Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Буронабивные сваи с обсадной трубой: особенности и принципы проведения работ

Скважина с обсадкой гарантирует высокое качество основания постройки, длительный срок эксплуатации фундамента и возможность извлечения сваи при аварийных работах. Технология, использующая буронабивные сваи с обсадной трубой, дает возможность выполнить начальный этап строительства на сложных грунтах в более короткие сроки. Такой способ более затратный, но очень эффективный, если потребуется извлечь часть сваи или фильтра из отверстия. Обустройство фундамента и выбор обсадных труб имеет свои особенности.

Технология с применением БНС и обсадной трубы позволяет строить надежные здания на сложных грунтах

2 Преимущества применения свай с обсадными трубами

Можно выделить такие ключевые достоинства описываемой технологии:

• качественная и быстрая набивка скважин бетонирующим раствором;
• безопасность выполнения всех этапов мероприятия;
• максимальное использование несущего потенциала (весьма высокого) свай;
• возможность выполнения процесса в слабых, насыщенных водой грунтах;
• четкий контроль (при выполнении работ) соответствия проектных и реальных геологических и инженерных условий;
• возможность извлечения при бурении крупных камней и валунов;
• отсутствие вибрационных и динамических колебаний грунта.

Кроме того, такая технология исключает вероятность появления в скважине так называемых «шеек» (если в ней предусмотрен арматурный каркас). Она дает возможность контролировать буровую операцию при достижении несущего слоя, гарантирует полную защиту стенок скважины от обрушения грунта, позволяет перекрывать горизонты опасных грунтов (например, плывунных). Отметим отдельно, что буронабивные конструкции в обсадных трубах допускается эксплуатировать практически в любых климатических условиях.

Технология буронабивных свай с обсадной трубой

Отрезки труб соединяют сваркой, резьбой или специальным замковым креплением (инвентарные обсадные трубы для буронабивных свай). Свая выполняется частями:

• Бурение первого участка, равного длине секции трубы.

• Наращивание второй секции.
• Бурение с одновременным погружением второго фрагмента.

• Погружение остальных секций до проектной глубинной отметки.
• Помещение в скважину арматуры.

• Заливка бетона с одновременным извлечением трубы. Секции снимаются по мере выхода из грунта.

Если труба плохо оседает в грунт под собственной тяжестью, технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой допускает следующие методы ускорения процесса:

• механическое вдавливание с использованием сваевдавливающего оборудования;
• вибрационное вдавливание с использованием вибропогружателя;
• вдавливание с вращением (дрейтейлом).

Для повышения устойчивости фундамента мы выполняем также сваи с уширением основания.

Подошва (башмак) делается толщиной от полутора до трех диаметров основного ствола. Свободная полость в основании скважины выполняется:

• механическим способом: в конструкции бурового инструмента есть встроенный нож, который можно выдвинуть, когда ствол достигнет нужной глубинной отметки;
• взрывным (камуфлетным): грунт разрушается при многократном воздействии электроимпульсным ударом.

При наличии уширения основной ствол армируется и бетонируется только после застывания «башмака».

Сами ж/б столбы – только половина работы. Готовый фундамент под здание/сооружение – буронабивные сваи с обсадной трубой и ростверком. Ростверком называется железобетонная балка или плита, назначение которой – связывать сваи в цельную конструкцию и распределять между ними вес постройки. Ленточный ростверк мы выполняем в следующем порядке:

• Соединяем выступающие из оголовков свай арматурные стержни с горизонтальными прутьями каркаса ленты. Всего горизонтальных уровней должно быть два: в пяти сантиметрах от верхней и нижней плоскости ростверка. Пятисантиметрового слоя бетона достаточно, чтобы защитить арматуру от внешних воздействий (т.е. от коррозии). Между собой уровни соединяются вертикальными прутками.
• Устанавливаем опалубку соответственно ширине и высоте ленты. Высота определяется проектными расчетами и зависит от массы будущего сооружения. Ширина – не меньше, чем у будущей стены.
• Заполняем опалубку бетоном. Время застывания – не меньше двух недель в теплую погоду, месяц – в холодную (время, необходимое для набора бетоном прочности, при которой уже можно строить дальше).

Мы используем обсадные трубы разных размеров и форм. Вообще по международным стандартам обсадные трубы могут иметь сечение 620-2500 миллиметров по внешнему краю и 640-2580 миллиметров по внутреннему. Если запланирована большая протяженность скважины, мы применяем отдельные секции труб, которые скрепляются между собой при помощи электродуговой сварки или специальных стыков-зажимов. Но и здесь есть свои ограничения — общая длина трубы не может быть более 30 метров.

