Установка винтовых свай в воде, болоте, торфе, глине

Гражданское строительство Технология Проектирование Гарантия


Статья расскажет об особенностях проектирования фундаментов из винтовых свай для последующей установки в воду, болото, торф и глину, а также о специфике погружения в указанных условиях.  

Проектируя фундамент из винтовых свай для эксплуатации в воде, болоте, торфе или глине, необходимо понимать, что во всех этих случаях грунты будут характеризоваться высокой степенью влагонасыщения. Даже глина, которая сама по себе не относится к водонасыщенным грунтам, хорошо впитывает воду, теряя большую часть своих несущих свойств.

Это требует учета таких факторов, как недостаточная несущая способность, воздействие сил морозного пучения, высокая коррозионная агрессивность грунта по отношению к металлоконструкциям.

Расположение лопасти в грунте с достаточной несущей способностью

Для надлежащего восприятия фундаментной конструкцией проектных нагрузок, нижняя лопасть сваи (модификации с двумя и более лопастями, подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай») должна закрепиться в грунте с достаточной несущей способностью, а мощность слоя плотного грунта под сваей должна составлять не менее 1 метра.

Так как водонасыщенные грунты не обладают достаточной несущей способностью они не подходят для закрепления в них фундаментной конструкции. Поэтому при назначении длины нужно учесть, что свая должна прорезать слабый грунт и закрепиться в слое с достаточной несущей способностью.

Чтобы минимально нарушить структуру грунта при погружении, также необходимо подобрать конфигурацию лопасти (не путать с диаметром), соответствующую конкретным грунтовым условиям (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Определить грунтовые условия площадки можно с помощью адаптированной под нужды малоэтажного строительства услуги – геолого-литологических изысканий. Цена этой процедуры существенно ниже, чем цена геологических изысканий для промышленных и крупных гражданских объектов. Для всех объектов, которые строит компания «ГлавФундамент», это исследования обязательно (подробнее «Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности»).

Воздействие сил морозного пучения на свайно-винтовой фундамент

Перечисленные грунты подвержены морозному пучению. Это связано с тем, что вода, заполняющая поры в грунте, с наступлением холодов замерзает, увеличиваясь в объеме примерно на 12%.

В результате, если оставить нижнюю лопасть в таком слое, она неизбежно начнет подниматься вместе с основанием. Конструкцию может не вытолкнуть полностью, более того, какие-либо смещения или деформации могут быть вообще не заметны невооруженным глазом. Тем не менее, окна и двери таких построек весной будут открываться и закрываться уже хуже, чем осенью. Ситуация будет повторяться из года в год, требуя постоянного вмешательства.

Даже если отметка глубины промерзания пройдена, лопасть все равно нужно расположить в слое грунта с достаточной несущей способностью.

Разные типы свай по-разному ведут себя под действием сил морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения на разные типы винтовых свай»). 

Коррозионная агрессивность грунтов по отношению к стали

Влажность почвы существенно увеличивает скорость протекания почвенной коррозии, поэтому все перечисленные грунты относятся к группе сильно агрессивных и требуют использования определенных марок стали и толщин металлопроката (подробнее «Коррозия: причины и способы защиты»).

Правильный подбор марки стали, толщины стенки ствола и лопасти обеспечивает соответствие нормативного срока службы строения требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Основанием для назначения этих параметров служат данные, полученные в ходе выполнения измерений коррозионной активности на площадке строительства (подробнее «Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности»). А для уточнения правильности подбора рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки на соответствие проектным нагрузкам.

Установка винтовых свай в воде

Вообще, вариантов строительства фундамента любого надводного объекта немного. Ленточный тип можно применить только после того, как вода будет отведена со стройплощадки. Деревянные сваи из лиственницы, практически никто уже не использует. Технологию буронабивных сваи вообще нельзя использовать в этой среде – скважину сразу заполнит вода. Остается только четыре варианта – понтон, стальная труба, забивная бетонной свая или винтовая.

Понтон – плавучая платформа, наполняемая воздухом. Принцип установки прост, основа из понтонов может в любой момент быть увеличена или уменьшена. Но есть недостатки: они обладают низкой несущей способностью, а устойчивость может меняться в зависимости от уровня воды, силы ветра и нагрузки, создаваемой водой (течение или волны). Во время ледохода или ледостава требуется демонтаж понтонов. Необходимо регулярное обслуживание модулей-понтонов: их проверка на герметичность, заполнение газом и т.д. Так что этот вариант не универсален.

