Винтовые сваи технология установки: Монтаж винтовых свай своими руками: видео, технология, инструкция

Содержание

Пошаговая инструкция по установке и монтажу винтовых свай

Для получения надежного фундамента, важен не только правильный выбор труб, но и монтаж винтовых свай с соблюдением технологии. Он выполняется только после предварительной подготовки, которая включает в себя:

пробное бурение почвы;
проведение расчетов;
выбор свай нужного диаметра и длины;
составление плана разметки участка.

До начала монтажа необходимо обратить внимание на качество свайных опор. Они должны быть произведены в фабричных условиях, иметь антикоррозийное покрытие и сталь высшей пробы в качестве основного материала. Важно подбирать их в соответствие с особенностями грунта и будущего строения.

Способы монтажа винтовых свай

Выбор способа монтажа винтовых свай зависит от финансовых возможностей, наличия подъездных путей, расположения свайного фундамента, типа грунта и времени года. Если подъезд к участку затруднен или установка свайных изделий планируется в воде, подойдет исключительно ручной метод.

В ситуации, когда требуется монтировать фундамент максимально быстро, лучше прибегнуть к механическому способу. Мы рассмотрим особенности тех и других вариантов установки.

Стоит учитывать, что даже при выборе определенного способа монтажа есть множество видов инструмента, который можно использовать в работе. В любом случае это должен быть профессиональные приборы, а не бытовые приспособления, который не смогут обеспечить достаточную точность и надежность установки.

Ручной монтаж

Для ручного монтажа винтовых свай приобретается специальный инструмент или лом, а также металлические пруты, которые продеваются сквозь механические отверстия и применяются, как рычаги для вкручивания. Еще в качестве надежного рабочего приспособления, позволяющего оптимально распределить нагрузку при установке, используют монтажный оголовок. Он надевается непосредственно на изделие и фиксируется при помощи штыря, имеет две рукоятки для ввинчивания опор.

Среди преимущества ручного метода можно выделить:

использование в любых условиях – при отсутствии подъезда, проведении работ в воде;
невысокую стоимость – экономия на аренде техники;
возможность выполнения монтажа свай своими руками;
минимальный набор инструментов, требуемый для реализации работ.

Использование такого метода актуально для любых построек, но он имеет свои недостатки. В отличие от механизированной установки на ручное закручивание уходит гораздо больше времени. Также при таком монтаже сложнее контролировать вертикальность свайной трубы. Погрешность может быть достаточно большой, и ее необходимо постоянно проверять с помощью специального прибора. Если грунт достаточно плотный, во время работ могут возникнуть трудности, вплоть до невозможности полного ввинчивания труб на нужную глубину.

Механический монтаж

Механический монтаж винтовых свай предполагает использование специальной техники – бурильных установок на автомобильном шасси. В этом случае перед началом выполнения работ участок освобождается от мусора, корней кустарников и деревьев, создается зона для подъезда техники.

С помощью данного метода установка свайных столбов происходит в несколько раз быстрее, чем при ручной работе. Кроме того, техника позволяет завернуть ленточный столб даже в самый плотный грунт благодаря хорошему вращательному моменту. Стоит отметить, что при использовании усиленных свай или конструкций с большим диаметром сложно обойтись без бурильной установки, поскольку для ручного вкручивания нужно прикладывать очень много усилий.

Самым главным недостатком механической установки является высокая стоимость, но если такие расходы заложены в бюджет, то можно смело отдавать предпочтение данному способу монтажа. Также стоит учитывать, что на некоторых участках могут возникнуть проблемы с подъездом техники в отсутствии асфальтированной или расчищенной дороги.

Инструкция по монтажу свай

Вне зависимости от метода установки, при монтаже винтовых свай необходимо следовать определенной инструкции. Для каждого из способов она имеет свои отличительные особенности.

Также следует учитывать технические характеристики опорных свай. Чем больше диаметр изделия, тем выше вероятность использования специальной техники. Она имеет существенные отличия и подбирается специалистами, которые будут заниматься установкой.

Ручная установка

Монтаж ручным способом начинается с подготовки неглубоких ям в местах будущего размещения опор, предварительно отмеченных специальными колышками во время разметки фундамента. Углубления обычно выполняются с помощью лопаты или специального бура.

