Буронабивной свайный фундамент — что это за технология

1. Область применения фундамента
2. Преимущества конструкции фундамента
3. Буронабивные или винтовые сваи — какие выбрать
4. Виды ростверков
5. Пример расчета буронабивного свайного фундамента
6. Устройство буронабивных свай с ростверком своими руками
7. Устройство буронабивных свай по технологии ТИСЭ
8. Стоимость фундаментов

Фундамент дома — важнейший конструктивный элемент, от которого зависит надежность и долговечность здания.

Свайные буронабивные фундаменты широко используются при строительстве частных домов, многоэтажных зданий и сооружений производственного назначения.

Для перераспределения нагрузки на грунт и создания основания под несущие конструкции,по сваям устраивается монолитный железобетонный ростверк.

Классификация и конструкция буронабивных свай

Буронабивные сваи — железобетонные конструкции, скважина под монтаж которых формируется посредством бурения. Типичная конструкция буронабивной опоры состоит из двух элементов — бетонного тела и арматурного каркаса. Для армирования свай применяются готовые арматурные каркасы заводского производства. Тип каркаса — продольно-поперечный, он состоит из вертикальных арматурных прутьев, которые соединяются горизонтальными перемычками. Для создания продольного контура используется рифленая арматура, произведенная по горячекатаному методу (класс А1-А3). Диаметр прутьев подбирается исходя из размеров сваи, он может варьироваться в пределах 12-20 мм.

Рис: Армокаркас для бурнонабивных свай

Фиксирующие поперечные перемычки выполняются из гладкой арматуры (диаметр 8-15 мм). Соединение каркаса выполняется электродуговой сваркой. После стыковки каркас, с целью предотвращения коррозии, покрывается защитной грунтовкой.

Важно: бетонное тело буронабивной сваи создается из смеси марки М200-М300, соответствующей классу прочности В25. Нормативная морозостойкость используемого бетона — 200 циклов, класс водонепроницаемости — 6.

Согласно особенностям конструкции выделяют два вида буронабивных свай:

• Цилиндрические;
• С уширением опорной подошвы.

Цилиндрические сваи имеют одинаковое сечение по всей длине ствола, тогда в уширенных сваях нижняя часть ствола обладает увеличенным диаметром. За счет увеличенной площади опирания такие опоры получают повышенную устойчивость в грунте и большую грузонесущую способность.

Рис: Схема монтажа буронабивных свай с уширением

Уширение может формироваться двумя методами — посредством использования специальных буровых колонн с откидными резцами либо камуфлетным методом, при реализации которого на дне скважины размещается взрывчатое веществом и производится его последующая детонация.

Виды набивных конструкций

Набивные опоры различаются по виду материалов заполнения тела скважины:

• Бетонные и железобетонные с арматурой.
• Песчаные и грунтовые.
• С металлическими или асбоцементными трубами – оболочками.

Свайные опоры на площадке застройки могут располагаться одиночными конструкциями, полосами или свайными кустами. Набивные конструкции заглубляются в землю по вертикальной или наклонной оси.

Горизонтальное сечение стержня сваи может иметь вид сплошного или кольцевого круга, а вертикальное сечение может быть:

• коническое;
• цилиндрическое;
• гофрированное.

Способ заделки свай может быть в виде свободной верхней части (головы) или бетонного ростверка.

Буронабивные сваи: как это делается

В районах с плотной застройкой или при опасности сдвига грунтов (во время забивки свай обычным методом) часто используют буронабивной способ устройства свай. Для этого производят следующие виды работ:

• проектирование свайного фундамента на основе инженерных расчетов планируемой нагрузки и исследований грунта на участке

• определение на местности точек бурения согласно проекту

• бурение скважины и установка обсадной трубы

• установка арматурного каркаса

• заливка и трамбовка бетонной смеси

• последовательное удаление обсадной трубы.

Рис.: Армирование буронабивного фундамента

Пример расчета буронабивного свайного фундамента

До начала работ следует определить требуемое количество опорных элементов и их диаметр.

При выполнении расчетов следует учитывать тип и характеристики грунта на участке, уровень залегания грунтовых вод и глубину промерзания. Для частного дома эти показатели можно определить самостоятельно, пробурив скважину.

