Устройство буронабивных свай

Виды

По конструкции оборудование бывает следующих видов:

1. Цилиндрические. Сделаны в форме цилиндра, внутри которого присутствует продольное сечение, одинаковое по всей длине конструкции.
2. С опорной подошвой. Нижняя часть таких свай имеет большой диаметр.

По размеру выделяют:

• короткие;
• длинные.

По материалу изготовления:

• деревянные;
• бетонные, железобетонные;
• грунтобетонные;
• комбинированные.

По технологии монтажа:

1. Забивные. Это железобетонные или деревянные столбы, представляющие собой квадратный стержень с заострённым концом. Их погружают в землю ударным способом.
2. Винтовые. Это полые металлические трубы, на конце которых имеется наконечник, выполняющий функцию бура.
3. Набивные (пневмотрамбованные, винтотрамбованные, частотрамбованные, буронабивные). Это опоры, для установки которых необходимо бурить скважину.
4. Вдавливаемые. Это металлоконструкции, которые погружают в почву под давлением или высокой нагрузкой.

По способу изготовления:

1. Изготовленные за счёт установки инвентарных труб. У них на конце находится заострённая пробка, которую оставляют в скважине, а трубы потихоньку вытаскивают по мере заполнения их пространства бетоном.
2. Изготовленные при помощи метода виброштампования — это воздействие на бетонную смесь вибрации и давления, которое оказывает штамп. Скважины заполняют бетонным раствором и утрамбовывают его виброштампом.
3. Сделанные методом выштамповки. Пирамидальные или конические скважины выштамповываются прямо в почве и заполняются бетоном.
4. Буроопускные с камуфлетной пятой. В скважину с камуфлетным расширением наливают бетонную смесь и погружают железобетонную сваю.
5. Инжекционные. В неглубокую скважину с маленьким диаметром вливают раствор, состоящий из цемента и мелких камней шириной не более 5 мм.
6. Буроинъекционные. В скважину опускается шнек, внутри которого имеется полость. Через него под давлением подаётся бетонный раствор, затем его постепенно вытаскивают.
7. Инъекционные сваи типа РИТ. Скважину заполняют цементно-песочным раствором и обрабатывают серией электрических разрядов. В результате формируется ствол сваи. Проведение данной процедуры повышает плотность грунта.
8. Сваи-столбы. В скважину помещают цилиндрическую сваю и заливают песочно-цементным или грунтовым раствором.

По способу устройства сваи делят на такие виды:

1. Сваи сплошного сечения. Их устанавливают в скважинах, которые расположены над уровнем подземных вод, не обрабатывая стенки глиняным раствором. Если скважина прорыта под этим уровнем, то её стены обязательно необходимо обработать.
2. Полые сваи круглого сечения. Их устанавливают с помощью вибросердечника.
3. Сваи с уплотнённым забоем. В готовую скважину помещают арматурный каркас и инъекторную трубу с водонепроницаемым мешком на конце. Через неё под сваю подаётся цементный раствор, затем скважина бетонируется. После застывания бетона в водонепроницаемый мешок подаётся цементный раствор, который расширяет мешок до необходимого объёма, тем самым обеспечивая уплотнение грунта под сваей.
4. С пятой, которую получают путём взрыва заряда на дне скважины и наполняют падающим бетонным раствором.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Термин «ростверк» происходит от немецких слов «Rost» – решётка и «Werk» – строение. Это часть свайного фундамента – рама из армированного бетона или сплошной плиты на оголовках свай.

Ростверк бывает:

• низкий – полностью помещен в грунт, его верх на уровне грунта или ниже.
• повышенный – нижняя часть на уровне грунта;
• высокий – подошва много выше грунта.

Для устройства ростверка в оголовках свай оставляют выходящие из бетона стержни арматуры. К ним присоединяют горизонтальные арматурные стержни. Арматурный каркас должен быть двухъярусным: нижний на 50 мм от низа ростверка, верхний – на 50 мм ниже верхнего среза. Эти 50 мм бетона защищают арматуру от коррозии.

Рис. 5 Устройство буронабивных свай с ростверком

Следующий шаг – изготовление и установка опалубки. Ширина ростверка должна быть не менее толщины стены, а высота определяется расчетом по нагрузке от здания. Готовая опалубка заливается бетоном и уплотняется. Набор прочности не менее 15 суток. При низких температурах срок увеличивают.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.

Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.

