Получите консультацию специалиста
Заполните форму и наш специалист свяжется с Вами
Отримайте консультацію фахівця
Заповніть форму і наш фахівець зв'яжеться з Вами
Get specialist advice
Fill out the form and our specialist will contact you
История винтовых свай

История винтовых свай берет своё начало из далекого 1833 года. В г. Лондон была подана заявка на регистрацию патента на изобретение, которое называлось «винтовая свая». Идею использовать завинчиваемый анкерный винт выдвинул британский инженер Александр Митчелл (1780-1868). В то время уже использовались деревянные сваи с металлическим наконечником, но главное, что предложил Митчелл – это заменить метод погружения – вместо забивания начать вкручивать. Митчелл руководствовался в первую очередь принципом «вкручивать всегда легче, чем забивать». Это было принципиальным отличием в погружении сваи. Целью этого изобретения так же была задача решить проблему строительства на слабонесущих, водонасыщенных, илистых грунтах что позволило значительно упростить строительство самых сложных видов строительства - пирсов и причалов.

Уже тогда, в XIX веке, инженерам стало понятно, что винтовая свая одинаково хорошо работает на обеспечение несущей способности вертикальных вдавливающих и противодействие выдергивающим силам. И к 1838 году винтовые сваи расширили свой послужной список на сферу строительства маяков, которые представляли собой 1,5 этажные дома на воде с световой башней. Этим знаковым и исторически ценным стал маяк Меплин Сеэндс (Англия), введенный в эксплуатацию в 1841г, в устье реки Темза, впадающей в Северное море. Этот маяк существует и поныне, но уже в качестве музейного экспоната. С тех пор маяки на винтовом фундаменте начали освещать побережья Англии, Ирландии, Соединенных Штатов, Франции, при этом Александр Митчелл учувствовал как инженер и штатный консультант при возведении таких объектов.

  • The Walde Lighthouse in northern France (Pas-de-Calais), established in 1859, was based on Mitchell's design. Although discontinued in 1998 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 1851 and 1853 and is still in use.
  • Carysfort Reef Light, four miles east of Key Largo, Florida, was built in 1852 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 1877, 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 1880 (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.

В последствии многие другие инженеры прониклись идеей практичности и надежности винтового фундамента, что привело к экспансии в сферы гражданского, промышленного и военного строительства. XX век был переполнен крупномасштабными военными конфликтами, с быстрым развертыванием штабных и командных центров и мест постоянного дислоцирования военных, а так же для возведения мостов и переправ. Результаты разрушительных военных конфликтов потребовали быстрого восстановления или возведения с нуля зданий и сооружений любого назначения.

В середине XX века на территории бывшего СССР начались масштабные исследования и опытная эксплуатация технологии винтового фундамента с применением в сферах строительства мостов, мачт и башен связи и линий электропередач. В 1955 году были опубликованы «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях» (ТУВС-55); затем — «Руководство по проектированию и устройству мачт и башен линий связи из винтовых свай», которое было результатом внедрения, испытаний и опытной эксплуатации опор линий связи высотой до 245 м в 1961—1964 годах.

  • Строительство в экстремальных условиях крайнего севера предъявляли повышенные требования к возведению фундаментов и именно винтовые фундаменты обладают всеми из них, а именно:
  • Строительство в водонасыщенных и болотистых грунтах благодаря горячецинковой защите от коррозии;
  • Строительство на слабонесущих грунтах, благодаря возможности заглубиться к более плотным слоям грунта и послойно рассчитать несущую способность;
  • Строительство на сложном рельефе и на площадках с перепадами высот, благодаря возможности выровнять основу здания с помощью стволов свай;
  • Дружественность к природе и экологичность, благодаря отсутствию необходимости рыть котлованы и выравнивание участка;
  • Исключение влияния сил морозного пучения, действующих на сваю благодаря винтовой конструкции сваи, удерживающей сваю на глубине в не промерзающем слое грунта;
  • Сжатые сроки монтажа и моментальная способность воспринимать проектные нагрузки сразу после монтажа, благодаря отсутствию бетонных работ и ожидания;
  • Экономия бюджета, благодаря отсутствию целого ряда транспортно-закупочных операций на большем количестве материалов, машинах и механизмах;
  • Точечность проведения работ и сохранность уже существующих зданий и сооружений, благодаря отсутствию ударных вибраций, минимальному шуму и отсутствия необходимости к глубокой подготовке строительной площадки;
  • Всесезонность проведения монтажных работ, благодаря отсутствию мокрых процессов и высокой скорости монтажа;
  • Высокая ремонтопригодность коммуникаций ввода-вывода, благодаря легкому доступу к ним;
  • Возможность самостоятельного монтажа свай без привлечения техники, благодаря точному рассчету "нагрузка - длина сваи".
  • К сожалениют чудес не существует и винтовые фундаменты при неправильном проектировании и эсплуатации имеют свои недостатки, такие как:
  • Малая долговечность, в случае использования лакокрасочных покрытий вместо горяченкового покрытия;
  • Необходимость собирать нагрузки от здания и проектировать фундамент
  • Нарушение структуры грунта и его разрыхление в процессе монтажа в случае использования однолопастных свай.

