Устройство буронабивной сваи с применением обсадных труб

В тех случаях, когда фундамент для будущего строения возводится в условиях сложных грунтов с большим риском их сдвига, целесообразно применение буронабивных свай с обсадной трубой. Данная технология, которая признается одной из наиболее безопасных, также используется в тех случаях, когда будущее здание планируется возвести на территории, характеризующейся плотной застройкой.

Фундамент из буронабивных свай

Определение обсадной трубы

Осадные трубы
Диаметр буронабивных стержней составляет 0,35 – 1,5 метра, длина достигает 30 метров, такой тип свай используется при высоких нагрузках и при глубоком расположении стабильных слоев почвы.

Технологию применяют в условиях:

• сосредоточенных горизонтальных и вертикальных нагрузок;
• на стройплощадках с непростой инженерной и геодезической обстановкой;
• в случае близко стоящих построек.

Бетонолитные трубы включают несколько секций со специальными стыками для надежного и быстрого соединения. Бетон в воронку загружают из автомобильного миксера или используют подающий электовибробункер с пневмоударным приспособлением. Использованный кокон вынимают из скважины после наполнения бетоном заданного участка по высоте.

Бетон в стволе скважины уплотняют вибратором, который крепят на входящей воронке обсадного корпуса. После полной заливки головку сваи формируют с помощью инвентарного станка и утепляют зимой. Устанавливают наклонные и вертикальные элементы по технологии буронабивных оболочек. Стационарные капсулы погружают дрейтеллером (поворотной платформой), а извлекаемые участки заглубляют и извлекают с применением вибропогружателя.

Какие изделия лучше выбрать и почему?

Лучший выбор вида свай зависит от:

• условий стройучастка (характеристики грунтового основания),
• вида строения (дом или приусадебные подсобные постройки),
• стоимости готовых изделий.

В одном случае лучше использовать металлические трубы, винтовые сваи, а в другом случае будет дешевле использовать б/у ж/б изделия. Это решает сам застройщик, взвесив все эти факторы вместе.

Разновидности набивки свай

Этапы сборки буронабивной сваи
Устраивают сваи по принципу стены в земле. Ствол роют гидравлическим грейфером под защитой бентонитовой смеси. Бетон не расслаивается в бетонолитных коллекторах и не смешивается с грунтовой жидкостью, которая бывает в проходах при бурении. Бетонирование проходит равномерно до низа скважины, при этом шлам выходит на поверхность.

Популярные методы набивки свайных стоек:

• бурение в инвентарной обсадной капсуле;
• ударно-канатное забуривание;
• способ непрерывного полого шнека;
• завинчивание обсадной оболочки;
• вибропогружение полой колонны;
• выемка грунта под защитой глинистой смеси.

Уширение внизу сваи делают взрывным методом. В готовой скважине монтируют обсадную оболочку так, чтобы она не доходила до дна прохода на 1,2 – 1,5 метра. В трубу опускают заряд требуемой массы, и детонатор выводят наверх к подрывному устройству. Взрывают после заполнения скорлупы бетоном, в результате смесь попадает в расширенную нижнюю сферу. Остаток пространства наполняют бетонной смесью до верха.

Какие бывают свайные набивки

Использование буронабивных свай является наиболее эффективным методом организации заглубленного фундамента. В процессе обустройства осуществляется бурение на требуемую глубину, где свайный ствол оснащается увеличенной нижней частью. Это дает возможность дополнительно набить туда бетонную смесь, грунт и песок.

Получить подобное «уширение» на нижнем отрезке помогает использование специального бурового оборудования, распирающего породу. В дальнейшем бетонную смесь трамбуют, для чего даже может применяться взрыв направленного действия, уплотняющий породу.

Для получения цилиндрических полостей в почве используются разные методики, что и породило следующую классификацию набивок свай:

• Буронабивная.
• Песчаная.
• Грунтобетонная.
• Пневмонабивная.
• Частотрамбованная.
• Вибротрамбованная.

При выборе подходящего варианта основным критерием всегда был тип грунта на строительном участке. Благодаря появлению современных технологий в настоящее время может использоваться один и тот же метод, вне зависимости от типа почвы.

Проверка на эффективность метода проводится специалистами:

• Стенки колодца не укрепляются.
• Для укрепления пробуренного ствола используется глинистый раствор.
• Используются обсадные изделия.

Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб

Инвентарный метод представляет собой применение обсадных капсул, заглубляемых в процессе и вынимаемых после бетонирования.

Различают разновидности установки:

• пневмотрамбованные стержни;
• вибротрамбованные сваи;
• частоттрамбованные стойки.

Пневмотрамбование используют для оснований с высокой отметкой стояния почвенной жидкости. Смесь подается в обсадную капсулу под давлением воздуха небольшими долями. Работа ведется через пневмонагрнетательный шлюзовой отсек с клапанами вверху и внизу для дозированной подачи.

Вибротрамбование применяют в сухих местах. В землю методом вибрации погружают обсадной корпус, который на конце снабжают съемным наконечником из железобетона. Вибропогружатель снимают, а трубу на 0,8 – 1,0 м наполняют раствором и опускают трамбующую штангу. В результате наконечник вдавливается в грунт и получается расширенная пята. Обсадная капсула извлекается после наполнения бетоном.

Частотрамбование использует обсадку с чугунным башмаком внизу. В полости колонны ставят арматурный каркас и погружают ее под ударами молота до нужной отметки. При движении труба уплотняет почвенные слои. Оболочку постепенно поднимают вибрационным методом параллельно с подачей смеси, при этом молот по-прежнему уплотняет бетон, а башмак вдавливается в землю внизу прохода.

Предназначение обсадки в скважинах

Обсадная труба предотвращает осыпание грунта
Труба сдерживает землю от осыпания внутрь скважины, поэтому правильно выбирают материал стенок. Подбор зависит от диаметра сваи и физико-механических характеристик почвы. Часто материалом служит пластик или металл. Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб используется в любых геологических ситуациях, нестабильных почвах.

Обсадку применяют в условиях:

• неожиданного изменения толщины плотных слоев;
• при прорезке массивов насыпей с валунами или остатками бетона, камней внутри;
• в городе.

Оболочки до 10 метров ставят для средней и малой нагрузки (малоэтажное строительство). Не применяют буронабивной метод в вечной мерзлоте, при обнаружении агрессивных почвенных жидкостей или действии на ствол промышленных отходов в земле.

Сваи с набивкой длиной до 50 метров устраивают во влажных землях. Обсадки ставят в неоднородных текучих почвах с вкраплениями супесей и песчаных пластов. Обсадные сваи до 60 метров монтируют с помощью мощного оборудования на любых грунтах. В сейсмических регионах технология обсадки предусматривает металлические оболочки, которые не вынимают после нагрузки бетоном.

Условия применения

На выбор вида свайного фундамента влияет несколько факторов таких, как:

1. Характеристики грунта.
2. Технология установки.
3. Экономическая целесообразность.

Характеристики грунта

К ним относятся:

• плотность,
• структура почвы,
• пучинистость,
• глубина промерзания,
• уровень грунтовых вод.

Если структура почвы имеет в своём составе много каменистых включений, то при установке винтовых свай возможно повреждение антикоррозионного покрытия металла, что значительно повлияет на срок службы свай. В этом случае предпочтение отдают железобетонным, пластиковой и а/ц продукции.

Характеристики грунтового основания являются отправной базой для расчёта длины сваи, соответственно и длины самой трубы.

Если расчётная глубина заложения опор значительно не совпадает со стандартными размерами готовых ж/б изделий и винтовых опор, застройщик выбирает пластиковые или а/ц трубы. Они легко поддаются резке для корректировки их продольных размеров.

Технология установки

В этом отношении большим преимуществом обладают винтовые опоры. Их установка не требует земляных работ, что необходимо при устройстве фундамента из других видов труб.

Если планируется строительство лёгких построек, то в этом случае можно обойтись забивкой отрезков водопроводных труб.

Монтаж свайного фундамента из пластиковых и а/ц труб потребует применение технологии бурения земельного участка. При небольшой глубине заложения и малого диаметра трубы используют садовый бур. В других случаях арендуют буровую установку для сверления глубоких скважин большого диаметра.

Экономическая целесообразность

Стоимостный фактор является одним из основополагающих факторов, влияющих на выбор вида свай. Особенно это чувствительно отражается на общей сметной стоимости строительства при большом количестве точечных опор. В этом случае выбор во многом зависит от финансовых возможностей застройщика.

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.