В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:

• Стойки.
• Висячие.

Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.

Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП 2.02.03-85 – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.

Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:

• диаметр;
• марку бетона;
• вид армирования;
• глубину бурения;
• механическую прочность грунта.

После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.

Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.

Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:

1. Бурение скважины под буронабивные сваи (ручной мотобур или более мощная передвижная установка).
2. Монтаж обсадной трубы (в сыпучих и сырых грунтах).
3. Установку арматурных каркасов.
4. Бетонирование скважины.
5. Отсыпку песчано-щебеночной подушки под ростверк (толщина 10-15 см), компенсирующей подъем грунта в результате морозного пучения.
6. Монтаж опалубки над поверхностью земли, установку арматуры и заливку ростверка, связывающего сваи.

Преимущества буронабивного фундамента

Фундаменты из представленного оборудования обладают рядом следующих преимуществ:

• защита домов от потопления грунтовыми водами;
• конструкция, которую ставят на этом фундаменте, характеризуется высокой прочностью;
• не понадобится большое количество времени для его возведения;
• для его создания не требуется большого количества стройматериалов;
• при возведении такого фундамента отсутствует вероятность нанесения повреждений соседним зданиям;
• представленное оборудование можно легко установить на бугристых поверхностях, при этом ландшафт не пострадает;
• отсутствует необходимость установки большого числа свай;
• технология позволяет устанавливать их на различных почвах.

Установить сваи без обсадных труб возможно только на устойчивых почвах. Сваи с обсадными трубами можно возводить на любом виде грунта.

Применение буронабивных свай позволяет уменьшить расходы на стройматериалы, сократить время возведения фундамента. Они способны выдержать более тяжёлые конструкции, поэтому выбор этого типа фундамента позволит увеличить площадь возводимого здания за счёт увеличения количества этажей. Процесс строительства не будет казаться таким тяжёлым, и дом будет сдан раньше назначенного срока, что, несомненно, принесёт застройщику неплохую прибыль.

Создание полых буронабивных свай

Монтаж полых буронабивных свай фундамента производится с использованием многосекционого вибросердечника. Это оборудование состоит из труб (секций), их устанавливают друг на друга, причем все они них оборудованы вибраторами. Во включенном состоянии вибраторы начинают вибрировать секцию, в которую вмонтированы, уплотняя смесь бетона в колоне.

Полые буронабивные сваи устанавливают в устойчивых грунтах. Сначала делается проходка скважины буровым станком, устанавливается бункер дозатор для приема бетонной смеси. Затем в отверстие устанавливается каркас из арматуры с направляющими, которые центрируют каркас. Бетонируется свая высотой в 3-4 метра, затем устанавливается вибросердечник на бетонную смесь. При включении вибратора в нижней секции, производится уплотнение бетона одновременно с погружением вибросердечника.

По достижении нижней части вибросердечника до пяты сваи будет составлять 50 см, его фиксируют кронштейнами бункера дозатора. Затем производится виброукладка остальной части колоны. Включение вибраторов происходит поочередно, что дает возможность полностью заполнить скважину.

Потом производится дифференцированное уплотнение бетонной смеси продолжительностью до 8 минут. По окончании виброуплотнения, извлекают вибросердечник при включенных вибраторах. По мере извлечения секций вибраторы отключают, затем устраивается ствол в торце сваи сверху. В завершение устраивается голова сваи.

Если придерживаться указаний технологии производства фундамента, то устройство буронабивных свай будет несложным. При использовании данной технологии можно добиться почти любого диаметра и длины сваи.

Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ

§ VI.1. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

VI.1.1. Общие сведения

В СССР фундаменты на буронабивных сваях применялись до недавнего времени в основном в мостостроении и портовом строительстве, однако в последние годы они получают все более широкое распространение в промышленном и гражданском строительстве.

В соответствии с технологией изготовления выделяются три основные группы (типа) буронабивных свай:

• – устраиваемых в сухих и маловлажных связных грунтах, не требующих специальных мероприятий по креплению стенок скважин;
• – изготовляемых в несвязных, слабых и обводненных грунтах, стенки скважин которых удерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором;
• – сооружаемых в аналогичных грунтовых условиях с креплением стенок при помощи обсадных труб (неизвлекаемых или инвентарных).

