Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой: особенности монтажа, видео

Устройство буросекущей сваи

Главным отличием буросекущей сваи от буронабивной является сплошная установка с частичным перекрыванием и поочередным армированием.

Рис.1: Устройство буросекущей сваи

Буросекущая свая создается посредством использования обсадной трубы с отсоединяемым башмачным основанием. Ее внутренность заполняется бетонной смесью, после чего обсадной ствол извлекается.

Совет эксперта! Армирование объемным каркасом буросекущих сваи происходит через одну. Создание сваи происходит прямо в скважине без использования ударной силы. В некоторых случаях может применяться вибровоздействие.

Основным преимуществом буросекущих свай является возможность их создания прямо на строительном участке. По внешнему виду готовые буросекущие сваи похожи на монолитную сплошную стену. Таким образом, достигается высокая прочность и полное ограждение от проникновения подземных вод.

Области использования:

• Фиксирование сооружений подземного типа;
• Укрепление строящихся зданий с цокольными и подземными этажами;
• Защита аварийных построек;
• Строительство веток метрополитена;
• Строительство ограждающих стен речных каналов;
• Основание для ленточного фундамента;
• Участки плотной застройки со слабым суглинистым или глинистым грунтом;
• Гидрогеологическая функция, то есть защита подземной постройки от размыва подземными водами;
• Использование в гидротехнических объектах. Устройство буросекущего свайного фундамента для плотин разного назначения;
• Использование в промышленных объектах. Ограждение подземных химических, нефтеперерабатывающих и металлургических шлаконакопителей во избежание утечки опасных веществ с подземными водами.

Стандартный диаметр буросекущих свай равняется шестидесяти двум и семидесяти пяти сантиметрам. При установке метраж между центрами каждой из свай должен достигать девяноста процентов от основного диаметра свайного ствола.

Рис. 2: Буросекущие сваи (схема)

При строительстве массивных сооружений необходимо использовать железобетонные сваи длиной от десяти метров. Свайные столбы меньшего размера предназначены для построек легкого и среднего типа.

Совет эксперта! Глубина залегания буросекущей сваи должна быть больше уровня прохождения подземных вод, дабы избежать подмыва сооружаемой конструкции снизу. Также перед началом строительства необходимо провести химический анализ воды на предмет ее агрессивности к бетонной смеси.

Сферы применения

В промышленном и гражданском строительстве устройством буросекущих свай решается ряд задач, связанных с укреплением несущей способности фундаментов зданий и сооружений, расположенных в районах с плотной застройкой и в стесненных условиях в непосредственной близости от инженерных коммуникаций. Их применяют не только для ограждения котлованов, но и в других элементах с особыми условиями строительства:

• Устройство опорных оснований ленточных фундаментов.
• Стены подземных паркингов, складских помещений.
• Укрепление стен и фундаментных оснований объектов, находящихся в аварийном состоянии или исторических памятников архитектуры.
• Строительство подземных тоннелей железнодорожного полотна, автомагистралей, метрополитена, пешеходных переходов.
• Возведение фильтрационных дамб, плотин и других гидротехнических сооружений.
• Укрепление береговой линии и осыпающихся склонов.

Устройство защитного сооружения «стена в грунте» используется не только в строительстве. В экологии опоры БСС выполняют функцию надежного барьера, защищающего почвенный грунт от вредного воздействия промышленных отходов химического производства. Этим методом строятся стены шламонакопителей металлургических заводов, отстойников нефтеперерабатывающих комбинатов и других подземных сооружений хранения продуктов переработки крупных промышленных гигантов.

Такой же технологией пользуются в защите грунтов от горизонтальных смещений, возникновения оползней и деформации почвы от поперечных усилий.

Укрепление стен котлована в условиях плотной городской застройки.

Отличие буросекущих свай от буронабивных

Буросекущие сваи – вариант буронабивных. Технология изготовления аналогична, условия применения тоже: и те, и другие используются на участках, где нельзя допустить вибрацию грунта.

Буронабивные: используются для устройства фундаментов, располагаются на стандартных расстояниях одна от другой, все армированные (см. подробнее о буронабивных сваях)

Буросекущие: выполняют функцию ограждающей монолитной стенки, устанавливаются сплошняком, частично перекрывая друг друга. Армирующим каркасом оборудована не каждая свая, через одну.