Минимальный диаметр буронабивных свай при длине элемента менее 3 м должен составлять 30 см.

Исходные данные для расчета:

• дом из кирпича, толщиной наружных стен 640 мм;
• внутренняя несущая стена толщиной 380 мм, длиной 8 метров;
• размер дома 7×8 метров;
• высота этажа 3 метра.

Расчет нагрузок на фундаменты выполняем с учетом удельного веса используемых при строительстве материалов и конструкций.

Таблица 2. Удельный вес основных материалов.

Сбор нагрузок

1. Стены:

Масса стен = 7м (длина) × 2 + 8 м(ширина) × 2 × 3(высота) × 0,64 (толщина стены) + 8 × 3 × 0,38 (внутренняя стена) × 1800 кг/м3 (плотность кирпича) × 1,2 (К – поправочный коэффициент) = 116 294,4 кг.

1. Монолитные перекрытия:

Масса перекрытий = 7 м (длина) × 8 м (ширина) × 0,12 (толщина) × 2400 (удельный вес монолитного железобетона) ×1,3 (К) = 20 966 кг.

1. Крыша двускатная деревянная:

Масса крыши = 7,5 м3 пиломатериала × 500 кг (удельный вес древесины) = 3 750 кг.

1. Кровля:

Масса кровли = 7 × 8 × 1,3 (наклон ската) ×70 кг (вес 1м2 металлочерепицы) = 5 096 кг.

1. Железобетонный ростверк:

Под кирпичные стены толщиной 64 см принимаем ростверк из монолитного армированного бетона сечением 60 см× 50 см. Длина ростверка равна длине несущих стен

Масса ростверка = 7×2+8×2 +8 × 0,6 × 0,5 × 2400 (удельный вес железобетона)×1,2(К) = 32 832 кг.

Вес дома с ростверком = 116 294 + 20 966 + 3750 + 5096 + 32 832 = 178 938 кг.

Расчет несущей способности сваи

Для устройства фундамента частного дома изготавливаем сваи диаметром 30 см, длиной 2 метра.

Площадь сечения сваи S = πR² =3.14 × 15² = 706 см2.

Для заливки свай используем бетон В12,5, прочностью 261,8 кгс/см2.

Несущая способность одной сваи =706 × 16,05 = 11 331 кг.

Необходимое количество свай = 178 938 / 11 331 = 16 штук.

Шаг свай = 38/16 = 2,37 м.

При расчете следует руководствоваться СП «Свайные фундаменты»

Для более точного расчета следует учитывать удельный вес всех строительных материалов и конструкций.

Технологии устройства буронабивных свай

В зависимости от технологии обустройства, все буронабивные сваи классифицируются на три вида:

• Опоры, сформированные без оболочки;
• Опоры с извлекаемой и постоянной оболочкой

В качестве оболочки применяются обсадные трубы — цилиндрические стальные конструкции, стыкующиеся между собой посредством резьбового либо анкерного соединения. Бурение скважин под сваи без оболочки не сопровождается их использованием, что возможно лишь в условиях устойчивых (не склонных к обвалам грунтов) с минимальным уровнем грунтовых вод.
Важно: при необходимости в процессе бурения без обсадных труб может использоваться бентонитовый раствор, который подается в разрабатываемую скважину, вымывает из нее грунтовые массы и оседает на стенках полости, формируя корку, препятствующую осыпаниям почвы.

Рис: Обсадные трубы для бурения под сваи
Технология создания буронабивных свай с извлекаемой оболочкой реализуется при работе в проблемных, насыщенных влагой грунтах. Обсадная труба, в данном случае, предотвращает обрушение стенок скважины и изолирует полость от грунтовых вод. Демонтаж обсадки происходит после заполнения скважины бетоном. Создание свай с постоянной оболочкой практикуется при работе в глинистых грунтах, песках и супесях с высоким уровнем грунтовых вод, которые могут разрушить тело сваи на стадии отвердевания бетонного раствора.