VI.1.2. Технология изготовления буронабивных свай в связных сухих и маловлажных грунтах

В сухих и маловлажных грунтах, например лессовых, буронабивные сваи устраиваются при помощи буровых агрегатов, снабженных рабочими органами, действующими по принципу вращательного бурения (шнековая колонна или ковшевой бур), разбуривающими в грунте скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины обсаживается для предотвращения обрушения грунта металлическим патрубком. Бурение производится с периодической выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой его в автотранспорт.

После достижения забоя скважины проектной отметки в необходимых случаях в нижней части или по длине скважины устраиваются уширения разбуриванием полости при помощи специального приспособления — уширителя. По окончании бурения скважина освидетельствуется, и после ее приемки в необходимых случаях в нее устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.

По окончании бетонирования скважины голова сваи формуется в специальном инвентарном кондукторе.

Наиболее часто по этой технологии изготовляются буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Буронабивные сваи этого типа нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве .

Егоров А.И., Рогачевскии Л.И. Применение буровых свай большого диаметра в промышленном и гражданском строительстве. Основания и фундаменты. V сборник КИСИ

Схема изготовления буронабивных свай по описанной технологии приведена на рис. VI-1.

Рис. VI-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай без применения обсадных трубVI.1.3. Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором

Указанная технология изготовления буронабивных свай используется при устройстве их в неустойчивых обводненных грунтах.

Бурение скважины осуществляется вращательным способом, однако в случае необходимости проходки скальных включений и прослоек могут быть применены сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Стенки скважины в этом случае удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Массовое устройство буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать большие объемы глинистого раствора, а затем либо восстанавливать, либо удалять со строительной площадки использованный раствор. Это создает определенные затруднения в проведении работ в зимних условиях, кроме того, при устройстве буронабивных свай с применением глинистого раствора затруднен контроль качества бурения скважин.

Принцип крепления стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, состоит в том, что избыточный напор создает гидродинамический поток воды из скважины в окружающий грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ этим методом является превышение уровнем воды в скважине уровня грунтовых вод. Величина превышения должна быть, как правило, не менее 3 м.

Описанный метод крепления стенок скважин от обрушения наиболее прост, однако является менее надежным, сложен в зимних условиях, требует безукоризненной организации работ.

По окончании бурения скважин и зачистки забоя в нее устанавливается арматурный каркас и скважина бетонируется. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). При бетонировании под водой применяют бетонолитные трубы с герметичными быстроразъемными стыками.

Бетонирование и формование головы свай производится так же, как и бетонирование свай в сухих грунтах.

Армирование буронабивного фундамента

Классическое армирование элемента круглого сечения представляет собой шесть или более стержней, расположенных по периметру сечения.

Для свай малого диаметра (менее 250мм) размещение такого количества арматурных прутов не актуально. При таких диаметрах, как правило, ограничиваются каркасом из четырех продольных стержней.

Внешний вид оголовка буронабивной сваи с армированием в четыре стержня.

При ещё меньших диаметрах (порядка 100мм) и вовсе ставят один стержень по центру. Такие сваи не могут воспринимать хоть сколько-нибудь существенные горизонтальные усилия или опорные моменты. Центральный стержень может лишь обеспечить формирование опорного узла для вышестоящих конструкций.

Поперечное армирование часто представляет собой спираль из проволоки Ф3мм Вр-1 или же хомутов замкнутого сечения из Ф6мм А-I (А240). Для повышения жесткости арматурного каркаса применяют кольца из стальной полосы.

Схема армирования буронабивной сваи (поперечное армирование условно не показано).

Арматурный каркас для буронабивной сваи.

Преимущества и недостатки бурозаливного фундамента

Каждый вариант основания для здания обладает своими преимуществами и недостатками. Бурозаливной фундамент востребован в строительстве на участках со сложным грунтом, но перед сооружением этой основы следует знать её основные особенности:

• высокий уровень надёжности;
• защита здания от грунтовых вод;
• пригодность для строительства на мягком грунте;
• невысокие затраты на строительные материалы;
• непродолжительный период возведения.

Основной минус бурозаливного основания заключается в том, что такой фундамент подходит лишь для малоэтажного строительства нетяжелых зданий. Именно поэтому его часто используют при возведении частных домов до трёх этажей в высоту.

