Как построить промышленный объект и сэкономить на фундаменте: промышленные винтовые сваи

Время на прочтение: 4 минут(ы)

Навигация по странице

Современный процесс строительства промышленных зданий стал намного быстрее и проще — при этом сроки эксплуатации объектов не уменьшились, а трижды возросли. Такой прогресс стал возможным благодаря быстровозводимым металлоконструкциям, которые собираются из модульных компонентов. 

Невысокая стоимость строительства обусловлена усовершенствованными методами заложения фундаментов. О них — подробнее.

К промышленным сооружениям относятся разные объекты, отличающиеся по назначению и конструкции:

• Производственные здания.
• Складские помещения и комплексы.
• Линии электропередач и осветительные мачты.
• Причалы, пирсы и маяки.
• Трубопроводы для перемещения жидкостей и газов.

К фундаментам промышленных сооружений выдвигаются высокие требования по прочности и устойчивости. Приходится учитывать дополнительные факторы, увеличивающие нагрузки:

• Значительный вес большеразмерных строительных конструкций.
• Влияние ветровых и снеговых воздействий на объекты большой площади и высоты.
• Наличие тяжелого оборудования или складируемых грузов.
• Вибрация от движения транспорта и работы механизмов.

При строительстве гидротехнических сооружений к сумме нагрузок добавляются волновые и ледовые. Иногда новое предприятие или склад приходится вписывать в уже существующую застройку и сеть коммуникаций — такие обстоятельства, безусловно, осложняют обустройство фундамента.

Помимо соблюдения технических требований, строительные нормативы, в частности, СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», предписывают ориентироваться на сохранение экологии при возведении промышленных объектов. 

Что выбрать в качестве фундамента при постройке промышленного объекта? Как добиться рационального соотношения прочностных характеристик и затрат на обустройство основания? Рассмотрим возможные способы оборудовать надежный фундамент для объекта с повышенной нагрузкой.

Железобетонные фундаменты традиционно используются для сооружений, воспринимающих большие нагрузки. Искусственный камень, усиленный изнутри металлической арматурой, прочен и долговечен. 

• Монолитная плита. Предполагает выемку грунта по всей площади будущего здания. В смонтированной опалубке укладывается слой гидроизоляции, устанавливается арматурный каркас, опалубка заполняется раствором. Так как бетон быстро схватывается, его обычно изготавливают на месте — понадобится миксер, а также виброуплотнитель.

• Ленточный фундамент. Обустраивается только под несущими стенами и особо нагруженными узлами конструкции. Земляные работы ограничиваются выкапыванием траншеи под ними. Технология оборудования ленточного основания аналогична плитному, но объем работ и материалов меньше. 

• Буронабивные сваи. Отличаются от сплошной заливки меньшим расходом бетонной смеси — бетон заливается точечно, в соответствии с расчетной схемой свайного поля. Для реализации этого метода необходима техника для бурения скважин и нагнетания бетонного раствора под давлением, а ее использование недешево. 

На проектную прочность бетон выходит за 4 недели: дальнейший монтаж объекта возможен через месяц. В течение этого времени объект нуждается в охране и поддержании условий для надлежащего созревания бетона.

Готовые железобетонные сваи значительно ускоряют процесс монтажа фундамента и при корректной установке обеспечивают прочное и устойчивое основание промышленного объекта. Затраты складываются из стоимости самих свай, доставки их на площадку с помощью спецтехники, работы сваебойной машины, устройства обвязки для жесткости конструкции. Забивной фундамент по прочности и расходам сопоставим с ленточным. 

Для фундаментов промышленных сооружений используются винтовые сваи больших диаметров: 133, 159, 219, 325 мм.

Винтовая свая — это полая металлическая труба с заостренным наконечником, имеющая лопасти для закручивания в грунт. Для монтажа большеразмерных винтовых свай используется ямобур на гусеничном или колёсном ходу, способный добраться до участков с плохими подъездными путями. 

Винтовые опоры стоят дешевле, чем бетон и арматура для ленточного фундамента сопоставимой несущей способности. Земляных работ перед закручиванием свай не требуется. Помимо прямого снижения затрат на материалы и работы по возведению фундамента, в применении промышленных свай ощутимы косвенные выгоды:

• Сокращение сроков строительства. Отсутствие подготовительных работ, фундамент готов воспринимать нагрузки сразу по завершении монтажа. Монтажные работы занимают не более нескольких дней.
• Монтаж в любое время года. Установка винтовых свай возможна независимо от времени года.
• Любой грунт. Конструкция винтовой сваи позволяет эффективно передавать нагрузку на более плотные слои грунта, проходя через слабонесущие верхние.  
• Экологичное строительство. Сохранность природной среды, минимизация строительных отходов и затрат на вывоз мусора;
• Отсутствие вибрации. Также нет риска грунтовых подвижек из-за больших объёмов земляных работ, благодаря чему можно строить вблизи других объектов.

Для винтовой сваи факторами усиления несущей способности являются диаметр ствола, площадь лопастей и длина. Дополнительное укрепление изделий достигается путем увеличения толщины металла. Сроки эксплуатации металлических свай значительно продлеваются нанесением антикоррозийного покрытия.

Диаметр ствола и лопастей. В промышленных сваях большого диаметра площадь опирания лопасти достаточно велика: от 0,095 м² у свай диаметром 133 мм с лопастью 350 мм до 0,56 м² у 325-миллиметровых опор с диаметром лопасти 850 мм. В зависимости от свойств грунта и глубины погружения, одна свая 133 мм рассчитана на нагрузку от 8 до 14 тонн, а свая 325 мм способна воспринимать уже около 50 тонн.

Для повышения несущей способности фундамента в наиболее нагруженных точках винтовые сваи монтируются кустами из нескольких штук под колоннами, углами несущих стен, местами размещения оборудования. 

Длина ствола. При необходимости длина увеличивается наращивание ствола составные отрезками. Как бы глубоко не залегал слой грунта с достаточной несущей способностью, винтовые сваи делают доступными для строительства территории, на которых невозможно использовать другие типы фундаментов. 

Толщина стенки ствола и лопастей. Для эффективного противодействия нагрузкам толщина металла в промышленных сваях возрастает с увеличением диаметра: для опор диаметром 133 мм — не менее 4,5-5 мм, в сваях диаметром 159 мм толщина составляет 5-8 мм, для свай с диаметрами от 219 мм применяется металл толщиной 6-10 мм.

Антикоррозийное покрытие. Коррозия — нарушение структуры железосодержащих сплавов при контакте с кислородом — представляет серьезную угрозу целостности и прочности промышленных свай, особенно во влагонасыщенных почвах. Для предотвращения коррозионных реакций сваи защищают слоем металла-протектора или неметаллического изолятора. Наибольший эффект дает комбинированное цинко-полимерное покрытие, отличающееся высокой прочностью, хорошей адгезией и обеспечивающее срок службы свай свыше 50 лет.