Плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай

Технология Проектирование


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

В статье мы проанализируем плюсы и минусы отечественных конструкций (конфигураций) винтовых свай и причины отсутствия спроса на них на мировом рынке

Увеличение популярности технологии строительства фундаментов из винтовых свай привело к тому, что спрос на них на мировом рынке существенно возрос. Однако конкурентоспособность отечественных модификаций до сих пор вызывает вопросы. 

Почему на мировом рынке не представлены сваи отечественных конфигураций?

Еще в XX веке в технологии строительства фундаментов из винтовых свай наметились два принципиально разных подхода – отечественный и западный. Российские разработчики добивались повышения несущей способности сваи за счет прямо пропорционального увеличения диаметра ствола и лопасти. Западные же специалисты для этого в первую очередь увеличивали диаметр, толщину и количество лопастей, и только затем – диаметр ствола.  

Однолопастные винтовые сваи.jpg

Разработка свай в нашей стране велась независимо от западных исследований. Та конструкция, которая сейчас часто используется (стальная винтовая свая с одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части ствола и плавно увеличивающейся в ширину), была изобретена Виктором Железковым. Он выбрал эту конфигурацию, потому что такое расположение лопасти облегчало и ускоряло процесс завинчивания, особенно в плотных и промерзших грунтах, и делало сваю более универсальной. Так как технологию в Советском Союзе использовали в военном строительстве, строительстве ЛЭП и трубопроводов, именно скорость и универсальность были главными приоритетами, на что и ориентировался В.Н. Железков.

Действительно, расположение значительной части лопасти на конусе облегчает погружение сваи даже в грунты с высокой плотностью, но ее несущая способность при этом существенно снижается. Это происходит из-за технологических особенностей погружения и конструктивных параметров 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»), что в процессе работы либо обеспечивает в незначительной степени, либо вовсе не обеспечивает (при использовании свай малых и средних диаметров) мобилизацию сил сопротивления грунта по стволу.

Двухлопастные сваи.jpg

Чтобы свести к минимуму воздействие перечисленных факторов и повысить несущую способность как раз и приходилось увеличивать диаметр ствола и лопасти, что в свою очередь вело к увеличению материалоемкости. Тем не менее эта конструкция использовалась достаточно активно.

На Западе винтовые сваи сразу стали применяться в сфере гражданского строительства, их цена должна была быть конкурентной. Поэтому, решая проблему обеспечения необходимой несущей способности при минимальном увеличении материалоемкости, зарубежные разработчики делали акцент на изменение конструкции.

В результате конструкторы отказались от крепления лопасти к конусу, а для повышения несущей способности по грунту, как правило, увеличивали количество лопастей и их диаметр.

Сегодня идея повышения несущей способности за счет изменения параметров лопасти получила дальнейшее развитие. Для минимизации нарушений структуры грунта во время монтажа на основании данных о физических характеристиках грунтов подбирается конфигурация лопасти (более подробная информация в статье «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Литой наконечник.JPG

Развивая западные идеи и адаптируя их к российским условиям, компания «ГлавФундамент» уделяет большое внимание совершенствованию существующих модификаций винтовых свай. Математическое моделирование в системах автоматизированного проектирования и натурные испытания позволили нам сделать вывод, что не только введение второй и последующих лопастей и использование конфигураций, учитывающих особенности грунтовых условий, но и рассчитанное взаиморасположение лопастей, их шаг и угол наклона снижают вероятность возникновения зон разуплотнения в процессе погружения, приводят не только к мобилизации сил трения по стволу, но и включению в работу сваи значительного объема околосвайного массива грунта.

Стоит сказать, что в СССР изначально использовались сваи только с литым наконечником. Только в конце XX века, когда появилось и стало практически повсеместно вводиться в эксплуатацию высокоточное оборудование для резки металла, строители начали применять сварные винтовые сваи. Но даже после этого производители сохраняли ориентированность на универсальность конструкций (из-за большого разнообразия грунтовых условий) и скорость установки (подробнее о литых и сварных наконечниках – в статье «Литые или сварные наконечники?»).

Таким образом, отсутствие спроса на отечественные конфигурации винтовых свай на мировом рынке (как и во многих строительных отраслях России) связано с их высокой материалоемкостью в сочетании с низкими показателями несущей способности.

Зарубежные сваи в России – альтернатива отечественным технологиям?

Сваи с двумя и более лопастями – хорошая альтернатива отечественным технологиям. Как мы уже говорили ранее, введение дополнительных лопастей, подбор их конфигурации и правильное расположение позволяют избегать возникновения зон разуплотнения во время погружения и обеспечивают включение в работу сваи значительного объема околосвайного массива грунта.

Впрочем, несмотря на все преимущества, российские проектные организации не предлагают двухлопастные сваи заказчикам, так как часто просто не обладают методиками их расчета. Это разумно, ведь неверное расположение второй лопасти может привести к «обратному эффекту»: конструкция не только не улучшит свою способность к восприятию проектных нагрузок, но и напротив будет нести меньше, чем даже свая с одной лопастью в 1,25 витка, о которой говорилось ранее (больше информации в статье «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»).

Многовитковые зарубежные сваи.jpg

Не все зарубежные технологии превосходят отечественные: узколопастные многовитковые сваи – исключение .

Грунтовые условия в Европе значительно отличаются от российских. Если в большинстве европейских стран показатели глубины промерзания являются незначительными, то в России, напротив, большая часть территории подвержена промерзанию и последующему морозному пучению почв. В ходе исследований, о которых подробно рассказывается в статье «Воздействие сил морозного пучения на различные типы винтовых свай», немецкая свая показала плохую устойчивость к морозному пучению. В таких грунтах 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.  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, отечественные модификации 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?
49
3
1

Статьи по теме