Инновационный и эффективный метод устройства силовой конструкции — буроинъекционные сваи

Устройство буроинъекционных свай

Для создания БИС используется бетонная смесь на основе цемента марок М400 и выше, с густотой не выше 29%. Соотношение цемента песка и воды – 1:1:0,4 либо 1:2:0,7. В состав раствора добавляют песок мелких фракций, размером не более 1 миллиметра.

Фактическая прочность бетона буроинъекционной сваи должна составлять не меньше 15 МПа спустя 7 дней после ее создания, и не меньше 30 МПа спустя 28 дней.Для армирования, в зависимости от габаритов БИС и типа грунта, могут использоваться как единичные арматурные прутья, так и арматурные каркасы. В исключительных ситуациях для армирования могут использовать стальные трубы

Совет эксперта! Армирование БИС обязательно для свай любой глубины и диаметра.

Рис. 1.6: Армокаркас для укрепления БИС

Тип армокаркаса определяется в зависимости от особенностей грунта и несущей нагрузки, которую будет испытывать свая. Каркас может быть либо однородным по все длине БИС (в неустойчивой почве), либо смешанным (сваренный цилиндрический каркас в месте наибольшего изгибающего давления на сваю, и одиночная арматура по остальной длине БИС) в нормальных грунтах.Армокаркас изготавливается из горячекатаной арматуры классов А5 и А4, диаметр которой для конструкций разного размера определяется требованиями СНиП 2.02.03-85.

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.

Спецтехника для установки свай

Для организации буроинъекционных опор используют мобильные буровые установки (МБУ). При сооружении фундаментов чаще всего используют колесные МБУ.

Буровое оборудование МБУ находится на основной платформе, которая крепится к транспортному шасси на шарнирных соединений. С учетом вида платформы спецтехника бывает поворотной и фиксированной. Для бурения каждой следующей скважины МБУ с фиксированным механизмом необходимо изменять положение, при этом наличие поворотной техники позволяет машине бурить одновременно несколько скважин с учетом их расположения.

Основная рабочая часть МБУ — буровая колонна, состоящая из вертлюга, бура шнекового типа, подъемных цилиндров, вращателя и металлической мачты, по которой передвигается шнек.

Острие бура комплектуется заглушкой, предотвращающей заполнение скважины землей во время разработки полости. При окончании бурения, когда производится заливка бетоном, подаваемый по скважине раствор выдавливает из своего штатного места заглушку.

Нагнетание состава в шнек происходит за счет бетононасоса. МБУ подсоединяется к буровой колонне с помощью вертлюга, куда подключаются подающие шланги. Допустимое давление подачи бетонного раствора — 10 мПа.

https://youtube.com/watch?v=knQyMVTeTfc

Способы устройства буронабивных свай

В зависимости от прочностных и несущих показателей грунта применяются разные типы обустройства буронабивных свай

В зависимости от прочностных и несущих показателей грунта применяются следующие типы обустройства буронабивных свай:

1. Сухой, при котором не применяется дополнительного крепления стенок скважины;
2. С применением глинистого раствора для укрепления и минимизации обрушения стенок скважин;
3. Крепление обсадной трубой.

Разберем все варианты подробнее:

1. Сухой способ показан для устройства скважин в грунтах высокой устойчивости: присадочных, глинистых полутвердой, тугопластичной консистенции, которые могут держать стандартные параметры диаметра стенок свай. Скважина пробуривается на нужную глубину, после завершения работ по бурению, при необходимости скважину армируют каркасом и затем проводят процесс заливки бетона. Бетонирование происходит методом вертикального перемещения трубы (стандартным). Сухой способ применяется для изготовления буронабивных свай диаметра 400-1200 мм длиной до 30 метров.

1. Песчано-глинистые или глинистые растворы применяются для укрепления стенок скважины. При этом соблюдается не только повышение прочности грунта, но и предотвращение размывания свай подземными водами. Скважины бурят обычным способом, а раствор подается по мере бурения под давлением. Смесь поднимается вверх стенок, выдавливая из отверстия разрушенные грунты. Для обеспечения нормируемого расхода смеси, обустраивается отстойник с фильтрами, где происходит осаждение грунта и состав подается снова в скважину. Излишки глинистого раствора поднимаются вверх в процессе бетонирования формы.

