Армирование свай (буронабивных, буроинъекционных и забивных)

Арматурный каркас для свай.
Армирование столбчатого фундамента является обязательным условием, позволяющим получить прочное, надежное основание для дома. Бетон способен выдерживать нагрузки на сжатие, но деформируется под воздействием на изгиб и растяжение. Существует несколько видов металлических каркасов для буронабивных свай. Они монтируются по различной технологии в зависимости от параметров опоры и условий ее эксплуатации.

Виды металлического каркаса

Армирование может быть нескольких видов:

• Плоским, сделанным из нескольких слоев металлических прутьев, соединенных между собой поперечными перемычками с помощью проволоки или сварки. Используются в качестве основы для закладки буронабивных опор и повышения прочности железобетонных опор небольшого диаметра.
• Объемным в виде круга или квадрата, изготавливаются с помощью автоматизированных сварочных линий. Требуют выполнения точных расчетов перед монтажом. Применяются для конструкций, несущих на себе значительную нагрузку от домостроения.

Согласно ГОСТа 10992, армирование свай может быть продольным и поперечно-продольным.

Продольным способом армируют конструкции, устанавливаемые в устойчивом грунте средней плотности: супеси, глина, суглинки. В сейсмически активных районах такое армирование не применяют из-за плохого сопротивления на изгиб и растяжение.

Армированный продольный каркас состоит из рифленых металлических стержней, соединенных между собой с помощью перемычек. В продольном ряду должно быть от 4 до 8 рядов прутьев, сечением от 12 до 15 мм.

В процессе погружения верхняя и нижняя части сваи испытывают максимальную нагрузку. Чтобы конструкция не деформировалась, ее усиливают сверху стальными сетками, установленными на расстоянии 50 мм друг от друга. Таких сеток монтируют 4-5 штук. Нижнюю часть укрепляют стальной обоймой, изготовленной в форме конуса. Ее приваривают к выступающим прутьям арматуры, подогнутым вовнутрь.

Каркас округлой формы.

Продольно-поперечный способ более надежный. Из-за большого расхода металла, стоят такие опоры значительно дороже. Но они способны выдерживать повышенные нагрузки. Изготавливают каркас из металлических прутьев диаметром от 11 до 15 мм, класса А1 или А2. Поперечные перемычки, соединяющие продольные ряды, изготавливают из металла, сечением от 8 до 12 мм.

При армировании круглых опор иногда применяют стальную сетку, собранную в цилиндр.

Расстояние между поперечными перемычками выбирают в зависимости от плотности грунта. В центральной части шаг составляет 200-300 мм. Если опора более 12 м расстояние между перемычками должно быть не более 200 мм.

Верхние концы опор усиливают сеткой из арматуры, а на нижний конец надевают стальной наконечник.

Нормативы и типы устройства силовой конструкции

Технология армирования предполагает использование трех основных методик:

1. Монтаж армирующего каркаса продольного типа.
2. Продольно-поперечно армирование.
3. Армирование по методу предварительного напряжения.

Принципы устройства силовой конструкции описаны в таких нормативных документах:

• 
  сварные арматурные изделия для ж/б конструкций – ГОСТ 10922-90, ГОСТ 19804.4-78 и ГОСТ 19804.2-79;

• вычисления необходимого расстояния между элементами арматурного каркаса – СП 63.13330.2018;
• требования к качеству металлопроката для армирования свай – в вышеуказанном СП 63.13330, ГОСТ 5781-82, ГОСТ 10884;
• испытание ж/б конструкций на образование трещин – ГОСТ 19804.0.

Продольного типа

По технологии арматура располагают параллельно друг к другу без горизонтальных перемычек. Для свай с сечением 200х200 и 300х300 мм используют 4 прута, а для опорных элементов 350х350 и 400х400 мм – 8 стержней.

Назначение свай с продольным армированием – закладка фундамента в почвах средней плотности (глина, супесь, суглинок) под наземные сооружения.

Такие силовые конструкции обходятся дешевле, но они характеризуются слабым сопротивлением относительно растягивающих и сгибающих нагрузок. Эта особенность ограничивает сферу применения фундамента, исключая строительство гидротехнических сооружений.

Продольно-поперечного вида

Сварная конструкция такого типа состоит из продольных прутьев с приваренной арматурной сеткой или горизонтальными перемычками. По краям каркаса шаг между поперечными элементами составляет 100 мм, в средней части – 200 или 300 мм, если глубина опорной подошвы больше 13 м.

Опоры с армокаркасом продольно-поперечного типа выгодно отличаются устойчивостью к различным нагрузкам в процессе службы, а также свободно переносят столкновения с крупнообломочными породами.

