Історія гвинтових паль

Історія гвинтових паль бере свій початок з далекого 1833 року. В м Лондон була подана заявка на реєстрацію патенту на винахід, яке називалося «гвинтова паля». Ідею використовувати загвинчують анкерний гвинт висунув британський інженер Олександр Мітчелл (1780-1868). У той час вже використовувалися дерев’яні палі з металевим наконечником, але головне, що запропонував Мітчелл – це замінити метод занурення – замість забивання почати вкручувати. Мітчелл керувався в першу чергу принципом «вкручувати завжди легше, ніж забивати». Це було принциповою відмінністю в зануренні палі. Метою цього винаходу так само була задача вирішити проблему будівництва на слабонесущих, водонасичених, мулистих грунтах що дозволило значно спростити будівництво найскладніших видів будівництва – пірсів і причалів.

Уже тоді, в XIX столітті, інженерам стало зрозуміло, що гвинтова паля однаково добре працює на забезпечення несучої здатності вертикальних вдавлюючих і протидію висмикувати силам. І до 1838 року гвинтові палі розширили свій послужний список на сферу будівництва маяків, які представляли собою 1,5 поверхові будинки на воді з світловий вежею. Цим знаковим і історично цінних став маяк Меплін Сеендс (Англія), введений в експлуатацію в 1841р, в гирлі річки Темза, що впадає в Північне море. Цей маяк існує і понині, але вже в якості музейного експоната. З тих пір маяки на гвинтовому фундаменті почали висвітлювати узбережжя Англії, Ірландії, Сполучених Штатів, Франції, при цьому Олександр Мітчелл приймати участь як інженер і штатний консультант при зведенні таких об’єктів.

• The Walde Lighthouse in northern France (Pas-de-Calais), established in 1859 was based on Mitchell’s design. Although discontinued in 1 998 and shorn of its lantern, it is the only remaining screwpile lighthouse in France.
• Spit Bank Lighthouse, in Cork Harbour, Ireland was built by Alexander Mitchell between тисячі вісімсот п’ятьдесят одна and 1853 and is still in use.
• Carysfort Reef Light, four miles east of Key Largo, Florida, was built in 1 852 and was the oldest screw-pile (with disk) lighthouse still in service in the United States, until it was deactivated in 2014. [3] Screw-pile lighthouses on the reefs in Florida are tall skeletal towers, with living and working quarters set high above the reach of storm waves.
• The Seven Foot Knoll Light was built in 1856 and is the oldest screwpile lighthouse in Maryland. It was initially installed on a shallow shoal, Seven Foot Knoll, at the mouth of the Patapsco River. The northern reach of this river is the Baltimore Inner Harbor, where the now-decommissioned lighthouse has been placed as a museum.
• The Thomas Point Shoal Light is a historic lighthouse in the Chesapeake Bay and the most recognized lighthouse in Maryland.
• The Drum Point Light originally located off Drum Point at the mouth of the Patuxent River, it is now an exhibit at the Calvert Marine Museum.
• The Hooper Strait Light originally located at the entrance to Tangier Sound, it is now an exhibit at the Chesapeake Bay Maritime Museum.
• The Roanoke River Light was built in тисяча вісімсот сімдесят сім, and has been moved twice. It is the only surviving screw-pile lighthouse in North Carolina.
• Fowey Rocks Light, built in 1878 is seven miles south of Key Biscayne, Florida. As of 2019, it is the last screw-pile lighthouse still in operation on the Florida Reef.
• American Shoal Light, completed in 1 880 (deactivated in 2015), is located east of the Saddlebunch Keys, in the Florida Keys.
• Built in 1885 the Middle Bay Light in Alabama’s Mobile Bay is an example of a common screw-pile lighthouse.
• Gunfleet Lighthouse off Frinton-on-Sea in Essex was constructed in 1850 but abandoned in +1921.

Надалі багато інших інженери перейнялися ідеєю практичності і надійності гвинтового фундаменту, що призвело до експансії в сфери цивільного, промислового і військового будівництва. XX століття був переповнений великомасштабними військовими конфліктами, з швидким розгортанням штабних і командних центрів і місць постійної дислокації військових, а так само для зведення мостів і переправ. Результати руйнівних військових конфліктів зажадали швидкого відновлення або зведення з нуля будівель і споруд будь-якого призначення.

В середині XX століття на території колишнього СРСР почалися масштабні дослідження і дослідна експлуатація технології гвинтового фундаменту із застосуванням в сферах будівництва мостів, щогл і веж зв’язку та ліній електропередач. У 1955 році були опубліковані «Технічні вказівки з проектування і влаштування фундаментів опор мостів на гвинтових палях» (ТУВС-55); потім – «Керівництво з проектування і влаштування щогл і веж ліній зв’язку з гвинтових паль», яке було результатом впровадження, випробувань і дослідної експлуатації опор ліній зв’язку висотою до 245 м в 1961-1964 роках.