1. Третий вариант обустройства основания подразумевает применение обсадных труб. Данная технологическая тонкость позволяет создавать прочный и надежный фундамент на грунтах любой несущей способности. Обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или вынуты в процессе заливания бетона. Бурение производится вращательно-ударным способом. После зачистки шурфа подается раствор бетона, формируется свая посредством вертикально перемещаемой трубы.

Необходимо помнить, что вне зависимости от типа свай, процесс бетонирования непрерывный

Необходимо помнить, что вне зависимости от типа свай, процесс бетонирования непрерывный! Но если сваи располагаются с шагом меньше 1,5 метров, то их бетонируют через одну, чтобы не нанести повреждения уже готовой свае, когда придется трамбовать смесь в соседнем шурфе. Пропущенные элементы бетонируют только после того, как ранее подготовленные сваи уже набрали достаточную прочность.

Буронабивные сваи имеют как плюсы, так и минусы, сдерживающие широту применения конструкций. К последним относятся такие факторы, как:

• Сниженная удельная несущая способность, по сравнению, например, с ленточным фундаментом;
• Высокая трудоемкость работ, например, в сравнении с винтовыми сваями;
• Обязательность закрепления свайных скважин в слабых грунтах;
• Сложности процесса бетонирования в почвах с повышенным водонасыщением;
• Невозможность контроля качества готовых свай.

Обустройство буронабивных свай показано в теплое время года, когда грунт достаточно прогрет – это требуется для схватывания бетонной смеси. Однако, если температурный режим низкий, применяется подогрев. Это технология, применяемая именно для строительства фундамента зимой и обеспечения должной крепости несущей основы. Бетон в сваях буронабивного типа греется посредством трубы, закладываемой в тело сваи. Технологически иногда допускается прогрев посредством электрических приборов, но это дорого. Обязательность применения прогрева показана правилами СНиП, при этом снижается опасность деформации конструкций из-за морозного пучения. Чтобы максимально минимизировать такие риски, лучше всего отлить сверху фундамента на буронабивных сваях монолитную плиту и обустроить ростверк выше уровня земли.

Виды и особенности

Каждая опора фундамента – это цельный или полый внутри стержень, предназначенный для вертикального заглубления в грунт. По материалу изготовления опоры для свайно-ростверкового фундамента могут быть такими:

1. Деревянные. Делаются из толстого бруса или других пиломатериалов. Используются довольно редко из-за огромного количества минусов – малого срока службы, разрушения от влаги, гниения, влияния микроорганизмов. Возможная сфера применения – стройка небольших хозяйственных сооружений.
2. Железобетонные. Считаются наиболее популярными благодаря высокой несущей способности. Сваи приобретают в готовом виде или заливают непосредственно на площадке, делая внизу небольшое расширение – «пятку» для заякоривания в почве. Любые бетонные опоры при заливке надо армировать. Глубина их заглубления может достигать 3 метров.
3. Металлические. Хорошо подходят для частного домостроения, для домов и бань из дерева, каркасных зданий. На слишком большие нагрузки они не рассчитаны, а коррозия делает такие опоры менее долговечными, чем железобетонные. Для изготовления металлических опор используют отрезки двутавров, швеллеров, балок, рельс.

Заглублять сваи в грунт можно разными способами. Классификация фундаментов по способу погружения такова:

1. Винтовые. Сваи для конструкции изготавливаются на заводе из толстых труб со стенкой от 4 мм. Нижняя часть опор представляет собой лопасть, вращающуюся по спирали, с соответствующей конфигурацией. Наконечник опор острый (литой или приваренный), поэтому они работают наподобие саморезов – завинчиваются в почву. Обычно монтаж винтовых конструкций производится с привлечением специальной техники, но небольшие сваи могут вкручиваться даже вручную. Большой плюс – возможность повторного использования винтовых свай.
2. Забивные. Выполняются из металла или бетона с армированием, могут быть пустотелыми. Забиваются в заранее подготовленные скважины с помощью особых механизмов. Построить фундамент с такими опорами несложно, процесс движется очень быстро. Минус – сильные подвижки грунта при забивании. Необходимо помнить, что это может вызвать разрушение расположенных рядом построек.
3. Буронабивные (набивные). Каждая опора заливается непосредственно на месте в установленную в скважину несъемную опалубку. Формы для заливки делают из рубероида, асбестоцементных труб, пластика. Внутрь обязательно ставят прутки арматуры, после чего вливают бетон. Преимущество – возможность сделать все работы своими руками, недостаток – длительный период застывания раствора. (Читайте статью на тему «Бурение фундамента — особенности, плюсы и минусы, этапы работы»)

Кроме того, сваи для фундаментов различаются по техническим возможностям и переносимости нагрузок:

• Висячие. Несущие способности обусловлены конкретными показателями — прочностью грунта под нижним концом, а также силой трения, влияющей на боковые стенки. Висячие опоры хорошо зарекомендовали себя в местности с низким уровнем грунтовых вод, а также при глубоком пролегании плотных пластов почвы.
• Стойки. На сваи этого типа могут воздействовать самые высокие нагрузки. Они представляют собой прочные опорные конструкции, формируют жесткое сцепление с плотными слоями грунта.

