Про винтовые сваи

1. Базис строительных сооружений

Ключевым вопросом строительства любого сооружения является безупречное качество и надёжность фундаментной основы будущего здания. Фундамент – это часть сооружения, которая размещена под землёй и характеризуется максимальным показателем стойкости к воздействию всевозможных негативных факторов внешней среды (грунтовые воды, температурные скачки, щёлочи, кислоты и т.д.). От того насколько будут высоки эти характеристики основания здания зависит долголетие его службы, соответственно пригодность самой постройки к эксплуатации. Одной из наиболее распространённых на сегодняшний день вариаций базиса строительных сооружений является идея с использованием винтовых свай.

Ввиду неоднозначных данных о своей долговечности, такой вариант способствует возникновению целого ряда вопросов, ключевым из которых является реальный срок службы винтовых свай.

2. Классификация и характеристики винтовых свай

Винтовая свая (ВС), основа одноимённого фундамента, представляет собой стальное изделие, состоящее из ствола, наконечника и лопастей. Благодаря своей конструктивной особенности она устанавливается в грунт без применения какой-либо тяжёлой ударной техники, сохраняя тем самым целостность своей внутренней структуры, что обеспечивает более длительную эксплуатационную жизнь в сравнении с «собратьями» ударного вида установки. ВС в основном классифицируется по следующим значениям:

Рис.1 - Общий вид винтовой сваи

1. Количество лопастей: однолопастные ВС и многолопастные ВС (две и более лопасти).
2. По видам наконечников: сварные или литые.
3. Величина воспринимаемых ВС нагрузок: малые и большие.
4. Толщина стенки ствола ВС: тонкостенные(не превышает 3,5 мм), средней величины (от 3,5 мм до 6 мм), толстостенные (превышающие 6 мм).
5. По типу антикоррозийного покрытия: холодный и горячий виды цинкования, полиуретановые, полимерные и эпоксидные.

3. Область применения винтовых свай

На сегодняшний день ВС, благодаря большому списку достоинств (долговечность, быстрота монтажа, надёжность, небольшая стоимость и т.д.), обрели широкий спектр применения в строительстве. В частности, их рекомендуют использовать для строительства сооружений в местностях со сложной рельефной конфигурацией, болотистых областях, прибрежных районах, в местах, где периодически происходит пучение грунта, а также, если отсутствует возможность проведения земляных работ в нужном объёме.

ВС, вкрученные, словно винт, в землю до отметки прочного грунта, позволяют снять нагрузку на участках с проблемной почвой и обеспечить прочный фундамент, соответственно, и эксплуатационную надёжность будущего здания. Также ВС широко используют для реконструкций дорог и зданий, дополнительного укрепления монолитного фундамента в местностях со сложным грунтовым слоем.

Немаловажным плюсом ВС является отсутствие вибрации и шума в процессе установок, что чрезвычайно значимо для строек в городских условиях.

4. Срок службы винтовых свай

Существует немало историй и мифов, которые лежат в основе нескончаемых дебатов о реальном сроке службы винтовых свай. Почвой для таких споров, наверняка, служит история появления ВС, возраст которой насчитывает уже 200 лет, и хорошие характеристики некоторых строительных объектов того времени с использованием такой основы. Ярким таким примером является сооружение в виде морского причала с опорами из ВС, который в течение 150 лет подвергался разрушающему воздействию электрохимической коррозии, но до сих пор не потерял своих эксплуатационных качеств. Естественно, подобные примеры не могут быть абсолютной аксиомой долголетия всех современных ВС и продолжительность значения их эксплуатации зависит от многих факторов.

5. Условия надёжности винтовых свай

Основным гарантом долговечности эксплуатации ВС является строгое соответствие технологического процесса их изготовления существующим значениям ГОСТа. К примеру, толщина стенок труб ВС не должна быть менее 6 мм, если предполагаемый срок эксплуатации составляет 100 лет. Также имеет огромное значение тип наконечника, применяемый в ВС: литые или сварные. Основной недостаток сварных наконечников заключается в наличии сварных швов, которые особо подвержены влиянию внешней среды. Литые наконечники считаются более надёжными при условии доброкачественного литья.

