Skruvhögar: egenskaper, fördelar och nackdelar

Grunden av huset är en av de mest komplexa och dyra delarna av dess konstruktion. Samtidigt är processen för skapandet mycket lång - i de flesta fall är detta ett begränsande byggnadsstadium. Tyvärr är det inte ovanligt att skrupelfria utvecklare medvetet bryter mot teknik och normer för att slutföra grunden så snart som möjligt och gå vidare till nästa steg i arbetet. Ofta driver kunderna dem till detta, som tror att ingenting har hänt på byggplatsen för länge. Överdriven rusning i detta skede leder till det faktum att snart invånarna i det nya huset har problem - stiftelsen sjunker, och som ett resultat av detta börjar hela strukturen långsamt kollapsa.

Finns det en mellangrund här? Är det möjligt att snabbt montera en stark och pålitlig grund? Det visar sig kanske. Skruvhögar räddas i detta fall. Att skapa en grund på skruvhögar kräver inte bara en eller två månader, utan bara ett par dagar.

Varför används sådana högar fortfarande inte överallt? Varför växer inte nya hem lika snabbt som svamp efter regn? För att svara på dessa frågor måste du veta inte bara proffsen, utan också minuserna med skruvhögar för fundamentet, för att få en uppfattning om vilka begränsningar det finns för deras tillämpning. Kom ihåg att grunden är en mycket ansvarsfull fråga, och när du väljer en designlösning bör du främst lita på din egen kunskap och inte på tillverkarnas reklamförsäkringar, löften från byggare eller exempel på grannar och bekanta.

Historien om skrughögarnas utseende

Skrughögarnas historia går nästan två århundraden tillbaka. En kupp inom fältet av byggnad av högstiftning gjordes av den talangfulla irländska ingenjören Alexander Mitchell. År 1833 patenterade han "Mitchell Screw Piles", som kunde installeras i rörliga jordar, till exempel den sandiga botten av en damm eller lerbank.

Den första stora strukturen som uppfördes på sådana stylter var Maplin Sand-fyren, byggd vid tematens mun redan 1838. Grunden var nio högar med skruvspetsar 120 cm i diameter, vridna i marken till ett djup av cirka 7 meter. Under de följande åren byggdes flera fler fyrar under ledning av Mitchell i hela England. Några av dem har förblivit oförändrade till denna dag.

Mer än 150 fyrar i Nordamerika, en vågbrytare i Portland, en övergång och broar i Bombay, en järnväg i Baroda, en brygga i Madras och många andra viktiga föremål byggdes i mitten av 1800-talet med hjälp av Mitchell-högar.

I Ryssland hittades skruvhögar först under andra hälften av 1800-talet. Ryska ingenjörer uppskattade snabbt alla fördelarna med denna uppfinning, särskilt när de arbetar i permafrosten i de norra regionerna i landet eller svaga, översvämmade jordar i kustområden. Mycket snart började skruvhögar användas i stor utsträckning vid konstruktion av tekniska strukturer för militära ändamål (ramskruvstödet för höghastighetskonstruktion av fundament för hopfällbara broar används av vårt militär fram till nu) och senare inom civilingenjör.

Stålskruvhögar används aktivt runt om i världen idag. De använder sin hjälp där en hög hastighet för fundamentkonstruktion behövs: när man installerar olika typer av stöd, driftsätter pump- och borrstationer, lägger rörledningar, bygger tillfälliga läger för arbetare, etc.Dessa produkter är mest efterfrågade bland olje- och gasföretag, militära och industriella byggare och företag som utför restaureringsarbete. Byggnadsorganisationer som är involverade i byggandet av bostadshus finns på denna lista, men långt ifrån ledande positioner. Naturligtvis är grunden på skruvhögar för bostadshus uppförda, men i de flesta fall talar vi om att bygga i svåråtkomliga områden eller områden med svår mark, reparera de problematiska grunden för gamla bostadshus och fixa byggnader i sluttningarna.

Konstruktion och egenskaper hos skruvhögar

Vad är skruvhögar som så snabbt har vunnit popularitet bland byggare runt om i världen? Vilka sorter av dem finns? Vilka egenskaper hos skruvhögar bör jag vara uppmärksam på först?

En skruvhög består av en bagageutrymme och ett blad placerat vid dess ände. Tack vare den senare begravs denna typ av högar i marken genom att skruva in och inte täppa.

1. Röret. 2. Huvudet som är fäst på toppen av högen. 3. Spiralformigt blad. 4. Antikorrosionsbeläggning. 5. Teknologiskt hål för ställe.

Det finns flera sorter av stålskruvhögar. Valet till förmån för en viss typ är baserat på en analys av markens egenskaper i detta område och den uppskattade belastningen på grunden. Ofta används även på en plats olika typer av högar, vilket gör att du kan fördela lasten jämnt.

