Фундаменты на винтовых сваях - история, опыт, преимущества

Первые упоминания о свайных фундаментах, выполненных с помощью винтовых свай относятся к середине XIX века в связи со строительством маяков на побережье Великобритании. В 1833 г. Александр Митчелл получил ссуду на строительство осветительных сооружение в зоне приливно-отливных бассейнов в районе Лондона. В Соединенных Штатах Америки, в заливе Делавэр в 1850 г. был смонтирован маяк новой конструкции, фундамент которого был выполнен на металлических трубах с приваренным литым винтовым оголовком.

Погружение этой трубы в грунт осуществлялось посредством завинчивания. В течение нескольких десятилетий еще около сотни маяков с подобной конструкцией фундаментов были построены по всей территории США, в большинстве своем, концентрируясь в районе Чесапикского залива, Мексиканского залива и побережья Великих озер.

Конструктивно винтовая свая представляет собой металлическую трубу, в нижней части которой расположены металлические "витки", благодаря которым свая и получила свое название. Конструкция наконечника сваи и способ исполнения "витков" варьирует в зависимости от производителя сваи. За рубежом используются конструкции с наваренными на ствол разнесенными витками. Существует вариант исполнения литого наконечника с винтовыми лопастями. Есть и другие типы конструкции наконечника сваи. Диаметр и длину винтовых свай подбирают исходя из величины и характера проектной нагрузки, обязательно учитывается и тип залегающих грунтов. Диапазон диаметра ствола сваи колеблется от 50 до 500 мм, длина может варьировать от нескольких метров, до десятков метров.

В настоящее время винтовые сваи используется в железнодорожном строительстве при монтаже консолей, портальных структур, опор контактной сети. Кроме того, винтовые сваи используются в качестве фундаментов при строительстве железнодорожных перронов, временных и постоянных заграждений-разделителей и т.п.

 В дорожном строительстве винтовые сваи специальной конструкции используются для монтажа сооружений специального назначения (светофоров, пунктов автоматической записи параметров движения транспортных средств), дорожных знаков и указателей, а также опор освещения.

Следует отметить возможность использования винтовых свай для сооружения фундаментов и для антенных вышек, мачт ретрансляторов и радиорелейных вышек – в "Руководстве по проектированию и устройству фундаментов мачт и башен линий связи из винтовых свай" (ГПИ) упоминаются сооружения высотой до 245 м.

Широкое распространение винтовые сваи получили в автодорожных и железнодорожных мостах при возведении инвентарных фундаментов (САРМ, БАРМ, разборная эстакада РЭМ-500). Винтовые сваи используют для строительства рабочих мостов и причалов при сооружении капитальных мостов.

В электросетевом строительстве технология производства фундаментов на винтовых сваях находит применение при ремонте опор высоковольтной линии, особенно находящихся в аварийном состоянии в сложных грунтовых условиях. В резолютивной части Международного энергетического семинара, проходившего в Москве в октябре 2005 г., было предложено обратить внимание проектных организаций на возможность использования при проектировании и строительстве ВЛ и ПС передовых технологий изготовления опор из многогранного профиля, винтовых свай и машин для их погружения, освоенных заводами РФ, которые позволяют в несколько раз сократить сроки и стоимость строительства, и на необходимость формирования нормативной базы на основе накопленного опыта в России, Бразилии, Китае и т.д для проектирования компактных линий повышенной натуральной мощности в энергосистемах государств Содружества.

За рубежом освоено использование винтовых анкеров для подавления излишней плавучести трубопроводов – по данным производителя, заглубленная конструкция из 2 анкеров общим весом 130 кг позволяет избежать использования пригрузов трубы общим весом до 40 тонн.

Применение винтовых свай в качестве фундамента позволяет существенно уменьшить объемы земляных работ. Технология строительства фундамента на винтовых сваях позволяет возводить металлоконструкции, здания, дома и другие объекты на склонах, в непосредственной близости от больших деревьев, на торфяных и обводненных грунтах. Кроме того, значительно сокращаются сроки установки фундамента.

В общем случае можно сказать, что винтовые сваи и анкера можно применять в различных грунтовых условиях, кроме скальных. Особенно актуально использование винтовых свай как анкерных устройств и фундаментов в обводненных грунтах и грунтах со слабой несущей способностью. Известна способность винтовых свай противостоять силам морозного пучения. Винтовые сваи могут быть использованы в фундаментах как глубокого, так и мелкого заложения. Широкому применению их в строительстве мешает относительно слабая изученность их несущей способности в различных грунтовых условиях при действии разнонаправленных нагрузок. Кроме того, до не давнего времени применение винтовых свай в строительстве сдерживало отсутствие на рынке механизмов для их погружения в грунт. С разработкой изделия УБМ-85 ОАО "Завод Стройдормаш" проблема погружения винтовых свай в грунт отступила на второй план.

Технология изготовления фундаментов на винтовых сваях неглубокого заложения