Ещё одним значительным фактором, влияющим на долголетие работы ВС, является грамотный её монтаж, одним из качественных параметров которого – деформация монтажного отверстия ВС. В ситуации недобросовестного выполнения монтажных работ существует большой процент вероятности, что ВС по истечению определённого времени просядет или от низких температур её вытолкнет процессом пучения.

6. Причины, снижающие показатель долговечности винтовых свай

Значительно снизить срок службы ВС могут следующие факторы:

• Постоянные колебания сезонных температур, т.е. термическое воздействие ВС, в результате которого металлический корпус постоянно расширяется и сужается, нарушая структурные характеристики изделия. По итогу таких тепловых сокращений в корпусе ВС через определённое время появляются микротрещины и поры. Правда, стоит отметить, что при использовании качественной стали в производстве ВС таких проблем не бывает и число циклов глобального перепада температур хватает ориентировочно на 100 лет нормального функционирования ВС;
• Влияние подвижного грунта, т.е. в обычных условиях почва оказывает незначительное воздействие на ВС. Но в ситуации, если строительство объекта запланировано в зоне с повышенной подвижностью в грунтовых слоях, то это может негативно сказаться на долголетии ВС;
• Воздействие электромеханической коррозией, которое вызывает окисление металла из-за влияния входящих в структуру почвы блуждающих токов. Такую негативную нагрузку внешней среды можно наблюдать, если фундамент и ВС расположен вблизи от подземных кабелей;
• Повышенная кислотность грунта (химическая коррозия). В местах, где значение этого показателя высокое, процесс коррозии будет происходить гораздо быстрее, что значительно снизить возраст эксплуатации ВС.
• Некачественный монтаж ВС, в результате которого на поверхности труб появляются царапины, что катализирует коррозию изделия.

7. Способы увеличения срока эксплуатации винтовых свай

Добиться максимального показателя срока службы винтовых свай можно, если соблюдать следующие технологические пункты:

• Обработка сваи специальными антикоррозионными средствами

  Хорошие показатели в этом имеет обработка ВС цинкованием, которая может выполняться двумя разными по технологии способами: холодным и горячим.

  Первый вариант (холодный) по себестоимости более дешёвый и менее трудозатратный, который заключается в простом нанесении на поверхность ВС сухой смеси серебрянки. Правда, и эффект от такой обработки минимальный и, как правило, применяют её, где фундамент здания размещается в грунте с неагрессивной средой.

  Второй способ цинкования (горячий), наоборот, имеет максимальные значения защиты и долговечности ВС (около 100 лет), но технологически очень трудоёмок и дорог. Секрет долголетия ВС после обработки горячим способом объясняется ещё способностью частиц цинка заполнять микротрещины механическим путём медленного нарастания на них.

  Ещё одним результативным способом антикоррозионной обработки ВС считается применение полиуретановых смол, которые равномерно распределяются по всему периметру стальной трубы, придавая ей за счёт дополнительных молекулярных связей высокий показатель защиты. Зачастую, выбор обработки ВС полиуретаном обусловлен простотой технологического процесса. Не редко официальные производители ВС предлагают изделия, обработанные эпоксидными смолами. Такой вид антикоррозионной обработки обеспечивает повышенную устойчивость к механическим повреждениям, даже в случае неаккуратного монтажа.

• Бетонирование внутренней полости сваи

  Этот технологический процесс несёт двойную пользу: защищает полость трубы от коррозии и увеличивает параметры прочности всей конструкции, упругости на изгиб и жёсткости. При бетонировании рекомендуется применять специальную заводскую смесь высокого качества.

• Применять сваи с высоким параметром толщины стенок

  Исследованиями доказано, что каждый лишний миллиметр даёт дополнительно 10-15 лет «жизни» стальной трубе.

• Использовать ВС, изготовленные исключительно из легированной стали
• Правильное погружение

  Погружение свай производить согласно существующему регламенту, исключая применение какого-либо оборудования ударной направленности.

Заключение

Подводя итог, стоит отметить, что на сегодняшний день, несмотря на многочисленную критику в адрес винтовых свай, их популярность в строительстве объектов не снижается, благодаря быстроте монтажа (обычно не более двух дней), относительно низкой себестоимости, многофункциональном применении (не зависят от климатических зон и устойчивости почвы) и значительным параметрам срока службы.