Способы установки буронабивных свай

Технология установки буронабивных свай

Буронабивные сваи — это вертикальные столбы, которые заливают прямо на строительной площадке. Для их установки в почве бурят скважину, которую затем заливают бетоном. В настоящее время они уже получили широкое распространение и активно вытесняют фундаментные опоры.

Сферы применения

Представленное оборудование используется в следующих случаях:

• для постройки высоких и громоздких промышленных и офисных зданий;
• при строительстве объектов на болотистой местности или иных ослабленных грунтах;
• для возведения домов на сложной рельефной местности;
• когда твёрдые породы, способные выдержать нагрузку здания, залегают довольно глубоко.

Буронабивные сваи, в отличие от забивных и винтовых, имеют более надёжную конструкцию и не подвергаются коррозии. Требования к фундаментам описаны в Своде правил СП 24.13330.2011, в соответствии с которым и должны выполняться работы.

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:

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.

Методы установки буронабивных свай

Для установки свай сейчас широко применяют следующие методы:

1. С использованием непрерывного шнека, внутри которого находится полость. Чтобы земля не попадала в неё, в шнеке имеется клапан с заглушкой и уплотнителем. При установке буронабивных свай по данной технологии бетон заливают в полость шнека с помощью бетононасоса. Когда шнек заполнится раствором, заглушка выдавливается. Шнек начинает постепенно подниматься, и таким образом, формируется тело сваи.
2. С помощью вибросердечника. Это устройство, состоящее из нескольких секций, внутри которых находятся вибраторы. Сначала пробуривают скважину необходимых размеров и устанавливают бункер-дозатор. Далее, в скважину опускают арматурные каркасы, заливают бетоном на 3−4 метра. На бетон устанавливают вибросердечник, включают его нижнюю секцию и погружают в раствор. Когда до пяты сваи останется полметра, вибросердечник фиксируют кронштейнами бункера-дозатора. Работники начинают попеременно включать вибраторы. Под воздействием вибрации цементный раствор уплотняется и вибросердечник вынимается.
3. С защитой от обсыпания с помощью глиняного (бентонитового) раствора. Во время бурения скважины производят закачку бентонитовой смеси с помощью насоса. Глиняный раствор готовится на месте проведения работ из выкаченной бентонитовой глины. Для этого на рабочем месте должны находиться смесители, отстойники для обработанной и чистой смеси. Готовым глиняным раствором обрабатывают стены скважины. Чтобы глина не разбрызгивалась по площади, её заливают через специальные желоба или лотки. В результате на стенах появляется глиняная корка, которая способна противодействовать гидравлическому давлению и разрушению стены скважины. После завершения бурения, выкачки глиняной смеси и обработки скважины, в неё помещают арматурный каркас и бетонолитную трубу, на дне которой закреплён клапан. Затем в трубу начинают вливать бетонный раствор и потихоньку её поднимают. Раствор начинает давить на клапан, и он открывается. Бетон выливается и заполняет промежуток между стеной скважины и трубой. Данный способ установки свай широко используется при работе на водянистой, неустойчивой почве.

Сваи с обсадной трубой

Оборудование представлено в виде металлической или пластиковой конструкции цилиндрической формы, которая устанавливается внутрь скважины. Труба предназначена для предотвращения осыпания грунта с её стенок. Используется на водянистых и неустойчивых грунтах.

Существует несколько вариантов погружения трубы в почву:

1. Ударный. Трубу устанавливают вертикально на том месте, где будет скважина. Когда начинается процесс бурения, на верхний открытый край трубы начинают давить специальные гидравлические домкраты.
2. Вращательный. Сначала роется скважина, глубина которой равна одной обсадной секции трубы. Эту секцию сразу туда помещают. Затем глубину данной скважины увеличивают на длину второй секции трубы и снова помещают эту секцию в скважину. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока не будет установлено необходимое количество секций. Когда труба будет полностью установлена, в неё снова опустят бур, чтобы очистить его от осыпавшегося грунта.

На производстве применяют два способа установки представленного оборудования:

1. Первым способом можно установить буронабивные сваи в сухую почву. Изначально работники с помощью буровой установки роют скважину определённой глубины и сечения. Далее, на её дно опускают уширитель и делают камуфлетную пяту. Затем необходимо извлечь грунт и установить арматурный каркас. Следом туда же нужно опустить бетонную обсадную трубу, забетонировать внутреннюю поверхность труб и обработать головы свайных опор специальным кондуктором. При установке буронабивных свай с обсадной трубой по этой технологии их диаметр может варьироваться от 500 до 1200 мм.
2. Установка свай на почве с высоким содержанием грунтовых вод. Для установки сваи необходимо вырыть скважину, изготовить пяту, вставить арматурный каркас и установить обсадную трубу. В получившуюся скважину через буровую установку заливают глиняный раствор, который впитывается, образуя корку на стенах. Она препятствует обрушению почвы. Далее, в скважину помещают каркас и трубу. Когда начинается процесс подачи бетона, её потихоньку вытаскивают.

