Вторым этапом бурения создаются скважины между уже установленными сваями, после чего производится армирование. Армировочный каркас опускается либо до начала бетонирования (при наличии обсадной трубы), либо после того, как скважина заполнена бетоном с помощью вибропогружателя.
Буронабивные сваи
В условиях слабых грунтов (таких как торфяники и болотистая местность), а также в городских условиях для строительства фундаментов активно применяются буронабивные сваи. Их использование обосновано особенностями грунта: создание других типов фундаментов в таких условиях может быть либо технически невозможным, либо экономически нецелесообразным.
Буронабивные сваи представляют собой метод установки свай, который подразумевает бурение отверстия и последующее заполнение его бетоном. Этот процесс включает обязательное использование металлической арматуры для обеспечения прочности конструкции. В частном загородном строительстве необходимость в опалубке может варьироваться в зависимости от типа грунта: на устойчивых основаниях, где отсутствует риск обрушения стенок скважины, опалубка не требуется. В крупномасштабном строительстве с аналогичными целями широко используются обсадные трубы.
Области применения
- В условиях городов, где традиционные методы забивки свай могут оказывать динамическое влияние на соседние здания.
- На сильно заболоченных территориях или в других местах с слабыми грунтами, когда несжимаемый слой располагается на значительной глубине.
- Для возведения зданий на сложном рельефе.
- Для строительства массивных промышленных объектов и сооружений.
- Экономически нецелесообразно применение такого фундамента для легких каркасных или деревянных сооружений.
Наиболее детальная классификация буронабивных свай представлена в Своде правил с обозначением СП 50-102-2003. В этом документе описываются различные методы проектирования оснований на базе свай.
По способу изготовления сваи набивного типа подразделяются на:
- Устанавливаемые путем погружения специализированных труб, на конце которых располагается металлический «башмак» или заостренная бетонная пробка, оставляющаяся внутри скважины при извлечении трубы по мере заполнения её внутреннего объема бетоном;
- виброштампование выполняется в скважинах, заполненных бетоном, который уплотняется с помощью специализированной трубы с вибропогружателем;
- конусообразные или пирамидальные скважины формируются в земле и заполняются бетонной смесью.
Рис.1 Буронабивная свая
По типу конструкции буровые скважины классифицируются на:
- с равномерным сечением и расширением в нижней части;
- круглосечные, с применением вибросердечника, состоящего из нескольких сегментов;
- с упрочнением забоя путём трамбовки крупного щебня;
- с камуфлетной пятой (расширением внизу), формируемой взрывом заряда в самом низу скважины и заполняемой сверху раствором – полость после detonations заполняется сыпучим бетоном, который подается из скважины;
- буроопускные с камуфлетной пятой – в скважину с образовавшейся камуфлетной полостью, заполненной неполимеризованным бетоном, устанавливается стандартная железобетонная свая;
- буроинъекционные (инжекционные) – в скважину малого диаметра вводится бетонный раствор с мелкой зернистостью, основанный на цементе и щебне;
Рис. 2 Процесс погружения буронабивных свай
- буроинъекционные сваи – это тип свай, при котором после бурения скважины бетонный раствор подается под давлением через полый шнек, который затем постепенно вынимается;
- инъекционные сваи типа РИТ – грунт уплотняется с помощью технологии импульсных разрядов;
- сваи-столбы – при их установке бурят скважины, которые могут быть уширенными или обычными, и производят последовательную укладку раствора из цемента и песка, либо устанавливают бетонные элементы в форме призмы или цилиндра.
Метод непрерывного проходного шнека также известен как технология SOB-колонны и CFA. Последнее обозначение является аббревиатурой от английского термина «continuous flight auger», что в переводе означает «бурение бесконечным шнеком».
Ключевые методы, применяемые при создании буровых свай.
Для бурения скважин при сооружении буровых свай специалисты нашей компании чаще всего используют следующие методы:
а) непрерывный полый шнек (НПШ);
б) обсадные трубы, которые погружаются и извлекаются с применением вибропогружателя;
в) обсадные трубы, устанавливаемые с помощью дрейф-теллера.
