Винтовые сваи — все, что вам нужно знать

Все, что вам нужно знать об установке винтовых свай

Установка винтовых свай является одним из самых экономичных решений для фундамента в жилом и коммерческом строительстве. При поиске надежной и прочной фундаментной опоры архитекторы и подрядчики часто рекомендуют винтовые сваи. Они не только долговечны, но и просты в установке с минимальными инструментами, оборудованием и рабочей силой. Использование этого типа фундамента способствует эффективности и защите окружающей среды. Он универсален и применим к различным строительным проектам от больших до малых.

В этой статье обсуждаются важные основы, связанные со спиральными сваями, и другие аспекты, которые помогут вам решить, является ли это правильным решением для вашего будущего проекта.

Что такое винтовая свая?

Винтовая свая также широко известна как винтовая свая или винтовая свая. Это тип технологии глубокого фундамента, представленный в начале 1900-х годов в фундаментах на берегу. Он работает, проникая в более слабые слои почвы и передавая нагрузки конструкции на подходящие несущие грунты. Даже если почвенные условия плохие, это обеспечивает экономичное и экологически безопасное решение за счет увеличения мощности существующих сооружений без значительных земляных работ. Если ваш строительный проект сталкивается с шумом, вибрацией, нарушением почвы или доступом к площадке в определенном месте, установка винтовых свай может быть идеальным решением для таких обстоятельств. Он показывает большой потенциал, особенно когда речь идет о фундаментальных задачах.

Из чего состоит спиральная свая?

Винтовая свая представляет собой спиральную колонну, состоящую из круглого стального стержня и в некоторой степени напоминающую винт. К стойке приварены одна или несколько винтовых опорных лопастей. Длина, толщина и диаметр винтовой сваи и ее ствола варьируются в зависимости от строящейся или ремонтируемой конструкции, а также других факторов. Независимо от размеров опора должна быть разработана с постоянным шагом, чтобы обеспечить надежную конструкцию и методы установки, которые приняты инженерной политикой.

Круглые винтовые сваи эффективны для строительных проектов, которые сталкиваются с силами сжатия и нуждаются в сильной поперечной устойчивости. Круглые опоры отлично поддерживают такие конструкции, а также демонстрируют устойчивость к скручиванию и прогибу из-за сжатия. Он состоит из круглых лопастей диаметром от 3 до 6 дюймов, приваренных к центру.

Читайте также:

Строительство септика в частном доме

Как работают винтовые сваи?

Установка винтовой сваи более или менее напоминает способ закручивания шурупа в стену. Каждый вал вбивается непосредственно в почву, а по мере того, как он скрывается под поверхностью, дополнительные удлиняющие сегменты соединяются с помощью болтовых муфт и затягиваются в почву. Это приводит к тому, что один пирс простирается на сотни футов под землей и поддерживает конструкции даже в условиях слабого грунта.

Для многих строительных проектов стальная опора сама по себе удовлетворяет требованиям нагрузки. Но если вы ищете более прочную и глубокую систему фундамента, сваю можно залить бетоном по бокам, чтобы окутать шахту. Этот метод позволяет получить усиленную опору, устойчивую к экстремальным сжимающим, боковым и подъемным силам.

Каковы различные варианты использования винтовой сваи?

Вы можете использовать винтовые сваи для усиления существующих фундаментов или для поддержки новых фундаментов различных промышленных, муниципальных, коммерческих и жилых сооружений, в том числе:

Здания
Мосты
Доки
Рекламные щиты и флагштоки
Мобильные дома
Гаражи
Солнечные панели
Эллинги
Вышки сотовой связи и пандусы
Заводы
Контейнеры для хранения
Поддерживающие стены
Силовые трансформаторы
Домкрат масляного насоса
Нефтепровод

4 шага для установки спиральной сваи

1. Начиная

Перед началом любого проекта фундамента важно иметь чертеж проекта и местоположения. Это необходимо, чтобы передать инженеру спиральный чертеж, который гарантирует, как вы можете использовать сваи для достижения эффективных результатов.

2. Подготовьте сайт

Перед установкой винтовых свай могут потребоваться небольшие земляные работы. Крайне важно понять и изучить спецификации инженера, чтобы обеспечить успешное завершение вашего проекта. В компании Original Posthole Diggers работает опытная команда инженеров, готовая помочь на любом этапе процесса.

