Буронабивные сваи

Материалы, используемые для влагоизоляции

Гидроизоляция фундамента на винтовых сваях может осуществляться с использованием различных влагозащитных материалов. Основными видами стройматериалов, используемых с целью обеспечения надежной гидрозащиты, являются:

1. Обмазочные. К этому классу принадлежат битумные либо каучуковые мастики. Кроме смол, выполненных на битумной основе, в состав входят еще и элементы, существенно повышающие эксплуатационные свойства стройматериалов: модификаторы, полимеры, а также всевозможные растворители. К преимуществам обмазочных материалов можно отнести простоту нанесения, к недостаткам — подверженность механическому воздействию.
2. Рулонные. К данной категории относятся не только смеси, содержащие битум, но и пленочные изделия. Перед поклейкой полиэтилена либо полипропилена обрабатываемую поверхность необходимо очистить, выровнять и прогрунтовать. Бетонные основания без вспомогательной обработки обрабатывают рубероидом либо стеклорубероидом.
3. Напыляемые. К таким относится жидкая резина, под давлением которой обеспечивается бесшовное покрытие, обладающее водоотталкивающими характеристиками. Ее состав включает следующие компоненты: акрил, битум либо полиуретан. Плюсами такого покрытия являются износоустойчивость, стойкость к разрывам и нагрузкам.

Основные технологии устройства буронабивных свай

Скорость строительства и качество работ и свай определяет техника для буронабивных свай – машины с бурильным и грузоподъёмным оборудованием. В строительстве используется около десяти технологий бурения и заливки бетона.

Технология CFA

Технология CFA или НПШ (непрерывный полый шнек) формирует колонну из буровых полых шнеков с заглушкой на торце. Грунт поднимается на поверхность земли по спиральной навивке (ребордам). Заглушка и уплотнитель на нижнем торце колонны защищают внутреннюю полость от проникновения грунта. Скважина заполняется бетоном после выдавливания заглушки давлением бетонного раствора. Наполнение скважины бетонным раствором поднимает буровую колонну вверх. После заливки бетона в скважину погружают каркас, для облегчения погружения используют вибропогружатель. Плотность заполнения скважины бетоном контролируется датчиками в автоматическом режиме. Глубина свай по технологии CFA достигает 30 м.

Технология Double Rotary

В данной технологии для бурения скважины вращается не только шнек, но и обсадная труба. При бурении грунт достают на поверхность. Глубина бурения – до 25 м.

Технология CSP

Технология CSP использует двойной вращатель и непрерывный полый шнек. Таким образом, CSP объединяет две технологии – Double Rotary и CFA. Глубина бурения – до 22 м.

Технология Фундекс

Использует расходуемые наконечники, бурение без выемки грунта и заливку бетоном с постепенным поднятием обсадной трубы. Оригинальная техника Фундекс бурит сваи глубиной до 45 м.

Сваи с обсадной трубой и келли-штангой

Обсадную трубу одновременно вращают и вдавливают в грунт. По мере погружения трубу наращивают следующими секциями. Грунт вынимают шнеком на телескопической штанге через каждые 1,5 – 2 м. После бурения и очистки внутренней полости обсадной трубы в скважину опускают каркас и заливают сваю бетоном. Глубина сваи может достигать – до 80 м.

Вибрационный способ

Вибрационная технология использует колебания обсадной трубы, чтобы снизить коэффициент трения. Вибропогружатель крепится к верхнему торцу трубы. На нижнем торце трубы крепится наконечник. После бурения он остаётся в скважине, а труба поднимается вверх. Глубина вибросвай – до 25 м.

Технология бурения с защитой стенок скважин

Применяется также технология бурения с защитой стенок скважин от обрушения путем заполнения ее специальным глинистым раствором устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;

Технология сооружения буронабивных свай с бурением скважин под

• а)- 1 стадия — крепление устья скважины обсадной трубой;
• б — 2 стадия — извлечение грунта под защитой глинистого раствора;
• в — 3 стадия — установка в скважину арматурного каркаса;
• г — 4 стадия — бетонирование скважины методом ВПТ.