В конце XX – начале XXI века винтовые фундаменты плотно обосновались в сфере частного домостроения. На данный момент 2020 года технология винтовых фундаментов успешно применяется для строительства как малоэтажного гражданского строительства (частные загородные дома, коттеджи, быстровозводимые дома, дачи, пристройки к дому, террасы, гостевые домики, бани, беседки, гаражи и навесы для транспорта), ограждающих конструкций (ворота, заборы, шлагбаумы, турникеты, барьеры) спортивные площадки, дорожные знаки и уличные указатели, уличное освещение, светофоры, рекламные щиты, так и промышленных и коммерческих объектов (ангары, торговые павильоны, складские навесы, корпуса цехов, теплицы, опоры нефте- и газопроводов, опоры линий электропередач , объекты солнечной и ветровой электроэнергетики, мачты теле- и радиосвязи, дорожные эстакады, шумозащитные экраны), и т.д.

В середине 2000-х распространение получили сваи винтовые геошурупные,- так называемые геошурупы, которые являются результатом эволюции от винтовой сваи однолопастной к многолопастной. Главными улучшениями являются снятие концентрированной нагрузки с нижней конусной части и равномерное распределение несущей способности вдоль большей части ствола, что дает больше несущей способности, увеличивает площадь опирания и сцепления с грунтом и люквидирует недостаток по разрыхлению грунта в околосвайном пространстве. Обязательным стандартом для геошурупных свай стало горячецинковое покрытие, благодаря которому эксплуатационный срок фундамента увеличивается от 60 и до 150 лет,- в зависимости от грунтовой среды, в которую они погружены.

Большой вклад в развитие технологии на западе внесли такие ученые, как 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. и другие.

В 2004 году Ван Импе, председатель международного комитета по фундаментостроению, представил следующую статистику использования разного вида свай в Европе:

По данным ISSMGE в 2010 году винтовые сваи заняли уже 11% западного рынка, постепенно вытесняя забивные сваи, и их популярность продолжает расти.

Различия в отечественном и западном походе к технологии

Западные разработчики изначально стремились повысить несущую способность винтовой сваи, поэтому, прежде всего, увеличивали количество и диаметр лопастей. Это позволяло обеспечить надлежащее восприятие проектных нагрузок, при меньшем увеличении расхода металла.

Отечественные ученые большое внимание уделяли простоте и скорости завинчивания, поэтому для достижения необходимой несущей способности им приходилось увеличивать диаметр ствола, что существенно увеличивало материалоемкость. К примеру, известен случай применения винтовых свай со стволом диаметром 1,02 м и длиной 36 м, диаметр лопасти которых составил 2,2 м. Они были применены в качестве свайно-винтового фундамент моста через Днестр.

EBS Geostructural Inc., Канада, Бреслау (Онтарио)

Компания реализовала более 2000 проектов. Занимается строительством фундаментов глубокого заложения, специализируется на проектировании и установке винтовых свай и микросвай, а также укреплении существующих фундаментов.

PierTech Systems, США, Честерфилд (Миссури)

Компания производит винтовые сваи с круглым и квадратным сечением по запатентованной технологии, а также оборудование и дополнительные детали для винтовых свай. Сваи применяются в частном и промышленном строительстве.

