Устройство буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи

Компания «БУРИНЖСТРОЙ» выполняет работы по устройству буроинъекционных скважин для сооружения и усиления оснований фундаментов. Мы получили допуски СРО на выполнение строительных работ, обладаем достаточным опытом и современным буровым оборудованием.

Эта разновидность свай нашла применение:

• при ведении нового строительства в непосредственной близости от имеющихся сооружений
• при необходимости эффективно и надежно усилить фундамент пребывающего в аварийном состоянии здания
• в иных ситуациях, когда реализация прочих методик невозможна ввиду больших габаритов стандартного оборудования или из-за недопустимости создания вибрационных и ударных нагрузок

Технологические особенности процесса позволяют полностью исключить наличие ударов и вибрации и выполнять устройство фундаментов в условиях самой плотной застройки.

Как устанавливают буроинъекционные сваи

Использовать данный способ укрепления фундамента можно в соответствии с ГОСТ Р 1.4-2004, который регламентирует требования к сваям буроинъекционным. НИИ «Росстрроя» РФ на основе данного ГОСТа разработало специальные «Рекомендации по применению микросвай». Есть также Стандарт организации СТО, где чётко указывается устройство, а также характеристика буроинъекционных свай, область использования данных материалов, требования к применяемому инструменту. Всё то же самое есть для материалов, расчётов, которые осуществляются при проектировании.

На фото один из этапов монтажа буроинъекционных свай — закладка укрепляющей конструкции

Диаметр буроинъекционных свай, используемых на больших строительных объектах, в зависимости от того, каковы технологические особенности может варьироваться в интервале 400-1200 мм. Чтобы использовать технологию в условиях малого пространства, можно выбирать микросваи – их диаметр варьируется в пределах 80-375 мм.

Вся установка свай буроинъекционных осуществляется в три этапа:

• Сначала бурят скважину;
• Потом закладывают укрепляющие элементы;
• Далее, производится заливка бетоном.

Чтобы выполнить бурение, обычно применяют ямобуры, в шнеке у которых есть специальная сквозная полость. Именно через неё под давлением осуществляется подача цементно-песчаной смеси. Армирование на глубину, которая задана проектом, может быть сделано не только до заливки бетоном, но и после этой процедуры.

Сфера применения

Технологию применяют в таких ситуациях:

• при строительстве на сильно заболоченных участках, где несущий пласт находится на значительной глубине.
• при закладке фундамента на участке с плотной застройкой;
• для реконструкции основания старых сооружений и памятников архитектуры;
• для укрепления стенок котлована;
• для усиления фундамента перед увеличением эксплуатационных нагрузок.

Техника для буроинъекционных свай

Для создания буроинъекционных свай привлекаются мобильные буровые установки — МБУ. Это самоходная техника, обустроенная на транспортной базе колесного либо гусеничного типа. В фундаментном строительстве наиболее распространены колесные МБУ, ввиду их большей мобильности и способности добираться на целевые объекты своим ходом.

Буровая оснастка МБУ расположена на рабочей платформе, установленной на транспортном шасси с помощью шарнирных соединений. В зависимости от типа платформы машины классифицируются на фиксированные и поворотные. Для разработки каждой последующей скважины МБУ с фиксированной платформой нужно менять свое положение на площадке, тогда как наличие поворотной платформы дает машине возможность бурить сразу несколько скважин по периметру текущего расположения.

Базовым рабочим механизмом МБУ является буровая колонна, которая состоит из шнекового бура, вертлюга, вращателя, подъемных гидроцилиндров и стальной мачты, по которой перемещается бур. В зависимости от типа силового привода, МБУ классифицируются на две группы — установки, в которых забор мощности для вращения бура ведется от двигателя шасси, и машины с независимыми гидроприводами.

Торцевая часть острия шнека укомплектована заглушкой, которая предотвращает заполнение полости грунтом в процессе разработки скважины. По завершению проходки, когда начинается бетонирование, подаваемая по полости смесь выдавливает заглушку из посадочного отверстия.

Нагнетание смеси в полый шнек выполняется с помощью бетононасоса. Спецтехника подключается к буровой колоне через вертлюг, к которому подсоединяются подающие шланги и заборные патрубки. Нормативное давление подачи бетона при заполнении буроинъекционной сваи — 10 мПа.

