Плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай
В статье мы проанализируем плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай и причины отсутствия спроса на них на мировом рынке.
Почему на мировом рынке не представлены
сваи отечественных конфигураций?
Разработка свай в нашей стране велась независимо от западных исследований.
Та конструкция, которая часто используется сейчас (с одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части ствола и плавно увеличивающейся в ширину), была изобретена Виктором Николаевичем Железковым. Такое расположение лопасти позволяло быстрее и с меньшими усилиями закрутить сваю, делало ее более универсальной. Так как технологию в Советском Союзе использовали в военном строительстве, строительстве ЛЭП и трубопроводов, скорость и универсальность были главными приоритетами.
Действительно, расположение значительной части лопасти на конусе облегчает погружение даже в грунты с высокой плотностью, но несущая способность при этом существенно снижается. Это связано с технологией погружения и конструктивными параметрами сваи: во время установки возникают изгибающие моменты, являющиеся прямым следствием случайных эксцентриситетов, а вдоль ствола появляются зоны разуплотнения (пустоты и «зазоры» в контактной области «ствол-грунт»). В результате мобилизация сил сопротивления грунта по стволу в процессе работы сваи или оказывается недостаточной, или отсутствует вовсе (конструкции малых и средних диаметров).
Чтобы уменьшить воздействие перечисленных факторов и повысить несущую способность увеличивали диаметр ствола и лопасти, а следовательно, материалоемкость.
На Западе винтовые сваи сразу стали применять в сфере гражданского строительства, их цена должна была быть конкурентной. Чтобы обеспечить достаточную несущую способность, минимально увеличив материалоемкость, зарубежные разработчики сосредоточились на изменении конструкции. Они отказались от крепления лопасти к конусу, но увеличили количество лопастей и их диаметр.
Сегодня идея повышения несущей способности за счет изменения параметров лопасти получила развитие: если подобрать конфигурацию лопасти на основании данных о физико-механических характеристиках грунтов, нарушения структуры грунта во время монтажа будут минимальными.
Анализ данных математического моделирования работы сваи и околосвайного грунта, а также результатов натурных испытаний показал, что обеспечить достаточную несущую способности и снизить материалоемкость также можно рассчитав взаиморасположение лопастей, их шаг и угол наклона. Это снизит вероятность возникновения зон разуплотнения при погружении, не только мобилизуя силы трения по стволу, но и обеспечивая включение в работу сваи значительного объема околосвайного грунта.
Опять же, в СССР изначально использовались сваи с литым наконечником. Только с появлением в конце XX века высокоточного оборудования для резки металла, строители начали применять сварные винтовые сваи. Но даже после этого производители сохраняли ориентированность на универсальность конструкций, несмотря на разнообразие грунтовых условий.
Зарубежные сваи в России –
альтернатива старым отечественным технологиям?
Несмотря на преимущества, российские проектные организации не предлагают многолопастные сваи, так как часто просто не владеют методиками их расчета. Это правильно, ведь из-за неверного расположения второй лопасти может возникнуть «обратный эффект»: конструкция не улучшит свою несущую способность, напротив, будет воспринимать, к примеру, горизонтальные нагрузки хуже, чем даже свая с одной лопастью в 1,25 витка.
Но не все зарубежные технологии превосходят отечественные: узколопастные многовитковые сваи – исключение.
Грунтовые условия в Европе значительно отличаются. Так, в России большая часть территории подвержена промерзанию и последующему морозному пучению, а в большинстве европейских стран показатели глубины промерзания являются незначительными.
Поэтому европейские сваи показывают плохую устойчивость к морозному пучению. В таких условиях классическая отечественная конфигурация (с большой лопастью на конусе) демонстрирует более высокие показатели несущей способности и надежности.
Не стоит упускать из вида и то, что большинство свай такого типа производятся в Китае, но не на крупных производствах, а кустарным способом. Следовательно, можно усомниться в соблюдении всех технологических требований при их изготовлении и в уровне их надежности.
Подведем итог. Классическая отечественная конфигурация винтовых свай действительно уступает отдельным западным разработкам как по материалоемкости, так и по показателям несущей способности. Но из-за отсутствия в России методик расчета иных образцов свай, эти конструкции все же остаются востребованными на постсоветском пространстве.