Казалось бы, бетонные забивные сваи должны быть надежнее всех видов фундаментов используемых на воде. Но и здесь есть тонкости.  

  • Забивной железобетонный фундамент используется только под тяжелые надводные объекты – автодорожные и железнодорожные мосты, пристани крупных грузопассажирских портов и т.д. Поэтому его применение экономически неоправданно при строительстве небольших надводных объектов (малые нагрузки).

  • Сваебойная установка для железобетонных опор достаточно габаритная, тяжелая. Слабый прибрежный грунт ее вес может не выдержать.

  • Бетон также подвержен коррозии, потому рано или поздно потребуется ремонт фундамента. Исходя из этого, в водной среде чаще всего используют бетон на основе дорогого сульфатостойкого цемента.

Между винтовой сваей и забиваемой в ил металлической трубой разницы в плане эксплуатации фактически нет. Отличие только в свойствах и методах установки. Винтовая конструкция, в отличие от трубы, имеет лопасти, которые и берут на себя всю получаемую от сооружения нагрузку. Труба же передает грунту нагрузку только благодаря трению по боковой поверхности. Потому существенно сокращается площадь опоры. Также лопасти улучшают восприятие давления на боковую поверхность, создаваемого ледоходом, который весною может расшатать опору. Трубу без лопастей просто вырывает из грунта. Погружение труб сложнее в технологическом плане – забивная установка должна находиться недалеко от места погружения. Если она сухопутная, для нее нужно возводить временный пандус, делать насыпь для подъезда, и т.д.   

Фундамент для причала на винтовых сваях.jpg

Винтовые сваи закрутить проще. Летом можно использовать ямобур с телескопической стрелой, чтобы работать с берега. Зимой завинчивание можно без особых проблем провести вручную через лед, если он достаточно крепкий. Таким образом, винтовые сваи регулярно применяются в строительстве мостов, причалов, пирсов, а также в качестве фундаментов для домов, находящихся на затапливаемых побережьях рек.

Установка винтовых свай на болоте, торфе

Ленточный фундамент очень сложно использовать в таких условиях: глубина торфа может составлять несколько метров, а снимать весь его слой для котлована или траншеи – дорого и малоэффективно.    

Проблемы, связанные с установкой труб и бетонных свай, те же, что и в водных условиях: рыхлая поверхность, не выдержит крупную строительную технику, и потому предварительно нужна специальная подготовка местности.

Можно привести пример из практики. Объект в Ленинградской области должен был строиться на торфянике, глубина которого составляла 8 м. Для того, чтобы сделать его нулевой цикл, например, с использованием ленточного фундамента, потребовались бы работы на глубине 9 м (8 м торф + 1 метр в твердой почве), что заняло бы очень много времени, привело к срыву сроков строительства и его существенному удорожанию.

Подобные технологические сложности решаются завинчиванием винтовых свай как вручную, так и с использованием редуктора или небольшого по весу ямобура. Если нам нужно поставить тяжелое по весу строение, то сваи можно подобрать такой длины, которая обеспечит завинчивание в плотные слои грунта. В таком случае осадка не произойдет, а нагрузка от здания не будет передаваться на слой заболоченной почвы или торфа.

Установка винтовых свай в глину и на пучинистых грунтах

Глина бывает разной. Если она твердая, то на ней можно применять любой фундамент, в том числе и на винтовых сваях.

Если глина пористая, то она, чаще всего, сильно обводненная и обладает высокой пучинистостью, поэтому использование ленточного и плитного фундамента не лучшее решение.

При использовании забивных свай следует помнить, что их необходимо погружать на глубину, в 2 раза превосходящую глубину промерзания, чтобы избежать негативного воздействия сил морозного пучения.

Винтовые же сваи закручиваются таким образом, чтобы нижняя лопасть находилась ниже уровня глубины промерзания. Тогда осенью и весной грунт будет просто «гулять» вокруг сваи, не нанося конструкции никакого вреда.

Чтобы определить грунтовые условия участка строительства, запишитесь на выезд геолога.




Была ли информация для Вас полезной?
15
1
1

Статьи по теме