Применение винтовых свай в промышленном строительстве и их производство

Винтовые сваи промышленного назначения используют при установке фундамента, когда возводят крупные объекты. Это могут быть:

• склады и аграрные комплексы;
• производственные помещения предприятий;
• ангары для автотранспорта;
• пирсы в портах и на причалах;
• мостовые конструкции;
• трубопроводы;
• опоры ЛЭП.
• и др.

Фундаменты подобных сооружений всегда испытывают повышенные нагрузки. Это связан, во-первых, с тем, что вышки ЛЭП, мосты, ангары и прочие габаритные конструкции сами по себе обладают большим весом. Во-вторых, они регулярно подвергаются воздействию ветров и осадков — ливней, снега, града. В крупных складских и производственных комплексах размещаются грузы, тяжелое оборудование, что также дает серьезную статическую нагрузку. А при их перемещении возникают сильные вибрации. 

Рельеф, на котором возводят крупные индустриальные объекты, может быть различным, в том числе сложным, с перепадами высоты. В месте строительства нередко попадаются пучинистые и рыхлые грунты со слабой несущей способностью. В регионах, где преобладают низкие температуры, строительство дополнительно осложняется промерзанием почвы. Все это обуславливает особые требования к характеристикам фундамента и способам его установки. Они содержатся в строительных нормативах и государственных стандартах.

Использование винтовых свай в строительстве

Применение винтовых свай при установке фундамента обеспечивает прочность готовой конструкции и безопасность людей и грузов, находящихся внутри нее или в непосредственной близости. Промышленное сооружение, возведенное таким способом, будет долговечным и устойчивым к воздействиям. 

Характеристика промышленных свай:

1. Обладают устойчивостью в условиях слабых грунтов, поскольку опираются на более плотные слои почвы, расположенные на большей глубине.
2. Обеспечивают повышенную прочность конструкции за счет своей высокой несущей способности.
3. Противостоят вырывающим и двигательным нагрузкам благодаря лопастям.
4. Позволяют возводить крупногабаритные промышленные сооружения в условиях любого рельефа — как в горах, так и на глубине, поскольку доступны разные длины опор. 
5. Быстро монтируются на местности без рытья котлована и использования тяжелой спецтехники.
6. Помогают экономить бюджет благодаря тому, что установка свайного фундамента не требует решения дополнительных задач (п.5). 
7. Пригодны к использованию практически сразу установки, не нуждаются в длительном выдерживании, поскольку осадка такого фундамента минимальна.
8. Могут использоваться при ведении строительства на небольших территориях с учетом уже имеющихся построек за счет своей компактности. 
9. При установке свай не возникает сильного шума и вибраций, поэтому монтировать такой фундамент можно внутри или вблизи жилых зон.
10. Влияют на экосистему на минимальном уровне. После работ остается мало строительного мусора.

Все перечисленные преимущества актуальны только в том случае, когда сваи изготовлены на профильном предприятии в соответствии с принятыми стандартами и установлены специалистами по всем техническим правилам.

Из чего состоит винтовая свая: особенности конструкции

Конструкция изделия включает три части:

1. Ствол — сварная или бесшовная труба длиной от 1 до 12 метров, изготовленная из стали. Может состоять из нескольких соединенных отрезков.
   Для производства сварных труб используют листовой прокат. В процессе изготовления стальную полосу сворачивают в цилиндр при помощи листогибочного станка, а затем кромки заваривают так, чтобы вдоль всей трубы получился шов.
   Для изготовления трубы без швов применяют заготовку цилиндрической формы и метод холодной или горячей прокатки. Такое производство более сложное и требует больше финансовых вложений, но бесшовные изделия более прочные и лучше выдерживают нагрузки.
2. Наконечник — сварной или литой конус с основанием того же диаметра, что и ствол. 
   Для изготовления литых наконечников расплавленный металл заливают в подготовленную форму. Как правило их отливают вместе с лопастями. Цельная литая конструкция получается более прочной. Но место соединения наконечника со стволом, напротив, оказывается более слабым, поскольку витки лопасти не заходят на ствол.
   В производстве сварных наконечников применяют листовую сталь. Заготовку раскраивают лазером или плазмой. Изделие вырезают на листогибочном станке, придают ему необходимую форму и затем фиксируют сварным соединением. Либо делают разрезы внизу ствола, после чего вваривают в конус.
3. Лопасти.
   Основой для них служит листовой металл. Готовое изделие приваривают к наконечнику и к нижней части ствола. 
   У одной сваи может быть одна или несколько лопастей. Их конфигурация, количество витков и расстояние между ними зависят от нагрузок, которые предстоит испытывать готовому изделию, и типа грунта, в который будет установлен фундамент. 
   Лопасть также может отливаться вместе с наконечником. 

