Буронабивные сваи с бурением скважин вращательным шнековым способом

Устройство буронабивных свай технология

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью — пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрам-бованные, песчаные и грунтобетонные.

Буронабивные сваи

Характерной особенностью технологии, устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (про-садочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины. Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. По достижении проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих вкомплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя, при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4. 5 операций срезывания и извлечения фунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автосмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. В скважине бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. По этой технологии чаще всего изготовляют буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных фунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (фейферы, долота). В скважину глинистый раствор поступает по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления,оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2. 1,3 г/см3, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф, откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины специальными установками вращательным или ударным способом.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.

Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого (рис. 6.13) в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2. 1,5 м, т. е. был за пределами действия ка-муфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880. 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16. 20 см.

Пневмотрамбованные сваи

Сваи применяют при устройствефундаментов с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладываютв полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлениивоздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора черезресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями черезспециальное устройство — шлюзовую камеру, действующую попринципу пневмонагнетательных установок, применяемых длятранспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят издвух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхниеи нижние отверстия, закрываемые клапанами. Подачу смеси черезворонку в верхнюю камеру осуществляют при закрытом нижнемклапане, после подачи порции верхний клапан верхней камерызакрывается, а нижний — открывается и т. д.

Вибротрамбованные сваи

Сваи используют в сухих связныхгрунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытуюскважину глубиной 4. 6 м. Такие сваи устраивают следующимобразом. В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.

После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8. 1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю,смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе.

Частотрамбованные сваи

Сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) наконечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную (или неармированную) сваю, уплотняя бетонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия, передающихся через трубу.

Частотрамбованные сваи устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последовательности. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу, которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникновение в трубу воды. Под действием удара молота обсадную трубу погружают до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот, поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8. 10 см.

Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в два раза меньшевыдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4. 5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз — погружаться на 2. 3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что, в свою очередь, также уплотняет грунт.

Песчаные и грунтобетонные сваи

Данный тип свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастнымраскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. При движении трубы кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в фунте, а песок (сухой фунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от пофужателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м.

В последние годы стали устраивать фунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают растворонасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет фунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется фунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки фунта.

Устройство буронабивных свай

Буронабивные сваи – наиболее оптимальный вариант для устройства прочного основания для строений большой площади или зданий, предполагаемых к строительству на участках со сложными и нестабильными почвами.

Ценность данной технологии состоит в том, что при проведении работ оказывается минимальное воздействие на грунт и здания, находящиеся в непосредственной близости от участка застройки.

Выбор метода

Бетон заливается внутрь скважин, укрепленных арматурой

По сути буронабивные сваи – это буровые сваи.

Название буронабивные является обиходным.

Если рассматривать структуру, то такая опора – это скважина с помещенным в неё армированием, залитая раствором бетона.

Установка буронабивных свай может производиться различными методами.

Циркуляции глинистой смеси (позволяет обойтись без применения обсадной трубы)

Неустойчивый с высоким уровнем влажности

Шахта замыкается в единый цикл с отстойником. Затем в неё под давлением подают бентонитовый раствор, который, смешиваясь с грунтом, создает на стенках прочную глиняную корку. После внутрь устанавливается армирующий остов, который заливается бетонным раствором, выталкивающим глину.Во избежание растрескивания монолита опоры бетон подается непрерывно до полного заполнения шахты.

Сухой (неприменим при наличии на участке агрессивных или промышленных вод)

Полутвердый, тугопластичный, твердоглинистый

С помощью ковшевого бура или шнековой колонны бурится скважина и в основании расширяется. Бетон заливается в опалубку, которую переставляют по мере заполнения и застывания раствора. Голова сваи формируется в инвентарном кондукторе, в зимнее время обязательно утепляется.

В подготовленную шахту методом забивки, вибрации, погружения или при помощи гидродомкрата опускают соединенные между собой обсадные трубы.Полость внутри бетонируется и утрамбовывается, для чего трубе придаютполувращательное и возвратно-поступательное движение.