Skruvtypstyp

Spetsarna med skruvhögar, som tjänar till att underlätta deras nedsänkning i marken, kan svetsas eller gjutas.

Skruvhög med svetsad spets.

Gjutspetsar är betydligt dyrare, och deras användning är motiverad endast när det gäller arbete med särskilt tät jord, inklusive permafrost, och som också innehåller stora inneslutningar av naturligt eller teknogent ursprung. Hållbar gjutspets när skruvning av högar förstör lätt hinder i sin bana och deformeras inte samtidigt.

Gjut höggskruven.

Antal blad

Med antalet knivar delas skruvstaplarna i enskilda och flera blad (antalet blad på en axel kan i vissa fall nå sex stycken). De förstnämnda är uteslutande avsedda för tät jord med låg rörlighet.

Enkelbladskruvhög.

De andra är mer universella, även om deras huvudsakliga syfte är mjuka jordar med låg bärförmåga, eftersom flerbladiga pålar är mer motståndskraftiga mot olika typer av laster - dra eller omvänt pressa och horisontella. Den maximala verkningsgraden för skruvar med flera blad kan uppnås genom att korrekt välja antal blad, det optimala avståndet mellan dem, deras stigning och vinkel.

Tvåbladig skruvhög.

Bladstorlek

Med storleken på bladen delas skruvhögarna upp i bredbladiga blad (diametern på bladen är minst en och en halv gånger diametern på stammen) och smalbladd. Tack vare det ökade stödområdet är breda högar mycket effektiva i mjuka jordar.

Bredbladiga skruvhögar.

Smala blad har sin egen specialisering - speciellt tät eller mycket frusen mark (det är omöjligt att "skruva" en bredbladig hög i sådan jord på grund av den kraftigt ökade risken för att bryta eller deformera bladen). Diametern på bladen på en skruvstapel enligt den internationella standarden ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) kan variera från 200 till 350 mm.

Smala bladskruvar.

Tjockleken på en metallskruvhög

Det viktigaste strukturella egenskaperna hos en skruvhög är tjockleken på metallen från vilken väggarna i dess bagageutrymme är tillverkade. Beräkningen av den erforderliga tjockleken görs baserat på inte bara den uppskattade belastningen på högen utan också på villkoren för dess drift. Faktum är att minskning av väggtjockleken på högen på grund av korrosionsprocesser i slutändan leder till en minskning av dess livslängd.Enligt den ovannämnda ICC AC358-standarden bör högväggens tjocklek på minsta vägg vara 8 mm i neutral jord och 9,5 mm i jord med ökad kemisk aktivitet.

Inhemska ingenjörer insåg naturligtvis också vikten av en sådan parameter som tjockleken på metallen som används för att skapa skruvhögar. Guiden "Högar och påelfundament", som publicerades i Sovjetunionen 1977, uppgav att högaxeln borde vara tillverkad av ett sömlöst rör framställt av varmvalsning med en väggtjocklek på minst 10-14 mm. I den moderna ryska konstruktionsstandarden SP 24.13330.2011 ”Pile Fundations” betraktas emellertid inte en sådan parameter som väggtjockleken på en skruvstångsaxel alls och är inte standardiserad.

Vi kommer inte att göra antaganden om varför detta hände, konsekvensen är viktig. Många inhemska tillverkare utnyttjar bristen på strikta krav för konstruktion av stålstaplar i ryska standarder och ignorerar medvetet internationella standarder. Lusten att maximera vinsten leder till kvalitetsförlust.

De flesta skruvhögar som produceras i vårt land har en väggtjocklek på högst 3-4 mm. Samtidigt är de tillverkade av svetsade rör med reducerad korrosionsbeständighet. Och kvaliteten på den skyddande korrosionsskyddande beläggningen, som regel, önskar det bästa: ofta "spill" det redan under transport av pålar.

Naturligtvis kan de i Ryssland producera (och inte bara vet hur, men också producera!) Högar vars kvalitet uppfyller alla krav i den internationella standarden ICC AC358. På grund av deras höga kostnader kan de emellertid i de flesta fall inte tåla konkurrens med konventionella armerade betongstaplar installerade i en förborrad brunn.

Det är nödvändigt att ta hänsyn till tjockleken på metallen, inte bara på högaxeln, utan också dess blad. Vid konstruktion av tillfälliga eller lätta föremål är det tillåtet att använda högar med blad tunnare än 5 mm. Vid uppförande av stora konstruktioner som är konstruerade för långsiktig drift rekommenderar den internationella standarden att man använder högar med en bladtjocklek på 9,5-12,5 mm.

