История свайно винтового фундамента

История возникновения винтовых свай

Впервые винтовые сваи как основу под какое-либо строение начали устанавливать более 200 лет назад. Первого инженера который изобрел и запотентовал винтовые сваи зовут Александр Митчелл. Он был английским инженером- строителем. Впервые сваи в качестве винтовых конструкций были предложены английским инженером Александром Митчеллом в 1833 году в Англии.

Такие сваи можно было ввинчивать в грунт. На таких сваях было построено сооружение осветительных конструкций Лондона в зоне приливно-отливных бассейнов. 1848 год очень знаменательный для Митчелла, потому что его избрали в члены Учреждения Инженеров строителей и наградили Медалью Телфорда за изобретение такой свайной конструкции.

Начиналось все с винтового якоря. Вскоре была предложена идея, которая предполагала наличие такого якоря на конце трубы. После воплощения этой идеи, конструкция получила название screwpile, что в переводе означает винтовая свая. Девиз, которым придерживался Митчелл при изобретении сваи был «Закручивать – легче чем забивать.

В 1850-ых годах на другом конце мира, в Штатах Америки, а именно в заливе Делавэр был установлен маяк, нагрузку от которого несли совершенно новые конструкции: фундаментами послужили металлические трубы с приваренными к ним винтовыми колпаками. Сама труба погружалась в грунт, подобно шурупу, вкручиваемому в древесину. Эта конструкция фундамента оказалась такой востребованной, что в течение нескольких десятков лет во всей Америке создавались маяки новой конструкции.

Винтовые сваи в России

В России такое понятие, как «винтовые сваи» появилось на 30 лет позже чем в Америке и Англии. Для такой страны как Россия, фундамент на винтовых сваях очень важен. Это объясняется существованием отдельных районов в условиях вечной мерзлоты и наличием в приморских районах слабых грунтов. Поэтому стали очевидны преимущества представленной новой конструкции перед традиционными забивными сваями.

Как отмечалось выше в России использование винтовых свай началось несколько позже.

В 1880-х годах Владислав Карлович Дмоховский (доктор технических наук (1937 год.), советский ученый в области строительства фундаментов, заслуженный деятель науки и техники РСФСР(1949 г.), генерал-майор инженерно-технической службы (1943 год) доказал, что винтовые сваи имеют огромное преимущество в применении перед забивными при необходимости устройства фундамента в условиях вечной мерзлоты, или при работе со слабыми и заводненными грунтами.

1900 год – первое упоминание о винтовых сваях как о фундаменте в частном малоэтажном строительстве.

Такой фактор как время очень важен в строительной отрасли. Проще говоря, чем быстрее и качественнее построишь здание или сооружение, тем больше заработаешь денег. Естественно мало кому понравится стройка за окном, которая, кажется, длится вечно и постоянный шум от нее. По этим и многим другим причинам можно сделать вывод о том, что строители ставят перед собой главной задачей именно выполнение всех видов работ за минимальные сроки. Как известно, забивные сваи забиваются в грунт, и этот процесс сопровождается шумом и вибрациями. Мало того вибрационные воздействия на грунт могут повредить здания, различные сооружения, памятники, находящиеся в непосредственной близости от места производства работ. Немаловажный минус и непролазная грязь. И это не весь список недостатков от устройства фундамента традиционным способом.

Естественно пути решения этих проблем строителей волновали давно. Именно поэтому 80 лет назад разработали и утвердили эффективное решение. Это решение – использование в качестве фундаментов конструкции по типу винтовая свая. Несколько образцов будущего оборудования, которые используются сегодня для создания фундамента, появились только во второй половине XIX века. Вполне естественно, что качественно толчок к таким технологиям проявился в тех странах, где особо четко соблюдают права человека и свободу граждан, в список которых входит также право на отдых. Отдых не должен нарушаться ни выбором времени, ни излишним шумом. Такая организованная система защиты прав позволяет без труда любому человеку подать в суд на строителей, которые нарушают или ограничивают эти права и свободы.

После сконструированной и разработанной технологии винтовых свай, было найдено решение такой проблемы, как шум в период строительства. На тот момент такой сваей являлась стальная конструкция со сварными лопастями. Благодаря этим лопастям было возможно быстро и легко устанавливать фундамент в грунты различной твердости и сложности. Естественно в каждом методе, идеи существуют ограничения. Для металлических свай особенно сложны скальные породы. В современном мире, конечно, обошли эту проблему, используя гидромоторы для погружения свай в скалистые породы.