В КАКИХ СЛУЧАЯХ ПРИМЕНЯЕТСЯ ЭТА ТЕХНОЛОГИЯ

• Строительство в плотно застроенных районах.
• Строительно-монтажные работы в старых районах городов, где ударные технологии представляют опасность для существующих сооружений.
• Возведение особо крупных объектов, в которых предполагаются большие нагрузки на фундамент.
• Строительство объектов на грунтах, в которых малосжимаемый слой залегает достаточно глубоко.
• Работы в сложных геологических условиях.
• Устройство фундаментов из железобетонных буронабивных свай используется в тех случаях, когда исключены любые вибрации во избежание деформации расположенных поблизости объектов либо в тех районах, где вибрации и ударные технологии могут привести к сдвигу грунта.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Процесс монтажа буронабивных свай начинается с перебазировки на объект спецтехники. Для обустройства опор привлекается три типа установок:

• Буровая машина;
• Стреловой кран;
• Автобетоносмеситель.

После разметки свайного поля (точек бурения под сваи), буровая машина размещается на месте разработки скважины. Буровая оснастка приводится в рабочее состояние и выполняется проходка полости на глубину, идентичную длине первой секции обсадки. Далее шнек извлекается из скважины, установка фиксирует в несущем узле трубу и размещает ее в полости. Аналогичным образом устанавливается вторая секция обсадки, стыковка секций выполняется посредством резьбового соединения, после чего скважина углубляется до тех пор, пока верхний контур обсадной трубы не сравняется с уровнем грунта и процесс повторяется повторно.

Рис: Бурение с применением обсадной трубы

Важно: в процессе бурения шнековая колонна вращается внутри обсадной трубы. Сама обсадка углубляется за счет выемки грунта из под ее стенок, под воздействием собственного веса и прикладного воздействия вибрационного блока, оказывающего на трубу возвратно-поступательные нагрузки.

После проходки полости на требуемую глубину шнековая колонна изымается из скважины и посредством стрелового крана в полость загружается арматурный каркас. По завершению установки каркаса в устье скважины устанавливается бетонолитная труба, через которую выемка заполняется бетоном. В процессе нагнетания смеси выполняется последовательный демонтаж обсадки скважины.

Рис: Установка арматурного каркаса в скважину

Для повышения прочностных характеристик буронабивной сваи производится уплотнение смеси посредством глубинных электровибраторов, которые удаляют из бетона образовавшиеся в нем полости воздуха. К последующей эксплуатации (обвязке ростверком) опора пригодна спустя 25-30 дней после заливки (данное время необходимо для набора бетоном проектной прочности).

Рис: Заполнение скважины под буронабивную сваю бетоном

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ СРЕДЫ

• В зимних условиях помимо общих изложенных выше требований осуществляют дополнительный контроль.
• В процессе приготовления бетонной смеси производят контроль не реже чем через каждые 2ч:

— отсутствие льда, снега и смерзшихся комьев в неотогреваемых заполнителях, подаваемых в бетоносмеситель, при приготовлении бетонной смеси с противоморозными добавками;

— температуру воды и заполнителей перед загрузкой в бетоносмеситель;

— концентрацию раствора солей;

— температуру смеси на выходе из бетоносмесителя.

• Продолжительность транспортирования бетонной смеси должна обеспечить предотвращение снижения температуры бетонной смеси ниже + 10°С. При транспортировании бетонной смеси один раз в смену проверяют выполнение мероприятий по укрытию, утеплению и обогреву транспортной и приемной тары.
• Применять бетон с противоморозными добавками и ускорителями твердения в соответствии с проектной документацией.
• При укладке смеси контролируют ее температуру во время выгрузки из транспортных средств и температуру уложенной бетонной смеси.
• Температуру бетона измеряют дистанционными методами с использованием температурных скважин, термометров сопротивления либо применяют технические термометры.
• При температуре воздуха ниже минус 25°С бетонирование свай запрещается.
• До опускания каркасов в сваю они должны быть очищены от снега и наледи.
• Уход за бетоном оголовков свай осуществляется с применением тепловлагозащитного покрытия в 3 слоя (1. Покрытие поверхностей конструкций из монолитного бетона полиэтиленовой пленкой. 2. Покрытие поверхностей конструкций полотном «Дорнит» по полиэтиленовой пленке. 3. Покрытие поверхностей конструкций полиэтиленовой пленкой по слою «Дорнита» для защиты от атмосферных осадков).