Для монтажа в скважину арматурного каркаса привлекается крановая установка. При обустройстве свай длиной до 5-ти метров каркас опускается в полость под своим весом, однако при работе с более длинными сваями, для армирования опоры используется вибпрогружатель.

Использование буроинъекционных свай (БИС)

Данные сваи также как и буронабивные сваи, применяются вблизи существующих зданий и сооружений при невозможности применения забивных свай в любых типах грунтов. В случае их использования отсутствуют динамические воздействия на грунт при выполнении буровых работ. Поэтому буроинъекционные сваи можно удачно использовать в условиях плотной городской застройки и они получили достаточно широкое применение на объектах инженерной реставрации памятников и реконструкции.

Суть буроинъекционных свай заключается в высокой степени надёжности и обеспечении требуемой несущей способности, минимальной вибрации при их изготовлении. Они применимы в сжимаемых и несжимаемых грунтах, водянистых и крупнообломочных. Все их преимущества в полной мере раскрываются в сложных грунтовых условиях строительства: в техногенных, многослойных, рыхлых и обводнённых грунтах. А также при необходимости исправить недочёты в устройстве фундаментов, проседании, размывании, потере прочности и разрушении оснований сооружений.

Сегодня буроинъекционные сваи представляют собой очень выгодный и практичный способ создания и укрепления фундамента.

Технология выполнения

Бурение передает нагрузки на грунтовой массив, поэтому есть ограничение по одновременной установке определенного числа свай. Если расстояние между стержнями меньше нормативного значения, устройство соседней стойки разрешается после твердения раствора в предыдущем стволе.

Нужно следить, чтобы на пути бура не встречались слои с галькой или валунами. Наконечник сверла может отклониться при прохождении таких напластований, и свая будет выполнена неправильно. Бурение может остановиться из-за трудности преодоления, или разрушится острие.

Бетононасос развивает давление до 25 – 30 атмосфер и инъекция проводится, пока смесь не будет выходить из устья забоя. Объем раствора составляет 1,5 – 2,5 от кубатуры скважины. Если ушло больше бетона, тподача приостанавливается до застывания и делается опрессовка. Ситуация возникает при слабых грунтах или в отсутствии обсадки.

Буроинъекционные сваи (метод полый шнек — CFA)

Буроинъекционные сваи широко используются при строительстве и реконструкции как жилых, так и промышленных объектов. В силу своих особенностей, их принято относить к висячим сваям. Такие сваи — один из видов буронабивных конструкций. В других странах, из-за некоторых технических особенностей, их называют «микросваями». Буроинъекционные сваи, как правило, используют на тех объектах, где по разным причинам нельзя применять забивку свай. Помимо этого, они находят применение в следующих случаях:

• при закладке фундамента в местах, характеризующихся подвижными или другими сложными грунтами;
• если необходимо укрепить фундамент уже существующего здания с целью в дальнейшем повысить проектную нагрузку — такой вариант актуален, например, при возведении надстройки;
• при проведении точечной застройки — с целью обезопасить соседние здания от последствий, вызываемых монтажными работами при забивании свай;
• если фундамент существующего здания дал неравномерную осадку, с помощью буроинъекционных свай крен можно ликвидировать.

Буроинъекционные сваи — схема устройства

Отличие в технологиях буроинъекционных и буронабивных свай

При установке буроинъекционных свай, в отличие от буронабивных, инъекционный раствор сразу подается в забой. Технология может видоизменяться с учетом особенностей местности, на которой ведутся работы. В грунтах, которые склонны к подвижности, обычно осуществляется обсадка скважины посредством металлических труб либо бентонитовых смесей. На глинистых грунтах с низким содержанием воды обсадка не используется. Установка буроинъекционных свай без обсадки практикуется в том случае, если несущие элементы конструкции имеют диаметр не боле 18 см. Для бурения в данном случае применяется шнековая установка. Герметичность и прочность фундамента при таком виде работ достигается путем дополнительной затирки стенок влажным грунтом. Для этого необходимо соблюсти следующее условие: диаметр шнека должен быть на 1-1, 5 см больше диаметра забойного молота.

