Тип винтовых свай с литым чугунным пером и композитным стволом | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №41 (436) октябрь 2022 г.

Дата публикации: 14.10.2022

Статья просмотрена: 151 раз

Библиографическое описание:

Королев, Р. С. Тип винтовых свай с литым чугунным пером и композитным стволом / Р. С. Королев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 41 (436). — С. 8-10. — URL: https://moluch.ru/archive/436/95429/ (дата обращения: 10.12.2024).



Ключевые слова: винтовые сваи,испытание свай, несущая способность , чугунное перо, композитный ствол, свайный фундамент, грунт, молот, сваепогрузочное оборудование, опоры винтовых свай.

В настоящее время в Российской Федерации выявляется тенденция использования новейших технологий и новаторских решений при строительстве различных объектов: применяются современные строительные материалы и работы выполняются инновационными методами. Поскольку в России композитные сваи только начинают обретать свою популярность, практика использования винтовых свай с чугунным пером и композитным стволом зарубежными компаниями показывает, что их применение в строительстве является выгодным, у них дольше срок службы, чем у металлических; также они превосходят предшественников по техническим параметрам и масштабам использования.

Для объектов строительства стеклопластик открывает много новых возможностей, позволяющих заменить собой часть традиционных металлических изделий, снизив при этом затраты на строительство и оптимизировав использование металла там, где он незаменим. Стеклопластик характеризуется высокой прочностью, относительно малым удельным весом, многообразием создаваемых форм. Важную роль в некоторых случаях играет его радиопрозрачность, низкая электропроводность, а также декоративные качества. Поэтому изучение винтовых свай с литым чугунным пером и композитным стволом является актуальным не только с точки зрения отечественной теории, но и при практическом применении технологии для строительства различных объектов.

Винтовые сваи были изобретены почти 200 лет назад, изобрел и запатентовал их ирландец Александр Митчел. В 1838 года Митчелл была получена ссуда на строительство осветительных сооружений зоне приливно-отливных бассейнов в районе Лондона, именно тогда он и предложил изготавливать нижнюю часть сваи в виде винта, для возможности вкручивать сваи в грунт.

В России винтовые сваи появились благодаря советскому ученому в области фундаментостроения генерал-майору инженерно-технической службы Владиславу Карловичу Дмоховскому, именно он продемонстрировал преимущества винтовой сваи перед забивной в условиях вечной мерзлоты, а также на обводнённых и слабых грунтах. В 50–60-х гг. ХХ века в СССР были разработаны теоретические основания применения винтовых свай, технология производства работ, спроектированы и изготовлены установки для их завинчивания. Значительный вклад в систематическое изучение и экспериментальную разработку применения винтовых свай в строительстве внесли Шпиро Г. С., Бибина Н. М., Крюков Е. П., Цюрупа И. И., Чистяков И. М., Орделли М. А., Иродов М. Д. и др. В работах данных авторов содержатся ценные сведения, необходимые для определения технических параметров и геометрических форм винтовых свай, решения конструкций и выбора материалов для их изготовления.

Конструкция винтовой сваи с литым чугунным пером и композитным стволом находится в стадии разработки и исследования. В настоящее время изучением заявленной темы активно занимается заведующий кафедры автомобильных дорог, мостов и тоннелей СПбГАСУ, кандидат технических наук Квитко Александр Владимирович. В своих научных работах он описывает использование композитных труб в виде стоек для распределения нагрузки на перо винтовой сваи. Передача нагрузки от вышележащих конструкций на стойку осуществляется через металлический оголовок. Крепление стеклопластиковой трубы к башмаку и перу осуществляется посредствам заклёпок. Александр Владимирович также описывает ход эксперимента, в котором указывает преимущества композитной сваи перед металлической: «…Данные сваи имели одинаковые размеры — диаметр и толщину стенки. В ходе данного опыта металлическая труба, не дойдя до проектной отметки, погнулась в процессе погружения, не выдержав приложенного вкручивающего момента. Стеклопластиковая же свая была успешно погружена на необходимую глубину».

Рассматриваемый тип конструкции только внедряется в строительство объектов в нашей стране и, в большей степени, их применение носит экспериментальный и исследовательский характер. Однако, уже сейчас можно говорить об их преимуществах в сложных геологических условиях и перед забивной в условиях вечной мерзлоты, а также на обводнённых и слабых грунтах. Лёгкие композитные трубы для винтовых свай, во многом облегчают строительство удаленных, труднодоступных районов в сложных климатических районах, увеличивают скорость возведения временных и быстровозводимых зданий и сооружений.

При строительстве и погружении винтовых свайных конструкций требуются универсальные маневренные установки, обеспечивающие погружение винтовых анкеров. Сваю, снабженную винтовой лопастью, подают в трубу-оболочку, вращением которой завинчивают сваи, а затем освобождают ее от оболочки с помощью специального механизма. Винтовые лопасти остаются в грунте, в качестве опорных башмаков. «ВНИИ Земмаш» разработал и испытал установку «Анкер», предназначенную как для непосредственного завинчивания свай в грунт, так и для бурения ледяных скважин и последующего завинчивания в них свай, смонтированную на шасси автомобиля КРАЗ-257. На основе машины «Анкер» в Конструкторском бюро транспортного машиностроения при научном сопровождении СибАДИ была создана машина МЗС-219 для бурения скважин и завинчивания винтовых свай.