Skyddande antikorrosionsbeläggning

För att minska påverkan av korrosionsprocesser på hållfasthetsegenskaperna hos stålstaplar installerade i aggressiv jord, ökar inte bara tjockleken på dess väggar, utan applicerar också en ytterligare skyddande beläggning. De vanligaste metoderna för korrosionsskydd av stålpålar är galvanisering och applicering av en speciell polymer (polyuretan, epoxi, etc.) beläggning. Enligt ICC AC358 måste tjockleken på det skyddande polymerskiktet vara minst 400 mikron.

Fördelarna med fundamentet på skruvhögar

Installationshastighet

Hög installationshastighet är kanske den viktigaste fördelen med skruvhögar, eftersom de i byggbranschen värderar tid som ingenting annat. Skruvhögen är klar för användning direkt efter installationen. Även betongens inre spelrum på höggaxeln leder inte till driftsstopp på byggplatsen: det finns inget behov av att vänta på att betong ska få hög kvalitet, eftersom belastningen på högen främst uppfattas av dess stålskal.

Lågbrus vid installationen av fundamentet

Lågbrus under installationen är den största fördelen med skruvpålar jämfört med drivna. Processen att driva den senare i marken åtföljs inte bara av buller utan också av vibrationer. Vibrationseffekter på marken kan skada olika strukturer som ligger i omedelbar närhet av arbetsplatsen.

Lågt pris

Den låga kostnaden för fundamentet på skruvpålar jämfört med kostnaden för alla typer av armerad betongfundament uppnås främst på grund av en avsevärd minskning av markarbetets volym.

Förmågan att motstå olika dragbelastningar

Denna förmåga beror på närvaron av blad i skruvhögar.Det är tack vare deras blad att dessa högar kan installeras på ojämna plattformar (vilket innebär att de passar perfekt för byggnader i sluttningar) och i valfri vinkel mot vertikal.

Inget behov av att få en stor mängd jord

En liten mängd mark som förskjuts under installationen av skruvpålar gör det möjligt att utföra arbete nära befintliga byggnader.

De kan användas under olika förhållanden.

Den väderklimatiska enkelheten hos skruvstaplar uttrycks i det faktum att de kan drivas i ett ganska brett temperaturintervall, inte är rädda för stigande grundvatten och svullnad av marken och därför inte kräver obligatorisk dränering av byggplatsen.

återanvändning

En av tillämpningarna av skruvhögar är konstruktion av tillfälliga strukturer. Efter att en sådan byggnad har slutfört sina funktioner och tagits bort, kan skruvhögar tas bort från marken och återanvändas vid behov.

Det är värt att notera att endast industriellt producerade skruvhögar, vars kvalitet uppfyller internationella konstruktionsstandarden ICC AC358 Helical Foundation Acceptance Criteria, har alla dessa fördelar.

Nackdelar med fundamentet på skruvhögar

Användningen av skruvhögar har ett antal begränsningar, som många tillverkare tyvärr försöker att tystas. Under förhållanden när de företag som är involverade i installationen av stiftelser lätt går överträdelser av tekniska standarder, måste du som kund ha åtminstone en allmän uppfattning om i vilket fall det är oönskat eller helt oacceptabelt att använda skruvhögar.

Oförmåga att använda i områden med seismisk aktivitet

Byggandet av byggnader på grunden av skruvpålar är endast tillåtet i områden utan eller, till gränsen, med måttlig seismisk aktivitet.

Oförmåga att använda i jordar som orsakar snabb metallkorrosion

Stålskruvstaplar ska inte användas i jordar med ett elektriskt motstånd mindre än 10 Ohm * m, i jordar med ett pH-värde under 5,5, och inte heller i jordar med högt innehåll av organiska föreningar. Anledningen till dessa begränsningar är den höga hastigheten för elektrokemisk korrosion av stål under dessa förhållanden. Den ansvariga utvecklaren, som inte är likgiltig till livslängden för konstruktionen som byggs, innan han beslutar om användning av stålskruvstaplar, är helt enkelt skyldig att fastställa alla nödvändiga markegenskaper på denna byggarbetsplats. Om det inte är möjligt att fastställa markens aggressivitet måste du följa de krav som antagits för pålar installerade i jordar med mycket hög korrosionsaktivitet.

Det är inte tillåtet att tränga in skruvhögar i stenig jord.

Denna kategori jordar inkluderar slaggdumpar och deponier för byggavfall. Eventuella fasta inneslutningar kan skada bladen eller till och med skaftstackens axel under installationen.

Det rekommenderas att undvika användning av skruvhögar på jord som inte ger tillräckligt sidostöd.