Следующим этапом монтажа винтовых свай является установка в готовые ямы лопастных опор и их постепенное закручивание по часовой стрелке. Как правило, для выполнения этой процедуры используется три человека, два из них вкручивают свайное изделие с разных сторон, а третий проверяет вертикальность установки.

Сваю необходимо закручивать до ее полной установки и попадания в плотные слои грунта. По завершению процедуры вертикальность конструкции проверяется еще раз с помощью специального инструмента – металлической рулетки, отвеса или нивелира.

Механическая установка

Перед началом монтажа винтовых свай готовится площадка для установки. После этого в зависимости от финансовых возможностей, наличия подъезда к участку и других факторов выбирается подходящая техника.

Чаще всего используется специальное оборудование, которое включает в себя колесную платформу, опорную систему, рабочий инструмент, который устанавливается на сваю, обеспечивая ее вкручивание, а также пульт управления.

Установка опоры механическим способом включает в себя следующие этапы:

подготовка места монтажа опоры;
закрепление рабочего инструмента на свае;
подъем трубы с закрепленным вращателем и установка в точке монтажа;
запуск процесса ввинчивания изделия;
контроль скорости установка и вертикального расположения сваи.

Благодаря усилию, которая техника передает свайной опоре, ее монтаж проходит максимально быстро. При этом для фундамента можно использовать изделия диаметром от 79 мм и с усиленной конструкцией.

Механическая установка свай может происходить при задействовании всего двух человек. Один из них управляет оборудованием, а второй контролирует уровень отклонения опоры при погружении в землю.

При таком способе монтажа даже сильные морозы не станут препятствием, потому что мощность техники позволит без проблем закрутить лопастную трубу в промерзшую почву.

Обрезка свай и бетонирование

После того, как метод монтажа винтовых свай был выбран, а конструкции установлены, наступает этап их дальнейшей подготовки к использованию в качестве фундамента. Первое, что необходимо сделать – проверить вертикальность расположения опор и сделать на них отметки для обрезки по нужной высоте. Обычно срезается верхняя часть изделия с технологическими отверстиями – не менее 15 см.

Следующим шагом, который позволит защитить изделия от коррозии, является их бетонирование. Для этого используется цементный раствор, который заливается внутрь трубы, защищая ее от проникновения воздуха, который и вызывает разрушение металла. Кроме того, с помощью бетона повышается прочность опоры и ее устойчивость к деформации в почве.

Когда сваи забетонированы и обрезаны по нужной высоте, к ним привариваются металлические оголовки для дальнейшей установки дома или любых других конструкций. Чтобы усилить надежность фундамента, зачастую используется обвязка с помощью различных материалов – стальной уголок, швеллер, двутавр, деревянный брус.

Установка винтовых свай — информация о способах монтажа свай для устройства фундаментов

Винтовые сваи изготавливают из легированной стали. Основой конструкции служит бесшовная труба длиной от 1 до 12 метров с толщиной стенки от 2 до 6,5 мм. На один конец сваи, который погружается в почву, наваривают наконечник с винтовой лопастью. На верхней части трубы имеются технологические отверстия, что значительно упрощает монтаж винтовых свай. После установки опор, их верхние части срезают, а сверху надевают оголовки.

Материалы

Материалом для винтовых свай служит легированная закаленная сталь. Толстостенные трубы, изготовленные по технологии горячего проката, обладают высокой механической прочностью, способностью выдерживать большие осевые и радиальные нагрузки.

Чтобы увеличить срок службы свайных конструкций их покрывают порошковой краской, эпоксидными составами, лаками и грунтовками по металлу. Самый надежный вид антикоррозионной защиты — это цинкование. При погружении сваи в грунт с камнями, обломками кирпича или бетона на ее поверхности появляются царапины, которые приводят к окислению металла и образованию ржавчины. Цинковое покрытие имеет способность к восстановлению. Царапины «затягиваются» со скоростью 2 мм в год.

Виды винтовых свай

Для фундаментов используют сваи с литыми и сварными наконечниками. Они отличаются способом изготовления, техническими характеристиками, сферой применения.