Разновидности ростверков

При выборе плана постройки здания и типа фундамента нужно определиться и с ростверком, который будет изготовлен. По материалу исполнения и конструктивным особенностям ростверк может быть таким:

• Монолитно-железобетонный. Применяется чаще всего, пригоден в качестве основания под здания разной этажности. Внешне представляет собой ленту или цельную плиту, заливается на месте. Удобен для формирования пола по его верхней части.
• Сборный. Изготавливается из металла, выглядит как обвязка или сварной каркас. Обычно применяется при возведении каркасных домов, либо гаражей, бань, хозпостроек.
• Сборно-монолитный. Отдельные элементы из бетона собираются на площадке в единое целое с помощью специальных замков и других стыковочных деталей.

Ростверк для фундамента может находиться на поверхности почвы или углубляться вниз. Самый надежный тип ростверка – заглубленный. По сути, он напоминает обычный ленточный фундамент, поскольку располагается ниже промерзающего пласта. Для заглубленных ростверков действует ограничение: их не применяют на сложных, обводненных, сильно пучинистых грунтах из-за высоких нагрузок на боковые стенки.

Схема создания незаглубленного ростверка для основания здания еще проще, ведь такая конструкция ставится над почвой с зазором и не требует рытья траншеи. Этот вариант идеален для рыхлых, пучинистых, постоянно смещающихся грунтов.

Особенности технологии устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Стальные трубы выпускаются в виде отрезков от 1 до 6 м. Колонну наращивают преимущественно сварным методом или болтовым соединением. Если колонна составляется из секций разного диаметра, мы используем понижающие вставки.

Существует два способа погружения труб:

• ударный. Трубу забивают в землю, по мере опускания приваривая/присоединяя следующие секции;
• вращательный: скважины бурят на длину одного отрезка трубы, помещают секцию, бурят дальше.

Погружение, удерживание и извлечение труб выполняется при помощи обсадного ствола, зафиксированного у основания бурового оборудования и подключенного к его гидросистеме.

Область применения различных видов свай набивного типа

Ограничения по области использования этого типа свайных конструкций касаются их расположения в структурах грунтовых вод, имеющих агрессивную реакцию или промышленных отходов. Дополнительные ограничения касаются невозможности применения этих опорных изделий на почвах, в которых присутствуют крупные частицы камней или твердых минеральных образований.

Набивные сваи на проблемных грунтах

Буронабивные сваи устанавливаются на объектах, имеющих большие нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Их монтируют в местах наличия остаточных элементов из камней, бетона или железобетона, в местах с твердой консистенцией глинистой структуры, на участках где недопустимо использование свай забивного типа из-за риска провоцирования деформации конструкций расположенных вблизи.

Набивные сваи, монтаж которых производится с применением вертикальных труб с теряемым башмаком, заполняемых уплотненным бетонным раствором в области опоры основания. Эти устройства отличаются большей эффективностью использования несущих характеристик почвы и используются при наличии колебаний уровней расположения плотных слоев грунта или в случае отсутствия конструкций из железобетона.

Рекомендации по применению буроинъекционных свай

Необходимость монтажа БИС вызвана отсутствием возможности сделать опоры забивным путем. Данный тип свай рекомендуется применять в следующих ситуациях:

Монтаж и применение БИС

1. Потребность в дополнительной прочности при превышении проектной нагрузки на основание. Например, при возведении надстроек в здании или установке тяжеловесного оборудования.
2. Строительство фундаментов на сложных грунтах.
3. Ведение строительства поблизости от существующих зданий при вероятности обрушения смежных строений.
4. Устранение крена здания при осадке.

Использование технологии буроинъекционных свай позволяет оперативно устранять огрехи возведения фундаментов различного типа.

Обсадные трубы

В ряде случаев бурение скважин под буронабивные сваи сопровождается монтажом обсадных труб, которые защищают стенки скважины от обсыпания нестабильного грунта.

