Устройство буронабивных свай на разных грунтах

Технология монтажа буронабивных свай: пошаговая инструкция

Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

В сыпучих, обводненных, оползневых и неустойчивых грунтах скважину защищают обсадной трубой. Бур делает скважину равной диаметру обсадной трубы. Обсадную трубу под собственным весом, или вращением в сторону, противоположную шнеку, или механическим вдавливанием погружают в скважину на проектную глубину, вынимают бур и остатки грунта.

Рис. 4 Погружение буронабивных свай

Следующий этап – заполнение обсадной трубы бетоном – для бетонных свай или установка армирующего стального каркаса для железобетонных. Арматуру устанавливают по центру скважины с получением защитного слоя в 60 – 70 мм. Потом заливают бетонный раствор и уплотняют его. По ходу заполнения скважины обсадную трубу извлекают.

Если делают сваи-стойки, то под их опору уширяют нижнюю часть скважины. Этот грунт или удаляют специальным устройством до 1,5 – 3 диаметров скважины, или в камуфлетных скважинах уплотняют взрывом. В середине ХХ века для этого начали использовать электроимпульсный многократный гидроудар.

Преимущество технологии с применением буронабивных свай

Виды свай

Технология бурения с защитой стенок скважин

Дом на курьих ножках?

Свайный фундамент очень сложно укладывается в систему представлений российского человека об основании дома – каркасное строение на сваях в народе называют «картонным домиком на курьих ножках»… Ведь мы строим на века (чтобы внукам и правнукам досталось), с огромным запасом прочности (на всякий случай). И всем понятно, что бетон прочнее и долговечнее даже самой лучшей стали. Значит, выбор очевиден? Ан нет.

Экономические условия меняют национальный менталитет, заставляя порой решать проблемы с жильем здесь и сейчас, для себя, а не для будущих поколений. К примеру, стоимость петербургских квартир делает строительство дома в пригороде весьма выгодным предприятием, а технологии более дешевого строительства легких деревянных домов позволяют использовать свайный фундамент, что значительно сокращает бюджет стройки. И рассуждение о долговечности постройки теперь выглядит так: «На мой век хватит».

Итак, какие возможности у свайного фундамента для деревянных домов? Во-первых, его можно возводить на любом грунте (кроме скального); во-вторых, строительство не зависит от сезона; в-третьих, происходит очень быстро (за один-два дня); в-четвертых, недорого. Дополнительную экономию может дать замена бетонного ростверка на металлическую или деревянную обвязку. И заметьте, когда строительные работы и фасадная отделка будут завершены, никто никогда не догадается, на каком фундаменте стоит ваш деревянный дом.

Особенности фундаментов на вечной мерзлоте

Фундаменты на вечномерзлых грунтах требуют особого подхода, для их возведения применяется специальная технология. Уже в момент проектирования опорного основания в условиях вечной мерзлоты, следует предусмотреть ряд аспектов:

• Разработка мероприятий по уменьшению возможных деформаций постройки.
• Тщательный расчет глубины заложения фундамента.
• Выбор вида фундаментного основания с учетом местных условий.
• Технология возведения опоры здания, разработанная для строительства оснований здания в вечной мерзлоте (способ погружения опор).

Строительство дома в любых условиях – ответственный процесс, требующий тщательного выполнения строительных норм и правил, с особой тщательностью следует выполнять технологию работ. В условиях вечной мерзлоты к строительству зданий следует подходить еще более ответственно, выбирая подходящее основание для опоры постройки.

Свайные фундаменты

Оголовки свай для мерзлых грунтов

По сравнению с другими типами оснований, фундамент на вечной мерзлоте (свайный), имеет значительные преимущества:

• Исключается необходимость разработки природного грунта в котловане, что достаточно тяжело выполнить в силу природных условий местности.
• Свайные фундаменты в мерзлоте допускается возводить при любых погодных условиях, в любое время года.
• Технология устройства свайных фундаментов (способ погружения) отличается простотой, доступностью.
• Свайные основания в условиях мерзлоты обычно заглубляют на большую глубину, поэтому исключается опасность неравномерной осадки здания и опрокидывания конструкций.