Выбор метода установки сваи напрямую зависит от особенностей грунта. В основном обсадные трубы внутри скважин не остаются, но согласно нормативным документам люди имеют право их оставить при оползнях на склонах или при скорости перемещения подземных вод более 200 м в сутки.

Сваи с ростверком

Ростверк — верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, основной задачей которой является распределение нагрузки от несущих элементов конструкции. В основном это железобетонная рама, которая располагается под несущими стенами строения.

Рама бывает:

• низкой — целиком уходит в почву, её верх находится на уровне земли или ниже;
• повышенной — нижняя часть рамы находится на уровне почвы;
• высокой — рама располагается над землёй.

Для установки ростверка, в оголовках свай остаются стержни каркаса, которые выходят из бетона. К ним прикручивают арматурные стержни и делают двухъярусный каркас. Далее, изготавливают и устанавливают опалубку. Это вспомогательная деревянная, металлическая или пластиковая конструкция, придающая изделиям из бетона форму. Ширина рамы должна быть равной толщине стены постройки. Затем опалубку заливают бетоном и уплотняют.

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.

Источник

Буронабивные сваи — технология изготовления и монтажа

Несмотря на стремительное развитие строительных технологий, применение самых современных строительных материалов и механизмов, вести строительство новых сооружений становится все труднее. В основном это связано с отсутствием свободных стройплощадок с подходящими для строительства условиями. При этом самая главная проблема заключается в возведении фундамента будущего сооружения.

Зачастую его строительство приходится осуществлять при следующих жестких условиях:

• точечная застройка в городских условиях, когда нет возможности возведения надежного ленточного или плиточного фундамента;
• на слабых или обводненных грунтах, где можно построить только свайный фундамент;
• рядом с водоемами или на местности, подверженной затоплению;
• в местах глубокого залегания твердых грунтов;
• при сложном геологическом рельефе (обрывы, горы, каменистые грунты и т. д.).

Наиболее приемлемым выходом в данной ситуации является строительство фундаментов с применением буронабивных свай. Основное преимущество такой технологии — отсутствие динамического воздействия на грунт и фундаменты близлежащих сооружений, возможность обустройства свай в трудных грунтах. Кроме того, применение данной технологии значительно сокращает затраты на возведение фундаментов сооружений.

Особенностью буронабивной технологии является бурение скважин необходимой глубины с последующим формированием самой сваи. Суть данной технологии заключается в том, что с помощью специальной установки бурится скважина с заданными параметрами, в которую затем опускается металлический каркас. Этот каркас заливается бетоном, который уплотняется при помощи виброустановки.

Способы устройства буронабивных свай

В зависимости от конкретных геологических условий в месте возведения буронабивных свай применяют три способа:

1. Сухой способ. Применяется в устойчивых твердоглинистых, тугопластичных или полутвердых грунтах, когда обходятся без укрепления стенок скважин. Скважина с заданными параметрами (диаметр и глубина) пробуривается с использованием шнековой колонны или ковшового бура. При необходимости в нижней точке с использованием специальных инструментов может производиться расширение скважины. Бетонирование скважины происходит с использованием опалубки (бетонолитых труб), которая постепенно извлекается в процессе заполнения скважины бетоном. В конце бетонирования формируется голова ствола, которая в холодное время должна быть защищена утеплителем. Таким способом обустраивают сваи глубиной до 30 м и диаметром 400 — 1200 мм. Такой способ неприемлем в условиях агрессивных или промышленных вод.
2. Использование глинистого раствора. Такой способ применяется в условиях неустойчивых обводненных грунтов. Он основан на создании гидростатического давления глинистого раствора плотностью 1.2 г/см3, что позволяет обойтись без опалубки. Глинистый раствор готовится на месте проведения работ из бентонитовых глин и по специальной штанге под давлением подается в скважину. Он поднимается вдоль стенок вверх, попадает в зумпф и с помощью насоса возвращается в пустотелую буровую штангу, обеспечивая его постоянную циркуляцию. Затем в скважину устанавливается арматурный каркас, который заливается бетоном. По мере поступления в скважину бетона из нее постепенно вытесняется глинистый раствор и извлекается бетонолитая труба.
3. Использование обсадной трубы. Такой способ используется в любых гидрогеологических условиях. В скважину обсадные трубы погружаются с помощью гидродомкратов, посредством забивки труб или путем вибропогружения, и стыкуются между собой посредством сварки или специальных замков. Бурение скважин осуществляется ударным или вращательным способом. Имеется возможность расширения скважины у основания, используя взрывной способ. Для этого обсадная труба опускается вниз, не доходя до дна 1,4 м. Вниз закладывается заряд необходимой мощности и сверху заливается бетон. При взрыве образуется сферическая полость, которая мгновенно заполняется бетоном. Опущенный в скважину каркас бетонируется с применением вертикально перемещаемой трубы. При помощи системы домкратов, смонтированных на установке, обсадной трубе придается полувращательное и возвратно-поступательное движение, что помогает дополнительно уплотнять бетон.
4. Использование обсадной трубы по технологии фундекс. Его особенность состоит в том, что такой способ является щадящим, поскольку сам процесс происходит без динамических воздействий и без потери физических свойств грунтов. Применяется такой способ, в основном, в условиях сейсмически неустойчивых грунтов. Суть его состоит в том, что бурение осуществляется без выемки грунта методом вдавливания с помощью раскатчика или конических катков, установленных на валу. Чугунный наконечник-раскатка из скважины не извлекается и служит надежной опорой для сваи. Нижний край трубы с помощью специального замка присоединяется к наконечнику. При отсутствии в трубе воды в нее помещается армированный каркас. Для предотвращения расслоения бетона в трубу подается смесь из равных частей песка, цемента и воды. Затем труба начинает заполняться пластинчатым бетоном и одновременно вытаскиваться наверх при помощи возвратного вращения.

Достоинства и недостатки буронабивных свай

Достоинства:

• увеличение надежности сооружения за счет уменьшения неравномерности осадок;
• сокращение объема выполняемых земляных и бетонных работ;
• использование в качестве основания малоподвижных грунтов на большой глубине;
• экономичность — довольно доступная цена для среднестатистического гражданина;
• передача на одну сваю больших нагрузок (по сравнению с забивной сваей);
• устройство свай большого диаметра (повышается горизонтальная нагрузка на одну сваю);
• уменьшение влияния погодных условий на сроки возведения фундамента;
• уменьшение использования транспорта и механизмов;
• отсутствие динамических воздействий на грунт и близлежащие сооружения в месте производства работ.

Недостатки:

• значительное увеличение расхода бетона (из-за отсутствия уплотнения грунта рядом с изготавливаемой сваей);
• технологическая сложность монтажа буронабивных свай;
• значительное использование ручного труда;
• сложность контроля технологического процесса изготовления свай (особенно в условиях неустойчивых грунтов);
• большой разброс (до 30%) несущей способности однотипных свай в одинаковых геологических условиях, что значительно затрудняет расчет несущей способности фундамента из буронабивных свай в целом.

Технология монтажа буронабивных свай

В зависимости от геологических условий буронабивные опоры могут монтироваться с применением различных способов, технологии которых незначительно различаются. Нюансы технологий при использовании разных способов обустройства буронабивных свай рассмотрены выше.

Но для всех способов суть технологии монтажа таких свай заключается в бурении скважины с последующей ее заливкой бетоном.

Скважина пробуривается с использованием различных механизмов, которые применяются при соответствующем способе монтажа свай. В зависимости от плотности грунта в скважину вставляется опалубка (обсадные трубы) или обходятся без нее. Внутрь скважины опускается арматурный каркас, изготовленный из арматуры диаметром 10 мм (вертикальное армирование) и 6 мм (горизонтальное армирование). После этого осуществляется заливка всей конструкции бетоном с дополнительным его уплотнением при помощи виброустановки.

Технология монтажа буронабивных свай достаточно проста и поэтому с успехом применяется не только в промышленном, но и в индивидуальном строительстве.

Несущая способность буронабивных свай

Высокая несущая способность обеспечивается посредством укрепления стенок скважины, укрепления грунтов у основания сваи методом цементации и глубиной ее заложения. На несущую способность свай в значительной мере влияет их диаметр и армирование, что повышает их эффективность при восприятии больших нагрузок.

Большим недостатком буронабивной технологии является невозможность расчета несущей способности опор, которая значительно разнится для однотипных свай при одинаковых геологических условиях.

На сегодняшний день в основном применяются буронабивные сваи, имеющие несущую способность в 200−400 тонн, хотя при использовании новейших строительных технологий этот показатель достигает 600 тонн.

Источник