Метод НПШ (Непрерывного Полого Шнека) является наиболее популярным способом производства буровых свай из бетона и железобетона за пределами России. Суть этого метода заключается в том, что скважина бурится специальным шнеком с внутренней полостью (трубой), закрытой заглушкой, которая предотвращает попадание грунта внутрь. Когда достигается необходимая глубина, шнек, оборудованный спиральными ребрами, начинает поднимать грунт на поверхность. Параллельно с этим через внутреннюю полость шнека под давлением закачивается бетонный раствор, что позволяет постепенно поднимать шнек. После того как скважина полностью заполнена бетонной смесью, шнек отклоняется в сторону, и с помощью вибратора погружается в свежезалитый бетон арматурная конструкция или же остается без армирования. Заправка бетонной смеси под давлением также способствует дополнительному уплотнению грунта вокруг скважины, что в конечном итоге улучшает её несущую способность.
Обсадные трубы представляют собой изделия с диаметром, который немного меньше диаметра скважины. Основное назначение этих труб заключается в следующем:
— удерживание давления грунтовых слоев, окружающих скважину;
— защита скважины от возможного обрушения стенок в процессе бурения;
— предохранение стенок скважины во время установки стального каркаса, который используется для армирования сваи.
Дрейтейлер (Drehteller) – это выражение, которое пришло из немецкого языка и обозначает переходное устройство для соединения обсадных труб с различными диаметрами к ротору (вращающей части) буровой установки.
Выбор технологии изготовления буровых железобетонных свай зависит, прежде всего, от экономических факторов и геологических особенностей участка, на котором планируется строительство здания или сооружения.
При бурении скважин обычно производится удаление обсадных труб. Исключительно их оставляют в тех случаях, когда скважина пробурена в грунтах с фильтрацией подземных вод, превышающей 200 метров в сутки. Также это возможно при укреплении склонов, подверженных оползням, и в ряде других ситуаций, которые имеют техническое обоснование.
Буронабивные сваи (БНС): оборудование и технологии
Буровые и буронабивные (скважинные) сваи имеют цилиндрическую форму и могут расширяться (увеличиваться в диаметре) в нижней части. В строительной практике для их устройства применяются различные технологии. Например, можно обойтись без укрепления стенок скважины обсадными трубами или использовать их, а также применять методы взрывного или вибрационного уплотнения грунта вокруг скважины и много другое. Такие сваи подходят для возведения различных объектов, включая жилые, общественные и промышленные здания. Они способны справляться с сосредоточенными горизонтальными и вертикальными нагрузками значительной величины, что делает их актуальными на строительных площадках с сложными и тяжелыми геологическими условиями.
Наши проектировщики советуют применять буронабивные сваи в тех случаях, когда их проектируемая длина превышает 12 метров. Для более коротких свай предпочтительнее использовать заранее изготовленные железобетонные погружные сваи, которые производятся на заводах по выпуску ЖБИ (железобетонных изделий). Такие забивные сваи подходят для средних и легких нагрузок, например, при возведении сельскохозяйственных зданий.
Тем не менее, буронабивные сваи могут использоваться также из-за специфических условий строительства, связанных с отсутствием местных предприятий, способных качественно произвести и правильно установить погружные сваи из бетона или железобетона, а также из-за высоких транспортных расходов на их доставку из других регионов.
Буронабивные сваи целесообразно применять в ситуациях, когда необходимо проходить через слои насыпного грунта, содержащие значительное количество твердых включений, таких как крупные строительные отходы, обломки старых зданий и конструкций из железобетона, камня или бетона, а также скопления валунов и моренных гряд. Это особенно актуально в тех случаях, когда установка железобетонных свай с помощью забивки или вдавливания становится затруднительной или даже невозможной.
Наше предприятие для производства буровых свай применяет оборудование итальянского производителя Casagrande. Эта компания изготавливает роторные буровые установки, которые в рабочем состоянии имеют вес от почти 30 до 115 тонн и обеспечивают вращающий момент на роторе (вращателе) не менее 430 кНм. Передовые технологии, реализованные в модели ХР, позволяют использовать мощность встроенного дизельного двигателя с максимальным коэффициентом полезного действия. Это достигается благодаря электронному перераспределению усилий, создаваемых гидравлической системой.
Буровая установка данной модели эффективно выполняет следующие задачи:
— бурение скважин с использованием обсадных труб, которые устанавливаются при помощи гидравлического обсадного стола или вращательного привода, работающего на базе буровой установки.