3. Установите спиральную сваю

Как уже упоминалось, сваи ввинчиваются непосредственно в несущий грунт. Высокоскоростной крутящий момент или низкоскоростной гидравлический приводной двигатель, прикрепленный к машине, помогает в установке, в то время как монитор крутящего момента контролирует работу. Пирсы малой грузоподъемности устанавливаются с такими машинами, как мини-погрузчики с бортовым поворотом, мини-погрузчики с бортовым поворотом, мини-экскаваторы или шнековые самосвалы коммунального сектора. Сваи большой грузоподъемности бурят в землю с помощью 15-тонных и более экскаваторов. Иногда может использоваться модифицированное специальное оборудование. В зависимости от спецификаций вашего проекта вам могут потребоваться расширения, пока не будет достигнута подходящая несущая почва.

4. Просмотрите результат

После завершения установки винтовой сваи важно проверить работу и убедиться, что каждая колонна размещена и сконфигурирована в соответствии с указаниями инженера. Вам также необходимо проверить требования к глубине и крутящему моменту. Запись наблюдения предоставляется для определения глубины, крутящего момента, спиралей и расширений, выполненных для проекта. Письмо о соответствии также должно быть включено в конце работы.

Мы предлагаем надежные услуги по установке винтовых свай

Original Posthole Diggers – ведущее имя в индустрии копания почтовых отверстий. Мы ориентируемся на предоставление превосходного обслуживания клиентов и высочайших стандартов профессионализма на каждом этапе проекта.

Мы расширяем наши услуги в сотрудничестве с Mascore, чтобы предложить установку винтовых свай для всех ваших потребностей в фундаменте, независимо от размера и масштаба вашего проекта строительства или реставрации.

Винтовые сваи — это не только надежное решение для фундамента, но и экономичная альтернатива. Как правило, они имеют продолжительность жизни около 150 лет. Однако продолжительность жизни может быть немного короче или длиннее в зависимости от условий окружающей почвы.

Если вы ищете опытного подрядчики по установке винтовых свай в Уитби, не смотрите дальше. Мы предлагаем индивидуальные услуги по установке винтовых свай в соответствии с потребностями вашего проекта. Свяжитесь с нами или заполните нашу форму, чтобы получить бесплатное предложение в течение 24 часов.

Спиральные сваи: новейшее решение для глубокого фундамента двухвековой давности

Что такое винтовая свая?

Винтовая свая — это решение для глубокого фундамента, подходящее для поддержки легких и тяжелых конструкций. Они спроектированы так, чтобы выдерживать сжимающие нагрузки менее 1 кН (225 фунтов) или более 5,000 кН (1.125 миллиона фунтов) — от небольшой лестничной площадки до 32-этажной башни, спиральные сваи являются опцией. Другое распространенное название винтовых свай — «винтовые сваи».

Винтовая свая состоит из круглого стального вала и одной или нескольких винтовых опорных лопастей, приваренных к валу. Длина, толщина и диаметр ствола зависят от нескольких факторов, а также от количества, толщины и диаметра винтовых свай. Независимо от размеров спираль должна быть сформирована с постоянным шагом (в плоскости или под углом), чтобы обеспечить надежную конструкцию и методы установки, соответствующие общепринятым инженерным нормам.

Какова история винтовых свай?

Спиральные сваи часто считаются новичком в этом районе, и местная инженерная сеть, возможно, не получила достаточного обучения или знаний по проектированию, установке или общим инженерным принципам, характерным для винтовых свай. Однако винтовые сваи имеют почти двухвековую историю использования. Изобретенные в 1830-х годах в Великобритании Александром Митчеллом, винтовые сваи были впервые спроектированы для поддержки морских сооружений, таких как маяки и причалы для лодок в океане.

В конце 1800-х и начале 1900-х годов вдоль восточного побережья Северной Америки на винтовых сваях были построены сотни маяков – примечательно, что некоторые из них стоят до сих пор.

Есть несколько проектов, где почвенные условия оказались бы более сложными, чем строительство в океане. Поняв, что винтовые сваи хорошо себя зарекомендовали в таких сложных условиях, инженерное сообщество в конце 1800-х годов начало использовать спиральные сваи на материке.

В начале 1900-х почти все варианты глубокого фундамента требовали много труда для установки, и винтовые сваи не были исключением. Подставки для крышек были построены и приводились в действие многими людьми или животными, которые вращались по кругу, чтобы продвигать спиральные сваи. К 1920 году был доступен новый и гладкий паровой копер, который сделал его очень эффективным для того времени, чтобы поднимать и сбрасывать тяжелые грузы, чтобы забивать древесину в землю. В результате спиральные сваи, популярность которых на тот момент росла, потеряли популярность и были заменены более простыми методами забивки свай.