Ознакомьтесь с технологией буронабивных свай с обсадной трубой на видео:

Классификация и конструкция буронабивных свай

Наиболее полную классификацию буронабивных свай содержит Свод правил под обозначением СП 50-102-2003. Он описывает проектирование разных видов фундаментов на основе свай.

Сваи набивные по способу изготовления делятся на:

• устраиваемые погружением инвентарных труб, на конце которых металлический «башмак» или заостренная пробка из бетона, которые остаются в скважине, а труба вынимается при постепенном заполнении внутреннего пространства труб бетоном;
• устраиваемые виброштампованием в скважине заложенного бетона, который уплотняют заостренной на конце трубой с вибропогружателем;
• конусную или пирамидальную скважину выштамповывают в грунте и заполняют бетонным раствором.

Рис.1 Буронабивная свая

По устройству буровые скважины делятся на:

• равномерного сечения и с расширением снизу;
• круглого сечения с использованием вибросердечника из нескольких секций;
• с уплотнением забоя трамбовкой крупного щебня;
• с камуфлетной пятой (расширением внизу), получаемой взрывом заряда в нижней точке скважины и засыпаемой сверху раствором – полость после взрыва заполняется сыплющимся из скважины бетонным раствором;
• буроопускные с камуфлетной пятой – в скважину с камуфлетной полостью, заполненной не затвердевшим бетоном, погружают обычную железобетонную сваю;
• буроинъекционные (инжекционные) – в скважину небольшого диаметра инжектируют бетонный мелкозернистый раствор на основе цемента и каменного отсева;

Рис. 2 Погружение буронабивных свай

• буроинъекционные – после бурения скважины через полый шнек подают под давлением бетонный раствор и понемногу вынимают шнек;
• сваи инъекционные типа РИТ – грунт уплотняют по технологии импульсных разрядов;
• сваи-столбы – бурят скважины с уширением или без него и производят поочередно укладку раствора из цемента и песка и бетонных призматических или цилиндрических элементов.

Общая технология возведения

Устройство набивных свай с обсадными трубами не требует глубоких строительных навыков и знаний. По общему принципу в установленную обсадную конструкцию выполняется монтаж каркаса из арматуры и осуществляется заливка внутренней полости бетоном. Из особенностей изготовления надлежит выделить следующие моменты:

1. Выполняется заливка скважины бетонным раствором (примерно на метр от длины трубы).
2. Осуществляется вертикальное перемещение обсадного элемента, таким образом, чтобы толщина слоя бетона в трубе составляла 30-40 см.
3. Поочередно выполняем описанные пункты до достижения необходимой высоты.

За счет неровности стенок скважины бетон максимально заполняет образовавшиеся пустоты, тем самым надежно укрепляя сформированный опорный элемент и фиксируя его на своем месте.

Преимущества буронабивной технологии

Основным положительным моментом является соотношение стоимости и надежности свайного основания. Фундамент представляет собой дешевую и ровную опору, выдерживающую до 10 т давления. Обсадные стержни ставят в любом грунте, а продолжительность эксплуатации составляет около века.

Выделяют преимущества буронабивной технологии с установкой обсадных оболочек:

• скорость монтажа;
• круглогодичное строительство с использованием добавок в бетон против замерзания;
• вкручивание свай и наполнение бетоном в плотно застроенном регионе мегаполиса без применения тяжелых агрегатов;
• низкий уровень шума при работе.

При вибрации и завинчивании используют модифицированные технические механизмы, которые компактно транспортируют и удобно размещают в условиях небольшой строительной площадки.

Особенности промышленных буронабивных технологий

В массовом строительстве изготавливают буронабивные сваи с обсадной трубой по технологии, соответствующей установленным стандартам.

Международные стандарты требуют применять обсадные трубы внутренним сечением от 620 до 2500 мм, наружным – от 640 до 2580 мм. Общая длина трубы не может составлять больше 30 м.

Профессионалы применяют инвентарные обсадные трубы, обеспечивающие прохождение пород любой сложности. Пример первой секции на этом фото.

Режущая кромка обсадной инвентарной трубы

Не извлекаемые конструкции используют на площадках с глинистыми почвами, на песках, супесях, участках, где высокие грунтовые воды разрушают стенки из грунта и препятствуют правильному затвердеванию бетонной массы сразу после внесения ее в скважину.

Все мероприятия предписывается предусматривать на этапе проектирования работ.

Для этого составляется технологическая карта на устройство буронабивных свай с полным описанием всех существенных моментов и образцами необходимой документации.

При установке каждой опоры проводится операционный контроль, который фиксирует полученные параметры в рамках допустимых отклонений, указанных в одном из разделов технологической карты.

Приемку готового свайного фундамента оформляют актом с приложением следующих документов:

• паспорт на сборный ростверк, предоставленный заводами-изготовителями;
• паспорт на бетон буронабивных свай, монолитный ростверк;
• акты приемки арматурных каркасов набивных свай, монолитных ростверков;
• акты сдачи свайного поля, готового ростверка;
• результаты динамических, статических испытаний изготовленных свай.