Francis & Lewis International Limited, Великобритания, Кведжли (Глостершир)

Компания более 70 лет занимается проектированием и изготовлением стальных конструкций, в т.ч. винтовых свай. Работает на рынках телекоммуникационного, железнодорожного, автомобильного, ядерного и ветроэнергетического строительства.

FoundationTechnologies Inc., США, Лоренсвил (Джорджия)

Компания основана в 1986 году. Крупнейший поставщик винтовых свай и анкерных креплений на юго-востоке США. Работает на государственных, тяжелых гражданских, промышленных, коммерческих и жилых строительных рынках.

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

Компания основана в 2000 году, одна из первых представила сваи большого диаметра на рынке Великобритании. Проектирует, изготавливает, устанавливает винтовые сваи и стальные фундаменты, проводит геологические изыскания и испытания.

FoundationTechnologies Inc., США, Лоренсвил (Джорджия).

Компания основана в 1986 году. Крупнейший поставщик винтовых свай и анкерных креплений на юго-востоке США. Работает на государственных, тяжелых гражданских, промышленных, коммерческих и жилых строительных рынках.

PierTech Systems, США, Честерфилд (Миссури).

Компания производит винтовые сваи с круглым и квадратным сечением по запатентованной технологии, а также оборудование и дополнительные детали для винтовых свай. Сваи применяются в частном и промышленном строительстве.

ABC Anchors, Великобритания, Хеддингтон (Уилтшир)

Компания основана в 1999 году для производства винтовых свай по лицензии в Великобритании. Поставляет сваи для ремонта существующих фундаментов и установки новых, в т.ч. для панелей солнечных батарей, ветровых турбин и др.

Экономический кризис 2008-2009 внес свой вклад как пусковой механизм для появления винтового фундамента в Украине, который позиционировался как антикризисное решение, позволяющее возводить фундамент быстрее и удобнее в сравнении с ранее использовавшимися бетонными решениями. В то время использовавшиеся винтовые сваи имели происхождение гаражного производства, но в конце 2010 свою первую продукцию выпустил завод Пиллар, задав высокую планку качества продукции благодаря проектному подходу к возводимым фундаментам, а так же благодаря контролю качества серийно и индивидуально производимой продукции. Производство было начато сразу с второго поколения винтовых свай - геошурупов. В то время как в Европе винтовые фундаменты использовались преимущественно для простейших видов строений, проектный отдел Пиллар начал предлогать и реализовывать фундаменты для домов постоянного проживания, туристического курортного жилья и обьектов энергетического сектора. В 2012 году началось серийное строительство курортного жилья в Приазовской и Причерноморской туристических областях.

В тоже время в Украине наблюдался спрос на дополнительные электрические мощности и Пиллар учавствовал в проектировании, производстве и монтаже ряда фотоэлектрических электростанций, а так же электроподстанций регионального и национального значения.

Особые условия работающих предприятий предьявляют повышенные требования к фундаментам в процессе строительства. Таким образом фундамент необходимо возвести в кратчайшие сроки, минимализировав простой предприятия и быстро восстановить выпуск продукции. Проектный подход позволил снизить затраты целому ряду предприятий на реконструкцию фундаментов и расширение производственных возможностей.

Именно благодаря наличию проектной группы при проектировании фундаментов и производстве свай компании Пиллар удается закрыть все технико-экономические потребности, возникающие в процессе строительства обьектов как частного так и промышленного назначения. Компания Пиллар уделяет особое внимание развитию своих производственных мощностей как в качественном так и количественном характере, расширяя ассортимент производимой продукции и улучшая ее технические характеристики. В 2018 году компанией Пиллар был налажен выпуск цельнокованных геошурупов, что позволило увеличить количество производимой продукции и повысить мастерство производства самих свай. Эта модернизация производства позволила повысить точность монтажа геошурупов в условиях строительной площадки снизив погрешность монтажа до ±1мм благодаря цельнокованному конусу и контролю качества автоматизированного производства. На данный момент ведутся разработки и опытные испытания геошурупов с повышенной несущей способностью благодаря использованию витков большего сечения. Это позволит снизить металлоемкость самих геошурупов в соотношении к повышению удельной несущей способности.