Действительно появился вариант винтовых свай, известный сегодня как грунтовый анкер. Коммунальный сектор быстро расширялся и требовал боковой поддержки опор ЛЭП с растяжками, закрепленными анкерами. Винтовые сваи были хорошо известны своей способностью выдерживать сжимающие и растягивающие нагрузки, но, как упоминалось выше, их установка была трудоемкой. Коммунальный сектор обнаружил, что если они значительно увеличили шаг спирали, их стало намного проще устанавливать. Способность грунтового анкера по сравнению со спиральной сваей выдерживать сжимающие нагрузки была значительно снижена, поскольку инженерное сообщество обнаружило, что грунтовые анкеры склонны к самодвижению при сжатии.

После нескольких десятилетий сокращения использования винтовые сваи снова стали жизнеспособным вариантом, когда на рынок вышли гидравлические и планетарные передачи, а также приводы с высоким крутящим моментом. Постепенно спиральные сваи вернулись на рынок фундаментов глубокого заложения.

В 2011 году, когда я исследовал спиральные сваи и рассматривал возможность создания бизнеса по контракту с винтовыми сваями, я узнал, что Инженерный корпус армии США включил винтовые сваи в свое руководство по проектированию фундаментов еще в 1980-х годах. Спиральные сваи широко использовались в 2011 году на рынке легких жилых домов, а также на противоположном конце шкалы в энергетическом секторе сверхвысокой мощности и высокой ответственности. За два года до того, как я вышел на рынок винтовых свай, Говард А. Перко, доктор технических наук, инженер по специальности, опубликовал очень подробное инженерное руководство «Винтовые сваи — Практическое руководство по проектированию и установке».

Перенесемся в 2021 год: за последнее десятилетие винтовые сваи выросли в геометрической прогрессии на различных рынках. Теперь вы увидите винтовые сваи в Международных строительных нормах и правилах, а авторитетный специалист по сваям, Институт глубоких фундаментов (DFI), собрал группу из 50 экспертов по винтовым сваям и выпустил «Руководство по проектированию винтовых свай». Принципы Perko и DFI по проектированию и установке винтовых свай хорошо дополняют друг друга и уже миллионы раз применялись и проверены в Северной Америке и во всем мире.

Как проектируются винтовые сваи

При проектировании любого фундамента рекомендуется проектировать самое слабое звено, которым преимущественно является грунт, и поэтому настоятельно рекомендуется начинать с геотехнического исследования и анализа. Вооружившись данными о грунтах, инженер-геотехник, используя эмпирические методы, изложенные в руководствах DFI и Perko, а также в руководствах по проектированию фундаментов в разных странах, может надежно спроектировать винтовые сваи в соответствии с проектными критериями.

Преимуществом винтовых свай является повышенная предсказуемость характеристик благодаря эмпирической взаимосвязи между крутящим моментом при установке и емкостью грунта. Взаимосвязь между крутящим моментом при установке и грузоподъемностью очень надежна, но, когда ответственность высока, она не заменяет геотехнические исследования. Хорошим сравнением будет установка забивной сваи, чтобы противостоять определенной силе, что делает их надежной сваей с точки зрения производительности — опять же, усилие установки не заменяет геотехнических исследований. Когда грузоподъемность и обязательства невелики, например, жилой настил, было бы редко оправдывать стоимость геотехнического исследования, и в этой ситуации инженер может спроектировать винтовые сваи в соответствии с крутящим моментом при установке.

Читайте также:

15 креативных идей для перегородок

Большинство вариантов свай просты по конструкции, если сравнивать их со спиральными сваями. Представьте, что перед вами доска с циферблатами, которые вы можете поворачивать вверх или вниз. Ваши циферблаты для проектирования сборной железобетонной сваи – это просто диаметр и длина сваи; это довольно просто. Для винтовой сваи доска имеет несколько циферблатов, диаметр вала, толщину вала, длину вала, количество витков, диаметр витков, толщину витков, а также. Таким образом, винтовые сваи вполне индивидуальны, и опыт инженера-проектировщика в области технологии действительно сыграет важную роль в получении наиболее эффективной сваи на месте, которая будет соответствовать окончательному проекту и силам, которые будут возникать во время установки.

Как устанавливаются винтовые сваи

Сегодня винтовые сваи устанавливаются с широким спектром гидравлического оборудования. Винтовые сваи малой грузоподъемности устанавливаются с переносными гидравлическими торсионами или башнями, мини-погрузчиками, мини-погрузчиками, мини-экскаваторами, средними экскаваторами и шнековыми тележками коммунального сектора (Digger Derricks). Винтовые сваи большой грузоподъемности устанавливаются в основном на 15-тонных и более экскаваторах, но иногда и на модифицированных буровых установках или специальном оборудовании.