Фундекс (утраивается без динамического воздействия на грунт)

В зонах повышенной сейсмической активности

Отработка скважины производится выдавливанием чугунным наконечником без выемки грунта. По достижении необходимого заглубления в шахту опускается труба, которая армируется и бетонируется. По мере заполнения бетоном трубу поднимают.

Для устройства глиняной корки на стенках шахты используется только плотная бентонитовая или комковая глина. При этом чистоту на строительной площадке можно сохранить, устроив по периметру деревянные желоба с уклоном. По ним отработанный раствор будет подаваться в отстойник.

Устройство буронабивных свай

Полученные опоры связывают между собой бетонным ростверком

Выбор свайного фундамента для строительства здания значительно сократит расходы и ускорит процесс.

При устройстве такого фундамента из строительства полностью исключаются земельные работы.

Понятным ограничением использования сваи в качестве основания является наличие подвального этажа у здания. Свайный фундамент – это опоры, погруженные в грунт и связанные между собой бетонными перемычками.

Количество и диаметр сваи определяется весом здания и переменными нагрузками, которые зависят от применения помещений строения: заводской производственный цех оказывает большее влияние на опоры, чем детский сад или жилой дом.

Чтобы рассчитать количество, диаметр и глубину заложения сваи, следует обратиться к специалистам. Не имея достаточных знаний, сложно произвести вычисления.

Но прикинуть стоимость будущей основы можно, используя усредненные данные по нагрузкам. Цифры приведены из расчета высоты сваи – 2 м и расстоянием между опорами — 1 м.

Таблица объемов материалов в зависимости от несущей способности опор

Несущая способность, тн

Площадь опоры,
м2

Увеличить несущую способность опоры можно несколькими способами:

• укрепив стенки шахты,
• зафиксировав нижний край скважины с помощью его расширения,
• увеличив глубину заложения опоры,
• расширив диаметр скважины.

Этапы установки свай

Перед монтажом буронабивных свай на участке делается разметка их местоположения. Процесс монтажа опор происходит поэтапно:

1. Производится бурение скважины.
2. На дне устраивается песчаная подушка толщиной 30-40 см. Эта маленькая деталь значительно увеличивает несущие свойства опоры.
3. Подается, устанавливается и фиксируется каркас из прутьев армирования.
4. Скважина заполняется раствором бетона, который подается непрерывно до полного заполнения и выталкивания обсадной трубы наружу.
5. Обсадная труба удаляется, формируется голова сваи.

Порядок монтажа находящихся рядом свай тоже имеет значение.

Работы по устройству соседней опоры начинают после того, как предыдущая набрала прочность бетона более чем на 25%. Для экономии времени сваи монтируют непрерывно через одну.

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.

Такой способ устройства опор производится без выемки грунта. Его используют на участках с повышенной сейсмической активностью. Максимальный размер опоры 45 м*0,6 м.

Устройство опоры с использованием шнека

Буровые сваи можно монтировать при помощи полого шнека. Такой способ дает возможность заложить опору любой глубины. Происходит такой процесс в несколько этапов:

1. При помощи полого бура с закрытым рабочим торцом делается шахта под устройство сваи.
2. Достигнув необходимой глубины заложения, бур останавливают и одновременно начинают подачу раствора и выход бура на реверс.
3. В свежий бетонный раствор вибровдавливателем помещается каркас из прутьев армации.

При устройстве фундамента методом полого шнека можно сократить расстояние между опорами до минимума, так как воздействие вибрацией на почву не существенно.

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.

• 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.

Установка винтовых свай своими руками

Технология возведения фундамента ТИСЭ

Буронабивной фундамент своими руками

Устройство фундамента на жб сваях

Технология устройства буронабивных свай

Буронабивные сваи это сваи, которые бетонируют непосредственно в скважинах. Наиболее распространенные диаметры буронабивных свай от0,6 м и до2,0 м метров. Длина может варьироваться от нескольких метров до шестидесяти и более метров, в зависимости от параметров почвы и расчетных нагрузок. В этом заключается универсальность буронабивных свай – возможность устройства свай практически любого диаметра и любой длины. Буронабивные сваи рекомендуются для зданий любого назначения, когда необходимо обеспечить устойчивость при больших нагрузках на фундамент, а также на строительных площадках со сложными условиями строительства.