С того времени как изобрели винтовые сваи, они часто модернизировались как советскими инженерами, так и американскими. В России, конечно, такие сваи ценились особенно, и их широко стали использовать, первое время, для строительства инженерных сооружение военного назначения, а далее и в строительстве гражданских зданий. Освоение сложных грунтов возможно было только при использовании винтовых свай.

Конструкцию лопастей для винтовых свай впервые применили именно советские инженеры. Эти лопасти изготавливались из стали особой прочности. Это позволило значительно повысить прочность, надежность и долговечность фундамента.

Сегодня винтовые сваи используются повсеместно. Этот факт подтверждается главным образом тем, что установка фундамента достаточно легка и удобна, и кроме того, обеспечивается прочность всей строительной конструкции. Винтовые сваи наиболее широко распространены там, где земля промерзшая из-за низких температур и толстого снежного покрова. Это северные районы нашей планеты. География применения фундаментов на винтовых сваях охватывает все континенты. Потому что в огромном количестве случаев альтернативу такому фундаменту найти или сложно, или очень дорого. Некоторые из этих случаев связаны как раз с водной стихией. Это высокий уровень грунтовых вод, частые подтопления, плывуны и даже замерзшие водоемы.

Все строители уже удостоверелись в положительных сторонах использования таких свай, и вопросы, связанные с преимуществами винтовых свай в сравнении с обычными конструкциями, уже не возникают. Это и уменьшение шума при проведении работ, и удобные эксплуатационные характеристики. Это особенно важно при организации строительства на неровных поверхностях.

О плюсах винтовых свай и уложенного на них фундамента можно выделить следующее:

• Конструкция фундамента, основой которой являются винтовые сваи, не требует проведения земляных работ, а это, следовательно, экономит время и деньги. И не нужно будет вести планировку участка, применяя тяжелую строительную технику.
• В какой грунт вкручивать для винтовых свай не важно. Их с легкостью можно установить на обводненной и даже на подвижной почве, также на склонах, и в окружении деревьев.
• Винтовые сваи могут выдержать дополнительные пристройки к сооружению, поэтому в дальнейшем можно изменять конструкцию уже созданного строения.
• Установка винтовых свай не ограничена периодами года.

Из всего сказанного про винтовые сваи можно сделать следующий вывод

Винтовые сваи – это новое слово в строительной индустрии: быстро возводимые конструкции, способные выдерживать значительные нагрузки.

Источник

История винтовых свай

Винтовые сваи используются в строительстве на протяжении уже более 150 лет. Первый раз их применил Александр Митчелл – английский инженер, который в 1838 году поставил на них осветительные сооружения в районе приливных районов Лондона. Чтобы иметь возможность ввинчивать сваю в неудобный грунт, а не вбивать её, он предложил изготовить её нижнюю часть в виде винта. Затем в США в 1850 году на заливе Делавэр смонтировали маяк, фундамент которого также состоял из металлических трубок с приваренными лопастями – из винтовых свай. С тех пор в США вовсю используется технология установки маяков на свайно-винтовой фундамент.

Самым старым сооружением на винтовых сваях, просуществовавшим до недавнего времени, был признан один из причалов, поставленных Митчеллом. Он прослужил более 150 лет, и был снесён лишь потому, что с места, на котором он стоял, ушла вода.

История распространения фундамента на винтовых сваях

В Россию технология свайно-винтового фундамента пришла на 30 позже, чем в США. Преимущества новых свай оценил и продемонстрировал инженер Карлович, который доказал, что их использования в зоне вечной мерзлоты и на заводнённых грунтах на много эффективнее, чем обычных на тот момент забивных свай.

В западных странах технология свайно-винтового фундамента активно использовалась примерно с середины 19 века. В то время стали пользоваться популярностью сооружения на воде или сложных грунтах. Затем применение свай значительно снизилось по причине войны и общего снижения темпов строительства.

Следующая веха популярности пришла к винтовым сваям во время активизации малоэтажного жилищного строительства в городах с высокой плотностью застройки. Жители микрорайонов были недовольны звуками, постоянно доносившимися со строительных площадок от экскаваторов и других тяжёлых машин, а также общими медленными темпами застройки. Винтовые сваи позволили значительно сократить время возведения домов и понизить общий шум от стройки. Так свайно-винтовой фундамент во второй раз завоевал популярность в Европе и США. Сваи здесь начали постоянно модернизировать, постепенно доводя их до привычного нам вида.