Расчет буронабивного фундамента с ростверком

При расчете необходимо руководствоваться данными о характеристиках грунтов и материалов, указанных в СНиП 2.03.01-84, 11-23-81, 11-25-80, 2.05.03-84 и 2.06.06-85. Всего проводится три расчетные операции:

Расчет буронабивных свай

В ходе расчета определяется длина свай (глубина залегания), их сечение, количество и схема расположения. Диаметр буронабивной сваи для строительства коттеджа составляет от 15 до 40 см. Наиболее часто этот параметр принимают равным 20 см. Чтобы не проводить сложные расчеты с использованием громоздких формул, предлагаем воспользоваться готовой таблицей, в которой указана несущая способность опор различного диаметра, а также приблизительный расход бетона и арматуры:

Зная несущую способность одной опоры можно по простой формуле рассчитать расстояние между элементами:

l = P/Q, где

l — расстояние между сваями;

P — несущая способность 1 сваи;

Q — нагрузка на 1 пог.метр фундамента (масса дома делить на длину ростверка).

Пример расчета: Для дома весом 50 т, возводимого на глинистых грунтах на сваях диаметром 20 см потребуется 27 опор (50 000 кг/1884 кг = 26,53…).

Шаг буронабивных свай в ленточном ростверке проще вычислить, исходя из правила: расстояние между опорами должно быть не более трех их диаметров. Для свай диаметром 20 см шаг будет составлять 0,6 м. Для плотных грунтов этот показатель можно увеличить на 25%, значит, расстояние между сваями в нашем случае будет 0,8 м.

При желании более точно можно рассчитать шаг буронабивных свай по формуле: l = P/Q, где l — расстояние между сваями; P — несущая способность 1 сваи; Q — нагрузка на 1 пог.м фундамента (масса дома/ длина ростверка).

Схема расположения буронабивных свай составляется с учетом СНиП, опоры располагаются:

• по углам дома;
• вдоль несущих стен с выбранным шагом;
• под входной группой.

Дополнительно буронабивные сваи должны быть установлены под тяжелыми элементами, например камином, печью, котельной. Глубина залегания свай зависит от глубины, на которой будут обнаружены несущие грунты, если основание возводится на слабых почвах или от уровня промерзания грунта в регионе. Как правило, глубина бурения под опоры составляет 1,5-3 м.

Расчет монолитного ростверка

Расчет ростверка заключается в определении его ширины и высоты. Для вычисления ширины можно использовать формулу:

В = М/L*R

В — ширина ленты ростверка;

М — масса дома;

L — длина ростверка;

R — несущая способность верхнего слоя грунта.

Данная формула применима как для ростверка нулевой высоты, так и мелкозаглубленного. Висячий ростверк рассчитывается по принципиально другой технологии, которая является крайне сложной. Если вы планируете строительство дома с висячим ростверком, то расчет необходимо заказать в проектной организации.

Расчет армирования

Буронабивные сваи должны быть усилены армированием. Диаметр арматуры зависит от массы сооружения. Оптимальный вариант для частного дома — ребристая арматура 12 мм. Зависимость размера армирования от диаметра свай можно увидеть в Таблице 1. Соединение арматуры осуществляется только специальной металлической проволокой, сварку для фундамента применять нельзя!

Дом из какого материала Вам нравится больше всего?

Дом из бруса
24.45%

Дом из кирпича
18.37%

Бревенчатый дом
14.35%

Дом из газобетонных блоков
16.97%

Дом по канадской технологии
11.33%

Дом из оцилиндрованного бревна
3.7%

Монолитный дом
4.02%

Дом из пеноблоков
3.49%

Дом из сип-панелей
3.32%

Проголосовало: 3407

Монтаж буронабивных свай — крепление на глинистый раствор или давление воды

Такой вид свай под фундамент крепится сильным давлением воды или раствором на глиняной основе (если работы проводятся в неустойчивых обводненных грунтах).

Процесс бурения производится методом вращения или ударным, но если нужно проходить слои скальной породы, возможно применение долота или грейфера (ударный тип устройства).

При бурении скважины, производится закачка глиняной смеси, которая имеет свойства по противодействию гидравлическому давлению и разрушению грунтовой стены. После внедрения в почву глиняной смеси образуется слой в виде корки на стенах.

Во избежание загрязнения всей площади строительства смесью, по контуру площадки и в ее грунте устанавливаются желоба из дерева с уклоном, по которым транспортируется отработанный раствор в сборник зумпф.

Иногда применяется другой метод скрепления стен колонны — превышающим давлением воды. При использовании данного метода, важным фактором будет излишний уровень воды в отверстии над уровнем грунтовой воды.

