Егорова Е. С., Мехеда М. Д. Особенности применения свайных винтовых фундаментов под малоэтажные жилые здания // StudArctic forum. Выпуск 2 (14), 2019, DOI: 10.15393/j102.art.2019.3821


Выпуск № 2 (14)

Техника и технологии строительства

pdf-версия статьи

Особенности применения свайных винтовых фундаментов под малоэтажные жилые здания

Егорова Евгения Сергеевна
ПетрГУ (г. Петрозаводск, ул. Ленина, 33),
131213sd2016.vn@gmail.com
Мехеда Мария Дмитриевна
ПетрГУ (г. Петрозаводск, ул. Ленина, 33),
mary.may.69@yandex.ru
Научный руководитель:
Ратькова Елена Игоревна
Ключевые слова:
Фундамент
винтовые сваи
индивидуальный жилой дом
слабый грунт
Аннотация: В данной статье рассмотрены основные виды фундаментов под малоэтажные жилые здания, а также освещены этапы развития свайных фундаментов. Выявлены достоинства и недостатки свайных винтовых фундаментов в качестве несущего остова для индивидуальных жилых зданий.
Статья поступила: 04.06.2019; Принята к публикации: 17.06.2019;

Основной текст

Фундамент – это основной конструктивный элемент здания, который принимает на себя все нагрузки от здания и передаёт их на грунт основания. Доля фундаментов в общих затратах на возведение здания составляет по стоимости 8–10 %, по трудоемкости 10–15 %.

Фундаменты работают в сложных условиях, подвергаются разнообразным силовым и несиловым воздействиям (нагрузки от массы здания и грунта, отпор грунта, силы пучения, вибрации и т. д.). Чтобы противостоять таким воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, к фундаментам предъявляются следующие эксплуатационные требования: прочность, долговечность, устойчивость на опрокидывание и на скольжение, стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии. Фундаменты должны удовлетворять эксплуатационным и экономическим требованиям.

Разнообразие материалов и конструктивных решений зданий, климатических и грунтовых условий определило несколько типов фундаментов. В малоэтажном строительстве чаще всего применяются ленточные,  столбчатые,  плитные фундаменты и фундаменты из винтовых свай.

Сегодня фундаменты из винтовых свай  - одно из самых прогрессивных решений. При устройстве таких фундаментов объем земляных работ может быть снижен на 80 %, а расход основных материалов - до 45 %.

Фундамент из винтовых свай – это группа ввинченных в грунт специальных свай,  которые образуют единое свайное поле. После погружения сваи в грунт выше поверхности земли остается часть ее ствола, на который приваривается оголовок. Оголовок предназначен для крепления обвязки. На обвязку опираются надземные конструкции здания или сооружения. Кроме этого, обвязка  связывает сваи и придает фундаменту жесткость и устойчивость.

Винтовая свая – это металлическая труба с заостренным концом и лопастью специальной формы в нижней части. Благодаря особой конструкции лопасти, свая, погружаясь в грунт, уплотняет его, улучшая свойства основания. Острие и лопасть винтовой сваи, как и любого свайного фундамента,  должны опираться на хороший плотный грунт.

Применение по типу винтовых свай:

  1. Широколопастные сваи с одной лопастью, размещенной на наконечнике в нижней части трубы. Это самый распространенный в частном строительстве тип винтовых свай, позволяющий возводить фундаменты на большинстве видов и разновидностей грунтов. Обычно применяется для легких хозяйственный построек и одноэтажных домов из дерева или каркасных панелей. При правильном выборе диаметра лопастей и количества свай на таких фундаментах также возводят дома и из легкобетонных блоков (рисунок 1, а).
  2. Сваи с повышенной несущей способностью, устойчивостью к осадке и выдергивающему воздействию. Их характерное отличие – наличие двух лопастей, разнесенных по высоте сваи. Можно использовать для фундаментов двухэтажных домов. В самостоятельном частном строительстве применяются редко, так как вручную, без спецтехники, ввинтить такую сваю в грунт практически невозможно (рисунок 1, б).
  3. Узколопастные сваи с выраженным коническим «винтом». Используются для строительства фундаментов на каменистых грунтах (рисунок 1, в).
  4. Специальные сваи, предназначенные для создания фундаментов в условиях вечной мерзлоты. Требуют применения специальной технологии ввинчивания, поэтому в практике самостоятельного частного строительства не используются (рисунок 1, г).