При необходимости бурение производится с использованием обсадных труб: их функция – не допустить осыпание скважины и деформацию грунта.

Этапы работ

Процедура пробного бурения, выполненная нашими специалистами, позволит сэкономить нервы и лишние расходы в будущем. Работы по оценке грунта включают несколько последовательных этапов:

1. Выезд геодезиста для изучения объекта будущей застройки и типа почвы, а также определения координат строительства с привязкой к местности.
2. Создание проекта с учетом имеющихся на участке посадок, застроек и пр.
3. Пробное завинчивание нескольких свай глубиной до 12 метров с целью найти подходящий по плотности и толщине пласта слой грунта для эффективной установки винтовых свай.

На основании полученных данных составляется график с координатами ввинчивания свай. Таким образом, пробное бурение — это необходимый этап в самом начале строительства, позволяющий в будущем наслаждаться комфортом, безопасностью и долговечностью возведенного дома.

Технология буросекущих свай

Буросекущие сваи в земляном разрезе смотрятся сплошной стеной. Параметры их расположения и глубины залегания должны быть тщательно рассчитаны в проекте.

Рис. 3: Буросекущие сваи (вид фундамента)

Процесс создания буросекущих свай:

• Разведка. Проведение геологических исследований для составления карты с указанием направления и глубинного залегания подземных вод. Взятие образцов водных капель для химического анализа на степень агрессивности к бетонной смеси.
• Скважины. Согласно проектным данным на контрольных точках происходит бурение вертикальных тоннелей с использованием обсадных труб. Их глубина и общая площадь расположения будет зависеть от конструкции здания и уровня прохождения подземных вод.
• Проверка скважин. Далее выполняется проверка нижней части трубы на герметичность. Если грунтовые воды отсутствуют, рабочие переходят к следующему этапу.
• Закачка бетоном. Герметичную обсадную трубу заполняют бетонным раствором.
• Извлечение. Не дожидаясь, пока бетонная смесь застынет, трубу выкручивают из скважины. Нижний башмачный наконечник под давлением большой массы бетона отрывается и остается внутри. А бетонный раствор заполняет все полое пространство скважины.
• Выстаивание. Все скважины, залитые бетоном, но не армированные должны хорошо застыть. Итогом получаются бетонные сваи.
• Установка каркаса. При помощи виброустановок производится погружение объемного каркаса в заполненную скважину. Также каркас может быть установлен в обсадную трубу до непосредственной заливки бетоном. Бурение для установки армированной сваи производится посредством затрагивания соседних свай.
• Перестановка. Перебазирование строительных единиц техники на следующую контрольную точку.

По завершению монтажных работ устройства буросекущих свай, их по верхнему уровню связывают железобетонным поясом. Он придает дополнительную прочность и общую законченность внешнего вида фундамента.

Рис. 4: Схема фундамента из буросекущих свай

Когда необходимо устройство буронабивных свай в обсадной трубе

В зависимости от грунта мы используем один из трех методов устройства буронабивных свай:

• сухой. Бурится скважина, армируется, заливается бетоном. Технология подходит для плотных слабо обводненных грунтов, когда стенки скважины не осыпаются, внутрь не проникает вода;
• с глинистым раствором. Мы промываем скважину тиксотропным раствором. Он оседает на стенках, образуя водонепроницаемую пленку. Метод используется для достаточно плотных умеренно обводненных грунтов;
• с обсадными трубами. В процессе бурения мы погружаем в скважину трубу-оболочку. В зависимости от проекта, труба либо извлекается в процессе заполнения стержня бетоном, либо остается в скважине (в случае особенно неустойчивых грунтов, при сильных подводных течениях).

Фактически обсадная труба – это съемная или несъемная опалубка для бетонного стержня. Метод подходит для рыхлых и обводненных грунтов. Для плотных сухих его использование, как правило, нерентабельно.

Таким образом, функции обсадных труб следующие:

• защита ствола скважины от осыпания грунта в силу плохой связанности и под давлением соседнего грунта;
• предохранение стенок скважины от размыва грунтовыми водами;
• защита стенок от разрушения металлическими элементами в процессе армирования.