Выбранная машина должна подходить для анкерного привода, который будет вращать сваю в земле. Сопротивление качанию, вспомогательный гидравлический поток и давление, вылет, усилие отрыва и осевое усилие, направленное вниз, будут играть роль в обеспечении правильной установки винтовой сваи. Спиральные сваи большой грузоподъемности, как правило, устанавливаются на отказ, машина, такая как мини-погрузчик, не будет иметь осевого усилия, направленного вниз, чтобы винтовая свая вгрызалась в твердые слои, такие как тилл – в мягкий тил особенно трудно проникнуть без надлежащей машины.

Популярным изображением является спиральная свая средней грузоподъемности, устанавливаемая с помощью такой небольшой машины, как мини-погрузчик или гусеничный погрузчик. Круто, что сваю можно установить с помощью такого небольшого оборудования, но это не обязательно правильное оборудование. Погрузчик с бортовым поворотом по своей конструкции предназначен для подъема, им не хватает сопротивления качению и силы, необходимых для точной и правильной установки винтовых свай во многих ситуациях, и это может привести к тому, что сваи будут находиться вне отвеса и во время установки будут продавливать почву. В идеале винтовая свая находится в пределах 2 градусов по отвесу и устанавливается таким образом, чтобы свая выдвигалась прямо пропорционально шагу винтовой лопасти, затрагивая наименьшее возможное количество почвы. Экскаваторы предназначены для копания и гораздо более способны применять направленное вниз усилие для достижения профессиональной установки. Хойт и Клеменс протестировали винтовые сваи, установленные непрофессионально, и сваи, установленные с помощью надлежащего оборудования профессиональным образом, в том же грунте и на той же глубине, однако разница в характеристиках при растяжении составила 50%!

Читайте также:

СЕГОДНЯШНЯЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ВЫ

Когда обязательства высоки, добавление подтверждающих испытаний под нагрузкой на месте еще больше повысит уверенность в конструкции и установке. Площадка, на которой сваи проходят испытания под нагрузкой, может привести к более компактной конструкции, основанной на фактических характеристиках свай.

Дополнительным шагом, который мы также можем увидеть на объектах с более высокой ответственностью, является присутствие стороннего инженера для наблюдения за установкой. Если вы работаете с подрядчиком по установке винтовых свай, с которым у вас нет налаженных отношений, рекомендуется наблюдать за установкой и убедиться, что сваи не задевают грунт и достигаются требуемые крутящие моменты при установке.

Отчет о забивке с указанием достигнутой глубины, крутящего момента и любых наблюдений, которые могут относиться к характеристикам, всегда должен составляться подрядчиком по установке винтовых свай, независимо от типа проекта.

Пример установки винтовых свай малой грузоподъемности для нагрузки 22 кН (5000 фунтов).

Чтобы просмотреть пример установки винтовых свай для обработки почвы в Виннипеге, штат МБ, для большого индивидуального дома, щелкните эту ссылку: https://youtu.be/koP0mgNto_U

Преимущества винтовых свай

Популярность винтовых свай растет в геометрической прогрессии благодаря множеству преимуществ, которые они предлагают. Короче говоря, винтовые сваи представляют собой очень универсальный глубокий фундамент, и эта универсальность приводит к длинному списку преимуществ, включая, помимо прочего:

Эффективная установка примерно за 30 секунд на погонный фут сваи на типичной проектной площадке;
Возможность мгновенной загрузки свай – без прогрева и складирования зимой;
Они чистые – нет предварительного бурения или хвостов/отвалов, свая просто заглублена в землю;
Простота восстановления проектной площадки — винтовые сваи можно легко демонтировать, использовать повторно или переработать;
Тихая установка с низким уровнем вибрации не будет беспокоить соседей или дикую природу;
Установка с помощью меньшего и более маневренного оборудования, чем традиционные сваи, означает экономию на мобилизации и более легкий доступ к проблемным участкам проекта;
Удлинение винтовых свай выполняется быстро и экономично: вместо потенциально экспоненциально более высоких затрат на углубление винтовые сваи пропорционально дороже;
Способность без проблем проходить водонасыщенные, рыхлые и осыпающиеся слои грунта;
Превосходная устойчивость к морозному пучению;
Хорошо работают на растяжение и сжатие;
Может быть выполнен в виде плавающей сваи или установлен до упора в качестве торцевой несущей сваи;
Могут быть оцинкованы, утолщены или дополнены анодными системами, чтобы увеличить срок службы свай на века;
Легко модифицируется в полевых условиях, чтобы соответствовать непредвиденным условиям площадки (пример: спираль может быть уменьшена в диаметре, если плотность почвы выше прогнозируемой);
Различные методы установки и оборудование позволяют устанавливать винтовые сваи под существующими конструкциями или в местах с очень ограниченным доступом;
Легкий вес и удобство транспортировки;
Для винтовых свай можно спроектировать широкий спектр оголовков и переходов, поддерживающих практически любую балку или конструктивный элемент;
Возможность установки в мороз для эффективного зимнего строительства;
Эмпирическая зависимость между установочным крутящим моментом и грузоподъемностью означает предсказуемость производительности;
Возможность удалить сваю означает, что вы можете переместить сваю, которая сталкивается с препятствием, таким как валун, вместо того, чтобы бросить ее;
Возможность изменить многие аспекты дизайна часто приводит к тому, что свая с ценной инженерией является эффективной и действенной;
Установка на бэттер для борьбы с большими боковыми силами или для совмещения свайных группировок в стесненных условиях; а также
Другие преимущества не указаны.

Недостатки или ограничения винтовых свай

В мире глубоких фундаментов нет серебряных пуль, и винтовые сваи не исключение. Преимущества винтовых свай многочисленны, но некоторые из ограничений или недостатков включают, но не ограничиваются:

Спиральные сваи не часто включаются в обычную учебную программу для инженеров-строителей или инженеров-геотехников, и поэтому опыт работы с винтовыми сваями считается нишевым;
Универсальные руководства доступны, но не всегда используются, что приводит к тому, что производители полагаются на собственные данные, которые часто не испытываются в широком диапазоне условий грунта (этого избегают, настаивая на общепринятых инженерных принципах для винтовых свай);
Существование других вариантов винтовых свай, таких как шнековые или утиные сваи, грунтовые анкеры и грунтовые винты, вносит путаницу на рынок, эти сваи не имеют стандартной конструкции, а универсальные инженерные принципы не существуют или не применяются к этим похожим, но очень разным типам винтов. геморрой;
Спиральные сваи не подходят, когда есть неглубокий отказ (непроницаемые очень плотные слои) на высоте 1.5 метра от уровня или ниже;
Понижена предсказуемость крутящего момента и грузоподъемности при установке в валуны, в этой ситуации потребуются нагрузочные испытания;
На производительность может сильно повлиять этика подрядчика по установке винтовых свай, его опыт, технические знания / инженерное образование и используемое оборудование;
Спиральные сваи имеют меньшие стволы по сравнению с другими вариантами свай, что приводит к более низкому сопротивлению боковым и/или изгибающим силам (это можно преодолеть с помощью различных стратегий, включая оголовки свай, более крупные стволы у поверхности, ростверки или сваи с ударным сопротивлением);
Когда сваи должны быть установлены через очень плотные слои для достижения желаемой глубины установки, может потребоваться конструкция винтовых свай более прочная, чтобы противостоять крутящим моментам при установке, или может потребоваться предварительное бурение;
Винтовые сваи не могут проникнуть в коренную породу;
Требуется качественная прокатная сталь и сертифицированные сварные швы; а также
Другие недостатки по сравнению с альтернативными вариантами свай зависят от ряда факторов, таких как наличие стали, знакомство местных инженеров или строительных властей со спиральными сваями и т. д.

Резюме винтовых свай

Универсальность винтовых свай в сочетании с хорошо зарекомендовавшими себя инженерными принципами означает, что винтовые сваи являются отличной стрелой для любого инженера-проектировщика. Спиральные сваи растут в геометрической прогрессии, как и доверие к ним в инженерном сообществе. Спиральные сваи имеют почти двухсотлетнюю инженерную историю с отличными показателями производительности, однако универсальные рекомендации для винтовых свай доступны, но им не хватает соблюдения требований. Важно выбрать сильную команду по установке винтовых свай (подрядчик по установке, опытный инженер и известный производитель), чтобы гарантировать, что все преимущества винтовых свай будут доступны для вашего проекта.

Надеюсь, это дало вам хорошее представление о том, что такое спиральные сваи. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно использования винтовых свай в вашем следующем проекте, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, и мы будем рады вам помочь!

Этот пост был представлен Стэном Хиггинсом из VersaPile, Inc. — Подрядчики по спиральным сваям.