Буронабивные сваи рекомендованы также к применению:

• когда необходимо прорезать насыпи с твердыми включениями (например, остатки разрушенных каменных, бетонных или железобетонных конструкций) или прорезка слоев нестабильного и сложного грунта в виде глинистых твердых грунтов, слоев с часто встречающимися валунами и т.п. которые не позволяют использовать забивные сваи;
• на небольших площадках, где сложно устанавливать забивные сваи;
• рядом с уже построенными зданиями, в которых могут возникнуть трещины или недопустимые деформации несущей конструкции при использовании забивных или вибросвай.

Буронабивные сваи по характеру изготовления можно разделить на три основных типа: сваи с выемкой грунта, сваи с частичной выемкой грунта, сваи без выемки грунта.

Технология устройства буронабивных свай с выемкой грунта

Сваи, изготавливаемые с выемкой грунта, устраивают путем виброуплотнения бетонной смеси по следующей технологии.

В грунте пробуривают скважину, которую заполняют жесткой бетонной смесью на крупном заполнителе. Затем по центру полученной сваи погружают цилиндрический вибратор направленного действия. В процессе погружения образуется внутренняя полость, бетон уплотняется, а крупный заполнитель под воздействием вибрации проникает в грунт, окружающий тело сваи, усиливая тем самым сопротивление по боковой поверхности. Образованная полость может быть заполнена более дешевым местным материалом.

Технология устройства буронабивных свай с частичной выемкой грунта

Устройство так называемых CFA -свай состоит в погружении полого рабочего шнека на проектную глубину. Грунт извлекается в объеме разбуриваемой скважины и доставляется на поверхность при помощи спиральных реборд, наваренных по всей длине трубы.

Данная технология предусматривает следующие операции:

• шнековая колонна ввинчивается до расчетной отметки;
• шнек поднимается без вращения (при этом боковая поверхность сваи получается гладкой) по мере заполнения скважины бетоном, который закачивается бетононасосом через отверстие в штанге шнека;
• после извлечения шнека в бетон погружается арматурный каркас с помощью вибратора.

Эта технология хорошо зарекомендовала себя при использовании в грунтах, имеющих слои, которые существенно различаются по прочности.

Другие разновидности технологии устройства буронабивных свай с частичной выемкой грунта предполагают применение шнека со штангой большого диаметра закрытой теряемым башмаком. Перед бетонированием и извлечением шнека в отверстие штанги погружается арматурный каркас. Шнек извлекается из грунта путем вывинчивания.

Особенность технологии Double Rotary заключается в том, что вращение проходного шнека происходит внутри обсадной трубы, которая движется в противоположном направлении. После окончания бурения по внутренней трубе шнека подается бетон.

Устройство буронабивных свай без выемки грунта

Технология устройства буронабивных свай уплотнения ( DDS )исключает процесс выемки грунта благодаря использованию специального рабочего наконечника, уплотняющего разбуриваемый грунт в стороны. Когда достигается рабочая отметка бурения, происходит заполнение скважины бетоном при помощи бетононасоса через отверстие в буровом снаряде. Рабочий наконечник распирает скважину и не дает возможности бетону подняться выше. Арматурный каркас погружается в тело выполненной сваи с помощью вибратора.

Технология устройства буронабивных свай уплотнения следующая:

• обсадная труба с нижним наконечником погружается гидромолотом или ввинчивается в грунт до проектной отметки;
• в погруженную трубу опускают армирующий каркас и нагнетают бетонную смесь;
• труба извлекается противовращением с одновременным вытягиванием, при этом стальной наконечник остается в грунте.

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

Источник