Винтовые сваи: какие бывают и где используют

Строительство — это сложный процесс, требующий не только умения взаимодействовать с людьми, но и глубоких знаний инженерных технологий. Сейчас строительство — важная отрасль экономики. Строительные технологии позволяют создавать уникальные объекты архитектуры, промышленности и гражданского назначения. Одной из таких технологий является винтовая свая. Далее расскажем, какие бывают винтовые сваи, где они используются.

Что такое винтовая свая

Винтовая свая используется для укрепления фундамента зданий/сооружений. Они представляет металлический штырь с винтовыми лопастями на конце, который вкручивается в землю до достижения необходимой глубины. Каждая опора проходит тщательное испытание на прочность и стабильность, а также может быть адаптирована к различным почвам и нагрузкам.

Они нужны в различных областях строительства, включая строительство домов, мостов, многоквартирных домов, зданий промышленного назначения и многих других сооружений. Винтовые сваи позволяют сократить время/бюджет строительства, а также обеспечить стабильность и прочность фундамента.

Винтовая свая состоит из трех элементов: лопасти, стержня и головки.

Лопасть — это часть опоры, которая вкручивается в землю. Она в форме спирали, бывает различного размера, конфигурации. Лопасти изготавливают из металла, например, из стали или алюминия.

Стержень – это металлическая труба или профиль, которая приварена к верхней части лопасти. Она нужна для передачи нагрузки на фундамент здания/сооружения. Стержни делают из стали и могут быть различной длины и диаметра в зависимости от конструкции и грунта на участке.

Головка – это верхняя часть стержня, которая может быть сварена к нему или закреплена на него при помощи болтов. Головка выполняет функцию крепления опорных элементов фундамента, например, колонн, балок, пластин.

Бывают дополнены дополнительными элементами, например, угловыми соединениями, адаптерами, анкерными болтами. Эти дополнительные элементы помогают избежать сложностей с неправильной установкой, неравномерной нагрузкой на фундамент или необходимостью усиления.

Технология монтажа винтовых свай довольно проста и происходит без использования специального оборудования. Однако, перед установкой свай необходимо провести геологические исследования участка для определения типа грунта и глубины залегания грунтовых вод. Эти данные помогут выбрать оптимальный размер и конструкцию опоры

Основные шаги процесса установки винтовых свай:

• Подготовка участка. На месте, где будет установлена свая, убирают верхний слой грунта до глубины, достаточной для обеспечения необходимой несущей способности.
• Монтаж. Столбы устанавливается вручную/при помощи механизированной установки. Они вкручивается в землю с помощью вращательного движения. Если они устанавливается вручную, то нужно приспособление, например, рычаг, для создания вращательного движения.
• Закрепление головки. После монтажа на ее верхнюю часть закрепляется головка, которая служит для крепления опорных элементов фундамента. Головку можно закрепить на свае при помощи болтов или сварить.
• Проверка уровня. После монтажа нужно проверить их горизонтальное положение. Это можно сделать при помощи инструмента – уровня или лазерного нивелира.
• Прокладка фундаментных балок. После фиксации опоры на головки закладываются фундаментные балки, которые соединяют их между собой. Фундаментные балки делаются из бетона, металла или дерева.
• Монтаж опорных элементов. На фундаментных балках устанавливаются опорные элементы – колонны, стены, балки и т.д. Все элементы должны быть установлены так, чтобы нагрузка равномерно распределялась на все элементы

Монтаж, который может быть выполнен без использования специального оборудования, происходит быстро. Однако, нужно учитывать геологические исследования.

Какие бывают

Есть несколько способов классификации опор с винтами. Рассмотрим, какие бывают винтовые сваи по разным способам классификации.

По диаметру и длине

Опоры с винтами могут быть классифицированы по разным параметрам, включая диаметр, длину, тип замка. Рассмотрим первую из них — классификацию по диаметру и длине.

По диаметру делятся на несколько типов, например:

• Микро. Диаметр от 50 до 100 мм;
• Мини. Диаметр от 100 до 150 мм;
• Средний. Диаметр от 150 до 250 мм;
• Крупный. Диаметр от 250 до 450 мм;
• Очень крупный. Диаметр свыше 450 мм.

Они классифицируются по длине. Обычно длина винтовых свай составляет от 2 до 12 метров, но также бывают длиннее. От длинны зависит количество витков

Выбор диаметра и длины зависит от конкретных условий участка и нагрузок, которые будут на них действовать. Например, для небольших строений, например, деревянных домов, используются микросваи или минисваи, а для более крупных строений: жилых домов или многоэтажных зданий, необходимы крупные опоры.

Классификация столбов по диаметру и длине — основной критерий при выборе стройматериалов для строительного проекта.

По типу наконечников

Классификация винтовых свай может также осуществляться по типу наконечников, которые используются для монтажа в грунт. Какие бывают винтовые сваи по виду наконечника:

• Открытый. Используется для установки свай в мягкие грунты и позволяет лучше закрепить сваю в грунте. Открытый наконечник имеет форму «лопатки». Благодаря ей, свая засыпается в грунт и лучше фиксируется в нем;
• Закрытый. Имеет форму заглушки, применяется для монтажа в плотные грунты или грунты с высоким содержанием камней. Закрытый наконечник позволяет проходить через грунт, не задерживаясь на камнях, других препятствиях, что делает монтаж более эффективной;
• Конический. Имеет форму конуса и используется для установки свай в грунты различной плотности. Конический наконечник имеет более широкий диаметр, чем тело сваи, что позволяет ему легко пройти через различные слои грунта;
• С металлическими лезвиями. Используется для ввинчивания в грунты с повышенным содержанием камней или других препятствий. Металлические лезвия на наконечнике помогают разрушить камни, другие препятствия на пути, что облегчает строительство.