Трубы для буронабивных свай или инвентарные трубы (так их правильно называть) используются в случаях необходимости:

• перекрыть горизонтальное движение плывунов;
• снизить влияние обводненной почвы;
• контролировать параметры сваи.

Инвентарные трубы изготавливают из пластика или металла. Трубы отличаются не только материалом, но и формой, диаметром, толщиной стенок, показателем точности (непрямолинейность).

Стандарт непрямолинейности труб для свай приведен в таблице:

Диаметр, мм.	Допустимое отклонение, мм.
33,5-89	0,3
108-146	0,5
Более 146	0,7

Полимерные инвентарные трубы

Для изготовления применяют разные полимеры. Толщина стенки достигает 40 мм. Полимерным трубам отдают предпочтения из-за высокой герметичности соединений. Если металлические нужно сваривать или использовать специальные соединительные муфты, то пластиковые трубы легко состыковать. При этом соединение будет полностью герметичным, что предупредит выход воды из трубы и снижение качества бетона.

Кроме того, пластик абсолютно не подвержен коррозии, отличается малым весом, относительно невысокой ценой и практически полным отсутствие отходов. Минус – невысокая прочность.

Параметры полимерных инвентарных труб приведены в таблице:

Особенности работы на разных почвах

Если на территории имеются агрессивные воды природного или производственного происхождения, буронабивные работы лучше реализовывать при помощи асбестоцементных труб. Укрепление буровой шахты не проводится в случаях с набухающими и тугопластичными грунтами.

В данных условиях рекомендуется удерживаться от использования вышеописанной технологии. Когда работа завершена, проводится демонтаж трубных секций. Иногда проект требует оставить их в почве: это делается с целью дополнительно оградить сваи из бетона от воздействия грунта в местностях с геологической и сейсмической активностью.

Технология изготовления буроинъекционных свай

В связи с постоянным ускорением темпов строительства методика создания буроинъекционных свай постоянно совершенствуется. Ежегодно на рынке появляются новые разработки, позволяющие снизить стоимость работ и уменьшить время строительства. Одной из ключевых тенденций на данный момент является стремление объединить разные операции по установке сваи – например, некоторые производители предлагают буровые колонны одноразового использования, которые остаются в скважине и выполняют роль армирующей конструкции.

В качестве основных этапов создания буроинъекционных свай можно выделить:

• Бурение скважины;
• Установку армокаркаса;
• Введение цементного раствора.

В качестве армирующих элементов сваи могут применяться также металлические трубы, арматурные стержни и комбинированные металлоконструкции, однако трехмерные армокаркасы получили наибольшее распространение благодаря своей повышенной прочности. Как отмечают специалисты, именно этап конструирования армокаркаса является самым слабым звеном в технологии создания свай.

На сегодняшний день существуют две методики создания армокаркасов под буроинъекционные сваи:

• Сборка вручную. Армокаркас собирается при помощи полуавтоматических сварочных аппаратов. Возможно создание каркасов любой конфигурации, вес и длина могут значительно варьироваться. Основным плюсом ручной сборки является возможность создавать армокаркасы непосредственно на месте работ. Основной недостаток – отсутствие контроля за качеством сборки на разных этапах;
• Сборка на станке. Специализированная техника для сборки армокаркасов изготовляет конструкции с заданными размерами в режиме автоматической сварки. Станок позволяет изготовить армокаркас стандартного размера в 15 раз быстрее, чем при использовании ручной сборки, а также добиться безупречного качества полученного изделия. Минусами использования автоматизированной сборки является необходимость транспортировать готовые каркасы на площадку, а также ограничения по размерам изготовляемых металлоконструкций (не более 14 м. в длину, вес до 5 т.).

Создание армокаркасов вручную – более рискованная и трудозатратная методика, использование которой оправдано лишь при реализации масштабных строительных проектов на труднодоступных площадках и создании каркасов под сверхглубокие сваи. При работе с малыми и средними строительными объектами наиболее выгодным является использование станка для сварки армокаркасов, в кратчайшие сроки изготовляющего высококачественные конструкции с заданными параметрами.

В целом, технология изготовления свай незначительно варьируется в зависимости от применяемой техники. Выбор бурового оборудования и метода бурения выполняется в соответствии с типом почвы и строительными задачами.

Монтаж основания своими руками

Одно из преимуществ буронабивной технологии – возможность закладки свайного фундамента своими руками. При этом частный застройщик должен следовать установленным правилам строительства в проектировании и монтаже.