1. буровой станок;
2. короткая обсадная труба;
3. глинистый раствор;
4. рабочий орган бурового станка;
5. арматурный каркас;
6. бетонолитная труба с воронкой;
7. заслонка;
8. забетонированный столб

• устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;
• производится извлечение грунта из скважины под защитой бентонитового глинистого раствора;
• в скважину устанавливают арматурный каркас;
• скважину бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).

Бурение скважин свай под защитой инвентарных обсадных труб наиболее часто применяют для фундаментов мостов.

Для крепления стен скважин используют инвентарные стальные обсадные трубы диаметром 1,2; 1,5; 1,7; 2,0 м. Они состоят из стыкуемых резьбовыми конусными пробками промежуточных секций длиной 2, 4 и 6 м и ножевой секции с режущей коронкой с зубьями.

При применении этой технологии сначала проводят подготовительные работы:

1. срезку бульдозером с погрузкой в автосамосвалы с помощью погрузчиков и складирование в отведенное место растительного слоя грунта, планировку рабочей площадки и устройство
   подъездов;
2. разбивку и закрепление осей опоры и каждой сваи на базе геодезической разбивочной основы;
3. доставку и сборку бурового, кранового и бетонолитного оборудования;
4. подготовку площадки из железобетонных плит под буровую машину и другое оборудование, установку инвентарной опорной плиты бурового стола.

После выполнения всех подготовительных работ бурение скважин производят в следующем порядке:

Наращивание обсадной трубы автокраном

По окончании бурения контролируют глубину скважины и качество зачистки забоя скважины путем медленного опускания рабочего органа и пробного забора бурового шлама со дна скважины.

Расчет

Процесс установки любого фундамента базируется на четких и сухих цифрах. Как бы ни хотелось думать иначе, но малейшая ошибка в установке фундамента – и вы можете обеспечить себя и свое строение постоянными ремонтами с земляными работами и множеством финансовых затрат. Избежать этого просто – всего лишь стоит учитывать как можно более широкий спектр факторов, способных повлиять на надежность вашего фундамента. Это, конечно, касается и фундамента на буронабивных сваях.

Приведем полный список параметров, которые, так или иначе, оказывают влияние на безопасность установки буронабивного фундамента:

• площадь и длина фундамента/ростверка, а также его высота, площадь боковой поверхности и подошвы – так вы сможете рассчитать среднее давление от здания на отдельную часть фундамента и сваю (не забывайте учесть параметры внутренних перегородок);
• средние затраты бетона или бутовых элементов – это позволит высчитать возможности жесткости и прочности отдельной сваи – здесь стоит учитывать присутствие или отсутствие осадных труб, опалубки, гидроизолирующих элементов (не забывайте, что начальные планируемые затраты бетона почти в 100% случае чуть ниже объема, затрачиваемого в итоге);

• нагрузка и давление на отдельную сваю, и нагрузка на породу от веса здания и фундамента;
• требования и рекомендации к армированному каркасу должны быть соблюдены – это диаметр от 1 см, количество, длина и вес арматурных стержней, диаметр и шаг хомутов крепления по СНиП для вашего строения;
• характеристики опалубки (в зависимости от используемого вами материала для опалубки эти значения по ГОСТу сильно варьируются);
• кроме всего этого, учитывайте внешние климатические условия, которые уже были упомянуты выше.

Часто случается, что к воздвигаемым частными застройщиками зданиям не могут быть применены некоторые из видов расчетов, это может быть оправдано такими факторами, как установка дополнительных конструкций и элементов на территории (к которым до строительства не могут быть применены точные расчетные операции), применение индивидуального вида фундамента (иностранные, малопопулярные или не так широко известные типы фундамента) и некоторые другие. Это распространенная ситуация на сегодняшний день, так как возрастает число индивидуальных проектов, становится все больше смелых дизайнерских решений в постройке зданий. В таком случае застройщик должен воспользоваться нормами, правилами и таблицами с данными в СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.03.01-87, СНиП 52-01-2003 и ГОСТ Р 52086-2003. Изучение этих документов позволит вам определить оптимальное количество свайных элементов, вычислить глубину укладки свай, нагрузку на почву и фундамент именно на вашей территории, и наверняка будет полезным для начинающих строителей.