• Будівництво в екстремальних умовах крайньої півночі пред’являли підвищені вимоги до зведення фундаментів і саме гвинтові фундаменти мають всі з них, а саме:
• Будівництво в водонасичених і болотистих ґрунтах завдяки горячецінковой захисту від корозії;
• Будівництво на слабонесущих грунтах, завдяки можливості заглибитися до більш щільним верствам грунту і пошарово розрахувати несучу здатність;
• Будівництво на складному рельєфі і на майданчиках з перепадами висот, завдяки можливості вирівняти основу будівлі за допомогою стовбурів паль;
• Дружність до природи і екологічність, завдяки відсутності необхідності рити котловани і вирівнювання ділянки;
• Виняток впливу сил морозного обдимання, що діють на палю завдяки гвинтової конструкції палі, що утримує палю на глибині в не промерзають шарі грунту;
• Стислі терміни монтажу і моментальна здатність сприймати проектні навантаження відразу після монтажу, завдяки відсутності бетонних робіт і очікування;
• Економія бюджету, завдяки відсутності цілого ряду транспортно-закупівельних операцій на більшій кількості матеріалів, машинах і механізмах;
• Точечность проведення робіт і збереження вже існуючих будівель і споруд, завдяки відсутності ударних вібрацій, мінімального шуму і відсутності необхідності до глибокої підготовки будівельного майданчика;
• Всесезонність проведення монтажних робіт, завдяки відсутності мокрих процесів і високій швидкості монтажу;
• Висока ремонтопридатність комунікацій введення-виведення, завдяки легкому доступу до них;
• Можливість самостійного монтажу паль без залучення техніки, завдяки точному рассчету “навантаження – довжина палі”.
• До сожаленіют чудес не існує і гвинтові фундаменти при неправильному проектуванні і есплуатаціі мають свої недоліки, такі як:
• Мала довговічність, в разі використання лакофарбових покриттів замість горяченкового покриття;
• Необхідність збирати навантаження від будівлі і проектувати фундамент
• Порушення структури грунту і його розпушення в процесі монтажу в разі використання однолопастний паль.

В кінці XX – початку XXI століття гвинтові фундаменти щільно влаштувалися в сфері приватного житлового будівництва. На даний момент 2020 року технологія гвинтових фундаментів успішно застосовується для будівництва як малоповерхового цивільного будівництва (приватні заміські будинки, котеджі, будинки швидкого спорудження, дачі, прибудови до будинку, тераси, гостьові будиночки, лазні, альтанки, гаражі і навіси для транспорту), огороджувальних конструкцій (ворота, паркани, шлагбауми, турнікети, бар’єри) спортивні майданчики, дорожні знаки і вуличні покажчики, вуличне освітлення, світлофори, рекламні щити, так і промислових і комерційних об’єктів (ангари, торгові павільйони, складські навіси, корпуси цехів, теплиці, опори нафто – і газопроводів, опори ліній електропередач, об’єкти сонячної і вітрової електроенергетики, щогли теле- і радіозв’язку, дорожні естакади, шумозахисні екрани), і т.д.

В середині 2000-х поширення набули палі гвинтові геошурупние, – так звані геошурупи, які є результатом еволюції від гвинтовий палі однолопастний до багатолопатеве. Головними поліпшеннями є зняття концентрованої навантаження з нижньої конусної частини і рівномірний розподіл несучої здатності уздовж більшої частини стовбура, що дає більше несучої здатності, збільшує площу спирання і зчеплення з грунтом і люквідірует недолік по розпушуванню грунту в околосвайном просторі. Обов’язковою стандартом для геошурупних паль стало горячецінковое покриття, завдяки якому експлуатаційний термін фундаменту збільшується від 60 і до 150 років, – в залежності від ґрунтового середовища, в яку вони занурені.

Великий внесок у розвиток технології на заході внесли такі вчені, як Perko H.A., Rao S.N., Prasad Y.V.S.N., Mitsch M.P., Clemence S.P., Hoyt R.M., Zhang D.J.Y, Weech C. N., Pack J. S. та інші.

У 2004 році Ван Імпе, голова міжнародного комітету з фундаментобудуванню, представив наступну статистику використання різного виду паль в Європі:

За даними ISSMGE в 2010 році гвинтові палі зайняли вже 11% західного ринку, поступово витісняючи забивні палі, і їх популярність продовжує зростати.

Відмінності у вітчизняному і західному поході до технології

Західні розробники спочатку прагнули підвищити несучу здатність гвинтовий палі, тому, перш за все, збільшували кількість і діаметр лопатей. Це дозволяло забезпечити належне сприйняття проектних навантажень, при меншому збільшенні витрати металу.

Вітчизняні вчені велику увагу приділяли простоті і швидкості загвинчування, тому для досягнення необхідної несучої здатності їм доводилося збільшувати діаметр стовбура, що істотно збільшувало матеріаломісткість. Наприклад, відомий випадок застосування гвинтових паль зі стовбуром діаметром 1,02 м і довжиною 36 м, діаметр лопаті яких склав 2,2 м. Вони були застосовані в якості фундаменту моста через Дністер.