Это расширяет сферу применения свайных фундаментов для строительства сооружений жилищного и промышленного назначения на:

• высокоплотных глинистых,
• песчаных,
• вечномерзлых грунтах,
• а также на участках с каменистыми включениями.

Помимо наземных сооружений, сваи с продольно-поперечным армированием подходят для возведения:

• дамб,
• мостов,
• причалов.

Метод предварительного напряжения

При изготовлении свай в металлическую форму помещают аромокаркас и растягивают его с помощью гидравлических домкратов. Одновременно на прутья оказывают воздействие энергией СВЧ-поля для уменьшения плотности стали. После этого опалубку заполняют раствором.

Когда бетон схватывается, натяжение ослабляют и прутья сжимаются до первоначального состояния. При этом сжимающие силы воздействуют на бетон, в результате чего он приобретает максимальную плотность.

Такой фундамент используют для строительства наземных сооружений, а также возведения построек на воде в геологических условиях, где силовая конструкция будет подвергаться изгибающим и растягивающим нагрузкам.

Расчет параметров каркаса

Свайный фундамент находит широкое применение при строительстве небольших домов из легких материалов. Чем выше масса постройки, тем шире должно быть сечение опоры. Наиболее часто применяют буронабивные сваи диаметром 30 см.

При расчете количества опор, их сечения и способа армирования нужно учитывать характеристики грунта на строительном участке и массу дома с учетом материалов, применяемых для строительства, мебели, людей, которые могут находиться в доме.

Такой важный этап лучше доверить профессионалам. При неправильных расчетах опора может не выдержать несущей нагрузки от домостроения и деформироваться или разрушиться. Это повлечет за собой в лучшем случае необходимость капитального ремонта, а в худшем варианте развития событий создаст угрозу жизни людей, находящимся в доме.

На устойчивых грунтах, при достижении пласта плотной почвы, достаточно будет свай, сечением 30 см и длиной 2, 5 мм. Для устройства фундамента под домостроения средних размеров понадобится около 40 штук армированных свай.

Какие столбы армируются?

Армированию подлежат все железобетонные свайные фундаменты, которые будут использованы для строительства жилых сооружений, а также построек I класса ответственности.
К таким силовым конструкциям относятся:

1. Забивные опоры.
2. Буронабивные и буроинъекционные столбы.
3. Винтовые бетонные стержни.

С целью экономии собственники могут использовать бетонные сваи без арматуры только в том случае, если их несущая способность и эксплуатационный ресурс удовлетворяет проектным условиям. Как правило, речь идет о строительстве легковесных построек на высокоплотных грунтах, которые могут оказывать незначительной деформирующее воздействие на фундамент.

Например, если буронабивные сваи диаметром 300 мм будут испытывать только вертикальную нагрузку от вдавливания в несущий пласт с высоким сопротивлением, то прочность фундамента будет достаточной без армирования. Металлические винтовые и полые забивные сваи армированию не подлежат.

Особенности для забивных опор

Армирование выполняется на одной производственной линии вместе с остальными этапами изготовления ж/б опор. При этом предприятия могут закупать готовые каркасы у сторонних компании или заниматься их производством самостоятельно. Ближе к концу каркаса пруты загибают к центру, формируя острие сваи.

Для строительства в геологических условиях с высокоплотным грунтом или большим содержанием крупнообломочных пород, острый конец конструкции защищают стальной обоймой. Верхнюю часть каркаса дополнительно оснащают арматурной сеткой с шагом в 50 мм, чтобы укрепить конструкцию для оптимального восприятия ударов молота.

Для изготовления каркаса используют горячекатаные рифленые пруты из стали класса АI и АII (Ø от 12 мм).

Для армирования свай по методу предварительного напряжения применяют металлопрокат из стали марок:

• 25Г2С,
• 35ГС,
• 30ХГ2С,
• 20ХГ2Ц (Ø12–20мм).

Для буронабивных и буроинъекционных оснований

Необходимость армирования набивного и буроинъекционного основания определяется на этапе проектирования после расчета нагрузок, несущей способности, а также анализа конструкции на возможность деформации.

Армокаркас для фундамента изготавливают из продольной рифленой арматуры класса АI и АII (Ø 10–16 мм). Для горизонтальных перемычек используют гладкий металлопрокат (Ø 6–8 мм).

Соединять конструкции можно двумя способами:

1. Фиксировать прутья вязальной проволокой.
2. Использовать сварочный аппарат.

Места сварочных швов защищают и покрывают гидроизоляционным материалом.

Армирование буронабивных свай

Буронабивные опоры изготавливаются на строительном участке, там же происходит и их усиление металлическим каркасом.