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Конфигурация ростверка буронабивных опор выбирается исходя их схемы размещения свай в фундаменте:

• Обвязка ленточным ростверком применяется при последовательной схеме расположения, которая используется для обустройства фундаментов под малоэтажные здания (опоры размещаются под контуром стен дома);
• Плитным ростверком обвязываются свайные поля фундаментов многоэтажек, в которых сваи размещены по всему периметру сооружения.

Важно: на этапе формирования буронабивных свай опоры армируются каркасом, длина которого на 30-50 см. превышает длину бетонного тела сваи. Выступы арматуры необходимы для последующего соединения с арматурным каркасом обвязки.

В зависимости от уровня возвышения над грунтом классифицируют 3 вида ростверков:

• Низкие (опущенные в почву ниже уровня ее промерзания либо так, чтобы верхний контур обвязки находился на одном уровне с грунтом);
• Повышенные (уложенные на поверхность грунта);
• Высокие (поднятый над грунтом на высоту 20-30 см) .

Рис: Виды ростверков буронабивных свай

Последовательность монтажа ростверка буронабивных свай следующая:

• По периметру расположения обвязки обустраивается слой песчано-щебеночной подсыпки толщиной 20-30 см, при необходимости откапыванием понижается уровень грунта;
• Поверх подсыпки формируется опалубка, сбивающаяся из строганных досок. Опалубка фиксируется посредством боковых распорок;
• Внутренние стенки опалубки перекрываются гидроизоляционным материалом (клеенкой, рубероидом);
• Из арматурных стержней собирается армокаркас, который укладывается в опалубку и приваривается к выступам арматуры буронабивных свай;
• Производится заливка ростверка бетоном. Заполнение опалубки выполняется одномоментно, без пауз. После заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Процесс обустройства ростверка буронабивных свай

Важно: по завершению монтажа ростверка выдерживается 30 дневная пауза на набор бетоном прочности, по истечению времени фундамент из буронабивных свай становится пригодным к дальнейшему строительству.

БЕТОНИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ

• Бетонирование буронабивной свай выполнять методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) пластичным бетоном класса *. Перед началом бетонирования лотом проверять отметку дна скважины. Если глубина скважины оказалась меньше, чем измеренная после окончания бурения, то ковшевым буром произвести дополнительную зачистку забоя скважины.
• Подготовка скважины к бетонированию включает:

— измерение и занесение в журнал отметки забоя скважины;

— подготовку строп для перемещения звеньев бетонолитной и обсадной труб;

— установку обсадного стола (в случае необходимости) краном на обсадную трубу;

— сборку звеньев бетонолитной трубы с внутренним диаметром 245 мм. Низ бетонолитной трубы должен быть на 30-50 см выше забоя скважины. Стыки звеньев бетонолитной трубы должны быть герметичны.

• Бетонирование начинать после заполнения приемной воронки бетонной смесью.
• Перерывы в бетонировании сваи, за исключением технологических до 20-30 минут, не допускаются, т.к. приводят к образованию дефектов.
• После подачи бетонной смеси в бетонолитную трубу выполнить замер расстояния от верха обсадной колонны до поверхности бетона. Если расстояние от низа обсадной трубы до поверхности бетонной смеси более 8,0 м, то следует демонтировать верхний элемент (4,0 м) обсадной трубы.
• При демонтаже бетонолитной трубы нужно учитывать, что ее нижний конец поднимается на длину убираемых элементов и еще временно на 1,0 м (при двухметровых элементах). При этом необходимо, чтобы нижний конец был постоянно заглублен в бетонную смесь.
• При завершении бетонирования скважины необходимо удалить загрязненный слой бетонной смеси. Произвести замер уровня заливки, при необходимости довести верх сваи в уровень проектной отметки. При этом разрешается использовать дозированную подачу с автобетоносмесителя.
• Нештатные ситуации:

— при задержках бетонирования колонну обсадных труб необходимо периодически вращать во избежание схватывания поверхности трубы с твердеющей

бетонной смесью;

— закупоривание бетонолитной трубы устранять путем ее встряхивания;

