Плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай

Время чтения: 6 минут Интересно, но нет времени читать?

Отправка на почту статьи


Нажимая кнопку "Получить", я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями



В данной статье мы проанализируем плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай, а также попробуем разобраться в причинах отсутствия на мировом рынке спроса на них

Всевозрастающая популярность технологии возведения фундаментов на винтовых сваях повлекла за собой существенный рост спроса на данную продукцию на мировом строительном рынке. В то же время на сегодняшний день остаются открытыми некоторые вопросы, связанные с конкурентоспособностью отечественных аналогов зарубежных модификаций винтовых свай.  В частности:

Давайте попробуем разобраться, какими же плюсами и минусами обладают отечественные конструкции (конфигурации) винтовых свай. В чем заключается причина того, что они оказались востребованы только на внутреннем рынке?

В настоящее время в технологии строительства фундаментов на винтовых сваях наметились два принципиально различных подхода – отечественный и западный.

Российские разработчики еще со времен Советского Союза добиваются увеличения несущей способности винтовой сваи за счет прямо пропорционального увеличения диаметра ствола и лопасти. Западные же специалисты, стремясь повысить несущую способность винтовой сваи, в первую очередь увеличивают диаметр и толщину лопасти, а также количество лопастей, и только затем – диаметр ствола.  

Дело в том, что разработка винтовых свай в нашей стране велась независимо от западных исследований. Та конструкция, которая сейчас используется повсеместно (стальная винтовая свая с одной лопастью на конусе (анкерная)), была изобретена Виктором Железковым. Он остановил свой выбор на данной конфигурации, потому что такое расположение лопасти значительно облегчало и ускоряло процесс завинчивания в плотных и промерзших грунтах, что, в свою очередь, делало сваю более универсальной. Так как данную технологию в Советском Союзе использовали в военном строительстве, а также при строительстве ЛЭП и трубопроводов, именно скорость и универсальность являлись главными приоритетами, на что и ориентировался В.Н. Железков.

Однолопастные винтовые сваи.jpg

Действительно, подобные винтовые сваи легче погружать в перечисленные выше грунты, но вот их несущая способность при этом существенно снижается. Причина кроется в технологических особенностях погружения, а также конструктивных параметрах, из-за которых вдоль ствола сваи возникают зоны разуплотнения (пустоты и «зазоры» в контактной области «ствол-грунт»), что в процессе работы сваи либо обеспечивает в незначительной степени, либо вовсе не обеспечивает (при использовании винтовых свай малых диаметров) полноценную мобилизацию сил сопротивления грунта по стволу.

Для того чтобы минимизировать негативное воздействие перечисленных факторов и  повысить несущую способность сваи как раз и приходилось увеличивать диаметр ствола и лопасти, что в свою очередь вело к увеличению материалоемкости. Впрочем, в Советском Союзе данный фактор не играл решающей роли, в результате чего анкерные сваи нашли достаточно широкое применение.

На Западе винтовые сваи появились, прежде всего, в сфере гражданского строительства, более того, их реализация происходила в условиях рыночной экономики. Поэтому, решая проблему обеспечения необходимой несущей способности при минимальном увеличении материалоемкости, зарубежные разработчики делали акцент на изменение конструкции винтовых свай.

Двухлопастные сваи.jpg

В результате было принято решение об отказе от крепления лопасти к конусу сваи, а для увеличения несущей способности по грунту разработчики, как правило, прибегали к увеличению диаметра лопасти, а также к увеличению количества лопастей на стволе.

Введение второй и последующих лопастей, а также их рассчитанное взаиморасположение и местоположение на стволе позволяло избегать возникновения зон разуплотнения в процессе погружения сваи, и, как следствие, приводило к мобилизации сил трения по стволу.

Также стоит сказать о том, что в СССР изначально использовались сваи только с литым наконечником, однако затем в целях экономии строители начали переходить на сварные лопасти, впрочем, по-прежнему сохраняя ориентированность на универсальность (из-за большого разнообразия грунтовых условий) и скорость установки. Распространение сварных винтовых свай напрямую связано с появлением высокоточного оборудования резки металла (лазерного, плазменного, газокислородного, гидроабразивного и т.п.). Введение его в эксплуатацию на производствах позволило снизить материалоемкость, энерго- и трудозатраты и изготавливать сварные лопасти различной конфигурации, а также отказаться от использования весьма дорогостоящих литых наконечников.