Устройство винтовых опор представляет собой металлическую стальную сваренную одношовную трубу с несколькими спиральными пластинами, приваренными к ней. Размер и расстояние между пластинами определяется на стадии проектирования. Опоры поставляются в виде 2-метровых секций, которые соединяются между собой болтами. В землю сваи вкручиваются с помощью приводного устройства, крутящий момент которого может быть присоединен к современному грузчику. Они вкручиваются в землю, пока не будет достигнута проектная глубина. Как и традиционные опоры, стальные сваи могут быть ввинчены в бетонную плиту.

В настоящее время технологии выполнения свайного основания из винтовых свай с литым чугунным пером и композитным стволом в сложных геологических условиях находятся в стадии разработки. Однако, во многих статьях и научных работах описывается несколько принципов по установке данной конструкции. Первой является кустовая установка винтовых свай. Её принцип заключается в том, что до начала основных работ выполняется организация подъездной дороги, отсыпка строительной площадки до требуемого уровня, планировочные работы и обеспечение надлежащего водоотведения строительной площадки.

В следующий технологический комплекс включаются основные работы по устройству стального ростверка, объединяющего вершины 6-ти винтовых свай: погрузо-разгрузочные работы; земляные и геодезические работы; установка опорных столиков, монтаж и обварка балок ростверка; зачистка и антикоррозийная обработка сварных швов.

Таким образом, технологический процесс устройства односвайного куста с винтовой сваей целесообразно разделить на 8 основных этапов:

  1. Погрузочно-разгрузочные работы;
  2. Разбивка осей скважины (котлована)»;
  3. Бурение скважины (котлована);
  4. Подготовка машины УБМ-85;
  5. Строповка и погружение сваи в котлован;
  6. Завинчивание сваи;
  7. Контроль положения сваи;
  8. Засыпка и трамбовка пазух и полости сваи.

Стоит отметить, винтовые сваи с литым чугунным пером и композитным стволом только внедряются в строительство объектов в нашей стране и, в большей степени, их применение носит экспериментальный и исследовательский характер. Однако, уже сейчас можно говорить об их преимуществах в сложных геологических условиях и перед забивной в условиях вечной мерзлоты, а также на обводнённых и слабых грунтах.

В настоящее время активно проводятся исследование и изучение и определение векторов развития областей применения различных видов конструкций винтовых свай с литым чугунным пером и композитным стволом. Исследована технология выполнения свайного основания из винтовых свай данной конструкции в сложных геологических условиях с учетом зависимости от особенностей геологического строения участка. В ходе исследования расчетами доказана эффективность применения данных конструкций в более широком диапазоне для различных направлений строительства.

По результатам исследовательской работы, ее можно применять, для более детального изучения вопросов использования винтовых свай с композитным стволом, а также использовать как исходные данные для дальнейших исследований.

Учитывая, наработанный опыт по изучения свай различной конфигурации данное исследование подтверждает целесообразность их массового применения, а при выборе оптимальных решений свайных фундаментов следует базироваться на технико-экономическом сопоставлении вариантов свайных фундаментов, если инженерно-геологические условия и местный опыт строительства не предопределяют заранее наиболее эффективный тип сваи, а также в случаях, когда одним и тем же условиям соответствуют несколько разных типов свай.

По итогу выполненной работы стоит отметить, что ее научно-технический уровень должным образом соответствует заявленным требованиями, в связи, с чем она применима наряду с другими научными трудами и достижениями в данной области.

Литература:

  1. Копнов, В. А. Одновитковая винтовая стеклопластиковая свая [Текст] / В. А. Копнов, Я. Е. Кротов. — Федеральная служба по интеллектуальной собственности, 2010. — 8 с.
  2. Барашев, М. Н. Винтовая свая [Текст] / М. Н. Барашев. — Федеральная служба по интеллектуальной собственности. — 2018. — 4 с.
  3. Козлович А. В. Винтовая свая, способ установки винтовой сваи, приспособление для завинчивания сваи и способ прокладки тоннеля открытым способом с использованием винтовой сваи [Текст] / А. В. Козлович. — Федеральная служба по интеллектуальной собственности. — 2005. — 12 с.
  4. Лубанов С. В. Способ погружения винтовой сваи в грунт и винтовая свая, погружаемая данным способом [Текст] / С. В. Лубанов, Б. М. Курагин. — Федеральная служба по интеллектуальной собственности. — 2003. — 15 с.
  5. Винтовые сваи — история происхождения [Электронный ресурс] / интернет-портал «Мой дом». — Режим доступа: https://moidom.su/statiya/127-vintovye-svai-istoriya.html, свободный
  6. История: свайные фундаменты [Электронный ресурс] / Бог «СВ-фундамент». — Режим доступа: https://sv-fundament.ru/advices/istoriya-svaynye-fundamenty/, свободный
  7. Квитко А. В. Результаты испытаний композитных стеклопластиковых свай [Текст] / А. В. Квитко // Вестник гражданских инженеров. — 2015 — № 6 (53) — С. 88–93.
  8. Чернюк В. П. Расчет, проектирование и устройство свайных фундаментов [Текст]/ В. П. Чернюк, П.С Пойта. — Брест: Облтипография, 2018. — С. 121–125.
Основные термины (генерируются автоматически): композитный ствол, свая, литое чугунное перо, винтовая свая, строительство, вечная мерзлота, работа, исследовательский характер, свайное основание, строительная площадка.