Вместо лопастей свая может оснащаться винтовым оперением по спирали.

Важным производственным этапом является нанесение на сваи специального покрытия, которое защищает изделие от коррозии. В качестве покрытия могут выступать полимеры и лакокрасочные материалы, также может применяться цинкование. Это важно для обеспечения долговечности конструкции. В процессе эксплуатации на сваи фундамента воздействует влага, поступающая из грунта или атмосферы, которая провоцирует окисление стали и способствует ее разрушению.

Какие сваи применяют в промышленном строительстве

Для возведения фундаментов крупных промышленных сооружений используют сваи увеличенного диаметра. Это связано с тем, что тяжеловесные конструкции нуждаются в надежной опоре, а ее способны обеспечить только лопасти увеличенной ширины. Для широких лопастей диаметр ствола менее 133 мм будет недостаточным.

Расчет необходимых параметров происходит по принципу: чем шире лопасти, тем больше диаметр ствола, и чем больше диаметр — тем больше толщина его стенок. Лопасти при этом также делаются толще. Необходимые показатели рассчитываются с помощью точных пропорций. Если в расчетах допущены неточности, то изделие может быть повреждено в процессе установки и эксплуатации.

Для примера. Если d ствола составляет 133 мм, то d лопасти — 350 мм, а если ствол 219 мм, то для лопасти этот показатель возрастает до 600 мм. В первом случае достаточно толщины металла 5 мм, во втором он должен быть не менее 6 мм (допустимо до 10 мм).

Как производят винтовые промышленные сваи

Производство винтовых опор промышленного назначения строго регламентировано. Каждый завод, занимающийся изготовлением промышленных свай, обязан вести производство с учетом принятых норм:

1. Изготавливать сваи только в заводских условиях из углеродистых и низколегированных видов стали классом прочности не менее 245. Качество материалов должно подтверждаться сертификатами.
2. Указывать расчетные нагрузки в проектной документации и подтверждать заявленные характеристики посредством испытаний. При этом испытываются не только отдельные детали, но и их соединения в готовом изделии.
3. Проверять сварные швы на прочность и надежность. Они не должны иметь трещин и не должны быть слабее, чем детали, которые ими соединяются.

Изделие необходимо защитить от возможной коррозии специальным покрытием. Слой покрытия должен быть настолько плотным, насколько требует заложенная в проекте стойкость и прочность конструкции. Допустимо защищать изделие полимерным покрытием, эпоксидной заливкой либо цинкованием горячим и холодным способами.

Какие документы регламентируют производство винтовых свай

Все этапы изготовления промышленных свай регламентируются государственным техническим стандартом ГОСТ Р 59106-2020. В документе прописано, как рассчитывать нагрузки на винтовые опоры, из каких материалов допустимо их изготавливать и как обрабатывать. Регламентируется внешний вид готового изделия. Сообщается о том, как испытывать готовые образцы, как правильно маркировать и упаковывать изделия, прошедшие проверку, как хранить и перевозить их на место установки. Объясняется, какие отклонения считаются нормой, а какие признаются дефектом, и как браковать изделия, не прошедшие контроль.

Регламенты, указанные в ГОСТ Р 59106-2020, основаны на сводах технических правил, каждый из которых имеет свой номер:

• 16.13330 — содержит сведения о том, как добиться прочности и сохранить целостность конструкций из металла.
• 20.13330 — регламентирует способы расчета допустимых нагрузок на фундаменты с винтовыми сваями.
• 24.13330 — стандартизирует способы расчета несущей способности изделий, когда основная нагрузка идет на устойчивые слои почвы.
• 28.13330 — предъявляет требования к материалам и конструкциям винтовых свай при разном уровне воздействия на них окружающей среды. 
• ГОСТ 23118 — содержит общие технические условия для металлических конструкций: сообщает производителю о том, как размечать, резать, гнуть и сваривать металлопрокат.

Документ обширный, и содержит также отсылки к другим государственным техническим стандартам, которые могут быть применены к производству винтовых свай промышленного назначения. Каждый производитель такой продукции вправе разработать собственный свод технических условий (ТУ), но содержание этого документа не должно противоречить ГОСТу Р 59106-2020.

Соблюдение регламентов критически важно для повышения прочностных и иных характеристик готового изделия. 

Во-первых, это залог безопасности людей и объектов, которые находятся в непосредственной близости от конструкции. Во-вторых, чтобы свайно-винтовой фундамент сохранял свои преимущества и выполнял возложенные на него функции, все его части должны быть изготовлены и установлены по строгим правилам. В-третьих, соблюдение строительных и технических норм обеспечивает всему сооружению надежность и долговечность.