Литой наконечник.JPG

В соответствии с положениями ГОСТ Р 54257-2010 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования» срок службы зданий и сооружений массового строительства  в обычных условиях эксплуатации (здания жилищно-гражданского и производственного строительства) должен составлять не менее 50 лет. Благодаря своим характеристикам сваи со сварным наконечником сохраняют свои функции на протяжении более длительного периода, что позволяет с успехом применять их для гражданских и промышленных объектов.

Таким образом, высокая материалоемкость в сочетании с низкими показателями несущей способности отечественных конфигураций винтовых свай обусловили отсутствие спроса на них на мировом рынке. Более того, даже во многих строительных отраслях России, данные модификации свай не являются конкурентоспособными, конечно, если не брать в расчет грунтовые условия, при которых невозможно возведение традиционных типов фундамента.

Если говорить о винтовых сваях с двумя и более лопастями, то такие сваи действительно можно рассматривать в качестве альтернативы отечественным анкерным сваям. Как мы уже говорили ранее, введение дополнительных лопастей и их правильное расположение позволяет  избегать возникновения зон разуплотнения в процессе погружения сваи. Кроме того, они лучше центрируются во время завинчивания.

В то же время существует мнение, что подобным конструкциям винтовых свай присущ один довольно серьезный недостаток – сложности, возникающие в процессе установки. Данное утверждение, впрочем, можно оспорить. К примеру, закрутить двухлопастную винтовую сваю с диметром ствола 108 мм действительно немного сложнее, чем однолопастную сваю того же диаметра. При этом она будет воспринимать большие проектные нагрузки, чем однолопастная свая, но с диаметром ствола 133 мм, на установку которой уйдет больше времени и сил. Таким образом, чтобы получить действительно достоверную информацию, однолопастные и двухлопастные сваи следует сравнивать не по диметру ствола, а по их несущей способности.  

Впрочем, несмотря на то, что двухлопастные сваи обладают целым рядом неоспоримых преимуществ, российские проектные организации не предлагают заказчикам подобные модификации, так как на сегодняшний день в нашей стране просто не существует методик расчета западных образцов свай. К примеру, специалистам отдела НИОКР компании «ГлавФундамент» пришлось на протяжении длительного времени проводить разнообразные испытания винтовых свай, в том числе двухлопастных, в ходе которых было рассчитано  оптимальное расстояние между витками лопастей двухлопастных винтовых свай, а также их взаимное расположение и местоположение на стволе для различных типов грунта. Кроме того, было переведено большое количество иностранной научной литературы.

В то же время не все зарубежные технологии превосходят отечественные анкерные сваи. К исключениям можно отнести, к примеру, узколопастные многовитковые сваи с фланцем.

Многовитковые зарубежные сваи.jpg

Рассматривая данную конфигурацию винтовых свай стоит отметить, что грунтовые условия в Европе значительно отличаются от российских. Если в большинстве европейских стран показатели глубины промерзания являются незначительными, то в России, напротив, значительная часть территории подвержена промерзанию и последующему морозному пучению почв. В ходе исследований немецкая свая показала плохую устойчивость к морозному пучению, а в случаях наличия на участке слабых грунтов толщиной более 1,5 метра, возникали сложности с подбором необходимой длины сваи. В таких грунтах классическая отечественная конфигурация свай (с большой лопастью на конусе) демонстрирует более высокие показатели несущей способности и надежности.

Еще один немаловажный аспект, который не следует упускать из вида: большинство свай подобного типа производятся в Китае, но не на крупных производствах, а кустарным способом, из-за чего возникают вопросы по соблюдению все технологических требований в процессе их изготовления и, следовательно, к уровню их надежности.

Таким образом, подводя итог, следует сказать о том, что отечественная конфигурация винтовых свай действительно уступает отдельным западным разработкам как по материалоемкости, так и по показателям несущей способности. Напомним, в процессе их установки вдоль ствола сваи возникают разуплотнения (пустоты и «зазоры» в контактной области «ствол-грунт»), что не обеспечивает в процессе работы сваи полноценную мобилизацию сил сопротивления грунта по стволу. Тем не менее, из-за отсутствия в России методик расчета западных образцов свай, анкерные сваи все же остаются востребованными на постсоветском пространстве.

С другой стороны, бездумное применение некоторых зарубежных технологий в условиях нашей страны также нежелательно. Это связано с тем, что грунтовые условия на территории Российской Федерации довольно сильно отличаются от грунтовых условий Европы. 




Была ли информация для Вас полезной?
35
3
1

Статьи по теме