Олег Никифоров, г. Химки, 20.10.2017 14:47

Доброго дня. Будет дом из газобетона в Химках. 1 этаж + мансарда. Фундамент на буронабивных сваях + ростверк. Грунт — сплошной песок. Можно ли воспользоваться вашей спецтехникой чтобы пробурить такие сваи?

Главный инженер ПСК “Основания и фундаменты” 8,

Мы производим монтаж буронабивных свай в любых регионах в том числе и в Московской области. Наша техника позволяет установить сваи в любой грунт. Звоните,, более детально поговорим.

Технология Double Rotary

Способ Double Rotary подразумевает применение двух вращательных элементов, один из которых, верхний шнек, полый внутри. Мобильная буровая установка производит пробуривание скважины с одновременным вращением, с помощью нижнего держателя, против часовой стрелки обсадной трубы. Отсюда следует, что ствол обсадной трубы окольцовывает скважину раньше, чем в нее попадает грунтовая вода. Застывание бетонной смеси происходит в лучших условиях и получившийся бетон отличается высоким качеством. Следовательно, буросекущие сваи образуют абсолютно водонепроницаемую стену против подземных вод.

Совет эксперта! С помощью технологии Double Rotary свая погружается на глубину до двадцати двух метров при диаметре в сто два сантиметра. Общий наклон стен скважины практически отсутствует. Также на слабых грунтах при подаче бетона под давлением увеличивается конечная плотность свайного столба.

Плюсы технологии Double Rotary:

• Применение на разных грунтах;
• Большая производительность, заключающаяся в установке двадцати четырех свай за смену;
• Точность расположения секущих свай с проверкой бортовым компьютером;
• Подача бетонной массы под давлением, что гарантирует высококачественное заполнение тоннеля.

СНиП по буронабивным сваям в обсадных трубах

При устройстве буронабивных скважин с обсадной трубой мы руководствуемся общими нормативами СНиП на свайные фундаменты и земляные сооружения:

• 03.85 – регламентирует устройство свайных фундаментов;
• 01.87 – фундаменты и земляные сооружения;
• 01.84 – конструкции из бетона и железобетона.

Стальные обсадные трубы для буронабивных свай – ГОСТ 632-80. Стандартные диаметры обсадных труб для буронабивных свай:

• наружный от 62 до 167 см;
• внутренний 54-158.

Масса секции обсадной трубы для буронабивных свай длиной 1 метр соответственно от 440 до 1740 килограммов, шестиметровой – от 2220 до 8100. Толщина стенки трубы при меньшем диаметре 40 миллиметров, при больших – 50.

Оборачиваемость обсадных труб при устройстве буронабивных свай с учетом потерь зависит от глубины скважины:

• до 100 метров – 10 оборотов;
• до 200 – 7;
• более 200 – 5.

Расчет несущей способности стенки из буросекущих свай

Несущая способность зависит от геологических особенностей участка работы.

Существуют две формулы.

• Если концы свай опираются на скальный грунт:

N = (или<) Yc/4YkYg x Rc.n. x A (Id/Df + a)

Yc – коэфф. условий работы сваи, принимается 1

Yk ­– коэфф. надежности основания (принимается 1,4)

Yg – коэфф. надежности грунта под сваей (1,4)

Rc.n. – предел прочности одноосного сжатия грунта в водонасыщенном состоянии

A – площадь опоры сваи

Id – глубина заделки в грунт (при менее полуметра принимается равной 0)

Df – диаметр сваи, заделанной в грунт

a – при Id меньше полуметра принимается 1,5, в других случаях 0

• Если концы свай опираются на сжимаемый грунт (нескальный):

N = (или<) Yc/Yk х (Ycr RA + U ∑ Ycf FiHi)

Ycr – коэфф. работы грунта для песчаных и глинистых грунтов под сваей – 1

R – расчетное сопротивление грунта, берется из таблицы (например, при среднем глинистом грунте 0,3 и глубине сваи 5 м будет равно 650 кПа)

U – периметр сечения сваи

Ycf – коэфф. работы грунта с боков сваи, зависит от способов бурения и бетонирования, берется из таблицы (для глин независимо от обводненности – 0,6, для других пород в сухих условиях – 0,7, под водой – 0,6)

Fi – расчетное сопротивление грунта с боков сваи (для глины 0,3 при 5-метровой глубине скважины – 40)

Hi – толщина грунта с боков сваи

Остальные значения те же, что в формуле для скальной опоры.