— если закупоривание трубы не устранено, а также при прорыве воды в

— бетонолитную трубу через низ трубы из-за ее выдергивания из бетонной смеси, следует извлечь и промыть бетонолитную трубу. Колонну из оставшихся в скважине звеньев обсадной трубы демонтировать или приподнять обсадной стол так, чтобы уровень бетонной смеси в скважине оказался на 2,0-2,5 м выше зубьев ножевой коронки. Затем опустить буровой инструмент на поверхность бетона и выбурить его на глубину 1,0 м. После этого опустить бетонолитную трубу так, чтобы ее низ был на 30 см выше зубьев ножевой коронки, после чего выполнить бетонирование оставшейся части скважины.

• Все операции по бетонированию сваи должны отражаться в «Журнале бетонных работ», заполняемом на строительной площадке, а также в «Акте скрытых работ». Исполнитель передает их Заказчику при сдаче исполнительной документации.

Технология погружения буронабивных свай

В строительной практике часто прибегают к инъекционному методу обустройства буронабивных свай. Суть метода заключается в использовании полых буровых колон для разработки скважин под сваи, при этом бетонная смесь подается сразу же по завершению их проходки через канал внутри шнека. Данная технология называется CFA-бурение.

Рис: Колонна полых шнеков

Процесс обустройства свай по технологии CFA следующий:

• Разрабатывается скважина на проектную глубину (при необходимости — под защитой обсадной трубы);
• Через шнек в скважину нагнетается бетон, выполняется планомерное извлечение колонны по мере заполнения полости;
• В залитую бетоном скважину с помощью вибропогружателя устанавливается армокаркас.

При реализации данного метода временные затраты на монтаж буронабивных свай значительно сокращаются.

Область применения свайных набивных стержней

Исходя из конкретных геологических условий участка застройки и технико-экономических оценок вариантов проектного решения фундамента, подбирается тип свайной конструкции. Вид свайной конструкции определяется с учетом целесообразности применения того или иного вида

Фундамент жилого дома на набивных сваях

Специалисты – проектировщики фундаментов не советуют применять набивные сваи в условии агрессивных грунтовых вод или промышленных стоков. Наилучшими условиями устройства набивных опор считаются:

1. Твердые грунты с включением отдельных разрушенных природных каменных или бетонных элементов.
2. Глинистые твердые грунты со слоями гальки и валунов.
3. Стесненные площадки с ограниченным подъездом для подвоза строительных материалов.
4. Застройка рядом с существующими зданиями, в которых есть риски возникновения недопустимых деформаций при забивке свай тяжелыми механизмами.

Свайные опорные конструкции допускается выполнять без крепления стенок скважины, если на площадке грунтовое основание из глинистой твердой консистенции.

Схема поэтапного устройства набивных опорных конструкций свай

Буронабивные сваи: за и против

Если стройплощадка находится в зоне, где применение технологий, вызывающих малейшую вибрацию грунта – без буронабивных свай, как правило, не обойтись.

Однако технология их изготовления, хоть и отработана, но довольно трудоемка и требует точного соблюдения. Уровень профессиональной подготовки и опыт сотрудников, выполняющих эти работы должен быть соответствующий, так как этот процесс, в зависимости от состояния грунтов на участке имеет массу нюансов. Буронабивные сваи, фото:

В слабых, песчаных, пылеватых грунтах, на торфяниках и в некоторых других случаях поверхность буронабивных свай получается неровной. Такая поверхность более подвержена разрушительному воздействию влаги и силам пучения при промерзании почвы, чем гладкая поверхность готовых забивных свай. Смотрите так же:

1. Как закрыть свайный фундамент
2. Усиление свайного фундамента

Понятие «набивная свая»

Набивная свая на схеме и фотографии
Чтобы иметь понятие об устройстве набивной свайной конструкции, можно представить бетонный или железобетонный столб с нижним наконечником, который заглубляется в грунт ниже отметки промерзания. При этом создается надежная и прочная свайная конструкция, способная защитить фундамент жилого дома от грунтовых сдвигов. Если участок под застройку находится на неоднородных сложных грунтах, рекомендуется свайный фундамент усиливать ростверком.