Необходимо выполнять тщательные расчеты величины заглубления свайных опор, учитывая весь комплекс действующих факторов по геологическим и гидрогеологическим показателям, в том числе – глубины сезонного промерзания и оттаивания грунта.

Особое внимание следует уделять морозному пучению почв, которые возникают в пылеватых и глинистых почвах. Выпучивание замерзшей почвы чревато неравномерной осадкой при сезонном оттаивании верхних слоев мерзлой породы. В настоящей статье рассмотрим подробно технологию возведения свайных фундаментов в районах вечной мерзлоты

В настоящей статье рассмотрим подробно технологию возведения свайных фундаментов в районах вечной мерзлоты.

Какой фундамент лучше возвести для газобетонного дома?

Общие указания

4.1.
При устройстве буронабивных и трубобетонных свай-стоек в вечномерзлых грунтах
следует соблюдать требования глав СНиП: по правилам производства и приемки
работ оснований и фундаментов, по правилам производства и приемки работ
бетонных и железобетонных монолитных конструкций, по технике безопасности на
строительство, СИ 393-69 “Указания по сварке соединений арматуры и
заказных деталей железобетонных конструкций”, а также требования
настоящего раздела.

4.2. К
производству работ по устройству буронабивных и трубобетонных свай допускаются
только лица, прошедшие специальную подготовку на знание требований настоящей
Инструкции.

4.3.
В проектах производства работ следует предусматривать:

а)
снабжение буровых станков горячей водой в зимнее время;

б)
места слива бурового шлама;

в)
площадки для складирования секций арматурных каркасов и обсадных труб в радиусе
действия кранов;

г)
выдерживание бетона свай в вечномерзлом грунте методом “термоса” и
электропрогрев бетона на глубину 5 м при отрицательной температуре воздуха;

д)
установку в каждой четвертой свае на всю глубину скважины стальной трубки
диаметром 38-50 мм для контроля температурного режима бетона, выдерживаемого
методом “термоса”. Установку таких же трубок длиною 5 м во всех
остальных сваях при бетонировании в период года с отрицательной температурой воздуха
для контроля температурного режима электропрогрева бетона. Трубки в обоих
случаях должны устанавливаться в зоне контакта бетона с грунтом стенок скважин
или бетона с обсадными трубами;

е)
устройство специальных скважин или оборудованное помещение для выдерживания
контрольных бетонных образцов при температуре вечномерзлого грунта.

4.4. До
начала бурения скважин следует выполнить:

а)
предварительную планировку строительной площадки согласно проекту;

б)
устройство автоподъездов;

в)
разбивку и закрепление на площадке основных осей свайного поля;

г)
работы согласно требованиям, указанным в “а”, “б” и “в” настоящей Инструкции.

4.5. В
процессе устройства свай должен вестись журнал свайных работ по форме,
указанной в настоящей Инструкции. Журнал должен заполняться в день
выполнения работ по каждой свае отдельно.

4.6. Краны для выполнения всех подъемных операций
при устройстве свай должны иметь грузоподъемность, высоту подъема и вылет
стрелы, обеспечивающие установку вертикально перемещающихся труб (в случае
бетонирования методом “ВПТ”), установку секций арматурных каркасов и
подачу контейнеров (бадей) с бетонной смесью к свайным скважинам.

Свайно-ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент для дома

Cвайно-ростверковый фундамент для дома состоит из двух частей, свай и ростверка. Каждый элемент решает свою задачу, в сумме обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация объекта.

Особенности конструкции

Свайный фундамент с ростверком опирается в первую очередь на сваи, глубина закапывания которых превышает глубину промерзания. Это обязательное условие, так как на этом уровне находятся плотные типы почвы, обеспечивающие хорошую устойчивость. По этой причине свайно-винтовой фундамент с ростверком часто используется на подвижных и неустойчивых разновидностях грунта.