В технологическую карту включены разделы с указанием мероприятий по организации работ, обоснование всех расчетных показателей, действия по контролю качества, охране труда и охране окружающей среды.

Технология создания буронабивных свай

Чтобы проведение расчетов и строительство дома на данных основаниях было верным, необходимо руководствоваться ГОСТ 12730.0-78; ГОСТ 12730.4-78; ГОСТ 12730.5-84, а также ТР 100-99. В данных нормативных документах указываются параметры готовых и приготовляемых свайных элементов. Поэтапно же технология выглядит так:

1. Строительная площадка предварительно размечается посредством колышков и натягивается жилка для отметки места расположения свай.

Важно! Разметка мест проводится таким образом, чтобы на точке пересечения жил бурились шурфы для свай, согласно проекту. Для примера: условное расстояние между центрами свай диаметром в 250 мм составляет 2 метра, расстояние между крайними точками составит 175 см.

1. Отметить место бурения скважины, используя отвес, опускаемый с жилки на грунт. В точку вбить колышек.
2. Убрать жилки, чтобы получился участок с точными местами разметок под бурение шурфов.

Изготовить сваи можно садовым буром, но проще всего это сделать используя бур ТИСЭ или бензобур. Таблица расчетов диаметра свай по СНиП и ГОСТ такова:

В целом же данные СНиП применяются для расчетов только исходя из того, какая несущая способность буронабивной сваи требуется в каждом индивидуальном случае. Глубина погружения сваи должна быть ниже точки промерзания грунта минимум на 30 см. Поэтому необходимо для начала осуществить бурение скважин, а только потом заливать их бетоном, однако на практике и при изготовлении основы своими руками, данный вариант неприемлем: готовые шурфы могут осыпаться, пока идет бурение остальных шурфов.

Совет! Уширение пяты скважины проще всего производить применением бура ТИСЭ, который позволяет уширить нижнюю часть на 35-50 см.

Есть и менее трудоемкий способ, если взять штыковую лопату с краем ширины 10 см, удлинить ручку так, чтобы она доставала до дна шахты. Таким образом получается неплохой инструмент для обрезания грунта со стенок скважины до получения необходимого диаметра.

Для увеличения несущей способности фундамента необходима арматура. Армирование буронабивных свай используется для обустройства фундамента в грунтах, где есть риск нестабильности, подвижек – такие армокаркасы повышают стойкость свай на разрыв. А вот сделать армирование несложно: взять нужное количество арматурных прутов диаметра 10-12 мм, зафиксировать прутки в каркас посредством вязальной проволоки или сварки.

Осталось лишь погрузить на дно скважины обсадную трубу, залить смесь на треть, затем поднять трубу, уплотнить бетон, снова залить смесь на треть, не забывая армирование, утрамбовать, залить слой бетона и выполнить оголовок. Стоит помнить, что каркасы буронабивных свай из прутков погружаются с таким расчетом, чтобы наружу выходили прутья для связки с ростверком.

Буровые сваи в условиях плотной застройки

Основное применение буронабивных свай — устройство фундаментов высотных зданий в густо застроенных центральных районах городов. Этот метод обеспечивает необходимую несущую способность. Но главное, исключает вибрацию грунта, свойственную забивке. И в какой бы сложной градостроительной обстановке не возводилось новое здание — применение буронабивной технологии позволяет с высокой точностью обойти уже существующие подземные коммуникации.

Здесь то на помощь приходит технология выполнения буронабиввых свай прямо по месту расположения, предлагающая щадящий способ устройства свай с наименьшим уровнем динамических воздействий на почвы по всей проектной глубине. Бурение скважин под сваи не нарушает структуру прилегающих грунтовых слоёв, т.к. отсутствуют ударные динамические воздействия, а вибрация минимальна. Этим достигается сохранение природной крепости и возможность использования прочностных свойств грунта в их полном объёме.

Способы создания буронабивных свай

Каждый способ предусматривает предварительное формирование скважины. Если работы проводятся в условиях неустойчивого грунта, то дополнительно стенки закрепляют глинистым раствором (как правило, из бентонитовой или комковой глины).

Его нагнетают в лунку по буровой штанге или деревянному желобу с уклоном в 1 см на погонный метр. В результате на поверхности образуется прочная водостойкая корка. Следующие действия проводятся по аналогии с «сухой» технологией.

Технология изготовления буронабивных свай «сухим» способом

Актуален такой способ устройства буронабивного фундамента в устойчивом грунте. Почва может быть тугопластичной, глинистой с твердой или полутвердой консистенцией. В районах с грунтовыми или промышленными агрессивными водами применение не рекомендуется. Глубина скважины может составлять 30 м, диаметр 0,4-1,2 м.