EBS Geostructural Inc., Канада, Бреслау (Онтаріо)

Компанія реалізувала більше 2000 проектів. Займається будівництвом фундаментів глибокого закладення, спеціалізується на проектуванні і установці гвинтових паль і мікропаль, а також зміцненні існуючих фундаментів.

PierTech Systems, США, Честерфілд (Міссурі)

Компанія виробляє гвинтові палі з круглим і квадратним перетином за запатентованою технологією, а також обладнання та додаткові деталі для гвинтових паль. Палі застосовуються в приватному і промисловому будівництві.

Francis & Lewis International Limited, Великобританія, Кведжлі (Глостершир)

Компанія більше 70 років займається проектуванням та виготовленням сталевих конструкцій, в т.ч. гвинтових паль. Працює на ринках телекомунікаційного, залізничного, автомобільного, ядерного і вітроенергетичного будівництва.

FoundationTechnologies Inc., США, Лоренсвіл (Джорджія)

Компанія заснована в 1986 році. Найбільший постачальник гвинтових паль і анкерних кріплень на південному сході США. Працює на державних, важких цивільних, промислових, комерційних і житлових будівельних ринках.

ScrewFast Foundations LTD, Великобританія, Сент-Олбанс (Хартфордшир)

Компанія заснована в 2000 році, одна з перших представила палі великого діаметру на ринку Великобританії. Проектує, виготовляє, встановлює гвинтові палі і сталеві фундаменти, проводить геологічні вишукування і випробування.

FoundationTechnologies Inc., США, Лоренсвіл (Джорджія).

Компанія заснована в 1986 році. Найбільший постачальник гвинтових паль і анкерних кріплень на південному сході США. Працює на державних, важких цивільних, промислових, комерційних і житлових будівельних ринках.

PierTech Systems, США, Честерфілд (Міссурі).

Компанія виробляє гвинтові палі з круглим і квадратним перетином за запатентованою технологією, а також обладнання та додаткові деталі для гвинтових паль. Палі застосовуються в приватному і промисловому будівництві.

ABC Anchors, Великобританія, Хеддінгтон (Вілтшир)

Компанія заснована в 1999 році для виробництва гвинтових паль за ліцензією в Великобританії. Постачає палі для ремонту існуючих фундаментів і установки нових, в т.ч. для панелей сонячних батарей, вітрових турбін і ін.

Економічна криза 2008-2009 вніс свій внесок як пусковий механізм для появи гвинтового фундаменту в Україні, який позиціонувався як антикризове рішення, що дозволяє зводити фундамент швидше і зручніше в порівнянні з раніше використалися бетонними рішеннями. У той час використовувалися гвинтові палі мали походження гаражного виробництва, але в кінці 2010 свою першу продукцію випустив завод Пиллар, задавши високу планку якості продукції завдяки проектному підходу до зводяться фундаментів, а так само завдяки контролю якості серійно і індивідуально виробленої продукції. Виробництво було розпочато відразу з другого покоління гвинтових паль – геошурупов. У той час як в Європі гвинтові фундаменти використовувалися переважно для найпростіших видів будівель, проектний відділ Пиллар почав предлогать і реалізовувати фундаменти для будинків постійного проживання, туристичного курортного житла і об’єктів енергетичного сектора. У 2012 році почалося серійне будівництво курортного житла в Приазовської та Причорноморської туристичних областях.

У той же час в Україні спостерігався попит на додаткові електричні потужності і Пиллар брав участь в проектуванні, виробництві та монтажі ряду фотоелектричних електростанцій, а так само електропідстанцій регіонального та національного значення.

Особливі умови працюючих підприємств предьявляют підвищені вимоги до фундаментів в процесі будівництва. Таким чином фундамент необхідно звести в найкоротші терміни, мінімалізувати простій підприємства і швидко відновити випуск продукції. Проектний підхід дозволив знизити витрати цілої низки підприємств на реконструкцію фундаментів і розширення виробничих можливостей.

Саме завдяки наявності проектної групи при проектуванні фундаментів і виробництві паль компанії Пиллар вдається закрити всі техніко-економічні потреби, що виникають в процесі будівництва об’єктів як приватного так і промислового призначення. Компанія Пиллар приділяє особливу увагу розвитку своїх виробничих потужностей як в якісному так і кількісному характері, розширюючи асортимент продукції, що виробляється і покращуючи її технічні характеристики. У 2018 році компанією Пиллар був налагоджений випуск цельнокованную геошурупов, що дозволило збільшити кількість виробленої продукції і підвищити майстерність виробництва самих паль. Ця модернізація виробництва дозволила підвищити точність монтажу геошурупов в умовах будівельного майданчика знизивши похибка монтажу до ± 1 мм завдяки цельнокованную конусу і контролю якості автоматизованого виробництва. На даний момент ведуться розробки і досвідчені випробування геошурупов з підвищеною несучою здатністю завдяки використанню витків більшого перетину. Це дозволить знизити металоємність самих геошурупов в співвідношенні до підвищення питомої несучої здатності.