Проектирование

Согласно своду правил 24.13330, перед проектированием свайного фундамента необходимо провести исследование гидрогеологических особенностей участка, чтобы определить в конечном результате глубину расположения несущего пласта и рассчитать максимально допустимый вес, который способен вынести грунт без угрозы для целостности сооружения.

Упрощенная методика расчета буронабивного основания сводится к вычислению:

• сборной нагрузки от всех конструкций (стен, перекрытий, облицовки, кровли, пристроек), мебели, людей, а также нагрузок от ветра и снега;
• грузоподъемности одного силового элемента в зависимости от параметров сваи – длины, диаметра и т.д.

Пошаговая инструкция монтажа

Общий алгоритм фундаментных работ выглядит следующим образом:

1. Подготавливают участок к строительству: убирают строительный мусор, выравнивают поверхность, снимают плодородный слой почвы.
2. Подготовленную площадку размечают по проектной схеме с нанесением периметра сооружения и точек для бурения скважин.
3. В установленных местах разделывают скважины на проектную глубину.
4. Дно шурфов устилают утрамбованным слоем песка для увеличения несущей способности фундамента.
5. Если предусмотрено технологией, расширяют пяту с помощью специальной кирки. В этом случае подложку из песка делать нет необходимости.
6. Стенки скважин укрепляют бентонитовым раствором или обсадной трубой (пластиковой, из рубероида и т.п.).
7. Внутрь шурфов помещают смонтированные арматурные каркасы таким образом, чтобы над поверхностью оставались торчащие пруты для связки с ростверком.
8. Бетонируют скважины раствором, протыкая смесь арматурой для удаления пузырьков воздуха.
9. Переходят к обвязке, строительству ростверка или монолитной плиты.

Установка ростверка

Ленточный ростверк представляет собой плитную или монолитную конструкцию, которая нижней плоскостью опирается на поверхность буронабивных опор.

Ростверк может быть заглубленным, лежать на поверхности земли или нависать над участком. Последний случай рекомендован большинством строителей, поскольку конструкция защищена от давления почвы в зимний период в результате действия сил морозного пучения.

Порядок строительства:

• разметка участка, устройство шурфов, монтаж армокаркаса, бетонирование свай;
• строительство опалубки для ленточного ростверка;
• гидроизоляция внутреннего пространства опалубки гидрофобным материалом;
• монтаж и установка армирующего каркаса для ростверка;
• бетонирование ростверка.

Конструкция с нависающим ростверком усложняется за счет установки подпорок под нижнюю плоскость опалубки из досок, металлических профилей, кирпичей и т.д.

Установка монолитной плиты

Строительство монолитной плиты на буронабивных сваях дает значительный запас прочности фундаменту, который понадобится, если в процессе эксплуатации собственник решит достроить этаж, мансарду, усложнить кровлю и добавить прочие нагрузки на площадь основания.

Порядок монтажа:

• разметка участка;
• бурение скважин;
• устройство обсадной трубы;
• монтаж армирующего каркаса;
• бетонирование шурфа;
• устройство подушки из нерудных материалов под монолитную плиту;
• строительство опалубки по периметру плиты;
• гидроизоляция рулонным материалом;
• монтаж армокаркаса, закладка коммуникационных линий;
• связка арматуры буронабивных опор и будущей монолитной плиты;
• заливка рабочего пространства раствором уход за бетоном.

На участках с низкой несущей способностью, а также при строительстве сооружений, которые оказывают неравномерные нагрузки на опорную площадь основания, оправдана закладка монолитной ребристой плиты на буронабивных опорах.

Ребра жесткости в данном случае представляют собой фрагменты мелкозаглубленной ленты под несущими стенами сооружения, которые вместе со сваями являются опорой для монолита.

Из чего формируется стоимость буроинъекционных свай

• Стоимость бурения скважин.
• Стоимость песчано-цементной или водо-песчаной смеси, заливаемой в скважины.
• Стоимость металла и изготовления армированного каркаса, что устанавливается в залитую смесью скважину.
• Амортизация оборудования, задействованного при установке буроинъекционных свай.
• Доплата в результате усложнения рабочего процесса особенностями местности.

Мы являемся одной из немногих российских компаний, которые профессионально, с высокой надежностью и точностью устанавливают буроинъекционные сваи как при строительстве новых зданий, так и реконструкции и перепланировке старых строений. При этом схема оплаты у нас упрощена и выгодна для заказчиков.