Набивные сваи передают нагрузку от здания непосредственно на грунтовое основание.

Альтернатива буронабивным сваям – лидерное бурение под сваи

Прекрасной альтернативой изготовлению буронабивных свай является лидерное бурения скважин под сваи. Цена бурения одного погонного метра скважины – от 200 рублей, и зависит от состояния грунта.

Наша техника позволяет, не меняя позиции тут же осуществлять погружение свай в пробуренные скважины. В чем преимущество такого метода?

• Такое погружения не создает высокого уровня вибрационного воздействия на соседние строения.

• Позволяет строить надежные свайные фундаменты даже в городской черте в условиях плотной застройки.

• Обеспечивает точную расчетную забивку свай в сложных грунтах (вечномерзлые грунты, участки с высоким уровнем грунтовых вод, грунты с плывунами и линзами и т. п.).

Кроме того, мы производим лидерное бурение под винтовые сваи и их установку. Обращайтесь, наши специалисты знают и любят свое дело!

Преимущества конструкции фундамента

Буронабивные сваи позволяют вести строительство вплотную к существующим зданиям, так как при устройстве таких оснований отсутствуют ударные и вибрационные воздействия.

К основным достоинствам свайного фундамента с ростверком относятся:

• высокая несущая способность;
• универсальность и экономичность;
• простая технология;
• небольшой объем земляных работ;
• доступная стоимость;
• долговечность.

Отсутствие динамических воздействия на грунты позволяет устраивать буронабивные фундаменты в непосредственной близости к существующим зданиям, инженерными коммуникациям и магистральным трубопроводам.

Затраты на строительство свайных фундаментов значительно ниже, чем на монтаж плитных и ленточных фундаментов, из-за меньшего количества используемой арматуры и бетона.

Свайная технология имеют как преимущества, так и недостатки:

• Сложность расчетов. Для точного расчета параметров фундамента следует выполнить геологическое обследование участка, изучить нормативные требования, учесть все возможные нюансы для каждой конструкции.
• Невозможность устройства подвала или цокольного этажа. При разработке грунта нарушается сцепление почвы со сваями, что влечет за собой снижение несущей способности всей конструкции;
• Значительные потери тепла, за счет поднятия сооружения над уровнем земли. Для снижения тепловых потерь требуется утепление полов.

Ошибки в расчетах фундамента могут привести к деформациям вследствие неравномерных просадок конструкций и перерасходу строительных материалов.

Дом на винтовых сваях.

Техника, буровые машины

Буровая установка

Буровая установка Geax EK 90 Буровая установка

Буровая установка MDT CMV TH 18 Буровая установка

Буровая установка Delmag RH 30

Бурокасательные сваи, их сущность

Уже во второй половине ХХ века для создания противофильтрационных завес и ограждений котлованов использовались буронабивные сваи. Для выполнения защитной функции их выстраивали в один ряд впритык друг к другу. Т. е. шаг установки каждой следующей сваи точно равен ее радиусу.

Бурокасательные сваи это один из вариантов буронабивных свай. Используют этот вид свай при условии, что свая, воспринимая нагрузки и вертикальные и горизонтальные, как от фундаментов соседних зданий, так и от грунта, минимизирует влияние большого котлована на близлежащую городскую застройку. Правильная их установка дает практически аналог «стены в грунте».

Особенности их конструктивного исполнения вытекают из технологических возможностей производителя свай. Они ограничиваются возможностями оборудования, способом устройства (изготовления) свай и применяемой технологией. Диаметр сваи определяется длиной сваи и ее прочностью на изгиб.

9.1. Основные достоинства и некоторые недостатки бурокасательных свай

Достоинствами бурокасательных свай являются:

1. Возможность отрывать глубокие котлованы – до 40 – 50 м глубиной.

2. Нет необходимости в устройствах водопонижения и отведения, а значит, снижается стоимость работ.

3. Устройство таких свай позволяет вести работы в котловане методом «up&down», т. е. «сверху – вниз». После отрытия части котлована устанавливают плиты перекрытия между первым этажом здания и многоэтажным подвалом, использовав как фундамент сваи ограждения. Такой прием позволяет сократить сроки строительства.