Раствор может подаваться в скважину как через инъекционную трубу, так и самотечным методом — в зависимости от ее диаметра. Одни из видов буроинъекционных свай (имеющий винтовую навивку) не требует проведения работ по бурению. Скважину углубляет наконечник, прикрученный на инъекционную трубу, который ввинчивается в грунт.

Технические особенности буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи изготавливаются с обязательным применением армирующих конструкций. Если грунт на месте проведения строительных работ стабилен и имеет низкое содержание воды, оптимально будет сначала извлечь буровое оборудование, и только после этого заниматься установкой армированного каркаса. Его элементы при этом необходимо соединить каким-либо методом (например, сваркой), чтобы обеспечить прочность и долговечность конструкции. Если сваи устанавливаются на небольшую глубину, каркас можно ставить непосредственно после того, как был залит и еще не начал отвердевать инъекционный раствор — то есть, приблизительно в течение часа.

Стоимость буроинъекционных свай отчасти определяется выбранной технологией их монтажа, поскольку при разных технологиях необходимо проведение работ различного объема и уровня сложности. Наиболее низкую стоимость имеет способ, предполагающий извлечение технологических труб. Согласно существующим стандартам, при подаче инъекционного раствора с помощью насоса должно поддерживаться давление от 20 до 30 атмосфер. Подача смеси должна прекращаться только после того, как раствор переполнит скважину и начнет переливаться через ее края.

Действующая технология монтажа буроинъекционных свай предполагает закачку бетона объемом не менее 1, 25 и не более 2, 5 от размера самой скважины. В некоторых случаях возможен повышенный расход смеси. Чаще всего это бывает связано с неудовлетворительным состоянием стен скважины, в том числе в связи с отсутствием обсадки. Для того, чтобы исправить ситуацию, опрессовка смеси производится только после ее окончательного застывания.

В настоящее время предъявляют следующие требования к прочности бетонных растворов марки П4, используемых для буроинъекционных свай:

• через неделю после инъекции прочность должна составлять min 15 Мпа;
• по прошествии 4 недель min прочность должна быть 30 Мпа.

Использование буроинъекционных свай с целью усиления фундамента

Усилить фундамент с помощью этого вида свай можно путем бурения через имеющуюся конструкцию. Таким же образом возможно ускорить монтаж ростверкового фундамента. Для этих целей по всему периметру осуществляется монтаж ростверка, а затем через него производится бурение скважины. При применении этой технологии, обязательно следить за высоким качеством опрессовки, поскольку она напрямую влияет на прочность и работоспособность свай. Любые работы, связанные с устройством фундамента с использованием буроинъекционных свай, требуют обязательной подготовки — расчетов, проектирования, а также использования специальной техники. Очевидно, что без специальной подготовки осуществить это невозможно. Для того, чтобы качественно и надежно выполнить все необходимые виды работ, следует обратиться к профессионалам.

Особенности буроинъекционных свай

Буроинъекционными сваями принято считать конструкции, которые возникают при замещении выбуренного грунта заранее подготовленной смесью бетона.

Пример устройства можно рассмотреть в подаче бетонной смеси в скважинный забой через наполненный шнек под воздействием давления.

Представленная технология усиления фундаментов основывается на армокаркасе. Устройство буроинъекционных свай происходит в заранее уложенный бетон фундамента до уровня достижения проектной отметки.

Пример такой технологии можно увидеть в том случае, когда сваями производится укрепление фундамента для:

• гражданских строений;
• промышленных зданий;
• уже существующих фундаментов;
• зданий, находящихся на просадочном грунте;
• ограждающих конструкций.

Такая технология усиления фундамента активно применяется в специфических условиях стесненных строительных площадок.

Технология усиления фундаментов не требует применения крупногабаритного оборудования и исключает большие объемы земляных работ.

Наиболее яркий пример преимущества усиления буроинъекционных свай – это скорость, с которой происходит усиление фундамента.

Кроме того, укрепление фундамента производится с применением компьютерной контрольно-измерительной аппаратуры, что являет собой пример высокой степени надежности конструкции.

Особенности устройства буроинъекционных свай позволяют применять их для усиления несущих способностей объекта и повышению уровня требований к его прочности.