Правила выполнения работ

Бурение под защитой обсадной трубы
При установке обсадки и выполнения набивки используют нормативные документы СП 24.13.330, СП 28.13.330, СП 45.13.330, а также руководства отраслевого и ведомственного значения. Для конкретного случая составляют проект производства работ (ППР), типовые карты технологии на процесс.

Сверлильной установкой со шнеком или буром делают проход выбранного сечения и протяженности. Устье скважины обсаживают стальным участком трубы. Уширение внизу выполняют, если это есть в проекте. Проводят документальное освидетельствование скважины после окончания бурения. В ствол ставят арматурную конструкцию для повышения несущей способности. Бетонирование проводят способом перемещающейся оболочки, используют бетонолитные трубы. Они бывают прямого или телескопического вида.

Бетон готовят на месте в бетономешалках или привозят с завода. Смесь постоянно перелопачивают до момента укладки в конструкцию, но не больше 12 часов, иначе уменьшится прочность.

Буронабивные сваи на грунтах с избыточным содержанием грунтовых вод

Наиболее рациональным признано использование буронабивных свайных опор в ходе установки основания на неустойчивых почвах. За счет доступности конструкции в ходе бурения скважины сваи оборудуются с дополнительной фиксацией стенок, образуемых посредством избыточного давления влаги или раствора глины.
Устройство скважины осуществляется как ударным, так и вращательным способом. В случае прохождения бура через твердые скальные породы целесообразно применять специальные сменные рабочие насадки ударного вида.

Ход работ

Устройство буронабивных свайных опор с фиксацией раствора из глины:

1. Установка бурового механизма и изготовление скважины.
2. Изготовление расширительной плоскости.
3. Монтаж каркаса из арматурных прутьев.
4. Установка обсадных труб.

Для регулирования неконтролируемого разброса извлекаемых масс по периметру буровой установки в ее направлении монтируются под уклоном деревянные желоба, изготавливаемые из любых подручных материалов.

В ходе работ через бур подается раствор из глины, основным предназначением которого является противодействие обрушению почвы создаваемым гидравлическим давлением. В конечном итоге при постоянной циркуляции состава на боковых стенках образуется глинистая корка.

Посмотрите видео, как происходит монтаж опор своими руками.

По завершении мероприятий, связанных с бурением скважины и очистки отработанного забоя, в пробуренную скважину устанавливается армированный каркас. Заключительным этапом технологии ВПТ является фиксация бетонолитных обсадных труб. С началом бетонирования трубу извлекают из скважины по аналогично описанному выше способу, а оборудованную сваю подвергают формовке.

В случае использования секционных конструкций с подъемом каждого из составных участков необходимо разъединять соединительные хомуты, тем самым снизив удельный вес обсадной конструкции и сократив усилия по ее извлечению.

Рекомендации по работе на разных грунтах

Перед установкой обсадки делают скважину в грунте, поэтому качество почвы учитывают при выборе агрегатов и типа буронабивной сваи.

Металлические и пластиковые капсулы ставят в земляных слоях:

• торфяные грунты;
• глинистые почвы, глины;
• пески, супеси;
• суглинки.

В обводненных пластах, неустойчивых, плывучих, просадочных грунтах бетонирование проводится не позже 8 часов после выполнения скважины. В устойчивых категориях земель нормативное время начала бетонирования продлевают до 24 часов.

Если возможность укладки смеси в обозначенные сроки отсутствует, нельзя начинать бурение до появления благоприятных обстоятельств. Сверление начатых проходов останавливают на уровне 2 м до проектной отметки и расширения не выполняют.

Выбор диаметра изделий

Для определения сечения сваи применяют таблицы из ГОСТ 10.060.0-1995 и ГОСТ 19.804.2-1979. В них приводится соотношение диаметра стержня, площади его опоры, расчетной несущей способности. Помимо этого есть сведения об объеме бетона, числе вертикальных арматурных элементов и расходе металлического прута на каркас.

Вначале проводят сбор нагрузок от строящегося объекта, высчитывают фактическое давление на свайный фундамент. После этого рассчитывают требуемую площадь основания стойки. Но по таблицам квадратуру пяты подирают без расчета.

Принимают во внимание тот факт, что фактическая нагрузка с применением необходимых коэффициентов не должна быть больше расчетного сопротивления грунта. Подбирают соответствующее значение в таблице и определяют диаметр сваи. Сложные расчеты проводят инженерные работники, к которым обращается заказчик для нахождения параметров фундамента.