Фундаменты на винтовых сваях для объектов нефтегазовой отрасли. Примеры расчета и конструирования

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования 

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 
 
 
 
 
 

Д.Г. Самарин 

 
 
 
 

ФУНДАМЕНТЫ НА ВИНТОВЫХ СВАЯХ  
ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ 

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ 

 

 

Учебное пособие 

 
 
 

 

 
 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2020 

 

УДК 624.154.5:665.6/.7:69 (075.8)
ББК 38.582.5я73+38.721.4я73

С17

 
Самарин, Д.Г. 

Фундаменты на винтовых сваях для объектов нефтегазовой отрасли. Примеры расчета и конструирования : 
учебное пособие / Д.Г. Самарин. – Томск : Изд-во Том. гос. 
архит.-строит. ун-та, 2020. – 140 с. – Текст : непосредственный. 

ISBN 978-5-93057-945-1 

 

В учебном пособии рассмотрены основные положения по расчету и конструированию фундаментов на винтовых сваях. Приведены 
примеры расчета фундаментов на винтовых сваях. 

Учебное пособие разработано для студентов, обучающихся по 
направлению подготовки 08.04.01 «Строительство», профиль подготовки «Проектирование и строительство объектов нефтегазовой отрасли», и инженерно-технических работников проектных и строительных 
организаций. 

УДК 624.154.5:665.6/.7:69 (075.8)
ББК 38.582.5я73+38.721.4я73

 
Рецензенты: 
К.В. Королев, докт. техн. наук, профессор Сибирского 
государственного университета путей сообщения; 
А.О. Колесников, канд. техн. наук, доцент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин). 
 
 
 

ISBN 978-5-93057-945-1
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2020

© Самарин Д.Г., 2020

С17

ВВЕДЕНИЕ 

Большинство нефтяных и газовых месторождений в Рос
сии отличаются сложными условиями освоения, что влияет на 
себестоимость получаемого продукта и может сделать процесс 
его добычи и транспортировки малорентабельным. Один из путей решения этой проблемы – замена традиционных технологий 
более прогрессивными. В этих условиях эффективная работа во 
многом зависит от способности предприятий и организаций 
быть восприимчивыми к инновациям. 

В области устройства фундаментов для сооружений нефте
газового комплекса такой успешной инновацией являются винтовые сваи, которые уже сегодня находят все большее применение при возведении сооружений нефтегазового комплекса и являются весьма эффективными. В перспективе в нефтегазовой 
отрасли винтовые сваи могут заменить собой значительный массив действующих технологий устройства фундаментов. 

Применение винтовых свай, имеющих меньшую длину по 

сравнению с другими сваями, дает возможность существенно 
сократить стоимость и сроки строительства зданий и сооружений. Фундаменты из винтовых свай могут быть выполнены из 
готовых заводских элементов в короткие сроки при помощи сокращенного количества высокопроизводительных и маневренных механизмов с небольшим числом обслуживающего персонала. При этом требуется минимальное количество операций 
при погружении свай, и исключаются дорогостоящие трудоемкие земляные работы и мокрые процессы. 

Винтовые сваи в равной степени способны весьма эффек
тивно воспринимать знакопеременные нагрузки, которые являются актуальной проблемой для свайных фундаментов сооружений нефтегазового комплекса. 

Винтовые сваи представляют собой унифицированные 

элементы, т. к. при их изготовлении используются заводские из

делия, применяемые в массовом строительстве нефтегазовых 
сооружений. 

Применение фундаментов на винтовых сваях создает благоприятные предпосылки для ведения поточного метода строительства объектов нефтегазового комплекса, позволяет сократить сроки их возведения, упрощает и облегчает процесс 
устройства фундаментов, вносит в этот процесс элемент сборности и в конечном счете приближает его к монтажу. 

В настоящем учебном пособии рассматривается проектирование фундаментов из широколопастных винтовых свай глубокого заложения, для вновь строящихся и реконструируемых 
зданий и сооружений, в условиях талых грунтов. Изложенные 
в учебном пособии положения по проектированию и расчету 
фундаментов из винтовых свай для объектов нефтегазовой отрасли строительства могут быть использованы для зданий и сооружений других отраслей строительства. 

 

 
 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ  

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ  

НА ВИНТОВЫХ СВАЯХ 

Проектирование свайных фундаментов включает: анализ 

конструктивных и технологических особенностей сооружения, 
определение характера и величины действующих нагрузок на 
фундамент, выбор типа свайного фундамента, анализ инженерно-геологических условий строительной площадки, выбор размеров свай, определение несущей способности свай и их количества, выбор схемы размещения свай в ростверке, расчет и конструирование ростверка, расчет фундаментов по деформациям 
совместно с грунтом основания, оценку принятого варианта по 
технико-экономическим показателям. 

В проектной документации должны быть сформулированы 

требования к исходным материалам, конструкции и защитному 
антикоррозийному покрытию, обеспечивающие заданную долговременную прочность и долговечность винтовых свай. 

Расчетная схема свайных фундаментов должна учитывать 

наиболее существенные факторы, определяющие напряженное 
состояние и деформации основания и конструкций сооружения 
(статическую схему сооружения, характер грунтовых напластований, свойства грунтов основания, возможности их изменения 
в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т. д.) 