Dessa inkluderar till exempel torv, löst siltigt sand, etc. Om behovet av att installera sådana pålar i en flytande jord fortfarande existerar, är det nödvändigt att antingen tillförlitligt koppla dem till varandra eller att fördjupa sig väsentligt. I enlighet med kraven i ICC AC358-standarden måste en skruvhög i massiv jord begravas minst 1,5 m, i mjuka jordar - minst 3 m.

Vi ger ett exempel: installation av en skruvhög 2,5 m lång i det område där ett torvlager ligger på ett djup av 2 m är oacceptabelt, eftersom i detta fall berövas stapeln det nödvändiga sidostödet av jorden.

Faktorer som påverkar skrughögarnas hållbarhet

Reklam säkerställer att grunden på skruvhögar kan pågå i minst ett sekel. Är detta verkligen fallet, eller är det bara ett annat marknadsföringsprogram? Övning visar att detta är fullt möjligt, eftersom några av de fyrar som uppfördes under Mitchell fortfarande står.Men vi är mer intresserade av ödet för inte en fyr i avlägsna Europa, utan för ett litet hus på landet någonstans i förorterna, i Ural eller på Yeniseis bredder. Hur länge kommer han att stå och byggas på grunden av skruvhögar som inte är gjorda någonstans och en gång, utan här och nu?

Baserat på experimentell data uppskattades livslängden för stålskruvstaplar i jordar med olika elektriskt motstånd. Enligt dessa uppskattningar, i jord med låg korrosivitet (till exempel torrskiffer eller torr sand) kommer högar av icke-galvaniserad metall att hålla minst 300 år, och från metall med en skyddande beläggning - 800 år eller mer. Imponerande, eller hur? Detta är emellertid ett jordsideal när det gäller förmågan (eller snarare oförmågan) att orsaka korrosion av metallen.

För jämförelse, överväg ett annat begränsande alternativ. I jordar med mycket hög korrosivitet (marin jord, slam, våt lera, torv) är en genomsnittlig livslängd för en stålskruvstapel endast 30 år (om högen är gjord av galvaniserad metall kommer denna siffra att öka till 70-75 år).

En viktig varning bör göras. Under alla dessa beräkningar antogs det att högen producerades i enlighet med ICC AC358-standarden som användes i väst, dvs tjockleken på väggarna i stammen är 8 mm. Men det är nästan omöjligt att hitta skruvhögar av varmvalsade stålrör med en sådan väggtjocklek på den ryska marknaden. Hur länge kommer "standarden" för inhemsk produktion att hålla i en aggressiv miljö, d.v.s. en hög av ett svetsat rör med en väggtjocklek på 3-4 mm är okänd för någon, men är uppenbart väsentligt mindre än 30 (75) år.

Av allt ovanstående följer att 100 års grundtjänst på skruvhögar som lovats i reklam är inget annat än tomma ord. Högar kan hålla mycket längre och betydligt mindre - allt beror på kvaliteten på produkterna och driftsförhållandena, vilket inte nämns i reklamen.

I allmänhet beror livslängden på skruvstaplar av tre huvudparametrar:

• tjockleken på det stål som används för att tillverka axeln och bladen i högen,
• tjockleken och kvaliteten på den skyddande korrosionsbeläggningen,
• jordkemisk aktivitet i detta område.

Utan att känna till dessa egenskaper hos högar och driftsförhållanden kan man inte ens göra antaganden om hur länge de kommer att pågå.

Övningen av skållning av skruvhögar med buntar av metallkanaler eller hörn, utbredd bland våra byggare, bidrar till en minskning av livslängden på skruvhögarna. Naturligtvis är arrangemanget av sådana buntar mellan pålar berättigat när fundamentet installeras i marken med svagt sidostöd. Emellertid leder anslutningen av stålpeler med broar av ledande material till en acceleration av elektrokemisk korrosion av metallen.

För att undvika uppträdande av ströströmmar, vilket bidrar till accelerationen av korrosionsprocesser, bör stålhögar inte ha galvanisk anslutning till varandra såväl som med andra byggnadselement av stål. För att ansluta pålarna till ett enda system bör du använda en träband eller en metallband, vars element är anslutna till pålarna med hjälp av klämmor isolerade från pålarna med dielektriskt material.

Det är faktiskt allt vi ville berätta om i dag. Nu känner du till alla för- och nackdelar med skruvhögar, och vi hoppas att du förstod huvudidén som vi försökte förmedla till dig. Skruvhögar är ett utmärkt val för att skapa en grund, men de kan inte användas alltid och inte överallt. Endast en professionell kan bestämma tillåtet att använda skruvhögar i båda fallen. Tro mig, kostnaden för att attrahera en specialist är vanligtvis lägre än kostnaden för att eliminera fel som gjorts under konstruktionen och konstruktionen av stiftelsen.

Du kommer att vara intresserad

Vilken grund att välja för ett hus från en bar

Typer och typer av fundament för ett privat hus