Опорой самого здания является ростверк, который объединяет отдельные сваи в единую конструкцию. Ростверк может быть выполнен из бетона, дерева или железа, но обязательным условием является использование арматуры, что становится гарантом высокой надёжности.

Область применения

Мы можем уложить свайно ростверковый фундамент под ключ в самых разных типах почвы. Наибольшую востребованность он имеет на грунтах с низкой несущей способностью. Ярким примером служат глинистые почвы, которые могут легко перемещаться даже под незначительными нагрузками. Если расчет свайно-ростверкового фундамента выполнен правильно, то даже большое содержание торфа или ила не станет серьёзной помехой к строительству.

Достоинства конструкции

Если вы решили выбрать свайно-ростверковый фундамент, цена вас определённо порадует. При оптимальном расстоянии свай друг от друга снижается количество используемого расходного материала, а значит уменьшаются финансовые затраты. Если рассмотреть плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента, то достоинств окажется в разы больше.

Чтобы установить свайно ростверковый фундамент, калькулятор становится необходимым средством. При расчётах учитывается тип почвы, максимальный уровень нагрузки, тип используемого материала для создания свай и ростверка. Качественное выполнение работы под силу только профессионалам, которые не совершают ошибок. Использование наших услуг является залогом безопасности и долгого срока службы.

Буровые сваи с уширением

В пластичных глинистых грунтах буровые сваи устраивают с уширением. Разбуривание уширения сваи производят после достижения проектной отметки сваи и выполняют штатным уширителем.

Величина раскрытия режущих ножей уширителя устанавливают непосредственно перед его опусканием в скважину, шаг раскрытия ножей равен 5 см.

Работа по устройству уширения основания производится в следующем порядке:

№	Порядок работ
1	Лотом проверяют глубину скважины и определяют отметку низа забоя скважины
2	Определяют глубину режущей кромки обсадной трубы. Отметка низа режущей кромки обсадной трубы должна быть выше отметки низа скважины на величину, устанавливаемую проектом (несколько метров)
3	К буровой штанге вместо шнекового бура крепят штатный уширитель, первоначальное раскрытие ножей устанавливают равным 10 см
4	Уширитель опускают в скважину, при достижении дна забоя, под действием веса штанги происходит раскрытие режущих ножей уширителя (ножи уширителя собраны совместно с емкостью для сбора разработанного ими грунта), при вращении штанги происходит разбуривание уширения и сбор разработанного грунта в емкость
5	После окончания разбуривания буровую штангу поднимают, при этом ножи уширителя складываются и производится подъем, грунт из емкости удаляется в отвал.
6	Величину раскрытия ножей увеличивают и операции по разработке уширения повторяют до тех пор, пока уширение не достигнет проектного размера.
7	Контроль формы уширения проводится при помощи уширителя. Для этого на нем устанавливают проектное раскрытие ножей и опускают его в скважину, ножи раскрываются и производится проверка полости путем проворачивания уширителя. Если в емкости для сбора грунта оказывается небольшое его количество, то уширение имеет проектное очертание и обрушение свода скважины и вывалов нет. В этом случае производится приемка разбуренного уширения и разрешаются работы по дальнейшему сооружению буронабивной сваи.

Сваи армируют арматурными каркасами. Их изготавливают на производственной базе мостоотрядов в виде отдельных секций. Во внутреннюю полость каркас подают краном.

Стыковка секций арматурного каркаса

1. автокран КАТО NK-750;
2. секция арматурного каркаса;
3. буровой станок;
4. железобетонные плиты

После установки каркаса проводят бетонирование свай. Бетонную смесь на строительную площадку доставляют в автобетоно-смесителях.

