаттю 300 мм і стовбуром 108 мм вельми доцільні для дачного і котеджного будівництва, так як дозволяють загвинчувати їх вручну чотирьом робочим. Гвинтові палі такого параметра виявляються оптимальним варіантом для фундаментів рублених, панельних і каркасних будинків.

Фундамент на гвинтових палях малого діаметра обходиться замовникові в 1,5-2 рази дешевше, ніж стрічковий, не кажучи вже про монолітній плиті.

Протягом одного року зведені фундаменти на гвинтових палях в п.Мельнічний Струмок (г.Всеволожск), в садоводствах під Петербургом, в Баришева та інших районах Ленінградської області (рис.4).

Вони можуть застосовуватися в причалах, у фундаментах оранжерей, різних огорож.

Гвинтові палі в будівництві Гвинтові палі в будівництві

Рис.4. Приклади застосування гвинтових паль малого діаметру при будівництві різних об’єктів.

Гвинтові палі в будівництві

Висновки:

  1. Застосування гвинтових паль і анкерів в будівництві доцільно. Гвинтові палі значно знижують обсяги будівельно-монтажних та відновлювальних робіт, особливо в умовах аварій та інших надзвичайних ситуацій.
  2. Гвинтові палі в будівництві і в стільникового зв’язку повинні застосовуватися тільки великих діаметрів. Гвинтові палі малих діаметрів доцільно застосовувати при порівняно малих навантаженнях (на підстанціях, фундаментах малоповерхових будівель, посилення Лежневу фундаментів на болотах і в ін. випадках).
  3. При виготовленні може застосовуватися як зварна, так і лита конструкція гвинтових паль.
  4. Розроблена нова технологія занурення гвинтових паль гідрокабестанамі і спеціальними установками УБМ-85 (завод «Будшляхмаш»), Відмінними особливостями технології при використанні УБМ-85 є маневреність, прохідність по бездоріжжю і зручність в експлуатації.
  5. В даний час назріла необхідність розробки Зводу Правил, в якому викласти уточнену методику розрахунку гвинтових паль і анкерів, яка відображатиме реальну роботу в грунтових умовах. Це дозволить усунути недоліки СНиП 2.02.03-85 і, тим самим, домогтися значного економічного ефекту.

Література:

  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.

Comments are closed