 

Рисунок 1. Типы винтовых свай

а - широколопастные сваи с одной лопастью; б - сваи с повышенной несущей способностью, устойчивостью к осадке и выдергивающему воздействию; в - узколопастные сваи с выраженным коническим «винтом»; г - специальные сваи, предназначенные для создания фундаментов в условиях вечной мерзлоты

Свайные фундаменты применяются в строительстве с древности. Первыми сваями были  бревна, которые забивали в грунт.

Винтовой способ погружения был изобретен в начале XIX века. Сначала винтовые сваи использовали для устройства причалов, но затем сфера их применения стала расширяться. Так, например, при постройке маяка в Великобритании на нестабильном грунте Темзы были применены именно винтовые сваи.

Строительство на свайных фундаментах стало развиваться с начала XX века. Этому способствовало появление новой техники для точного и глубокого погружения свай. В 50-х годах XX века началось активное использование механического оборудования для ввинчивания свай.

После того как было доказано, что такие фундаменты надежны, долговечны и подходят для применения на многолетнемерзлых, пучинистых и обводненных грунтах, ограничений по их использованию практически не существует, их стали применять в военном строительстве.

Первый отечественный стандарт для строительных работ ТУВС-55 «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов, опор мостов на винтовых сваях» был принят в 1955 году. Многие его положения вошли и в современные строительные нормы и правила.

В качестве заключения стоит отметить достоинства и недостатки свайных винтовых фундаментов.

Достоинства:

  • устройство винтовых свай возможно на грунтах практически любого типа в разных климатических регионах, в том числе в болотистой местности и в регионах с вечной мерзлотой;
  • уровень грунтовых вод не оказывает большого влияния на устройство и работу этого типа фундамента;
  • при промерзании морозоопасного грунта силы морозного пучения на сваи не действуют;
  • ввинчивание свай уплотняет грунт, повышая его несущую способность;
  • инженерные коммуникации можно проводить одновременно с установкой элементов фундамента или после его возведения;
  • долговечны;
  • подходят для строительства дома на местности со сложным рельефом;
  • могут монтироваться в любое время года;
  • монтажные работы осуществляются в минимально короткий срок, при этом сразу после устройства фундамента можно возводить здание;
  • винтовые сваи могут быть ввинчены самостоятельно, без использования специальной техники;
  • монтаж свайно-винтового фундамента не требует разработки котлована и устройства опалубки;
  • фундамент из винтовых свай на 30-40 % дешевле, чем бетонный.

Недостатки:

  • сложность ввинчивания свай на сильно каменистых грунтах;
  • большая нагрузка на винтовые сваи может привести к осадкам фундамента и как результат – к деформациям здания;
  • необходимо обязательное устройство систем водоотведения от свай, что ведет к дополнительным затратам;
  • нельзя полностью исключить коррозию материала свай. Сваи в процессе производства получают необходимую защиту – покрытие слоем цинка и полимерных материалов;
  • несущая способность винтовых свай небольшая, поэтому винтовые сваи используются только в малоэтажном строительстве и строительстве легких сооружений;
  • невозможно устроить полноценный подвал или цокольный этаж.


Список литературы

1. Николишин, И. Фундамент на винтовых сваях / И. Николишин [Электронный ресурс]. - [Б. м.] : Издательство «Издательские решения», 2018. - Электрон. дан. - URL: https://ridero.ru/books/fundament_na_vintovykh_svayakh/ - (17.03.2019).

2. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии) : учебник / Б. И. Далматов. - 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург.: Издательство «Лань», 2017. - 416 с.

3. Свайные фундаменты. Свод правил : СП 24.13330.2011. - Актуализир. ред. СНиП 2.02.03-85 ; введ. 2011-05-20 // Техэксперт [Электронный ресурс] : проф. справ. система / АО "Кодекс". - Электрон. дан. - [Петрозаводск], [2010]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200084538/ - (05.04.2019).



Просмотров: 249; Скачиваний: 48;

DOI: http://dx.doi.org/10.15393/j102.art.2019.3821