Бетонирование скважин методом ВПТ

1. автобетоносмеситель;
2. металлическая эстакада;
3. приемная воронка бетонолитной трубы;
4. буровой станок;
5. железобетонные плиты

В зимнее время температура бетонной смеси в момент ее укладки должна быть не ниже +5°С. Суммарное время доставки бетонной смеси на строительную площадку, укладки ее в скважину, извлечение бетонолитных и обсадных труб не должно превышать срока ее схватывания.

Технология устройства набивных свай уплотнения (DDS)

Основана на принципе раскатки скважин, т. е. устраивается без выемки грунта, с уплотнением стенок скважины, посредством применения рабочего органа – раскатчика. Происходит непрерывный процесс образования цилиндрической полости в грунте путем его деформации и уплотнения раскатывающим механизмом в стенки скважины. Благодаря этому вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта.

Рис. 12. Технологическая карта устройства набивных свай уплотнения DDS.

Рис. 13. Вид распечатки бортового компьютера BG 25 для сваи, устраиваемой по технологии DDS.

Раскатчик представляет собой ряд установленных последовательно друг на друга на общем валу конических катков, оси которых смещены относительно оси вала в стороны таким образом, что при вращении вала они катятся по винтовой линии, осуществляя подачу раскатчика. Это позволяет осуществлять проходку в грунте благодаря крутящему моменту, приложенному к валу раскатчика. Использование раскатчика обеспечивает бурение скважин с гладкими и прочными стенками значительного диаметра (до 1 м). И это с достаточно высокой скоростью, при отсутствии вибрации и шума, что делает технологию DDS особенно привлекательной при работе в условиях плотной городской застройки. Кроме того, ее применение снижает стоимость работ за счет экономии на затратах по вывозу грунта.

При реализации технологии устройства набивных свай уплотнения требуется жесткое соблюдение порядка ведения работ, так как и в других технологиях уплотнения возможно влияние на вблизи расположенные дома вследствие выпора грунта при массовом производстве работ (в случае, если процесс не регулируется ППР). К данному классу технологий относятся винтовые сваи. В Санкт-Петербурге они представлены оборудованием фирм Bauer, Fundex, Junttan и Atlas.

По сравнению с аналогичным оборудованием других производителей раскатчик фирмы BAUER позволяет гарантировать качество бетонирования за счет использования бетонолитной трубы, вмонтированной в буровой инструмент, а также повышение несущей способности свай благодаря опрессовке бетонной смеси в скважине. Использование специального бурового инструмента, жестко закрепленного на буровом ставе, делает возможным устройство свай через плотные слои песков, а при встрече с препятствиями (валуном, например) произвести замену породоразрушающего инструмента на забурник и продолжить бурение без потери сваи. Высокая точность постановки свай в плане, соблюдение вертикальности забуривания, глубина погружения рабочего органа, давление бетона при заполнении скважины – все это контролируется бортовым компьютером. Данная технология более 5 лет успешно применяется на строительных площадках нашего города. К ее достоинствам также следует отнести высокую производительность – до 30 свай глубиной до 25 м в смену.

Другая разновидность свай, изготавливаемых без выемки грунта, – сваи Atlas, разработчиком этой технологии является бельгийская Franki group. А в Санкт-Петербурге она эксклюзивно используется строительной компанией «Геоизол».

Достоинства и недостатки свайных опор

Устройство свайного основания для здания имеет целый ряд преимуществ, но при этом фиксируются и недостатки, и неудобства. Подробнее о возведении буронабивных свай смотрите в этом видео:

При наличии спецтехники земельные работы уложатся в несколько часов

К достоинствам использования буронабивных свай следует отнести:

• минимальный объем земельных работ;
• возможность установки опоры большого размера;
• увеличив глубину залегания, можно гарантировать прочность фундамента;
• значительная несущая способность опор;
• возможность проведения строительства на участках плотной застройки;
• отсутствие значительной динамической нагрузки на грунт и рядом расположенные строения.

