Полезная информация
ВИНТОВЫЕ СВАИ: ЛОПАСТНЫЕ И ШУРУПОВИДНЫЕ
ИНФОРМАЦИЯ О ТЕХНОЛОГИЯХ
Винтовой фундамент или винтовые сваи – эти понятия достаточно известны в Иркутске и области. Но…
Судя по общению с людьми, которые обращаются в нашу компанию, не все понимают, что в Иркутске представлены разные технологии возведения фундаментов на винтовых сваях. Поэтому вашему вниманию предлагается небольшая обзорная информация, которая поможет разобраться в вопросе о том, какие технологии фундаментов на винтовых сваях представлены в Иркутске и чем они отличаются. Так же Вы сможете найти там ответы на некоторые вопросы, которые, надеюсь, помогут определиться с выбором технологии строительства фундамента для вашего строительного объекта.
Наибольшее распространение в настоящее время в иркутском регионе, как и по России в целом, получили две технологии винтовых фундаментов (винтовых свай):
- лопастные сварные одновитковые сваи (далее по тексту – лопастные сваи);
- шуруповидные горячеоцинкованные многовитковые сваи КРИННЕР
(далее по тексту – шуруповидные сваи).
Рассмотрим сваи этих двух технологий, см. табл. 1.
Для сравнения выбраны сваи, типоразмер которых определён из следующих соображений:
шуруповидная свая КРИННЕР с диаметром ствола 76 мм и длиной 2500 мм – наиболее часто применяется для винтового фундамента в домостроении;
аналогом этой шуруповидной сваи является лопастная с диаметром ствола 108 мм, длиной 2500 мм и с диаметром лопасти 300 мм, с той же несущей способностью, непосредственно после монтажа.
Таблица 1
| Параметры | Лопастная свая | Шуруповидная свая | Комментарии |
| Изображение |
|
|
| Количество витков спирали, шт. | 1 | 22 | Лопастная свая имеет один виток большого радиуса; шуруповидная свая имеет не менее 22-х витков с гораздо меньшими размерами по толщине и ширине. Лопастная свая, в лучшем случае, имеет декоративное покрытие внешней поверхности; шуруповидная – горячее оцинкование всех поверхностей и снаружи, и внутри. Именно эти различия в конструкциях свай определяют принципиально разные процессы, происходящие в грунте и в конструктивных элементах свай при их вкручивании и дальнейшей эксплуатации. |
| Диаметр ствола, мм | 108 | 76 | При монтаже сваи. Шуруповидная – грунт раздвигает и уплотняет вокруг своей оси на радиус ствола, подобно шурупу, вкручиваемому в древесину. При зацеплении шуруповидной винтовой сваи витками за грунт достаточным для ввинчивания становится только крутящий момент. Для обеспечения зацепления сваи за грунт, как правило, достаточно воронки глубиной до 100 мм и диаметром на поверхности грунта в 70 мм. Это не сложно сделать ломом даже в мёрзлом грунте. И шуруповидная многовитковая свая КРИННЕР с приложением к ней соответствующего крутящего момента электрическим переносным инструментом (или физической силы людей, при самостоятельном монтаже) будет погружаться в грунт без вертикальной нагрузки. Больший, чем у шуруповидной сваи, диаметр ствола у лопастной сваи необходим для обеспечения целостности конструкции сваи при монтаже с большим крутящим моментом. |
| Толщина стенки ствола, мм | 4 | 3,5 | Данный параметр определяется стандартами трубного металлопроката, производимого промышленностью. |
| Длина, мм | 2500 | 2500 | На самом деле, в Иркутском регионе, для выше обозначенной шуруповидной сваи с длиной в 2500 мм аналогом является лопастная свая с длиной в 3000 мм, с диаметром лопасти в 300 мм и, соответственно, с диаметром ствола в 108 мм. Это связано со свойствами структуры околоствольного грунта после погружения свай. Процесс погружения винтовых свай разных технологий описан выше. Итак. Лопастная – грунт разрыхляет. Шуруповидная – грунт уплотняет. В иркутском регионе с его уровнем атмосферных осадков и глубиной промерзания грунтов – эти факторы становятся значимыми для длины лопастных и шуруповидных свай. Рассмотрим далее, как это работает на практике. Вокруг ствола лопастной сваи – разрыхлённый грунт. Атмосферные осадки в жидком виде или после оттаивания на горизонтальном рельефе, а тем более на рельефе с уклоном, будут скапливаться в местах с наименьшей плотностью – в околоствольном грунте погруженной лопастной сваи. Таким образом, вокруг ствола лопастной сваи неизбежно образуется грунт с повышенной влажностью. Влага стремится вниз, обтекая лопасть и обводняя грунт под лопастью. Обводнённый грунт меняет свои свойства по отношению к природному, необводнённому. Эти изменённые свойства грунта снижают его несущую способность – с течением времени после обводнения и «размягчения» грунта под лопастью сваю может «сорвать», и она опустится ниже. Во избежание «срыва», лопастные сваи заглубляются в грунт минимум на 3000 мм (чем глубже, тем выше несущая способность грунтов, в т.