Ключевые слова

грунт, несущая способность, свайный фундамент, винтовые сваи, испытание свай, чугунное перо, композитный ствол, молот, сваепогрузочное оборудование, опоры винтовых свай

Похожие статьи

Несущая способность и глубина анкеровки противосдвиговых упоров в узле соединения металлических колонн и железобетонных фундаментов

Одной из особенностей работы рамной конструкции является возникновение усилия сдвига в узле соединения металлической колонны и железобетонного фундамента. Усилие распора передается со стоек рамы на фундаменты при помощи анкерных болтов, противосдвиго...

Обоснование использования пружинного узла «сила» при монтаже стеновых конструкций малоэтажных деревянных зданий

Технологии устройства свайных фундаментов заводского изготовления

Технология устройства комбинированных свай-инъекторов с заводским элементом

Проанализированы преимущества использования буроинъекционных свай. Рассмотрены способы повышения несущей способности свай. Сопоставлены способы устройства забивных и комбинированных свай. Наиболее эффективными являются комбинированные сваи, состоящие...

Подача бетонной смеси на высоту при отрицательных температурах

Методика расчета дисковых ножей для производства просечно-вытяжной сетки

Рассматривается способ производства цельнометаллической просечно-вытяжной сетки из полосового металла методом опрессовки заготовки в специально разработанной просечной клети. Приведена методика расчета геометрии дисковых ножей для ее производства.

Контрольное приспособление для измерения лопатки выправляющего аппарата осевого насоса

Для контроля точности изготовления детали, имеющей сложную конфигурацию, разработан пространственный шаблон, оценена погрешность измерения с целью повышения качества изготовления и улучшения производственных характеристик изделия.

Особенности монолитных безбалочных перекрытий

Остаточные напряжения при экспандировании стальной трубы

Предложен метод расчета остаточных напряжений листовой заготовки при ее изгибе на трубоформовочном прессе и максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании по технологии JCOE фирмы SMS Meer.

Исследование изменений в работе каркаса металлического большепролетного геодезического купола при различных способах монтажа

В настоящей статье рассматривается два варианта монтажа геодезического купола, анализируются величины изменения усилий между проектной схемой купола и схемой, полученной по завершении монтажа конструкции, оценивается влияние появляющихся усилий в про...

Похожие статьи

Несущая способность и глубина анкеровки противосдвиговых упоров в узле соединения металлических колонн и железобетонных фундаментов

Одной из особенностей работы рамной конструкции является возникновение усилия сдвига в узле соединения металлической колонны и железобетонного фундамента. Усилие распора передается со стоек рамы на фундаменты при помощи анкерных болтов, противосдвиго...

Обоснование использования пружинного узла «сила» при монтаже стеновых конструкций малоэтажных деревянных зданий

Технологии устройства свайных фундаментов заводского изготовления

Технология устройства комбинированных свай-инъекторов с заводским элементом

Проанализированы преимущества использования буроинъекционных свай. Рассмотрены способы повышения несущей способности свай. Сопоставлены способы устройства забивных и комбинированных свай. Наиболее эффективными являются комбинированные сваи, состоящие...

Подача бетонной смеси на высоту при отрицательных температурах

Методика расчета дисковых ножей для производства просечно-вытяжной сетки

Рассматривается способ производства цельнометаллической просечно-вытяжной сетки из полосового металла методом опрессовки заготовки в специально разработанной просечной клети. Приведена методика расчета геометрии дисковых ножей для ее производства.

Контрольное приспособление для измерения лопатки выправляющего аппарата осевого насоса

Для контроля точности изготовления детали, имеющей сложную конфигурацию, разработан пространственный шаблон, оценена погрешность измерения с целью повышения качества изготовления и улучшения производственных характеристик изделия.

Особенности монолитных безбалочных перекрытий

Остаточные напряжения при экспандировании стальной трубы

Предложен метод расчета остаточных напряжений листовой заготовки при ее изгибе на трубоформовочном прессе и максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании по технологии JCOE фирмы SMS Meer.

Исследование изменений в работе каркаса металлического большепролетного геодезического купола при различных способах монтажа

В настоящей статье рассматривается два варианта монтажа геодезического купола, анализируются величины изменения усилий между проектной схемой купола и схемой, полученной по завершении монтажа конструкции, оценивается влияние появляющихся усилий в про...

Задать вопрос