Технология бурения с защитой стенок скважин

Применяется также технология бурения с защитой стенок скважин от обрушения путем заполнения ее специальным глинистым раствором устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;

Технология сооружения буронабивных свай с бурением скважин под

• а)- 1 стадия — крепление устья скважины обсадной трубой;
• б — 2 стадия — извлечение грунта под защитой глинистого раствора;
• в — 3 стадия — установка в скважину арматурного каркаса;
• г — 4 стадия — бетонирование скважины методом ВПТ.

1. буровой станок;
2. короткая обсадная труба;
3. глинистый раствор;
4. рабочий орган бурового станка;
5. арматурный каркас;
6. бетонолитная труба с воронкой;
7. заслонка;
8. забетонированный столб

• устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;
• производится извлечение грунта из скважины под защитой бентонитового глинистого раствора;
• в скважину устанавливают арматурный каркас;
• скважину бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).

Бурение скважин свай под защитой инвентарных обсадных труб наиболее часто применяют для фундаментов мостов.

Для крепления стен скважин используют инвентарные стальные обсадные трубы диаметром 1,2; 1,5; 1,7; 2,0 м. Они состоят из стыкуемых резьбовыми конусными пробками промежуточных секций длиной 2, 4 и 6 м и ножевой секции с режущей коронкой с зубьями.

При применении этой технологии сначала проводят подготовительные работы:

1. срезку бульдозером с погрузкой в автосамосвалы с помощью погрузчиков и складирование в отведенное место растительного слоя грунта, планировку рабочей площадки и устройствоподъездов;
2. разбивку и закрепление осей опоры и каждой сваи на базе геодезической разбивочной основы;
3. доставку и сборку бурового, кранового и бетонолитного оборудования;
4. подготовку площадки из железобетонных плит под буровую машину и другое оборудование, установку инвентарной опорной плиты бурового стола.

После выполнения всех подготовительных работ бурение скважин производят в следующем порядке:

№	Порядок работ
1	после установки буровой машины в рабочее положение с помощью стрелового крана устанавливают нижнюю часть обсадной трубы с ножевой секцией, последующие секции объединяют между собой конусными резьбовыми пробками (общая длина обсадной трубы назначается из условия возвышения ее над уровнем рабочей площадки на 1,5 м для возможности размещения обжимного хомута);
2	обсадные трубы погружают домкратами в грунт вращательно-вдавливающими движениями на проектную глубину;
3	удаляют грунт из полости обсадной трубы различными способами: в песчаных, глинистых грунтах пластичной, полутвердой и твердой консистенции применяют ударный грейферный или шнековый способ бурения, в водонасыщенных песках, плывунах и илах грунт разрабатывают желонкой с обратным клапаном (в процессе бурения непрерывно совершаются возвратно-вращательные и поступательные движения обсадной трубы);
4	грунт, извлекаемый из скважины, складируют в специальные емкости и затем вывозят в заранее отведенные места, грунт из скважин фундаментов русловых опор загружают на плашкоуты из инвентарных понтонов КС
5	по мере необходимости обсадную трубу наращивают очередными секциями при помощи стрелового крана, все секции заранее очищают от грязи (на строительной площадке организуется участок для очистки и мойки обсадных труб)
6	бурение производят на всю глубину, для контроля после установки станка на место бурения на его мачте, примерно в 1 м от поверхности земли (рабочего мостика), наносят линию условного нуля, от которого ведется отсчет
7	при разработке неустойчивых грунтов в скважине поддержи-вают уровень воды на 1…1,5 м выше уровня воды в реке дляпредупреждения наплыва воды и грунта в скважину
8	после достижения проектной отметки перед установкой арма-турного каркаса забой тщательно зачищают от бурового шлама
9	в ходе буровых работ постоянно следят за характеристиками проходимых грунтов, для контроля соответствия проектной геологии и выявления необходимости замены рабочего органа данные бурения заносятся в журнал бурения скважин; перед каждой установкой новой секции обсадной трубы, а также при изменении характеристик грунта лотом замеряют глубину скважины и определяют отметку дна;
10	в процессе бурения осуществляют постоянный контроль положения ножа обсадных труб относительно уровня разрабатываемого грунта

Наращивание обсадной трубы автокраном

По окончании бурения контролируют глубину скважины и качество зачистки забоя скважины путем медленного опускания рабочего органа и пробного забора бурового шлама со дна скважины.