Свайно-винтовой фундамент в Советском Союзе и России

В Советском Союзе сваи в основном использовались в военных целях. Именно военные высоко оценили возможность в короткие сроки получать устойчивые сооружения, а также возможность ставить любые объекты даже в очень сложных и неустойчивых грунтах, что позволяло быстро менять дислокацию. Только с течением времени сваи стали использоваться и в гражданском строительстве. Некоторые деревянные дома на базах отдыха до сих пор сохранились, причиной же разрушения других стали отнюдь не их фундаменты. Зато именно русским инженерам винтовые сваи обязаны появлением специальных лопастей из особенно прочной стали, благодаря которой фундамент на них славится особой надёжностью и долговечностью.

Широкое распространение в частном строительстве в России фундамент на винтовых сваях получил лишь около 15 лет назад, когда в нашу страну пришло строительство каркасно-щитовых домов. Зато теперь они используются повсеместно. Но особенно широко сваи по-прежнему применяются в северных районах с глубоким уровнем промерзания почвы. Впрочем, заказчики и строители деревянных домов по всей России уже успели оценить простоту и скорость возведения домов с использованием свайно-винтового фундамента.

Комментарий специалиста нашей компании

Кто бы там ни изобрел винтовые сваи, это творение можно без малейших сомнений назвать гениальным. Очень качественный строительный материал, который несложно применять в условиях мерзлоты. Очень радуют заслуги советских инженеров, снабдивших сваи такими лопастями. Такое количество достоинств, с которым сложно поспорить. При обычной стройке царит шум и грохот – с применением винтовых свай можно строить в абсолютной тишине. Возможность многократного их использования, установка на почти любой грунт – немудрено, что они мгновенно прижились в военном строительстве, а через некоторое время перекочевали и в гражданское. Нужно заметить, что сейчас эти строительные материалы применяются практически повсеместно, а их конструкция становится все более совершенной под наблюдением инженеров из разных стран.

В течение последних 50-100 лет винтовые сваи считаются прогрессивной современной технологией, с использованием которой очень выгодно возводить фундаменты. Успешно доказана эффективность во многих сферах – малоэтажном строительстве, постройке мостов, даже при установке рекламных щитов. Винтовые сваи – отличная заслуга, за которую нужно благодарить британских и советских инженеров.

Мехряков Алексей — ведущий инженер

Источник

История свайно-винтовых фундаментов

Первая винтовая конструкция была представлена в 1833-м году ирландским инженером Александром Митчеллом. С применением его новейшей технологии вскоре были сооружены маяки на реке Темзе (1838 г.) и еще не менее 150 различных сооружений, что принесло автору известность в научных кругах и хорошие денежные дивиденды.

Винт Митчелла

Выступая перед членами Общества гражданских инженеров, Митчелл смог убедительно доказать, насколько надежна и прочна винтовая конструкция, и какая огромная сила необходима для ее выдергивания из грунта. Изобретатель сразу очертил круг применения винтовых свай: строительство на обводненных территориях и проблемных грунтах, в том числе на мысах Великобритании с их зыбучими песками.

Ученые мужи по достоинству оценили работу простого инженера А.Митчелла, избрали его почетным членом своей организации и наградили золотой медалью Телфорда. Особого восхищения этот удивительный человек заслуживал еще и потому, что был совершенно слеп: еще в юности он потерял зрение вследствие серьезного глазного заболевания.

В 1838 г. Митчелл был приглашен крупной корпорацией из Лондона для закладки основания под маяк Malpin Sands на реке Темзе. Рабочие соорудили некое подобие плота с отверстием посередине, в которое и предстояло вставлять якорь с винтами. С помощью системы с 4 рычагами общими усилиями тяжелые свинцовые сваи удалось завинтить. Англичане со скептицизмом отнеслись к идее «ирландского выскочки», но задача по возведению фундамента была решена успешно.

Впоследствии первый в мире свайно-винтовой фундамент, возведенный на Темзе, честно прослужил людям больше 30-ти лет.