— бурение глубоких скважин, которые не защищены обсадными трубами, но стабилизированы с помощью бурового раствора. В качестве такого раствора часто используется густой глиняный состав с добавлением воды;
— специальные методы бурения, такие как скважины под сваи FOW, а также бурение с вытеснением грунта (известное как метод «раскатки» – FDP), системы смешивания грунта типов CSM и SMW;
— бурение, осуществляемое с применением телескопической штанги Келли, что исключает необходимость в использовании осциллятора для обсадной трубы.
Наша компания использует при установке буронабивных свай (БНС) преимущественно такие технологии:
Технология НПШ значительно превышает по производительности традиционные методы, благодаря своим технологическим особенностям, что позволяет сократить затраты трудозатрат и длительность работ.
Преимущества буронабивных свай
При выборе буронабивных свай учитываются их выдающиеся преимущества:
- Минимальное воздействие на фундаменты соседних строений через грунт.
- Отсутствие разрушительного влияния на подземные коммуникации.
- Сваи располагаются на глубине промерзания, что предотвращает их пучение и появление трещин на фасаде зданий.
- Не требуется вывозить soil с строительного участка.
- Низкий уровень вибрации и шума, что позволяет проводить работы рядом с жилыми домами.
- Долговечность использования.
- Высокая скорость монтажа.
- Снижение затрат и сокращение времени строительства.
- Технология не наносит вреда окружающему рельефу и подходит для сложных почвенных условий и плохих грунтов.
Классификация и конструкция буронабивных свай
Технология устройства буронабивных свай включает в себя использование бетона и арматурных стержней.
Для создания фундамента используются методы, зависящие от типа грунта, залегающего на строительной площадке:
- Сухой метод. Этот подход применяется для свай, которые не требуют предшествующего укрепления стенок скважин. Подходит для устойчивых грунтов, которые не оползают во время бурения и не осыпаются при заливке бетона. К таким грунтам относятся глинистые тугопластичные, а также грунты от полутвердой до твердой консистенции.
- Укрепление стенок скважин с помощью повышенного водяного давления или глиняного раствора. Этот метод используется для предотвращения обвалов при бурении водонасыщенных нестабильных грунтов (глинистые мягкопастичные и текучепластичные).
- С применением трубчатых оболочек (трубобетонные). Данная технология актуальна для строительных работ на водонасыщенных разнородных глинистых грунтах с текучей консистенцией, содержащих прослойки песчаных и супесчаных слоев. Использование таких методов необходимо при возведении особо важных сооружений, а также при строительстве в водоемах или на территории с обильным水。
- С использованием обсадных труб. Эта методика подходит для эксплуатации в слабых и водянистых грунтах, где отмечается высокая уровень грунтовых вод.
Строительная площадка с подготовленными для заливки бетоном обсадными трубами, оснащенными арматурой. Источник: izhevsk.ru
Преимущества: высокая скорость выполнения работ, эффективная производительность, минимальный уровень шума и отсутствие вибраций. Применяются в условиях плотной городской застройки. Снижение стоимости работ обеспечивается за счет исключения операций по вывозке грунта.
Типы буронабивных свай
Буронабивные сваи подразделяются на несколько подкатегорий, основным критерием классификации является технология их изготовления:
- Метод непрерывного полного шнека. Шнек представляет собой полую трубу с обратным клапаном, который предотвращает попадание изымамого грунта внутрь. На трубе установлен спиральный бур. Пространство в скважине заполняется бетоном под давлением. Конструкция дополнительно усиливается армированным каркасом, который вводится с помощью мощного вибратора.
- Метод использования обсадной трубы. Этот способ применяется в условиях рыхлого грунта. Наличие трубы необходимо для предотвращения обрушения земли во время установки арматуры и под действием бетонного раствора. В грунте бурят скважину, соответствующую диаметру трубы. После этого в отверстие помещают обсадную конструкцию. Затем осуществляется извлечение бура, и устанавливается арматура, предварительно покрытая защитным слоем бетона толщиной 0,6 см. После завершения этих этапов бетонная смесь заливается, и обсадная труба извлекается.
Технологические особенности
Параметры буронабивной сваи выбираются по диаметру на основе данных, полученных во время геодезического обследования площадки, а также с учетом других природных условий.
В процессе проектирования рассчитывается общая масса здания и определяются расчеты, необходимое количество свай для его возведения.
Информация о буровых сваях и их несущей способности представлена в таблице.