Процесс расчета буронабивного фундамента прост. Для начала нужно рассчитать вес всех конструкций фундамента, учесть примерный вес мебели, людей, стеновых преграждений, лестниц, надстроек, нагрузки от снега или дождя. Следующим этапом будет определение несущей способности отдельной сваи, она будет зависеть от таких параметров, как диаметр и длина сваи, характеристики арматурного каркаса, нагрузок грунтовых пород и их свойства. Вы можете вычислить несущую способность свай исходя из данных, полученных путем штамповых испытаний

После расчетных мер строителем проводятся корректировочные работы, которые включают оптимизацию количества свай (если количество нечетное, оно, как правило, округляется до четного числа) и проверку всей конструкции на наличие повреждений и трещин. Количество свай, как и расстояние между ними, определяется весом постройки и диаметром самих свай. При размещении свай учитывайте, что их установка по углам и местам сопряжения стен у здания обязательна. В противном случае нагрузка и давление на определенные участки фундамента могут быть приближенными к критическому значению.

Буровые сваи

Технология устройства буронабивных свай

Буровые сваи классифицируются по способу устройства.

• буронабивные, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин,
• буронабивные, устраиваемые в скважинах, пробуренных в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с креплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами,
• буроинъекционные диаметром 150-250 мм, устраиваемые способом нагнетания мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины,
• буроопускные сваи, устраиваемые путём опускания в скважину железобетонной сваи и заполнения промежутка бетонной смесью.

Виды буронабивных свай отличаются способом устройства и назначением. Собственно, основной вид выполняется прямо по месту расположения методом бурения скважины, заполнения её бетонным раствором и армирования каркасом, заранее заготовленным на всю или частичную глубину скважины из железных стержней и проволоки.

В сложных грунтовых условиях, плывунных, песчаных и грунтах на уровне подземных водоносных слоёв устройство буронабивных свай (БНС) выполняется под защитой извлекаемых инвентарных обсадных труб или под защитой глинистого (бентонитового) раствора. Допустимо оставлять обсадные трубы в грунте, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 метров в сутки. Обычно это становиться известным по результатам инженерно-геологических изысканий и для устройства БНС используют более дешёвые оставляемые трубы.

Устройство БНС с обсадными трубами

Диаметр буронабивных свай определяется расчётом несущей способности и может находится в пределах 300-2000 мм, а глубина — ещё и уровнем залегания несущего опорного слоя грунта, и может достигать 76 м. Назначение буронабивных свай — обеспечение прочного фундамента для массивных зданий и сооружений за счёт большого диаметра и глубины погружения, позволяющей достичь малосжимаемых несущих пластов и обеспечения опорной пяты большой площади.

В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод устройства буронабивных свай непрерывным полым шнеком. Суть метода заключается в том, что бетонирование выполняется не с помощью отдельной бетонолитной трубы, а непосредственно через полость бурового шнека. По достижении буром проектной глубины в его полость под давлением подаётся бетон и по мере подъёма скважина заполняется бетоном. На последней стадии происходит погружение армокаркаса. После схватывания и выдержки бетона свая готова.

Устройство свай НПШ для фундамента нефтяного резервуара

Буроинъекционные сваи (БИС) имеют особое применение: укрепление старых, ветхих оснований зданий, а также в случае опасности оседания и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм происходит в непосредственной близости или сквозь массив фундаментной конструкции. Армирование БИС в этих случаях может и не производится.