Литой наконечник — это металлоизделие из стали без сварных швов. Сваи с цельнолитыми наконечниками имеют большой запас прочности, что позволяет использовать их для строительства на участках с твердыми плотными грунтами.

Во втором случае лопасти вырезают из листовой стали и приваривают их к наконечнику. Высокие температуры, которые неизбежны при сварочных работах, ослабляют структуру металла. Сваи со сварными наконечниками менее надежные, но более дешевые. Литые дороже, но и несущая способность и эксплуатационные характеристики у них намного лучше.

Помимо однолопастных существуют также многовитковые и двухлопастные сваи. Многовитковые опоры с узкой лопастью применяют для фундаментов заборов и ограждений на непучинистых, каменистых грунтах. Сваи с двумя широкими лопастями имеют более высокие эксплуатационные характеристики, в сравнении с однолопастными. Они в несколько раз лучше противостоят боковым нагрузкам, а также нагрузкам на сжатие и выдергивание. За счет второй лопасти такие опоры не уходят «в срыв», а наоборот, набирают несущую способность. Конструкции этого типа используют в сейсмоопасных зонах или для строительства зданий выше двух этажей.

Сфера применения

Свайно-винтовые конструкции используют для быстрого возведения фундаментов заборов, пристроек, легких каркасных домов, кирпичных коттеджей, мостов. Область применения зависит от диаметра и несущей способности:

ø 57 мм — для рекламных щитов, дорожных знаков, указателей, светофоров, легких ограждений, навесов;
ø 76 мм — для монтажа капитальных заборов, ворот, теплиц;
ø 89 мм — для строительства беседок, веранд, террас, хозблоков;
ø 108 мм — для капитальных пристроек, гаражей, небольших домов из бруса и дерева, бань;
ø 133 мм — для постройки тяжелых домов, зданий из кирпича, пеноблока, газобетона;
ø 159 мм — для укрепления или реконструкции бетонных фундаментов, возведения каркасных зданий, складов, торговых павильонов;
ø 219 мм — для строительства домов в 2-3 этажа на слабых и просадочных почвах;
ø 352 мм — для возведения эстакад, автомобильных, железнодорожных и пешеходных мостов.

Потенциальные преимущества и ограничения винтовых свай и винтовых анкеров

Инженеры иногда спрашивают: «Каковы потенциальные преимущества использования винтовых свай или винтовых анкеров в моем проекте и каковы некоторые ограничения?» Это отличные вопросы, и кажется, что это может быть хорошим местом, чтобы дать несколько коротких и простых ответов.

Потенциальные преимущества использования винтовых свай и винтовых анкеров

A1. Быстрая установка

Винтовые сваи и винтовые анкеры обычно устанавливаются с использованием обычного строительного оборудования, такого как гусеничный экскаватор или мини-экскаватор, оснащенный низкоскоростным гидравлическим двигателем с высоким крутящим моментом соответствующего размера. Нет необходимости в мобилизации спецтехники, например, крана с отбойным молотком или большой буровой установки. Это обеспечивает быструю и недорогую мобилизацию; Подрядчики могут реагировать и быть на месте быстро. Обычно требуется только оператор и один рабочий. Большие грузоподъемности можно получить, используя относительно небольшое монтажное оборудование.

Скорость установки обычно составляет от 6 до 10 об/мин, что означает, что установка занимает всего около 30 секунд. для продвижения винтовой сваи или винтового анкера на фут или около 5 мин. на 10 футов длины. В зависимости от используемой удлинительной секции, бригада может прикрепить удлинитель трубы или квадратного вала примерно за минуту, поэтому установка на 50 футов займет всего от 30 до 40 минут. Установка не зависит от погодных условий, при этом большинство установок работают даже в маргинальных условиях.

A2. Непосредственная несущая способность

Винтовые сваи и винтовые анкеры уникальны среди большинства других типов фундаментов или анкерных систем тем, что могут быть нагружены сразу после установки. Нет необходимости ждать, пока бетон или раствор затвердеют, или, в случае с забивными сваями, не нужно ждать, пока рассеется избыточное поровое давление воды. Это может быть важно для некоторых проектов, например аварийного реагирования, когда график строительства короткий, а остальная часть проекта зависит от установки фундамента или анкеров.

