Возведение промышленных объектов на свайно-винтовом фундаменте: ГОСТ,  особенности и плюсы технологии

Навигация по странице

Винтовые промышленные сваи используются для создания фундаментов различных масштабных объектов, ЛЭП, мостовых сооружений, путепроводов, трубопроводов, крупных ангаров, маяков, пирсов, эстакад и других объектов индустриального назначения. 

Из-за массивности и больших размеров такие сооружения сильно нагружают фундамент, в том числе за счет принятия снеговых и ветровых нагрузок, а также вибрации технологического оборудования. Поэтому к опорной конструкции предъявляются особые требования по части прочности и долговечности. 

Винтовая свая выполнена в виде полой стальной опоры (сварной или бесшовной), на ее конце располагается литой или сварной острый наконечник и винтовая лопасть. Существуют опоры с многовитковой спиралью, напоминающую саморез, а также опоры сочетающие витковую спираль с лопастью (комбинированные). На верхнюю часть сваи устанавливается оголовок, фиксирующийся к телу опоры болтовым или сварным соединением. 

Опоры длиной менее 6 метров обычно цельные, с большей длиной — составные, включающие специальные удлинители. Соединение секций выполняется по технологии сварки с усиливающими накладками или внутренними/наружными муфтами. Также возможно крепление на болтах — шпильках.

Главный рабочий сегмент винтовой сваи — лопасть, представлена в двух видах:

• Литая лопасть. Изготавливается методом литья посредством газифицируемых или выплавляемых моделей (с использованием высокопрочной легированной стали);
• Сварная лопасть. Соединяется со стволом по технологии газовой/электродуговой сварки, менее дорогая, чем литая, но уступает ей в несущей способности и прочности.

Качество и технические требования к изделиям определяет ГОСТ 59106-2020 Сваи стальные винтовые. Стандарт нормирует изготовление опор в заводских условиях. Среди основных показателей качества:

• устойчивость к агрессивным и климатическим факторам;
• способность воспринимать эксплуатационные/монтажные нагрузки без деформации и повреждений.

Вместе с базовым стандартом действуют различные своды правил, предусматривающие особенности применения металлоконструкций:

• СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия».
• СП 16.13330 «Стальные конструкции».
• СП 28.13330 «Защита строительных конструкций от коррозии».
• СП 24.13330 «Свайные фундаменты». 
• СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования». 

В ГОСТ 59106-2020 также приводится несколько десятков ссылочных стандартов. Изготовители, используя федеральный ГОСТ, имеют право разработать собственные технические условия. Они позволяют уточнить и адаптировать ключевые положения стандартов к условиям реального предприятия. В ТУ указываются все этапы производства, соответствующие действующим нормативам, и приводятся ссылки на СП и ГОСТЫ, связанные с изготовлением конкретных изделий.

• Перепад высот. Крупные промышленные объекты возводятся на больших площадках, где нередко присутствует перепад высот. Установка свай разной длины избавит от выравнивания участка и дополнительных затрат. 

• Проблемный грунт. Винтовые сваи станут единственным решением для пучинистых, обводненных, осадочных, слабых грунтов. Максимальная устойчивость сооружений достигается за счет опирания лопастей на плотные слои ниже уровня промерзания. Опоры подходят для районов с вечной мерзлотой и могут заглубляться в любое время года. 

• Малые сроки. Строительство свайно-винтового фундамента идет в короткие сроки. Благодаря отсутствию сильной вибрации, шума от тяжелой спецтехники новый объект можно строить вблизи действующих сооружений. Смонтированное основание сразу готово воспринимать нагрузки и практически не дает осадки. 

• Небольшой бюджет. Стоимость возведения фундамента примерно на 30-50% ниже, чем у бетонных оснований. 

Для фундаментов индустриальных сооружений, как правило, используются большие опоры диаметром 133/159/219/325 мм. Сваи меньшего размера не смогут обеспечить надежность и устойчивость массивных конструкций. 

Для создания равномерного восприятия нагрузок с ростом площади лопастей увеличивается диаметр опоры и толщина стенок, в противном случае возникает риск повреждения. 

При выборе опор нужно учитывать вид, назначение, характеристики строящегося объекта, тип и свойства грунта. Необходимо обращать внимание на технические параметры опор. Так, для заглубления в районах с вечной мерзлотой лучше подойдут сваи с литым наконечником и узкими лопастями. 

На объектах, расположенных в местах с умеренным/холодным климатом, применяются опоры с широкими лопастями. 

Промышленные винтовые сваи монтируются с помощью тяжелой техники и специального оборудования — гидробура, ямобура, редуктора. В местах установки опор готовится углубление, куда завинчиваются сваи до расчетного уровня. Если на участке высокоплотные грунты применяется технология лидерного бурения, связанная с предварительным созданием скважины. Это позволяет добиться строго вертикального положения ствола и увеличивает точность установки. 

Процесс монтажа включает следующие этапы:

• Очистка участка. Удаление мусора, деревьев, кустарников, камней, создающих препятствие для работы.
• Монтаж свай. Подготовка лунок, заглубление на расчетный уровень с контролем вертикального положения столбов.
• Засыпка свай. Заполнение внутренней полости цементно-песочной смесью, чтобы предотвратить скопление влаги и исключить появление ржавчины.
• Установка оголовков. Размещаются на верхней части сваи, привариваются или закрепляются болтовым соединением.
• Монтаж обвязки. Опоры свайного поля соединяются металлическим профилем или брусом.