Винтовые железобетонные сваи

Гражданское строительство Проектирование


Статья расскажет о достоинствах и недостатках молодой технологии – винтовых железобетонных свай.

Сравнительно недавно в области фундаментостроения появилось новое решение, которое предлагает использовать при возведении оснований зданий и сооружений винтовые сваи, изготовленные из железобетона.

Винтовая железобетонная свая внешне напоминает стальную многовитковую сваю, однако изготавливается она из несущего металлического каркаса и бетона. При этом конструкция также имеет технологическое отверстие, которое позволяет использовать для ее погружения разные типы редукторов, и многовитковую лопасть, обеспечивающую заглубление в грунт.

Данная конструкция обладает большинством преимуществ стальной винтовой сваи:

  • позволяют выполнять как механический, так и ручной монтаж;

  • работы по установке занимают 1-2 дня;

  • монтировать конструкции можно в любое время года;

  • возможность повторного использования;

  • установка не требует предварительного проведения земляных работ, что в свою очередь позволяет снизить затраты на строительство.

Также считается, что срок службы винтовой железобетонной сваи больше, чем у металлических изделий. Однако стоит сказать, что это замечание справедливо только для случаев, когда толщина стенки ствола и лопасти стальной модификации назначаются без учета данных о коррозионной агрессивности грунтов площадки строительства. Если же указанные данные были учтены на этапе проектирования, то стальная конструкция по долговечности не уступит бетонной (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Наряду с достоинствами у винтовых железобетонных свай есть и недостатки.

Для них невозможно обустроить качественную гидроизоляцию, которая просто необходима всем бетонным основаниям для длительной эффективной эксплуатации. Эта проблема еще больше осложняется тем, что возможность убедиться в том, что при изготовлении конструкций использовался гидронепроницаемый бетон, полностью отсутствует. А использование бетона с необходимыми характеристиками в то же время приведет к существенному увеличению стоимости ж/б изделий.

Еще один минус винтовых железобетонных свай – их подверженность воздействию сил морозного пучения.

Установка винтовых железобетонных свай

По типу работы в грунте данная конструкция относится к висячим сваям. То есть их несущая способность обеспечивается в первую очередь трением по боковой поверхности. Следовательно, при проектировании фундамента на их основе необходимо дополнительно выполнять расчеты на воздействие касательных сил морозного пучения.

Морозное пучение связано с наличием в порах грунта воды, которая, замерзая, увеличивается в объеме (примерно на 12%) и поднимает основание, а вместе с ним и фундамент.

На степень пучинистости влияют разные факторы, в том числе уровень расположения грунтовых вод. Так если он расположен выше отметки глубины промерзания, то выпучивание фундаментной конструкции может достигнуть нескольких метров. Кроме того, так как участки, как правило, увлажнены неравномерно, грунт в разных его частях может подниматься на разную высоту, что усугубляет негативное воздействие на основание.

В результате с течением времени фундамент смещается, деформируется, а с ним вместе смещается, деформируется возведенное на нем здание.

В связи с этим согласно обязательному приложению Ж «Расчет свайных фундаментов на воздействие сил морозного пучения» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»: «при строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др.».

К неотапливаемым сооружениям относят все строения, которые не оказывают теплового воздействия на грунт. Так как большинство строений на свайных фундаментах имеют высокий ростверк, и их пол не соприкасается с грунтом, они не оказывают теплового воздействия на грунт под ними.

Таким образом, для свайных фундаментов с высоким ростверком (исключением являются фундаменты из широколопастных винтовых свай, при установке которых лопасть располагается за глубиной промерзания, что позволяет ей противостоять негативному воздействию касательных сил морозного пучения) нужно обязательно выполнять расчет по устойчивости, подтверждающий, что удерживающие силы (собственный вес, полезная нагрузка, силы сопротивления, удерживающие сваю от выпучивания из-за трения ее боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания) превосходят «выпучивающие» (касательные силы морозного пучения).

В случае касательных сил грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании. Примерзнув к стенкам фундамента, вспучивающийся грунт поднимает и фундамент, расслаивая его на части. Эти силы могут достигать 5-7 тс на квадратный метр боковой поверхности фундамента.

Формула расчета имеет вид:

Ж.1 «Расчет свайных фундаментов на воздействие сил морозного пучения» СП 24.13330.2011 , (Ж.1)

Расчеты на действие сил морозного пучения в средне- и сильнопучинистых грунтах показывают, что для уравновешивания касательных сил морозного пучения для пригруженных сооружений нужна заделка в непучинистые грунты на глубину равную слою сезонного промерзания. Для непригруженных и легких сооружений – на глубину не менее 2 толщин сезоннопромерзающего слоя.

При нормативной глубине промерзания 1,5 м, минимальная глубина погружения свай составляет в средне- и сильнопучинистых грунтах:

  • для пригруженных сооружений – 3 м;

  • для непригруженных и легких – 5,5 м.

Все эти замечания справедливы и для стальных узколопастных свай, которые в силу перечисленных особенностей рекомендованы для использования в особо плотных непучинистых грунтах. В то же время установка в подобные грунты может привести к разрушению лопастей железобетонной винтовой сваи при условии недостаточной прочности бетона.



Была ли информация для Вас полезной?
3
2
0

Статьи по теме