В большинстве грунтовых условий предельная несущая способность винтовых свай и винтовых анкеров будет увеличиваться со временем в результате эффектов старения и тиксотропии. Это означает, что мощность сразу после установки может быть фактически несколько ниже, чем емкость, выдержанная в течение длительного времени, которая является консервативной.

А3. Минимальное воздействие на строительную площадку

По сравнению с большинством других видов строительных работ, связанных с установкой забивных свай, буровых стволов или других систем анкеровки, установка винтовых свай и винтовых анкеров практически не нарушает строительную площадку. В частности, установка винтовых свай и винтовых анкеров обычно не приводит к резке грунта. Это поддерживает чистоту на площадке, требует минимальной очистки в каждом месте установки после установки и обычно означает более низкие затраты на проект. Дополнительным преимуществом является низкий уровень шума, связанный с установкой. Установка также производит минимальную вибрацию, что может быть важно для некоторых проектов, чувствительных к строительным вибрациям. Поскольку винтовые сваи и винтовые анкеры имеют небольшую рабочую площадь, они также минимально разрушают соседние конструкции. В случае модернизации или восстановления существующие конструкции часто можно использовать, пока устанавливаются винтовые сваи или винтовые анкеры. Поскольку они не производят разрезов почвы, их также можно эффективно использовать на участках, где могут встречаться загрязненные почвы, поскольку почвы не выходят на поверхность земли.

A.4 Мониторинг установки и проверка несущей способности во время установки

Одной из наиболее важных характеристик винтовых свай и винтовых анкеров является проверка несущей способности во время установки. В некотором отношении это похоже на мониторинг установки забивных свай с помощью анализатора забивки свай во время установки. Это возможно с помощью встроенного в линию устройства измерения крутящего момента, которое измеряет крутящий момент при установке по мере продвижения сваи/анкера в землю. Многие исследования показали, что существует взаимосвязь между крутящим моментом при установке и грузоподъемностью, а это означает, что инженеры могут немедленно проверить грузоподъемность. В большинстве проектов соотношение крутящего момента и мощности проверяется нагрузочными испытаниями на месте.

Мониторинг крутящего момента при установке также означает, что можно проверить состояние грунта в каждом месте установки и оценить его изменчивость. Контролируя крутящий момент при установке, можно получить требуемую грузоподъемность за счет более глубокого заглубления в более качественный грунт или использования другой геометрии сваи/анкера. Крутящий момент при установке часто используется как часть допустимых критериев заделки, указанных в спецификациях проекта.

А5. Установка в удаленных местах или на площадках с ограниченным доступом

Винтовые сваи и винтовые анкеры хорошо подходят для проектов, расположенных в отдаленных районах, где затраты на мобилизацию, как правило, высоки, а другие вспомогательные строительные услуги ограничены или могут быть недоступны. Некоторые участки проекта перегружены или имеют ограниченный доступ для строительной техники. В проектах, связанных с модернизацией, может быть мало места для выполнения работ, например, внутри существующих конструкций. Поскольку винтовые сваи и спиральные анкеры могут быть изготовлены как модульные системы, состоящие из ведущих секций и дополнительных секций, они идеально подходят для ситуаций с низкой высотой или ограниченным доступом.

А6. Установка в условиях высокого уровня грунтовых вод

Винтовые сваи и винтовые анкеры обычно не требуют земляных работ для установки. В тех случаях, когда они используются для укрепления существующей конструкции, может потребоваться неглубокая выемка грунта для обнажения существующего фундамента. Трудности, часто возникающие при неглубоких грунтовых водах на строительных площадках, обычно практически не влияют на установку винтовых свай и винтовых анкеров. Это ускоряет строительство и устраняет необходимость в насосах или других методах обработки грунтовых вод, а также снижает затраты.

А7. Простая установка на бетонном основании

Хотя обычно винтовые сваи и спиральные анкеры устанавливаются вертикально, на самом деле их можно устанавливать практически в любом положении в соответствии с потребностями проекта. Установка на тесто, например, для обеспечения дополнительной устойчивости к боковой нагрузке, проста. В проектах по подпорке грунта даже горизонтальная установка винтовых анкеров может быть выполнена без особых трудностей.