Буросекущие сваи предназначены для устройства сплошной бетонной стены, способной нести функцию шпунтового ограждения котлована, служить фундаментом и стеной подвальной части здания. Выполняются методом последовательного бурения и бетонирования сначала нечётных скважин, а затем чётных с обеспечением их зацепления.

Расчёт свай

Расчёт фундаментных свай-стоек выполняется:

• По несущей способности грунта под пятой сваи,
• По прочности конструкции сваи,
• По имеющимся горизонтальным нагрузкам.

Последовательность подбора, изготовления, заглубления, проверки качества, испытаний свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Свайно-ростверковый фундамент

Как только сваи установлены, их соединяют монолитным ростверком, на котором в дальнейшем возводится все здание. Данная конструкция равномерно распределяет нагрузку на опоры фундамента и является основой цоколя дома.

Ростверк выполняется ленточным или монолитным способом и выполняется из деревянных балок или железобетонных плит, которые объединяют опоры фундамента. В зависимости от расположения, свайный фундамент с монолитным ростверком разделяют на: высокий, промежуточный и заглубленный.

Ростверк является основой цоколя дома

Влага, находящаяся в почве, зимой замерзает и увеличивается в объеме. Это может привести к выдавливанию фундамента, а значит и дома. Чтобы противостоять такому явлению, сваи объединяют высоким ростверком на высоте 0,1 – 0,15 м выше уровня земли. Обычно такой ростверк устанавливают под зданиями, имеющими небольшой вес.

Для возведения фундамента из свай не нужно рыть траншеи и котлованы

Промежуточный ростверк располагают на уровне земли, используя песчаную или гравийную подушку. Недостатком этого вида ростверка является незащищенность от морозного пучения грунта, способного вырвать сваи и повредить кладку.

Низкий ростверк располагается ниже уровня земли. Его опускают на глубину промерзания в пучинистых почвах, на слабо-пучинистых грунтах конструкцию закладывают на 0,2-0,3 м ниже уровня земли.

При строительстве частного дома чаще всего применяют высокий свайный фундамент с монолитным ростверком. При обустройстве фундамента на винтовых сваях  ростверком может служить деревянный брус, который закрепляют анкерными болтами.

Свайный фундамент с ростверком из деревянного бруса

Плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента заключаются в следующем:

Плюсы свайно-ростверкового фундамента:

• доступная цена;
• возможность установки своими руками;
• быстрота монтажа;
• надежность — почти не дает усадки.

Минусы конструкции:

• строгий расчет ростверка свайного фундамента;
• используется только под легкие постройки;
• влияние коррозии на стальную часть.

Винтовые сваи для разных типов грунта

Технология монтажа буронабивных свай: пошаговая инструкция

До начала работ тщательно изучают грунты, выполняют все важные расчеты, закупают материал, продумывают все этапы и лишь после этого приступают к сооружению буронабивного фундамента с бетонным ростверком.

Подготовка местности и разметка будущего фундамента

Сначала нужно очистить местность от мусора и всего ненужного, снять плодородный слой земли, выполнить обноску, чтобы разметка не мешала выполнению земляных работ. Обноску делают из древесины, устанавливают со стойками и перемычками по периметру сооружения на определенном расстоянии так, чтобы можно было свободно бурить скважины.

К доскам обноски крепят гвозди, к ним привязывают шнур, который обозначает оси будущего здания. Все линии должны быть строго параллельными и перпендикулярными, ровность проверяют уровнем.

Бурение скважины

Скважины бурят по разметке на глубину, высчитанную по формуле. Диаметр скважины соответствует диаметру опор. Когда бур достигает нужной глубины, его вытаскивают, из скважины удаляют рыхлую почву, трамбуют опорную часть, засыпают песчаную подушку слоем 30-50 сантиметров.

Установка обсадных труб

Обсадные трубы не позволяют сыпаться стенкам скважины, гарантируют безопасность выполнения работ. На суглинках и плотных глинистых почвах можно обойтись без труб, но если работы ведутся на болотистых участках либо все этапы реализуются своими руками, лучше устанавливать трубы. Внутри них проще создавать армирование, которое определяется несущей способностью сваи.

