Отечественный опыт применения винтовых свай

Изучением и созданием конструкций винтовых свай, машин и механизмов для погружения их в грунт, исследованиями взаимодействия свай с основанием занимались в разные периоды Акопян В.Ф., Бартоломей А.А., Бахолдин Б.В., Бибина Н. М., Богорад Л.Я., Готман А.Л., Железков В.Н., Ильичев В.А., Иродов М.Д., Крюков Е. П., Лебедев С.В., Луга А.А., Мангушев Р.А., Мариупольский Л.Г., Нуждин Л.В., Орделли М. А., Пенчук В.А., Полищук А.И., Пономарев А.Б., Пономаренко Ю.Е., Трофименков Ю.Г., Шпиро Г. С., Цюрупа И. И., Чистяков И. М. и др. Их работы позволяли восполнить пробелы в сведениях о несущей способности винтовых свай в различных грунтах, определить влияние размеров лопасти и глубины ее погружения на несущую способность свай, определять технические параметры и геометрические формы винтовых свай, решения конструкций и выбора материала для их изготовления.

Экспериментальными и теоретическими работами, связанными с исследованием влияния различных факторов на сопротивление погружению винтовых анкеров и свай в грунт занимались Богорад Л.Я., Железков В.Н., Лебедев С.В., Кравцов В.Н., Пенчук В большинстве работ приводятся теоретические зависимости для определения крутящего момента завинчивания винтовых анкеров и свай в грунт. Анализ данных зависимостей показывает, что на величину крутящего момента влияют геометрические параметры, в первую очередь, диаметр ствола и шаг винта лопасти сваи, а также физико-механические характеристики грунта.

В то же время анализ работ отечественных специалистов показывает, что в основном исследования были направлены на разработку конструкций винтовых свай, обеспечивающих снижение энергоемкости процесса их ввинчивания. Это вело к повышению материалоемкости, так как на изготовление стволов, как правило, шли трубы больших диаметров. К примеру, известен случай применения винтовых свай со стволом диаметром 1,02 м и длиной 36 м, диаметр лопасти которых составил 2,2 м. Они были применены в качестве фундамента моста через Днестр.

Одним из первых ученых, который рассмотрел технологию свайно-винтового фундамента через призму научного опыта, стал доктор технических наук, инженер-строитель Виктор Железков (1926 – 2010). Он доказал, что винтовые сваи не только являются полноценной альтернативой традиционным фундаментам, но и превосходят их, к примеру, в сложных геологических условиях.

Конструкция стальной винтовой сваи с лопастью в 1,25 витка, начинающаяся на скошенной части ствола и плавно увеличивающаяся в ширину, разработанная В.Н. Железковым, позволяла выполнять погружение без усилий и с высокой скоростью даже в особо плотных грунтах.

Он также разработал методику определения несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента, а в 2004 году опубликовал монографию «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях», в которой обобщил экспериментальные данные по определению несущей способности свай на сжимающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки.

Другим известным отечественным исследователем винтовых свай является Петухов Сергей Николаевич. Он доказал, что винтовые сваи малых диаметров привлекательны для возведения фундаментов в малоэтажном (дачном и коттеджном) строительстве. Их преимущество в сравнении с другими видами фундаментов состоит не только в сокращении сроков работ (до нескольких дней), но и в конкурентоспособной цене. Фундамент из винтовых свай малого диаметра обходится Заказчику в 1,5-2 раза дешевле, чем ленточный, не говоря уже о монолитной плите. Как утверждал Петухов С.Н. в своих работах, оптимальным вариантом для фундаментов бревенчатых, панельных и каркасных домов являются сваи с диаметрами лопасти в 300 мм, а ствола – в 108 мм. Такие сваи не требуют применения строительной техники и монтируются вручную.

В Советском Союзе технология развивалась независимо от западных исследований. Отечественные ученые большое внимание уделяли простоте и скорости завинчивания, поэтому для достижения необходимой несущей способности им приходилось увеличивать диаметр ствола, что существенно увеличивало материалоемкость.

Западные разработчики изначально стремились повысить несущую способность винтовой сваи, поэтому, прежде всего, увеличивали количество и диаметр лопастей. Это позволяло обеспечить надлежащее восприятие проектных нагрузок, даже при меньшем увеличении расхода металла.

Компания ГлавФундамент обобщает мировой опыт ученых и исследователей всего мира. Специалисты отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР) принимают участие в конференциях, посвященных данному вопросу, в том числе и на международном уровне.

Благодаря работе научно-исследовательского отдела компании были разработаны уникальные методики расчета несущей способности свай, применение которых позволило достигнуть 90% сходимости полученных результатов с результатами полевых испытаний, и уникальные свайные конструкции, снижающие денежные затраты и сокращающие время строительства фундамента. Кроме этого, были разработаны конфигурации лопастей винтовых свай, минимизирующие разрушение грунта во время завинчивания и многое другое.