ч. в обводнённом состоянии). Плюс высота сваи над грунтом. Итого 3000-3500 мм – должна быть минимальная длина лопастной сваи для домостроения с соответствующими нагрузками или расстояние между сваями должно быть меньше, соответственно, их количество – больше. Вокруг ствола шуруповидной сваи – уплотнённый грунт. Практические сертифицированные испытания (см. на нашем сайте в разделе «ДОКУМЕНТАЦИЯ») показали такой результат: на шуруповидную сваю КРИННЕР погруженную в «средний» грунт иркутского региона на 2000 мм морозное пучение не воздействует. За счёт уплотнения грунта вокруг ствола фактор обводнения отсутствует и более того – влага из околоствольного пространства выдавливается. Поэтому шуруповидная свая обладает постоянной неизменяемой со временем несущей способностью в отличие от лопастной. Плюс высота сваи над грунтом. Итого 2500 мм – должна быть минимальная длина шуруповидной сваи. Эти показатели для винтовых фундаментов КРИННЕР являются нормативными для иркутского региона. |
| Текучесть стали ствола при осевой нагрузке, т | 35 | 20 | В несколько раз превышает минимально допустимые параметры и у лопастной, и у шуруповидной свай. |
| Несущая способность в «средних» грунтах иркутского региона, т | 3,0-5,5 | 3,0-5,5 | Как было описано выше, лопастная свая, чтобы сохранить заявленную несущую способность в «средних» грунтах иркутского региона должна иметь длину не 2500 мм, а от 3000 мм. |
| Возможность установки ручным переносным электрическим инструментом | нет | да | Технология КРИННЕР в отличие от лопастных свай позволяет производить установку свай в ограниченном пространстве, внутри помещений, в труднодоступных местах, на облагороженной территории без ущерба для насаждений и без необходимости демонтажа уже существующих строений. |
| Возможность установки сваи в ״каменистые״ грунты без дополнительных работ и расходов | нет | да | Технологически сваи шуруповидные, в отличие от лопастных, возможно устанавливать в грунтах высокой плотности, в «каменистых» грунтах, и даже в некоторых скальных породах в связи с их возможностью раздвигать, а не рыхлить грунт при погружении. Шуруповидная свая смещает, раздвигает каменистые вкрапления или грунтовые породы высокой прочности перпендикулярно от своей оси, а «не пытается их разрыхлить», как лопастная. А при погружении, например, в песчаник – конструкция лопастной сваи либо не выдерживает нагрузок и происходит разрушение лопасти, либо появляется невозможность разрыхления и, соответственно, погружения лопастной сваи. В некоторых местах, где невозможен монтаж лопастных свай, возможен монтаж шуруповидных свай, в том числе с помощью переносного ручного электрического инструмента. |
| Заполнение внутренней полости сваи безусадочным бетоном для уменьшения коррозии и увеличения срока службы | необходимо | нет | Технология организации винтового фундамента на лопастных сваях требует заполнение внутренней полости сваи безусадочным бетоном. Это бетон особой марки, который при застывании не теряет объём и плотно прилегает к внутренней поверхности сваи, тем самым изолируя её от коррозионного воздействия атмосферного воздуха и влаги. Эти работы необходимо производить только после монтажа сваи с соблюдением температурного режима. Целью этого мероприятия является антикоррозионная защита внутренней полости сваи. Бетон любой другой марки только усилит коррозию за счёт образовавшегося зазора с внутренней полостью при застывании и способности бетона аккумулировать и отдавать влагу. Поэтому, в связи с необходимостью производства бетонных работ, при низких температурах монтаж лопастных свай становится значительно дороже. Нарушение технологии неизбежно приведёт к значительному сокращению срока службы лопастной сваи. А в настоящее время даже летом монтажные бригады не занимаются заполнением внутренних полостей лопастных свай безусадочным бетоном. Получается дёшево, но в ущерб качеству фундамента. Горячеоцинкованному металлу не требуется никаких дополнительных антикоррозионных или гидроизоляционных мероприятий, в т.ч. и заполнение внутренней полости бетоном. Поэтому винтовой фундамент КРИННЕР устанавливается круглогодично и без ущерба качеству. |
