Применение трехлопастных винтовых свай при действии значительных горизонтальных нагрузок в сильноагрессивных грунтах

Компания «ГлавФундамент» разработала проект фундамента пристроя к цеху фанерно-мебельных заготовок, расположенного на территории «Можгинского деревообрабатывающего народного предприятия «Красная звезда».

Характеристики объекта

Пристрой выполнен по типу ангара, который конструктивно имеет двухшарнирную арочную конструкцию. Подобная конструкция предполагает воздействие на фундамент не только вдавливающих, но и значительных горизонтальных нагрузок.

Инженерно-геологические условия участка

Геологический разрез площадки строительства изучен на глубину до 14 метров. Он сложен суглинками от тугопластичной до текучей консистенции с примесью органики и прослоями песков различной мощности, которые подстилаются твердыми глинами.

Дополнительную сложность при проектировании и строительстве представляет наличие на участке техногенных грунтов мощностью слоя до полутора метров.

По степени коррозионной агрессивности грунтов к углеродистой и низколегированной стали грунты площадки относятся к сильноагрессивным.

Назначение винтовых свай

Перед специалистами проектного отдела и отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок компании «ГлавФундамент» стояла задача по выбору технического решения, учитывающего различные условия воздействия нагрузок (вдавливающих и горизонтальных), а также сложные грунтовые условия площадки строительства.

В качестве основания фундамента были приняты суглинки тугопластичные, после чего было выполнено математическое моделирование взаимодействия винтовой сваи с грунтом основания.

В результате было установлено, что наиболее эффективным решением является применение куста из двух объединенных металлическим ростверком трехлопастных винтовых свай, со следующими конструктивными параметрами:

• диаметр лопастей – 400 мм;

• толщина лопастей – 8 мм;

• конфигурация лопастей – для грунтов тугопластичной консистенции;

• диаметр ствола – 108 мм;

• толщина стенки ствола –6 мм;

• длина свай – 4 000 мм.

Увеличение количества лопастей до трех позволило снизить удельную материалоемкость сваи.

Для включения в совместную работу винтовой сваи и максимального объема околосвайного грунта, сваи моделировались с различным расстоянием между лопастями. Помимо межлопастного расстояния, на включение в работу грунта влияют и такие расчетные величины, как: шаг, угол наклона и конфигурация лопастей, которые позволяют установить сваю с минимальным нарушением структуры грунта.

Выбор толщины металлопроката обусловлен высокой коррозионной агрессивностью грунтов площадки строительства. Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте была выполнена проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям нормативной документации (ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований»).

Расчет долговечности выполняется без учета покрытия. Это связано с тем, что в процессе погружения винтовая свая испытывает значительное абразивное воздействие, что не позволяет гарантировать целостность любого покрытия.

В настоящее время проект успешно реализован.