А8. Простые модификации поля для увеличения грузоподъемности

Одной из других уникальных особенностей винтовых свай и винтовых анкеров, которая делает их очень универсальными, является возможность быстрого изменения конфигурации винтовых элементов для увеличения несущей способности. Частично это достигается за счет модульного характера технологии. Добавление удлинительных секций с дополнительными спиральными пластинами и/или спиральными пластинами большего диаметра очень просто и означает, что инженер может быстро разработать решение, не требуя изготовления совершенно нового фундамента или анкера. Это еще раз показывает универсальность технологии.

А9. Широкий спектр применения на грунтах и нагрузках

Винтовые сваи и винтовые анкеры могут быть установлены в широком диапазоне грунтовых условий, от очень мягких до очень жестких глин, от рыхлых до очень плотных песков. Расчетные нагрузки имеют очень широкий диапазон в зависимости от потребностей проекта и могут достигать 650 тысяч фунтов!

А10. Низкий углеродный след – устойчивая технология

Многие производители винтовых свай и винтовых анкеров используют при изготовлении высококачественную переработанную сталь. Это сохраняет природные ресурсы и энергию и снижает общий углеродный след. Винтовые сваи и винтовые анкеры особенно полезны для поддержки временных конструкций, поскольку их можно снимать и использовать повторно практически без изменения целостности конструкции. Это сильно отличается от забивной сваи, просверленного ствола или залитого цементом анкера, от которых часто просто отказываются. Некоторые винтовые сваи стояли несколько лет, были сняты и повторно использованы на другом участке.

А11. Модульная конструкция

Винтовые сваи и винтовые анкеры изготавливаются секциями, что дает модульную конструкцию. Это означает, что можно легко увеличить или уменьшить длину установки по мере необходимости в соответствии с условиями площадки и проектными требованиями.

Возможные ограничения использования винтовых свай и винтовых анкеров

Винтовые сваи и винтовые анкеры предоставляют инженеру еще один инструмент в своем наборе инструментов для разработки альтернативных решений для решения проблем, и, как и любая другая доступная технология, они не лишены некоторые ограничения.

Л1. Предельные условия грунта

Винтовые сваи и винтовые анкеры, как правило, ограничиваются установкой в грунтах, максимальный размер зерна которых составляет менее 60% шага спирали. Для типичного шага в 3 дюйма это означает максимальный размер зерна около 1 3/4 дюйма или средний гравий. Винтовые сваи и винтовые анкеры, как правило, не будут правильно продвигаться по отложениям гравия и булыжника; их просто не следует использовать. Они также не пригодны для горных пород, хотя в некоторых случаях может быть возможно продвигать свинцовую спиральную пластину, чтобы она опиралась на первые несколько дюймов выветрившейся породы, например, в профилях остаточной почвы.

Л2. Ограничения по оборудованию

Правильная установка винтовых свай и спиральных анкеров имеет важное значение для работы. Оборудование, используемое Подрядчиком, должно выбираться с учетом ожидаемых условий грунта в проекте, конкретной геометрии, выбранной для работы, и ожидаемого максимального крутящего момента при установке. Негабаритное оборудование будет ограничивать надлежащую предварительную и окончательную установку. Общее эмпирическое правило заключается в том, что вес машины должен составлять около 1/2 тонны на 1000 футо-фунтов. необходимого крутящего момента при установке. Таким образом, если максимальный крутящий момент, ожидаемый в проекте, составляет 6500 футо-фунтов, машина должна иметь минимальный вес около 3 1/4 тонны.

Л3. Конструктивные ограничения

Каждая винтовая свая и спиральный анкер имеют структурное ограничение, указанное производителем. Это иногда называют «рейтингом крутящего момента». Это означает, что существует предел величины крутящего момента, который следует приложить к винтовой свае или винтовому анкеру, прежде чем будет нарушена целостность конструкции. Во время установки этот предел не должен превышаться, даже если оборудование, используемое для установки, может иметь гораздо более высокий крутящий момент. В случае, когда во время установки достигается повторяющийся предельный крутящий момент, а требования к установке не соблюдаются, необходимо использовать другую конфигурацию винтовых свай или винтовых анкеров.

