Проектирование пирса на винтовых сваях: что должно быть в проекте

Пирс и причал — сооружения, которые являются продолжением берега. Своей частью они располагаются над водной поверхностью, поэтому — выбор фундамента для такой конструкции ограничен особенностями природных условий и техническими возможностями.

Начальный этап: выбор фундамента

На практике для постройки пирсов и причалов применяются два типа оснований: понтоны и готовые сваи. 

Понтонные причальные сооружения имеют скорее сезонное применение, так как в периоды образования и схода ледяного покрова их приходится демонтировать, чтобы избежать поломок. Кроме этого, понтонные пирсы воспринимают колебания водной поверхности, что делает их неустойчивыми.

Свайные фундаменты придают причальной постройке жесткость, не препятствуя свободному течению воды. Они равномерно распределяют нагрузку и сохраняют экологию. По конструкции опор и способу монтажа сваи делятся на забивные и винтовые.

Забивные сваи погружаются в грунт дна водоема с применением специальной сваебойной техники:

• Забивные сваи из дерева обладают невысокой прочностью и долговечностью, даже если изготовлены из устойчивых к гниению пород, и почти не применяются, за исключением временных и легких самодельных построек.
• Металлические забивные опоры удерживаются в грунте преимущественно за счет боковых сил трения и подвержены воздействию выдергивающих нагрузок, создаваемых течением и ледоходом, поэтому пригодны для монтажа в небольших закрытых водоёмах со спокойной водой.
• Железобетонные забивные сваи более устойчивы благодаря собственной тяжести, но именно по причине большого веса требуют применения спецтехники и используются чаще для крупных объектов. 

Винтовые металлические опоры являются наиболее универсальным способом сооружения пирсов и причалов:

• Винтовые сваи передают нагрузку плотным слоям грунта, в которых закрепляются лопасти опоры, благодаря чему успешно противостоят выдергивающим нагрузкам даже при сильном течении и ледоходе;
• Фундамент причала на винтовых сваях монтируется за несколько дней и сразу готов к эксплуатации;
• Установка может производиться как летом с помощью телескопической стрелы установленного на берегу ямобура, так и зимой прямо с поверхности льда.

Роль исследования свойств грунта в проектировании причальных сооружений 

Проектирование пирса или причала начинается с анализа природных условий, которые определяют особенности конструкции: климатических, гидрологических и геологических. 

Для расчета фундамента в первую очередь важны характеристики грунта — физико-механические и химические.

Такие физико-механические свойства грунтов, как сопротивление сжатию и сдвигу, определяют их способность противостоять внешним нагрузкам. От характера восприятия грунтом давления постройки зависят конструкция и размеры элементов основания.

Химическая активность грунта влияет на эксплуатационные сроки контактирующих с ним частей фундамента. Некоторые вещества в составе грунтовых пород могут вступать во взаимодействие с материалом опор, вызывая коррозию. С учетом коррозионных рисков рассчитываются запасы прочности и способны антикоррозийной защиты при проектировании. 

Для получения информации о механических и химических свойствах грунта проводятся специальные исследования:

• Геотехнические, включая литологические. Геологическая экспертиза предоставляет данные о структуре залегания донных пород и характеристиках грунта, позволяющих рассчитать его несущую способность;
• Замеры коррозионной агрессивности. 

Особенности проектирования свайно-винтового основания пирсов и причалов 

К причальным сооружениям предъявляются высокие требования по устойчивости к различным нагрузкам в ходе эксплуатации: они подвержены воздействию волн, течений, подвижкам льда. Помимо природных условий, имеет значение вес швартующихся плавсредств, людей и инфраструктурных объектов, расположенных на пирсе или причале. Все эти нагрузки учитываются при разработке концепции причального сооружения. 

В ходе проектирования выбирается тип причала, определяются особенности конструкции и размеры, подбираются строительные материалы, обеспечивающие необходимую прочность. Технический проект причала включает в себя:

• Расчет нагрузок с учетом геологических изысканий; 
• Рабочие чертежи;
• Спецификации материалов;
• Описание применяемого оборудования;
• Смету на производство работ;
• График проведения работ с поэтапными сроками. 

Проект должен быть согласован в организациях, подтверждающих правомерность строительства на данной территории.

При разработке проекта свайно-винтового фундамента конкретизируются основные параметры винтовых опор, которые будут использованы в строительстве. К ним относятся:

• Длина сваи. Длина зависит от глубины водоема в месте установки и уровня залегания слоев грунта, плотность которых достаточно для надежной опоры лопастей;
• Диаметр ствола. Рассчитывается в связке с количеством опор и весом конструкции;
• Толщина стенки ствола. Достаточная как для восприятия нагрузок с учетом возможных коррозионных изменений; 
• Конфигурация и количество лопастей. Размер, шаг и угол наклона лопастей винтовой части опоры, подобранные с учётом структуры грунта, снижают риск разрушения донных пород и повышают несущую способность конструкции. 

Реализация проектов причальных сооружений на винтовых сваях

Монтаж свайно-винтового основания пирса или причала начинается с разметки береговой линии и прибрежной зоны акватории водоема. На открытой воде по проектной схеме устанавливаются вешки, выступающие над поверхностью, при установке со льда в намеченных местах пробуриваются лунки.

Погружение опор должно выполняться строго вертикально, с постоянным контролем и коррекцией отклонений с помощью лазерного или магнитного уровня. После установки выступающие над водой стволы свай обрезаются в одной горизонтальной плоскости. Высота опор над поверхностью зависит от сезонного колебания уровня воды. Полости стволов заполняются бетоном и закрываются оголовками.

В соответствии с проектом производится обвязка свай деревянным брусом или металлическими балками, которые придают жесткость конструкции причала и служат основой для настила.  Как подводные, так и находящиеся над поверхностью металлические элементы должны иметь антикоррозийное покрытие. Деревянные материалы для ростверка и настила пропитываются маслами и антисептиками, предотвращающими гниение.

Настил имеет быть выполнен из древесины, металла, железобетонных плит. Следует обращать внимание, чтобы поверхность облицовочных материалов была с противоскользящим рельефом.