В грунте бурят скважину нужных размеров. Затем в нее с помощью крана вставляют предварительно смонтированный стальной каркас. Затем устанавливают трубу и заливают бетонным раствором.

Последовательность монтажа буронабивных свай:

1. Выполняют все необходимые расчеты. Определяют количество и диаметр свай.
2. Согласно проекту выполняют разметку расположения опор на участке.
3. Бурят скважину: 150-200 см земли удаляют с помощью буровой насадки, остальную глубину достигают, используя шнек.
4. На дно отверстия насыпают песок, толщиной 250-300 мм, песчаная подушка служит для повышения несущих свойств почвы.
5. Опускают обсадную трубу, выполняющую функцию опалубки.
6. Выполняют армирование буронабивных свай. В пробуренное отверстие с помощью крана вводят каркас из арматуры. Его изготавливают с горизонтальной обвязкой из вертикальных прутьев диаметром 10-16 мм.
7. Скважину заливают цементно-песчаным раствором, приготовленным в пропорции 1:3.
8. Обсадную трубу по мере заполнения полости раствором поднимают.
9. Когда скважина полностью заполнена бетонным раствором, обсадную трубу вынимают, формируют оголовок опоры.

Для предотвращения нарушения целостности только что залитой сваи, опоры заливают бетонным раствором через одну. Стоящую рядом сваю монтируют после того, как предыдущая наберет прочность не менее 30%.

Армирование буроинъекционных опор

Технология устройства буроинъекционных свай похожа на монтаж буронабивных опор. Меняется только последовательность при заливке и монтаже армирования.

При монтаже буроинъекционных опор сначала отверстие заливают цементным раствором, сразу пока он не застыл внутрь опускают предварительно смонтированный армированный каркас.

Буроинъекционное строительство включает в себя метод нагнетания мелкодисперсного бетона в заранее подготовленную скважину. Таким способом устанавливают опоры сечением до 25 см.

Армирование свай своими руками

Подготовить все необходимое для изготовления металлического каркаса нужно заранее. Для монтажа буронабивных опор понадобятся такие инструменты и материалы:

• болгарка для нарезки металлических прутьев;
• сварочный аппарат для монтажа армированного каркаса;
• вибрационный аппарат для уплотнения бетонного раствора внутри сваи;
• буровая машина;
• бетономешалка;
• лопаты;
• готовый бетон или его составляющие: песок, цемент, щебень;
• металлические прутья рифленые и гладкие;
• рубероид;
• проволока.

Пошаговая инструкция по армированию свай своими руками:

1. Стальные прутья нарезают на отрезки нужной длины с помощью болгарки.
2. Для поперечных перемычек отрезки прутьев выгибают до получения округлой формы или подготавливают 4 куска, которые впоследствии приваривают по бокам продольного каркаса.
3. Нужное количество продольных прутьев укладывают параллельно друг другу, соединяют их верхние, нижние концы и середину поперечными перемычками.
4. Собирают вторую часть каркаса. Соединяют между собой двойным сварным швом.
5. Обрабатывают составами против коррозии.
6. Опускают армированный каркас в подготовленное отверстие.
7. Заливают бетонным раствором, уплотняют его вибрационной установкой.

Соединение арматуры для свай с каркасом ростверка.
После монтажа свай и набора ими достаточной прочности приступают к монтажу ростверка. Монтируют опалубку из досок, которая должна быть выставлена строго по уровню.

Подготовка к процессу

Когда сборка армокаркаса будет проводиться своими руками, мастеру необходимо предварительно изучить нормативные требования, подготовить оборудование и запастись металлопрокатом в нужном количестве.

Необходимые инструменты

Чтобы сделать армокаркас своими руками, конструктору понадобятся такое техническое оснащение:

• болгарка для резки металлопроката;
• сварочный аппарат и/или вязальный пистолет/плоскогубцы;
• рулетка, карандаш, кисть для защиты швов антикоррозийной грунтовкой.

Определение количества материала

Согласно требованиям из СНиП 52-01-2003 (актуальная редакция СП 63.13330.2018), содержание продольной арматуры в силовой конструкции не должно быть меньше 0,1%. Поэтому сначала рассчитывают опорную площадь фундамента и в соответствии с этим значением подбирают количество прутьев.

Шаг между поперечными перемычками – 1 м. Размер хомутов определяют, исходя из конфигурации каркаса (кольцо, квадрат). Длину арматуры рассчитывают, складывая глубину скважины и высоту ростверка.

Как правило, на один узел идет 30–40 см вязальной проволоки. Удобно вести расчет, имея перед собой чертеж силовой конструкции с нанесенными размерами.