Необходимость обсадных труб

Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.

Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.

Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.

Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

• сварка;
• резьба;
• специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация – для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

• максимальное использование несущей способности;
• качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
• возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
• постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
• извлечение из ствола крупных камней при бурении;
• отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
• безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых “шеек” (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

1. у трубы Ø 33,5 мм – Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
2. Ø108 мм – Ø146 мм – до 0,5 мм;
3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья. Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину. В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Схематическая последовательность изготовления опорных элементов
Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах. Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

• ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
• вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

• из трубы удаляют попавшую землю;
• в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
• подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
• секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

• бетономешалку;
• дозирующий бункер;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• составной вибросердечник;
• уширитель для пяты сваи;
• сваренный из арматурных прутьев каркас;
• обсадные трубы;
• раствор глины;
• доски для изготовления желобов;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части. При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3. Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина – от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 – 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Преимущества буросекущей технологии

Производство буросекущих свай имеет больше плюсов в сравнении с другими видами и технологиями создания свайных опор.

• Аккуратность. Технология буросекущих свай позволяет проводить монтаж в плотной городской обстановке при использовании минимума строительных запросов.
• Бесшумность. Проводимые работы не создают шумовой и вибрационный фон.
• Безопасность. Можно не опасаться за нарушение целостности близлежащих фундаментальных опор.
• Компактность. Изготовление буросекущих свай непосредственно на строительном участке.
• Отсутствие перерасхода. Минимальное превышение установленного количества бетонной смеси.
• Экономичность. Не требуются затраты на ликвидацию строительного мусора.
• Любой грунт. Применение на различных типах грунта, начиная от рыхлых песчаных почв.

Достоинства буросекущих свай и ограничения в устройстве

Главное преимущество буросекущих свай перед другими свайными фундаментами и шпунтовыми ограждениями – сочетание практически неограниченной несущей способности с совершенной безопасностью возведения. Для погружения буросекущих свай не требуется сваебойное оборудование – ударное, вибрационное, работа которого приводит к подвижкам грунта и, как следствие, к риску для близко расположенных сооружений.

Единственная полностью безопасная технология создания других свайных фундаментов – завинчивание. Но винтовые фундаменты не рассчитаны на очень тяжелые постройки – многоэтажные городские дома, промышленные объекты.

При устройстве ограждений основная конкурирующая технология – шпунтовые стенки.

Единственный щадящий метод погружения шпунтов – вдавливание, но оно эффективно только на мягком грунте. При погружении виброметодом, чтобы снизить опасные вибрации, мы применяем лидерное бурение. Но оно не исключает динамические нагрузки совсем (скважина бурится не на полную глубину), хотя и сводит к минимуму.

Это важно!

Преимущество буросекущих свай перед ленточными, столбчатыми и плитными фундаментами – то же, что и у других свай: это неизменно оптимальный в плане устойчивости вариант для любого грунта. К тому же количество армобетона, которое требуется для свай, намного меньше, чем для монолитных оснований, и земляных работ заведомо меньше.

По этому же критерию свайная стенка выгоднее, чем основная конкурирующая технология укрепления берегов и склонов – бетонирование.

К минусам буросекущих свай следует отнести:

• большое количество бетона;
• продолжительные сроки монтажа, поскольку нужно ждать созревания бетона;
• возможно наличие в почве химически активных компонентов, которые исключают/осложняют монтаж бетонных конструкций.

Эти недостатки свойственны любым бетонным конструкциям. Альтернативой являются только готовые сваи либо шпунты, минусы и ограничения которых мы уже обсудили.

Так как мы уже более 10 лет занимаемся возведением любых фундаментов и ограждений, то в каждом конкретном случае к выбору оптимальной конструкции подходим с учетом всех особенностей объекта:

• характеристик грунта;
• габаритов и назначения будущего сооружения;
• плотности застройки вокруг площадки.
• финансовый фактор.

Наиболее выгодный для вас вариант мы выберем вместе с вами.