Пример технологии устройства буроинъекционных свай

Как пример – расширение фундамента, увеличение этажности, расширение мостов, установка дополнительных конструкций.

Устройство таких свай позволяет проводить усиления фундаментов в уже существующих постройках даже в тех случаях, когда уровень плотности застройки предельно высокий.

Кроме того, усиления с помощью буроинъекционных свай могут проводиться на тех площадках, которые отличаются проблемными геологическими условиями.

Сейчас существует большое количество таких строительных объектов, которые отличаются расположением нового объекта на небольшом расстоянии от уже существующего. Усиление фундаментов, в таком случае, относится к числу технически сложных задач.

Благодаря особенностям устройства буроинъекционных свай, фундамент может быть надежно защищен от постоянно возникающих вибраций и повышенного уровня нагрузок во время проведения строительных работ.

Также при последующей эксплуатации строения, его структура подвергается укреплению с участием представленных свай. Устройство таких свай помогает сократить деформационные риски и неправильную осадку грунта при проведении строительных работ.

Устройства, представленные в виде малогабаритных буровых машин и передвижных бетонозаводов, позволяют производить манипуляции по монтажу и установке буроинъекционных изделий даже в таких условиях, где пространство достаточно ограниченно. Устройство таких свай позволяет активно применять их при:

• строительстве туннелей;
• надстройке зданий;
• укреплении уже существующего фундамента;
• создании подземных паркингов.

Такие явления как внезапное повышение уровня грунтовых вод, чрезмерное увлажнение грунта и постепенный износ несущих конструкций, в большинстве случаев приводят к тому, что здание начинает неравномерно оседать.

Пучки тонких свай расходящихся под разными углами наклона

Это происходит из-за того, что оно было возведено на фундаменте плитного или ленточного типа. Наиболее эффективным методом остановки таких разрушительных процессов является применение буроинъекционных свай.

При этом накренившийся фундамент подвергается усилению в максимальной области осадки. Затем, через некоторое время, производится тщательное усиление ряда других точек фундамента, которые просели до определенной отметки.

Тот участок, который был наиболее подвержен проседанию, укрепляется посредством введения в конструкцию свай. Приподнятые зоны постепенно опускаются на нужный уровень. Это происходит посредством ослабления оснований, с помощью увлажнения или раскопок грунта.

Область применения

Существует целый ряд случаев, в которых установка буроинъекционных свай является единственным приемлемым способом, с помощью которого может быть создан долговечный и прочный фундамент. Особая необходимость установки таких конструкций возникает в случаях, когда:

• производится работа с грунтами, изобилующими крупными кусками скальных включений или с большими показателями просадкости;
• строительство производится на тех участках, угол наклона которых больше 8%;
• создается фундамент на грунтах, обладающих недостаточной толщиной;
• строительство ведется на тех участках, где часто попадаются плывуны или грунтовые воды.

Фундамент, возводящийся по принципу «стена в грунте» сейчас считается наиболее современным типом опорной конструкции.

Благодаря его включениям можно возводить масштабные строения даже в тех типах почвы, которые для этого изначально не подходили.

Такие сооружения, с применением буроинъекционных свай, позволяют создавать эффективную защиту от оползней и предохраняют строения от проникновения грунтовых вод.

Буроинъекционные сваи постоянно совершенствуются и все чаще применяются при проведении различных геоинженерных манипуляций.

Устройство и технология буроинъекционных свай

Представленные изделия, на сегодняшний день, получили широкое распространение в горнопромышленных отраслях, горном строительстве, геотехнике. Как правило, бурение под сваи осуществляется на протяжении нескольких этапов.

Применяя такие конструкции можно заметно сэкономить время. Это связанно с тем, что при создании таких свай цементный раствор можно вливать в скважину непосредственно во время процесса бурения.

При проведении работ с большими объемами такая экономия заметна очень существенно. Сама технология начинается с того, что проводится подача цементного раствора в скважину через внутренний желоб.

Впрыск цемента производится с помощью специального приспособления, которое способствует равномерному распределению подаваемого под давлением раствора по сформированной из грунта свае.

В процессе этого, все мелкие частицы, которые имеются на стенках сваи, поглощаются потоком раствора.