Новые технологии или просто возвращение в моду?

Написано Дэвидом А. Брюсом 28 января 2021 г.

Хотя винтовые сваи широко не известны, они были проверенным методом фундамента в течение почти 200 лет, до появления бетона. Узнайте об их преимуществах.

Первый вопрос, который мы часто получаем: « Винтовые сваи — это новая технология? ». Хотя их использование и популярность растут с каждым годом, многие инженеры-геологи и инженеры-строители часто не знакомы с этой технологией. Дело осложняется тем, что во многих случаях студенты, которые станут нашими будущими инженерами, очень мало знают о винтовых сваях и их истории. Правда в том, что винтовые сваи [a.k.a. винты, винтовые сваи, винтовые опоры, винтовые сваи] появились на сцене в начале 1800-х годов. Александр Митчелл (1780-1868) применил винтовые сваи в 1836 г. для причалов, а в 1838 г. — для фундамента маяка. Чтобы представить ситуацию в перспективе, винтовые сваи предшествовали появлению портландцемента [1850-е] и первому использованию бензинового автомобиля [1886]. По мнению некоторых историков, винтовые сваи были основной технологией фундамента 19 века.век.

Существует множество теорий относительно того, почему в начале 20 ^го века использование винтовых свай сократилось; однако один из них кажется наиболее логичным. Паровой двигатель на рубеже веков стал серьезным сдвигом парадигмы в том, как можно было приводить в действие машины. Винтовые сваи часто устанавливались животными или людьми с помощью шпиля. Кабестан вращался и продвигал спираль в землю. Затем пришел Альберт Бишоп Ченс, который в 1907 году поддерживал опоры электропередач, соединяя растяжки со спиральными анкерами. Спирали продолжали находить все больше и больше применений по мере того, как 20 ^-й век покатился дальше. Прогресс и эффективность монтажного оборудования после Второй мировой войны способствовали использованию этой технологии, поэтому винтовые сваи можно было использовать во множестве приложений.

Чем винтовые сваи отличаются от других технологий? Говоря о машинах, давайте начнем с них. Множество свайных технологий; включая забивные сваи, требуют большой площади основания и высоких машин для установки. Эти машины часто могут вызывать осложнения там, где есть ограничения на месте; включая ограничения по линии участка и зазору над головой. Для установки винтовых свай обычно требуется оборудование гораздо меньшего профиля (например, ручное устройство, Bobcat или погрузчик с бортовым поворотом). Кроме того, винтовые сваи представляют собой предварительно спроектированное решение, которое можно масштабировать; обычно используют секции 3,5 фута, 5 футов, 7 футов и 10 футов. Эти факторы позволяют устанавливать сваи в местах с ограниченным пространством. Еще одним преимуществом винтовых свай является то, что они устанавливаются с низким уровнем шума и низкой вибрацией. Сравните это с забивными сваями, в которых установка часто громкая и может вызвать помехи и разрушительную вибрацию для окружающих конструкций и кварталов. Кроме того, в отличие от многих решений для бетонных свай, винтовые сваи экологически безопасны, поскольку они не требуют бетона при установке, а также не требуют земляных работ или удаления грунта. Для тех, кто живет в районах, где требуется тестирование грунта, этот процесс может быть чрезвычайно дорогим. Кроме того, в отличие от методов забивки бетонных свай, винтовая свая может быть загружена сразу. Время лечения не требуется. Давайте не будем останавливаться на достигнутом… преимущества продолжаются!

Еще одним большим преимуществом винтовых свай является корреляция крутящего момента, что означает, что крутящий момент, необходимый для установки, можно использовать для прогнозирования осевой несущей способности сваи. Спиральные сваи обычно оцинковываются методом горячего погружения для увеличения срока службы в потенциально агрессивных грунтах. Спирали также могут быть установлены практически в любых погодных условиях, что делает их идеальным круглогодичным решением. Вероятно, одним из самых больших преимуществ винтовых свай является экономия средств. Если сравнить высокие затраты на мобилизацию и время, необходимое для других методов забивки свай, общая экономия затрат на винтовые сваи может быть экспоненциальной.