Начало массовой реализации проектов

Через некоторое время хозяева порта на р.Таин выплатили Александру Митчеллу 2500 фунтов – просто небывалый по тому времени гонорар за использование винтовых свай при монтаже якорных бочек. Ввинченные в речное дно якоря были рассчитаны на удержание 4 больших суден, но на самом деле к каждому из них было пришвартовано по 7-8 кораблей. В это время над годом пронесся разрушительный ураган, который принес убытков с порту, расположенному по соседству на 30 тысяч фунтов – бетонные волнорезы не справились с нагрузкой, и суда просто выбросило на сушу. Винтовые якоря порта на р.Таин, несущие двойную против заявленной нагрузку, выстояли с честью, благодаря чему имущество компании осталось невредимым.

Это событие и стало главной отправной точкой для начала массовой реализации строительных проектов с использованием идеи Митчелла. По новой технологии возводились основания под многочисленные маяки, причалы, пирсы, виадуки, ж/д мосты в Европе и Америке. Особенно успешно и со значительной экономией средств удавалось сооружать плавучие сооружения на винтах, многие из которых действуют до сих пор, а это ни много, ни мало – почти 200 лет.

Технология Митчелла за это время была существенно усовершенствована и приспособлена для нужд современного строительства. С ее помощью возводятся фундаменты под дома, мачты, столбы на воде, болотах, торфяниках, песчаных и зыбучих почвах. И всегда эти конструкции надежны, несложны в монтаже и обладают просто невероятной удерживающей силой.

Применение в военной промышленности

То преимущество, что винтовые сваи можно использовать многократно, было высоко оценено военными ведомствами. Благодаря несложному процессу монтажа / демонтажа и транспортировки появилась возможность быстрой разборки и переноса стратегических объектов в другие места с установкой их на любых почвах.

Технология Митчелла давала возможность военным в несколько раз уменьшать издержки по сравнению с забивными сваями и бетонными фундаментами. Немного позже по этой методике стали строить небольшие дома для отдыхающих, и лишь спустя некоторое время свайно-винтовая технология была впервые использована для гражданского малоэтажного строительства.

Российские последователи Митчелла

Ведущие ученые, в том числе российские, много трудились над усовершенствованием винтовых свай. Благодаря их исследованиям со временем сваи Митчелла обзавелись лопастями особой формы из суперпрочного металла. Это дало возможность увеличить надежность и увеличить срок эксплуатации винтовых конструкций, а значит, и сооружений, построенных с применением этой методики.

В прошлом веке советский профессор Владислав Дмоховский занимался изучением проблем прочности гидротехнических сооружений. Именно он первым в нашей стране теоретически доказал преимущества винтов перед забивными сваями при строительстве на сложных грунтах.

Виктор Железков – российский ученый, всю жизнь посвятивший изучению и усовершенствованию свайно-винтовой технологии. Им написано около ста научных работ, отражающих процесс и результаты исследований по оценке эффективности свайных опор.

Среди идей ученого – методика расчета предельных нагрузок для винтов, разработка методики монтажа с помощью КМУ, рамно-винтовые опоры (РВО), сокращающие время возведения и ремонта мостов, опор ЛЭП и т.д.). Звание доктора наук В. Железков получил, когда ему исполнилось 80 лет, защитив диссертацию на тему «Применение винтовых свай при строительстве мостов».

Другой отечественный ученый, Сергей Петухов стал главным инициатором популяризации применения винтов в частном малоэтажном строительстве в нашей стране. Труды Петухова доказали, что небольшие сваи –108 мм в диаметре и с лопастями 30 мм – могут стать идеальным вариантом для строительства оснований под каркасные, брусовые или панельные дома, поскольку каждая из них может выдержать до трех тонн нагрузки.

Большую актуальность этот метод получил в связи с плотностью дачной застройки. С подачи ученого началось массовое применение винтовых оснований для строительства дач, бань, гаражей без применения спецтехники, что обходилось небогатым российским застройщикам вдвое дешевле ленточного и в несколько раз — монолитного фундамента.

Заключение

До конца XIX века сваи изготовляли из цельнолитого чугуна или лиственных пород дерева. Спиралевидная лопасть с 1-2 витками и наконечник также были литыми. И только с наступлением высокотехнологичного ХХ века ствол сваи стал полым.

Качество и высочайший уровень работы мастеров прошлого не может не вызывать восхищения. Причал, сооруженный в 50-е годы позапрошлого столетия, пришлось демонтировать несколько лет назад. Вывинченные со дна сваи были просто в идеальном состоянии: по уверениям инженеров, конструкция могла бы простоять еще лет двести. А причиной демонтажа стало пересыхание реки: сооружение просто стало ненужным.

Источник