Результаты инженерных изысканий должны содержать: 
– данные, необходимые для расчета нагрузок и воздействий, 

передаваемых на винтовую сваю, с учетом прогноза возможных 
изменений (в процессе строительства) инженерно-геологических 
и гидрогеологических условий площадки строительства (в соответствии с ГОСТ 20276–2012, ГОСТ 20522–2012); 

 данные об инженерно-геологическом составе территории 

строительства с описанием напластований грунтов, классификационные наименования грунтов с указанием выделенных инженерно-геологических элементов; 

 гидрогеологические условия с указанием толщины и рас
положения водоносных горизонтов, сведения о фильтрационных 
характеристиках грунтов; 

 физико-механические характеристики грунтов; 
 сведения о возможном изменении гидрогеологических 

условий в ходе строительства и эксплуатации сооружения; 

 сведения о неблагоприятных геологических и инженерно
геологических процессах (карстах, оползнях, подтоплениях и др.); 

 наличие специфических грунтов. 
При проектировании фундаментов с применением винтовых 

свай в специфических грунтах (просадочных, набухающих, засоленных, органоминеральных, органических, элювиальных, насыпных, намывных, пучинистых, закрепленных) и в особых условиях, 
в том числе в условиях агрессивной среды, дополнительно следует 
учитывать требования ГОСТ 9.303–84, СП 28.13330.2017 и раздела 6 СП 22.13330.2016. 

При отсутствии или недостаточном количестве данных ис
пытаний для предварительных расчетов допускается использовать значения нормативных и расчетных прочностных и деформационных характеристик по классификационным таблицам 
с учетом коэффициентов надежности по грунтам. Эти значения 
принимаются по СП 22.13330, прил. Б [1]. 

При проектировании следует учитывать местные условия 

строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерногеологических, гидрогеологических и экологических условиях. 
Для этого должны быть выявлены данные о производственных 
возможностях строительной организации, ее парке оборудования, 
ожидаемых климатических условиях на весь период строительства и т. п. 

Проектирование свайных фундаментов необходимо произ
водить на основе технико-экономических расчетов стоимости 
фундамента на винтовых сваях в зависимости от грунтовых 

условий и рельефа местности с учетом снижения трудоемкости, 
продолжительности и объемов работ при определении сравнительной эффективности вариантов конструктивно-технологических решений. 

При обосновании должны рассматриваться все типы фун
даментов, отвечающих техническим требованиям применения 
на данной строительной площадке. 

Технико-экономическая оценка вариантов свайных фунда
ментов включает: 

 анализ технической целесообразности и рациональности 

использования свайного фундамента рассматриваемого типа 
в данных условиях; 

 анализ проектных решений, анализ их конструктивной 

и эксплуатационной надежности; 

 сравнительный анализ технико-экономических показате
лей проектных решений. 

Стоимость сравниваемых вариантов должна рассчитывать
ся для условий одного и того же района строительства в едином 
уровне цен на конструкции и материалы с применением единой 
сметно-нормативной базы или единых принципов определения 
показателей. 

 

 
 

2. КОНСТРУКЦИИ ВИНТОВЫХ СВАЙ 

Винтовые сваи относятся к типу свай, погружаемых в грунт 
способом завинчивания в сочетании с вдавливанием. Конструктивно такие сваи представляют собой металлический ствол, на 
котором расположены винтовые лопасти определенной конфигурации (рис. 2.1, 2.2). 

 

 

 
Рис. 2.1. Конструкции узколопастных винтовых свай: 

а – одновитковые; б – многовитковые; в – сплошные 

 
Винтовые сваи подразделяются на узколопастные и широколопастные и отличаются размером лопастей (отношением 
диаметра ствола d к диаметру винтовой лопасти Dл) и их количеством и расположением. 

Узколопастные винтовые сваи (d/Dл = 0,6–0,8) (рис. 2.1) 
подразделяются на следующие виды: 

 одновитковые (лопасть имеет один виток вокруг ствола 
сваи); 

а
б
в

 многовитковые (лопасть имеет более двух витков вокруг 

ствола сваи); 

 сплошные (лопасть имеет вид винта). 
 

 

 
Рис. 2.2. Конструкции широколопастных винтовых свай: 

а, б – однолопастные; в – многолопастные 

 
Широколопастные винтовые сваи (d/Dл < 0,6) (рис. 2.2, 2.3) 

подразделяются на следующие виды: 

 однолопастные (винтовая свая имеет одну опорную зону 

в нижней части ствола в виде лопасти с одной или несколькими 
витками); 

 многолопастные (винтовая свая имеет несколько опор
ных зон в виде лопастей с одной или несколькими витками, расположенными на значительном расстоянии одна от другой). 

Многолопастные винтовые сваи могут иметь лопасти как 

с одинаковым, так и с разным диаметром. 

а
б
в

Рис. 2.3. Обозначения основных геометрических параметров широко
лопастной винтовой сваи: 
а – свая с одной винтовой лопастью; б – нижняя винтовая лопасть 

 
Узколопастные винтовые сваи имеют область применения 

в твердых грунтах и крупнообломочных породах, а также в вечномерзлых грунтах. 

Широколопастные винтовые сваи предназначены для при
менения в различных климатических зонах при всех типах дисперсных грунтов. Данные сваи не рекомендуется применять 
в скальных и полускальных грунтах (по ГОСТ 25100–2011 2). 

Наиболее лучшие результаты по несущей способности, по 

простоте изготовления и погружения сваи в связные и сыпучие 
грунты показали широколопастные винтовые сваи (рис. 2.2, а, б). 

Сортамент наиболее распространенных широколопастных 

винтовых свай, выпускаемых производителями, представлен 
в прил. 1. 

а
б