| Скорость коррозии поверхностей сваи в грунте, мм/год | 0,03-0,1 | 0,0021-0,0084 | Этот показатель говорит о многом в плане срока службы свай. О многом, но не обо всём. Совокупность со следующим показателем распределения нагрузок, воспринимаемых элементами свай, с учётом конструктивных и технологических особенностей, описанных выше, поможет сориентироваться по сроку службы сварных лопастных и горячеоцинкованных шуруповидных свай. |
| Количество/длина зон конструкции сваи, испытывающих внутреннее напряжение при передаче осевой нагрузки на грунт, шт./мм | 1/339 | 22/4875 | При эксплуатации сваи вертикальная нагрузка передаётся на грунт в основном витками спирали сваи. Таким образом, появляется изгибающий момент и соответствующие напряжения в металле сварных швов и прилегающих околошовных зон в стволе сваи и в витках спирали. Следовательно. У лопастной сваи напряжения от нагрузки сосредоточены в конструктивных элементах на длине всего 339 мм. У шуруповидной – те же нагрузки распределены на длину 4875 мм. Любая сварка металлов, в т.ч. автоматическая, «ослабляет» металл в околошовных зонах свариваемых элементов своим термическим воздействием. Эти околошовные зоны значительно сильнее подвержены коррозионному воздействию грунтов, чем другие элементы свай. И именно эти околошовные зоны ещё и воспринимают нагрузки, передаваемые на сваю, а наличие изгибающего момента оказывает влияние на прочность свай с течением времени. У лопастной сваи напряжения сосредоточены на маленьком участке в проблемной коррозионной зоне, что значительно ограничивает ресурс такой сваи. У шуруповидной сваи напряжения от аналогичной нагрузки распределены на длину в 14 раз превышающую нагруженную длину элементов лопастной сваи. Поэтому такое распределение нагрузки сводит влияние напряжений на ресурс сваи к минимуму. А горячее оцинкование шуруповидной сваи надежно и надолго защищает все её элементы от воздействия коррозионных процессов в грунте. |
Можно отметить и ещё одну важную составляющую этих разных технологий. Это человеческий фактор.
Лопастные сваи возможно изготавливать кустарным ручным способом, без применения технологичного оборудования. В случае такого изготовления качество напрямую зависит от добросовестности и квалификации людей, участвующих в изготовлении.
Шуруповидные горячеоцинкованные винтовые сваи возможно производить только в заводских условиях. Влияние человеческого фактора на качество изделия в этом процессе значительно ниже.
И в заключение несколько слов о ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ факторе. Безусловно, лопастная свая выглядит гораздо мощнее и массивнее. Больше, толще, тяжелее. Если не вдаваться в технические характеристики, любой человек психологически остановит свой выбор на свае лопастной, которая и по цене ещё немного меньше, чем оцинкованная шуруповидная. Оправдан ли такой выбор? В представленной выше таблице приведены объективные данные с комментариями о свойствах свай разных технологий с точки зрения естественных наук. Выбор за вами.
Со своей же стороны компания «КРИННЕР» готова обеспечить долговечный и надёжный свайный винтовой фундамент на основе шуруповидных горячеоцинкованных винтовых свай КРИННЕР, который прослужит не 5 – 15 лет, а многие десятилетия.
Выписка из проекта «Отчёта «ИркутскНИИхиммаш»
о проведении исследовательской работы по определению срока службы винтовых свай двух типов при эксплуатации с вертикальной нагрузкой в 5 тонн в грунтах Иркутского региона:
- свая типа I: конусная одновитковая лопастная неоцинкованная свая с диаметром ствола 108 мм, толщиной стенки ствола 4 мм, диаметром лопасти 300 мм, толщиной лопасти 6 мм;
- свая типа II: конусная многовитковая шуруповидная оцинкованная свая КРИННЕР с диаметром ствола 76 мм, толщиной стенки ствола 3,5 мм, количеством витков 22 шт., шириной полки витка 10 мм, толщиной полки витка 2 мм»
