Издревле сваи заглублялись методом забивания их в землю. Пользовались этой технологией, в основном, из-за ее простоты. Однако в 30-х гг. ХIХ века Александр Митчелл, англичанин ирландского происхождения, предложил альтернативный способ сооружения свайных фундаментов. Свайно-винтовая конструкция со времен Митчелла, в сущности, изменилась мало. Свая представляет собой металлическую трубу, нижняя часть которой оснащается винтовой лопастью. Конструкция получила название screw pile (винтовая свая). Концептуально изделие является шурупом, только большего размера и вкручивающимся не в древесину, а в землю. В грунт на максимально возможную глубину погружаются винтовые сваи, на которые впоследствии устанавливаются строительные конструкции.

Предложение Митчелла по значимости сравнимо с другой известной в истории инновацией – винтом Архимеда. Оба решения позволили при существенном снижении трудоемкости значительно повысить эффективность решения конечной задачи. В частности, переход от забивания свай к их завинчиванию в грунт дал возможность значительно сократить время возведения фундамента здания. И кроме того, возросла прочность закрепления фундамента в земле, так как винтовая лопасть, с помощью которой свая погружалась в грунт, стала дополнительной опорной поверхностью.

Винтовые сваи настолько прочно удерживались в грунте, что на свайно-винтовых фундаментах стало возможным возведение крупноразмерных и массоемких сооружений. Первый опыт практического применения винтовых свай – строительство маяка на обводненных грунтах в устье р.Темзы в Англии. На побережье Атлантического океана в США при возведении фундаментов для маяков на слабых приморских грунтах в середине ХIХ века свайно-винтовые опоры уже широко использовались, многочисленные постройки 50-х гг. ХIХ века сохранились в неизменном виде. Таким образом, на практике доказано, что срок эксплуатации свайно-винтовых фундаментов составляет более 150 лет. Успех строительства в США привел к распространению свайно-винтовых фундаментов по всему миру. Разумеется, первыми большой интерес к данному решению проявили военные строители, начавшие использовать свайно-винтовые конструкции для возведения фортификационных сооружений, которые практически невозможно было разрушить с помощью вооружений того времени.

Одновременно с этим винтовые сваи стали находить свое применение и в гражданском строительстве, особенно в тех странах, где грунты были очень тяжелыми для использования традиционных забивных свай. Альтернативой забивным сваям могли стать винтовые сваи, обладающие рядом существенных преимуществ: высокий уровень несущей способности, вследствие чего уменьшается количество свай и глубина их заложения, а также возможность их погружения более простыми методами. Речь идет, прежде всего, о территориях вечной мерзлоты и пограничных с ними районах. К таким странам, в числе прочих, относилась Россия.

В России строительство сооружений на свайно-винтовых опорах началось в конце ХIХ — начале ХХ века. На винтовых сваях в Закавказье было построено несколько небольших мостов. В связи с колоссальными планами освоения Сибири и Крайнего Севера большой потенциал использования винтовых свай отмечался практически всеми передовыми инженерами-строителями той эпохи, среди работ которых выделялись исследования Ланге Ю. В. и Дмоховского В. К. Работа Ланге Ю. В. «Сооружение винтовых и цилиндрических бетонных свай» (Киев, 1904г.) — одна из первых русскоязычных публикаций по данной теме. Но несовершенство оборудования и отсутствие энергетической базы заставило инженеров отказаться от этого вида свайного фундамента. Дмоховский В. К. — консультант ряда крупнейших строек СССР (Днепрострой, Магнитострой, Московский метрополитен и др.), основные исследования проводил в области свайных оснований (теория конических свай), динамической устойчивости фундаментов, туннелей и гидротехнических сооружений. Он доказал, что винтовые сваи имеют большое преимущество в применении перед забивными при необходимости устройства фундамента в условиях вечной мерзлоты, при работе со слабыми и обводненными грунтами.

Однако исторически сложилось так, что только в 50-60-х гг. ХХ века в СССР были разработаны теоретические основания применения винтовых свай, технология производства работ, спроектированы и изготовлены установки для их завинчивания. Наибольший вклад в систематическое изучение и экспериментальную разработку применения винтовых свай в строительстве внесли Шпиро Г. С., Бибина Н. М., Крюков Е. П., Цюрупа И. И., Чистяков И. М., Орделли М. А., Иродов М. Д. и др. (См. Список литературы). В данных работах содержатся ценные сведения, необходимые для определения технических параметров и геометрических форм винтовых свай, решения конструкций и выбора материалов для их изготовления. В ходе исследований были получены обширные материалы по несущей способности и перемещению винтовых свай в различных грунтах, определено влияние размеров лопасти и глубины ее погружения на несущую способность свай. Опыт погружения большого числа разнообразных по своим размерам и материалам винтовых свай позволил разработать технологию их погружения в грунт, определить скорости вращения, величины крутящих моментов и осевых усилий, необходимых для погружения. В 1955г опубликованы «Технические указания по проектированию и устройству фундаментов опор мостов на винтовых сваях» (ТУВС-55). Несколько позже — «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 245м в 1961-1964гг.

Более интенсивно внедрять винтовые сваи в строительстве и энергетике начали в середине 60-х гг. ХХв. Этому способствовало расширение работ по реконструкции зданий и сооружений, выполнение крупных строительных работ в стесненных городских условиях или на промышленных территориях, что требовало разработки глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих фундаментов. Другой причиной развития технологии свайно-винтовых опор явилось увеличение объема монтажных работ в строительстве. Монтаж тяжелых конструкций объектов химического, металлургического, энергетического назначения потребовал разработки новых видов фундаментов и расширения области их использования. Наибольшее применение винтовые опоры получили в отраслях связи и телекоммуникациях (закрепление опор ЛЭП).

В 70-80гг свайно-винтовые фундаменты уже часто используются в промышленном строительстве в СССР, в «Строительные Нормы и Правила. Свайные Фундаменты» введен дополнительный раздел 4.10. Винтовые сваи (СНиП 2.02.03-85).

На сегодняшний день освоено использование свайно-винтовых фундаментов в электросетевом строительстве: возведение фундаментных конструкций подстанций, строительство опор высоковольтных линий электропередачи в грунтовых условиях любой сложности и их ремонт (особенно находящихся в аварийном состоянии), использование винтовых свай при сооружении фундаментов для антенных вышек, мачт ретрансляторов и радиорелейных вышек. В железнодорожном строительстве свайно-винтовые опоры применяются при монтаже консолей, портальных структур, опор контактной сети, в качестве фундаментов при строительстве железнодорожных перронов, временных и постоянных заграждений — разделителей и т. п.

В гражданском строительстве активно свайно-винтовые опоры начинают использоваться только в конце ХХ века. В настоящее время свайно-винтовая технология является одной из наиболее распространенных в малоэтажном строительстве. Существует большое разнообразие конструктивных решений и технологий в области свайно-винтового фундаментостроения. Востребованность винтовых свай является причиной того, что поиск все более надежных, простых, недорогих в изготовлении и монтаже конструкций продолжается. Область применения и типоразмеры винтовых свай постоянно расширяются, намечены и разрабатываются направления их дальнейшего совершенствования. (См. Список литературы).