Армирование

Для создания армировочного каркаса используются рифленые прутья нужного диаметра. Технология простая: внутри опоры устанавливают 4-6 прутьев по окружности на 3-5 сантиметров меньше трубы. Прутья вяжут проволокой, крепят хомутами. Готовый армокаркас монтируется в скважину внутри трубы и заглубляется в почву (для этого длина прутьев должна на 30 сантиметров превышать длину труб).

Заливка бетонной смеси

Для заливки используют бетон прочностью минимум класса В12.5, оптимально брать В15. Для заливки в устье скважины устанавливают воронку, которая позволяет препятствовать появлению пустот. Смесь заливают медленно, слоями толщиной в 50 сантиметров, уплотняя на протяжении 10 минут. Через 5-7 дней можно начинать монтаж ростверка.

Гидроизоляция свай

Если грунт засолен, то есть обладает большим количеством водорастворимой соли в составе, то необходимо подготовить свайное поле. Гидроизоляция производится исходя из способов армирования, формы поперечного сечения, а также в соответствии с конструктивными особенностями сооружений. Только специалисты могут решить, какой материал и технологию следует применить при гидроизоляции.

Весь комплекс гидроизоляционных работ состоит из:

• Тщательной подготовки основания;
• Сооружения гидроизоляционного покрова, а также защитного основания;
• Уплотнения как сопряжений гидроизоляции, так и деформационных швов.

Специалисты отдают предпочтение таким типам гидроизоляционных материалов и покрытий, которые наиболее приемлемы по стоимости и обладают высоким показателем надежности. При этом возможна механизация проводимых работ без учета их сезонности.

В целом, комплекс работ по гидроизоляции — сложный, но необходимый процесс, который позволит строению прослужить долгую службу. Несмотря на воздействие водных разрушительных факторов, специалисты в состоянии эффективно продлить срок эксплуатации строений, конструкций и сооружений, используя разнообразные современные методы гидроизоляции.

Предназначение

Буронабивные фундаменты сегодня пользуются особой популярностью, так как отличаются неплохими техническими параметрами и простотой возведения. Используют их в качестве оснований при малогабаритном строительстве. Зачастую на основе буронабивных фундаментов возводят одноэтажные жилые дома из пенобетона, древесины или кирпича.

Практичность такой системы еще и в ее независимости. С помощью свайного фундамента довольно легко пристроить к дому дополнительное здание. При этом нет нужды использовать тот же тип оснований, что и под основной конструкцией.

Технически на буронабивных фундаментах можно размещать практически любые нетяжелые сооружения любой формы и сложности. Но в большинстве случаев его применяют именно в жилищном строительстве, где нет необходимости использовать тяжелые монолитные плиты или мощные ленты.

Очень часто буронабивные фундаменты встречаются на болотистых или торфяных грунтах. Связано это с тем, что опорный слой, способный выдерживать нагрузки, находится довольно глубоко в земле (до 8-10 м). Соорудить в таких условиях ленточный или монолитный плитный фундамент технически очень сложно и экономически невыгодно.

Технология и устройство

Устройство бурокасательных свай происходит по следующему алгоритму:

1. Бурение скважин под сваи без каркаса, заливка свай (обозначим их как «нечетные»).
2. Бурение скважин для выполнения свай с металлическим каркасом («четные»). При бурении используются буровые установки двойного вращения большой мощности. Обсадная труба частично срезает края нечетных свай, чтобы четные могли стать на свои проектные места.
3. Заливка и установка каркаса «четных» свай. Каркас может быть армированным («беличье колесо») или жестким на основе фасонного металлопроката (двутавр высотой порядка 0,6 диметра сваи).

Используемое оборудование принято называть Double Rotary (двойное вращение). В ней обсадная труба вращается в одну сторону, с опережением шнека, который вращается в другую сторону. Технология позволяет уйти от ударных нагрузок, за счет которых могут появляться напряжения в пласте с дальнейшим его разрушением. При использовании технологии двойного вращения прочностные характеристики наружного грунта сохраняются, что обеспечивает безопасную работу вокруг котлована, позволяет не беспокоится за рядом стоящие здания.