Алгоритм действий выглядит следующим образом:

1. Бурение. Метод выбирается вращательный. Техника оснащена шнековой колонной или ковшовым буром. При необходимости нижнюю часть скважины увеличивают специальным расширительным оборудованием или посредством взрыва под небольшим количеством залитого бетонного раствора. Последний вариант позволяет дополнительно уплотнить грунт.
2. Армирование. Здесь могут быть использованы металлические трубы, отдельные стержни диаметром 12 мм или заранее собранный из прутьев каркас (узловые соединения оформляются вязальной проволокой). Выбор арматуры проводится в соответствии с нормативами в ГОСТе 34028-2016. Его размеры должны быть меньше окружности скважины примерно на 3-5 см. Длину рассчитывают с запасом относительно посадочного места в 30 см. Рассматривается также вопрос сплошного усиления будущей сваи либо частичного с выходом на ростверк. Выбор делают на основании планируемых нагрузок на основание со стороны почвы и здания.
3. Бетонирование. Раствор заливают с помощью загрузочного бункера или оснастки автосмесителя. Для рабочей массы рекомендуется использовать бетон класса В15 с водонепроницаемостью от W6. Он должен соответствовать СНиП 2.03.01-84. Постепенно из скважины вытаскивают бетонолитную трубу. На ее приемной воронке монтируют вибраторы для уплотнения смеси. Последнее действие проводится в течение 5-10 минут каждые 0,5 метров залитого раствора.
4. В завершение отливают головную часть конструкции. Это делают в специальном кондукторе.

Если работы ведутся в зимний мороз, то требуется сделать временное утепление конструкции. Это необходимо для обеспечения правильных условий набора прочности бетону.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Обсадные трубы используют для монтажа буронабивных свай в условиях любого грунта вне зависимости от расположения грунтовых или промышленных вод. Отдельные секции соединяют между собой путем стыковки с применением болтов или с помощью сварочного оборудования.

Допустимо устройство как временной, так и несъемной опалубки. Оставляют трубы в соответствии с нормативными документами, техническим обоснованием. Например, в случаях с оползнями, водонасыщенными почвами, на склонах, при высокой скорости подземных потоков (свыше 200 м/сутки).

Алгоритм действий по этой технологии выглядит так:

1. Бурение. Для формирования скважины используют специальную установку с оснащением вращательного или ударного типа.
2. Погружение обсадной трубы. Здесь задача выполняется двумя способами: гидродомкратами одновременно с бурением или путем забивания, вибропогружения.
3. Армирование. Здесь варианты рассматривают по аналогии с «сухим» способом устройства свайного фундамента.
4. Бетонирование проводится одновременно с удалением обсадных секций. Их перемещают вертикально, путем вращения или возвратно-поступательными движениями. В процессе дополнительно происходит уплотнение раствора.
5. В завершение формируют головную часть кондуктором.

Стоит отметить, что при строительстве на проблемных грунтах выбирают трубы только из стального металлопроката. Это прописано в регламенте СНиП 0.02.03-85. Такой материал способен выдерживать разные нагрузки. Срок службы составляет порядка 50 лет из-за подверженности основы коррозионным процессам.

Существует технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой, которая называется фундэкс. Здесь добавлены особенности инъекционного способа: без ударного или вибрационного воздействия на грунт, диаметр до 0,6 м. Этот метод актуален для строительства в сейсмически непостоянных районах, в условиях плотной застройки.

Преимущественные моменты технологии

Установка буронабивных свай с извлекаемой обсадной трубой имеет несколько преимущественных моментов:

• Скважина быстро и качественно набивается бетонным раствором.
• Все проводимые мероприятия на любом этапе работ полностью безопасны.
• Буронабивная свая характеризуется достаточно высоким несущим потенциалом.
• Установка подобного вида опор может осуществляться в слабом грунте с высоким насыщением воды. При этом стенки скважины полностью защищены от осыпания грунта.
• Использование технологии с обсадными трубами позволяет четко контролировать рабочий процесс на всем его протяжении, а также сопоставлять проектные геологические и инженерные условия с реальными значениями. в частности речь идет о возможности контроля над процессом бурения при достижении плотных несущих слоев грунта.
• Подобная технология дает возможность в процессе бурения скважины доставать крупные камни и валуны.
• При обустройстве буронабивных свай с обсадными трубами вибрационные и динамические колебания почвы полностью исключаются.
• Эксплуатация опор, установленных по рассматриваемой технологии, возможна в любых климатических условиях.

Установка буронабивных свай

Установка буронабивных свай с использование обсадных труб является одной из высокоэффективных технологий. С ее помощью возводятся надежные, крепкие и долговечные конструкции.