В итоге прочность стержня значительно увеличивается, несмотря на то, что скорость его создания довольно высока.

Метод, с помощью которого производится бурение под сваи, с параллельной заливкой раствора, в большинстве случаев используется при формировании фундаментов крупных зданий, а также для укрепления склонов и для защиты стен фундамента от обрушения.

Буроинъекционные сваи и их особенности

Отличительной особенностью таких свай является небольшой диаметр, редко превышающий 13 – 25 см и относительно большая глубина. Материалом для ствола буроинъекционых свай является мелкозернистый армированный бетон. Изготавливаются сваи путем инъекции бетона в скважину под давлением.

Раствор для получения мелкозернистого бетона состоит из цемента, соответствующего марке раствора, требуемому сроку схватывания и агрессивности среды. Инертным заполнителем в растворе служит мелко- и среднезернистый песок, а пластифицирующей добавкой – бетонитовый порошок.

Для устройства корневидных свай используют разнообразные растворы в зависимости от задач, которые они должны решить: цементные, цементно-песчаные, цементно-бетонитовые и растворы других составов.

Устройство буроинъекционных свай для усиления фундаментов — наиболее частая область применения данных изделий.

1. Бурение скважины 2. Заполнение скважины мелкозернистым бетоном с одновременным подъемом буровой колонны 3. Установка армокаркаса в скважину 4. Инъекция цеметного раствора в нижнюю часть скважины через специальную трубку

В зависимости от видов грунта, залегающего под нижним концом, корневидные сваи подразделяются на висячие сваи и сваи-стойки. Конструкции, опирающиеся нижними концами на скалу, относятся к сваям-стойкам, а сваи, которые опираются на грунт нижним концом и боковой поверхностью – к висячим сваям. Последние применяются часто в сжимаемых грунтах.

В зависимости от характера нагрузки буроинъекционные сваи армируются либо в верхней части сваи, либо на всю длину. Длина секции арматуры зависит от высоты помещения, в котором идут работы. Армированный каркас может устанавливаться как до опрессовки скважины, так и после нее, а также одновременно с ней. Арматура корневидных свай имеет специальные фиксирующие элементы, которые выполняют ее отцентровку в скважине для обеспечения проектной толщины бетонного слоя. Сварные стыки, соединяющие арматурные каркасы по всей длине сваи, обеспечивают равномерную прочность арматуры. Расстояние между отдельными стержнями продольной арматуры по контуру сваи должно составлять не меньше диаметра стержня.

Основные преимущества

Основным достоинством буроинъекционных опорных столбов считается абсолютное отсутствие вибрации при выполнении строительных работ.

Помимо этого, к достоинствам можно отнести:

• увеличение прочностных характеристик основания и непосредственно конструкции дома;
• снижение сроков строительства, так как установка буроинъекционных опор максимально автоматизирована и не нуждается в малоквалифицированных подсобных рабочих;
• способность произвести монтаж в стесненных условиях;
• снижение материальных затрат является следствием сокращения времени строительства;
• возможность выполнения установки без смещения слоев грунта;
• огромный спектр использования — несущие конструкции домов, стенки котлованов, сооружение основания;
• с помощью буроинъекционной технологии можно возводить здания на участках в которых использование традиционных свай невозможно из-за опасности нарушения целостности рядом находящихся домов;
• можно производить работы в зимнее время.

Буроинъекционные сваи — современная и высоконадежная технология, имеющая множество неоспоримых достоинств.

Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Усиление аварийных оснований посредством БИС необходимо выполнять сразу же после обнаружения их осадки, первые признаки которой — растрескивание стен. Также усиление является важной частью процесса подготовки существующих помещений к надстройке.

Рис. 1.7: Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Процесс усиления фундамента БИС выполняется в несколько этапов:

• Проводятся проектные расчеты и определяется оптимальный диаметр и глубина заложения свай;
• Рабочая площадка подготавливается к работе, развертывается буровая установка;
• По периметру аварийного фундамента создается ростверк, соответствующий проектным расчетам;
• Выполняется бурение скважин и их заполнение бетонным раствором;
• Сваи укрепляются арматурным каркасом и выполняется опрессовка (уплотнение) бетона.