Существенные недостатки:

• невозможность контролировать процесс производства опоры в глубине грунта;
• как следствие предыдущего пункта, сложно просчитать коэффициент нагрузки на сваи, все опоры имеют разную несущую способность;
• большой расход раствора бетона на заливку площадки рядов с опорой;
• большое количество ручного труда.

Сваи весьма выгодны экономически, но очень сложны на этапе расчётов. Чтобы рассчитать необходимое количество опор, надлежит учитывать следующие факторы:

• массу здания;
• марку бетона;
• тип грунта;
• несущую способность одной опоры. О трех способах возведения свай смотрите в этом полезном видео:

Чтобы все данные были правильно учтены расчеты по количеству и размерам свай лучше доверить профессионалам. Фундамент на основе буровых опор является способом устроить прочное основание здания на любом сложном грунте с наименьшими затратами. При этом важным моментом является то, что не оказывается деформационного влияния на соседние строения.

Atlas Copco

Изготовление свай

Пока не упоминалось еще одно несомненное достоинство буронабивных свай – универсальность технологии.

Она заключается в том, что ее можно одинаково успешно применять как на крупных промышленных объектах – с использованием серьезной буровой и прочей техники, так и при строительстве небольших частных домов, большую часть работ выполняя при этом вручную с минимальным привлечением машин и механизмов.

Один из примеров выполнения работ на небольшом объекте с привлечением ямобура показан на видео:

https://youtube.com/watch?v=EC66CmFX9oo

Расчет буронабивных свай и их несущая способность

При использовании технологии на серьезных крупных объектах все необходимые параметры закладываются при проектировании, обязательно выполняемом в таком случае. Несущая способность свай, изготавливаемых механизированным способом, достигает 200-400 тонн, порой доходя до показателя 600 тонн на одну сваю.

При частном строительстве обычная несущая способность сваи редко превосходит 10 тонн.

Диаметры свай

В соответствии с потребностями объекта меняется и диаметр используемых свай. Например, при частном домостроении применяются буронабивные сваи следующих диаметров и несущей способности:

Диаметр сваи, м	Несущая способность, т	Объем бетона, куб. м
0,40	7,536	0,2512
0,30	4,242	0,1414
0,25	2,946	0,0982
0,20	1,884	0,0628
0,15	1,062	0,0354

Каркасы и бетон для буронабивных свай. В случае применения технологии на крупных объектах используются сваи гораздо больших диаметров и значительно большей длины. Конкретные необходимые параметры берутся из проектно-сметной документации на объект.

При возведении частных домов для изготовления буронабивных свай рекомендуется использовать бетон класса В22,5 (ближайший аналог по марке – М300), в небольших зданиях и сооружениях допускается  В20 и В15 (соответственно, М250 и М200). От качества материала во многом зависит качество получаемой буронабивной сваи.

Обязательным составным элементом любой буронабивной сваи является находящийся в ней сварной пространственный арматурный каркас. По требованиям СНиП он должен представлять собой продольную арматуру, равномерно распределенную по всей окружности сваи. Минимальное количество арматурных стержней – 6, каждый диаметром 18 или более мм. Используется сталь класса АIII.

Данные требования являются обязательными при строительстве крупных объектов. При возведении фундамента для частного дома или бани требования менее строгие. В большинстве случаев используются 4-6 стержней арматуры диаметром 10-12 мм, перевязанных между собой или готовые треугольные металлические каркасы.

Конструкции буронабивных свай

Технология и способы погружения свай

• Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты при использовании технологии строительства оснований из буроопускных свай, включает следующие операции: Предварительное бурение скважин в вечномерзлом грунте.
• Устройство амортизационной песчано-гравийной подушки – в скважину послойно засыпается крупный песок с проведением тщательного уплотнения слоев. Второй слой подушки выполняется из мелкого гравия или щебня мелкой фракции. Устройство песчано-гравийной подушки предполагает выполнение тщательного уплотнения слоев песка и щебня.