Как защитить фундамент от вредного влияния грунтовых вод

Любой фундамент должен быть защищен от разрушающего воздействия грунтовых вод. Для этого:

• По всему участку оборудуется дренажная система, которая призвана отвести воду от основания.
• Создать по всему фундаменту гидроизоляционный слой и отмостку. Возможно сделать целый тротуар для стекания воды.
• На поверхность фундамента нужно нанести цементно-песчаный раствор слоем приблизительно 25 мм. После его просушки необходимо прикрепить к поверхности слой рубероида. Такая смесь при застывании не так пластична, как, например, мастика, поэтому при нагрузках может трескаться.
• Также можно использовать битумную мастику вперемежку с известью, которая наносится на боковые стенки фундамента. Заменой извести может стать мел, смешанный со смолой. Мастика перед нанесением расплавляется и наносится в 2 слоя, которые в общей сложности равны 8 мм. Такое покрытие способно создать гладкий водонепроницаемый слой, надежно защищающий фундамент от воды.
• Еще одной альтернативой станет гидроизоляционный слой из пленки, рубероида или толя. Куски материала укладываются внахлест, который должен составлять не менее 15 см.

Бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ)

При бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) применяются бетонолитные трубы герметичной конструкции из секций с быстроразъемными стыками с внутренним диаметром 250…325 мм. Суть метода заключается в следующем:

Укладку бетонной смеси при большой глубине сваи допускается осуществлять в несколько этапов, неизбежно вызываемых технологическими перерывами, связанными с извлечением (демонтажем) отдельных секций бетонолитных и обсадных труб.

При бетонировании высота укладки бетонной смеси до начала подъема обсадной трубы должна задаваться возможно большей, но такой, чтобы уложенный бетон не начинал схватываться до подъема обсадной и бетонолитной трубы. Во всех случаях высота столба бетона в скважине на каждом этапе должна не менее чем на 2 м превышать низ ножевой секции обсадной трубы.

В течение всего процесса бетонирования обсадным трубам придается возвратно-вращательное движение во избежание их засасывания.

Для уплотнения бетонной смеси и обеспечения лучшего контакта бетона с грунтом извлечение трубы производится поступательными и вращательными движениями с последовательным подниманием ее на 20…30 см и опусканием на 10-15 см.

В процессе производства работ постоянно контролируют следующие параметры:

Контроль прочности бетона, укладываемого в скважину, осуществляют путем отбора проб бетонной смеси из каждой поступающей на строительную площадку партии смеси. Согласно п. 2.1. ГОСТ 1810-86 в партию включают бетон, формируемый на одном технологическом комплексе из бетонной смеси одного номинального состава по одной технологии в течение не менее одной смены. Набор прочности осуществляется в тех же условиях, что и в стволе сваи.

Для определения действительной несущей способности буронабивных свай проводят статические испытания вдавливающей нагрузкой или применяют динамический метод. Масса ударной части молота для динамических испытаний доходит до 25 т при несущей способности свай до 4000…4500 тс.

Для определения сплошности буронабивных свай применяют ультразвуковые, акустические и прочие неразрушающие методы контроля. Они позволяют обнаружить дефекты типа разрывов и неоднородностей с размерами до 10% от диаметра, а также определить фактическое положение подошвы свай.

В фундаментах мостов применяют забуриваемые стальные трубы диаметром 1…1,5 м с последующим заполнением их бетоном. Такие конструкции могут использоваться в свайных ростверках, а также в безростверковых опорах.

Стальные трубы погружают с помощью буровых машин, например, КАТО 50 THC, которые одновременно вдавливают стальную трубу и с помощью ударного грейфера извлекают грунт из ее внутренней полости. После погружения стальной трубы её заполняют бетоном, а при необходимости армируют каркасом.