Какой тип наконечника выбрать зависит от условий участка и свойств грунта. Наконечники используются в разных комбинациях, чтобы добиться поставленной цели.

По количеству лопастей

Классификация происходит по количеству лопастей, которые имеют наконечники:

• Однолопастные. Имеют только одну лопасть на наконечнике. Однолопастные опоры широко применяются для легких сооружений, например, для навесов, беседок или маленьких заборов. Однако, из-за низкой устойчивости их не рекомендуется использовать для установки тяжелых конструкций;
• Двухлопастные. Используются для установки более тяжелых конструкций: заборов, навесов, беседок, небольших домов. Двухлопастные винты обеспечивают более высокую устойчивость, надежность установки, чем однолопастные;
• Трехлопастные. Этот тип используется для установки самых тяжелых конструкций, таких как большие здания, мосты. Трехлопастные винты обеспечивают максимальную устойчивость и надежность установки, но также являются самыми дорогими.

Какой тип выбрать зависит от веса конструкции, типа грунта, глубины, на которую необходимо установить опору. Как правило, чем тяжелее конструкция, тем большее количество лопастей должно быть на наконечнике.

По материалу

Существуют различные материалы, из которых можно изготовить столб. Рассмотрим распространенные материалы, которые используются при производстве:

• Стали различного класса. Самый распространенный материал для изготовления. Существует много марок стали, из которых делают опоры Наиболее распространенные марки стали: С245, С355, С440. Стали также покрываются различными защитами от коррозии, например, горячим оцинкованием или напылением  полимерных покрытий;
• Алюминий. Легкий, прочный материал, который используется для  получения винтовых опор. Алюминий часто используются для установки конструкций вблизи воды, например, причалов или пирсов, где они не подвергаются коррозии;
• Стеклопластик. Другой легкий, прочный материал, который может быть использован для создания опор. Стеклопластик устойчив к коррозии, используется для монтажа фундамента во влажных или агрессивных средах;
• Другие материалы. Ещё используют другие материалы, например, бетон или композитные материалы. Однако они используются реже, чем столбы из стали, алюминия или стеклопластика.

Выбор материала зависит от требований конкретного проекта. Важно учитывать вес конструкции, глубину установки, тип грунта, а также условия эксплуатации.

По типу защитного покрытия

Еще одним важным критерием классификации является тип защитного покрытия. Защитное покрытие необходимо для предотвращения коррозии, повышения долговечности. Рассмотрим распространенные типы защитного покрытия:

• Горячее оцинкование. Самый распространенный метод защиты от коррозии. В этом процессе сваи погружаются в расплавленный цинк, который покрывает всю поверхность, защищая ее от воздействия среды. Горячее оцинкование обеспечивает высокую степень защиты от коррозии, имеет долговечность до 50 лет;
• Напыление полимерных покрытий. Метод защиты, который основан на нанесении на поверхность специального полимерного покрытия. Этот метод защиты обеспечивает высокую степень защиты от коррозии, повышенную стойкость к механическим воздействиям;
• Покрытия из эпоксидной смолы. Наносятся на поверхность винтовой сваи. Эти покрытия защищают сваи от воздействия воды, воздуха и других факторов окружающей среды, и обеспечивают дополнительную прочность;
• Другие покрытия. Используются другие типы покрытий, например, цветное оцинкование, порошковая покраска. Однако, как правило, такие покрытия используются реже, чем горячее оцинкование или полимерные покрытия.

Выбор типа защитного покрытия зависит от условий эксплуатации конструкции и требований проекта. Важно учитывать тип грунта, уровень влажности, температурные колебания, агрессивность среды и другие факторы, которые могут повлиять на долговечность.

Когда используют установку винтовых свай

Технология используется в нескольких отраслях:

• Строительство жилых, коммерческих зданий. Используются для фундамента здания, причем установка свай может выполняться без большого количества машин и техники, что значительно ускоряет процесс строительства;
• Строительство дорог и мостов. Используются для укрепления дорожных или мостовых конструкций, а также для создания опор/ограждений;
• Строительство объектов инфраструктуры. Установка опор используется при строительстве аэропортов, портов, вокзалов, других объектов инфраструктуры;
• Строительство сооружений в условиях ограниченной доступности. Они бывают предпочтительным вариантом, чем использование традиционных столбов, особенно в условиях ограниченной доступности или на труднодоступных участках;
• Строительство деревянных конструкций. Используются для установки столбов, укрепления балок и других элементов деревянных конструкций;
• Строительство спортивных сооружений. Используются для установки опор и ограждений на спортивных площадках и стадионах;
• Строительство временных конструкций. Это эффективное решение при строительстве временных сооружений, например, складов, торговых павильонов, выставочных стендов;
• Укрепление берегов/дамб. Используются для укрепления берегов рек и озер, а также для создания дамб, сооружений против паводков.