• Погружение металлической сваи в подготовленную скважину (существует специальная технология).
• Заполнение пазух свайного фундамента грунтом или раствором – устройство основания под здание в вечномерзлых грунтах предполагает заполнение пространства вокруг наружных поверхностей свайной опоры мерзлым материковым грунтом; цементно-песчаным или цементно-глинистым раствором.

Посмотрите видео, как производится установка буроопускных опор.

Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты выбирается в зависимости от комплекса условий, которые включают состояние мерзлых грунтов. В зависимости от ситуации, могут применяться следующие варианты погружения опор:

• Механизированная установка опор – при этом варианте буроопускные опоры монтируются в скважины при помощи специальных механизмов. Способ монтажа опор нельзя назвать экономичным, так как привлекается дорогая грузоподъемная техника.
• Устройство фундаментного основания методом погружения свай в предварительно оттаянный грунт (оттаивание проводится специальными иглами с помощью пара или электричества). Этот способ отличается сложностью и сопряжен с высокими затратами.
• Монтаж свай в скважины заведомо меньшего диаметра (бурозабивной способ).
• Забивка свайных опор в вечномерзлые грунты без проведения предварительной подготовки.

Два первых способа применяются в твердомерзлых грунтах, технология забивного погружения свай применяется обычно в мерзлых пластичных грунтах. Каждый способ имеет свои особенности, преимущества и недостатки, выбирая технологию погружения свай, следует всесторонне оценить существующие условия строительства.

Расчет несущей способности свай

Способы устройства буронабивных свай

Порядок устройства сваи с использованием раскатчика

Установка буронабивных свай с раскатчиком – технология нетипичная. На буровой аппарат на низ устанавливается раскатчик.

Оставшийся в скважине раскатчик станет пятой сваи

Работы проводятся следующими этапами:

1. Опускается на необходимую глубину раскатчик.
2. Обустраивается скважина методом вдавливания почвы в стенки шахты.
3. После того, как скважина готова, бур вынимается на поверхность, а раскатчик остается на дне скважины.
4. Опускаются трубы опалубки.
5. Устанавливается и фиксируется армация.
6. Заливается бетонный раствор.
7. Раскатчик, находясь внизу опоры, внутри скважины, служит для сваи пятой.

Особенности расположения и изготовления свай

По материалу свай выделяются такие разновидности:

1. Деревянные сваи. Они используются редко из-за пониженной прочности и долговечности. Иногда их можно устанавливать под легкие постройки. Применяется древесина дуба, лиственницы, сосны.
2. Стальные сваи. Наиболее привлекательны специальные готовые изделия, особенно винтовые сваи. Можно использовать и другой металлический профиль – трубы, швеллер, рельсы.
3. Железобетонные сваи. В частном строительстве они находят наиболее широкое применение из-за доступной цены на готовые изделия и возможности сделать своими руками. Чаще всего, применяются квадратные сваи, армированные стальной арматурой. Нижний конец их заостряется для упрощения погружения в грунт. Для изготовления применяется бетон с повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью классом не ниже W и F150 соответственно.

Расположение опор в фундаментной системе может быть различным:

1. Одиночные сваи. Для небольших построек опоры устанавливаются только в наиболее нагруженных местах – углы сооружения и примыкание внутренней стены.
2. Рядовое расположение. Сваи размещаются по всему периметру дома на определенном расстоянии друг от друга (шаг – 1,5-3 м).
3. Поле. Опоры размещаются равномерно по всей площади дома. Такая система предназначена для монтажа плиточного, монолитного ростверка.

Наполненные сваи различаются по способу заполнения раствором и его составу. Наиболее распространенный буронабивной вариант предусматривает использование стандартного бетона марки не ниже М300 жидкой консистенции.

Полые сваи могут заполняться с помощью специального оборудования, т.е. буроинъекционным способом, когда раствор подается под давлением. Наконец, иногда применяется экономичный грунтоцементный раствор, представляющий собой смесь грунта и цемента.