Каждому, кто знает основы физики, должно быть понятно, что устойчивость какого-либо элемента, ввинчиваемого в сплошную среду, будет выше, чем того же элемента, вводимого в нее по прямой траектории. Здесь учитывается и естественное сопротивление среды, и значительно увеличивающийся при этом коэффициент трения, и возрастание площади контакта. Именно исходя из этого факта устойчивость и прочность фундаментов на винтовых сваях оказывается существенно более долговечной, чем с применением обычных свай.
В чем заключаются преимущества винтовых конструкций
Во-первых, для таких фундаментов не имеет никакого значения характер и структура грунта. Винтовая траектория перемещения сваи способствует активному перемешиванию частиц разнородного грунта, вследствие чего несущая способность винтовых свай будет практически одинаковой, вне зависимости от того - устанавливается она на однородных или на разнородных грунтах. Более того, если расчетная нагрузка на фундамент будущего здания предполагается неодинаковой, то для свайно-винтового фундамента это совершенно неважно (в то время, как обычный фундамент придется усиливать и укреплять в проблемных местах, где нагрузка будет превышать средние показатели).
Во-вторых, достигнув проектной глубины, винтовая свая в дальнейшем не проседает, поскольку смежные частицы грунта будут активно этому препятствовать. Тем самым прочность и долговечность строения существенно увеличиваются.
В-третьих, винтовые сваи нечувствительны к естественным изменениям температуры и влажности грунта, которые происходят в течение года, что тоже способствует повышению эксплуатационной стойкости такого фундамента.
Применение винтовых свай невозможно, либо на весьма прочных грунтах (например, скальных породах), либо, наоборот, на бесструктурных типа супесей. И те, и другие встречаются сегодня достаточно редко.
Свайно-винтовые фундаменты и вечная мерзлота
Строительство на Крайнем Севере затрудняется еще и по естественным причинам, для которых традиционные способы возведения фундаментов просто непригодны, а иногда даже абсурдны.
Связано это и со сложностями доставки материалов, необходимых для обустройства фундамента, и практической невозможностью применять для целей бетонирования обычный, привычный нам цементно-песчаный раствор. Именно в таких условиях применение свайно-винтового фундамента решает многие проблемы:
- отпадает необходимость в приготовлении и применении бетонного раствора;
- малый вес свай допускает их сравнительно более легкую доставку к месту строительства;
- не требуется предварительного разогрева винтовых свай;
- упрощается сама технология установки, поскольку в качестве несущей опоры, необходимой для ввинчивания свай, можно использовать обычный лед.
Сравнение технологий забивания и ввинчивания при пониженных температурах
В течение многих лет при возведении, например, опор для линий электропередач высокого напряжения, в условиях мерзлоты реализовывали такую же буронабивную технологию установки свай, как и для забивки их в нормальных температурных условиях: заливали мощные (до 5 тонн весом) бетонные основания, бурили скважины большого диаметра, вводили предварительно разогретую сваю в пробуренное отверстие и заливали его бетоном. Трудоемкость работ была чрезвычайно высокой и финансово-затратной. Этого не требуется в случае с винтовыми сваями: диаметр необходимой лидерной скважины практически может быть равен диаметру самой сваи, нет потребности в дополнительных (например, в сварочных) работах, а лед используется в качестве дополнительного направляющего элемента. Учитывая трудоемкость и высокие материальные издержки при вбивании опор строительные предприятия все чаще выбираю более простой и менее затратный способ - ввинчивание свай.
Целесообразность использования свайно-винтового фундамента в индивидуальном строительстве.
Описанные выше неоспоримые преимущества таких конструкций позволяют использовать винтовые сваи и для строительства домов, бань и прочих индивидуальных объектов. Связано это, прежде всего со внесезонностью проведения данного типа работ: если заливку обычных(бетонных) фундаментов производят, как правило, в теплую пору года, то применительно к свайно-винтовым фундаментам таких ограничений нет. Более того, загруженность и востребованность соответствующей техники зимой заметно снижается и обустройство фундамента становится менее затратным, при одновременном повышении качества уже готового фундамента. Отметим и удобство подъезда техники к месту строительства: по замерзшему грунту сделать это будет значительно проще.
Немаловажное значение имеет и человеческий фактор: производство работ в условиях пониженных температур значительно сокращается, а опасность вспучивания грунта (что характерно при забивании обычных свай) снижается.
Как сегодня устанавливаются винтовые сваи?
При ручном способе процесс состоит из последовательных этапов:
- очистка снега и выравнивание поверхностного слоя (в противном случае ввинчивание пойдет не под прямым углом к поверхности грунта);
- получение лидерной скважины с помощью перфоратора с широкой насадкой;
- установка винтовой сваи в лидерную скважину;
- засыпка и утрамбовка грунта в имеющиеся пустоты;
- ввинчивание сваи до требуемой глубины (с последующей обрезкой верхних торцов под одну высоту, если глубина ввинчивания оказалась неравномерной);
- последующее бетонирование мест закручивания свай.
