Устройство буронабивной сваи с применением обсадных труб

3 Некоторые особенности использования обсадных труб

Под такими трубными конструкциями понимают специальные изделия, которые способны эффективно предупреждать осыпание земли со стен. Их весьма активно используют в промышленном и гражданском строительстве с целью надежного крепления водных, газовых, нефтяных и иных скважин. Демонстрируют они свою эффективность и для свай. Установка обсадных конструкций производится посекционно. Отдельные секции соединяются друг с другом при помощи особых стыков-зажимов (Бетоно, Като и другие) либо посредством электродуговой сварки .

По окончании фундаментных работ указанные секции в большинстве случаев снимают. Но в некоторых случаях их оставляют, если того требует проект. Обсадные трубы имеют разные диаметры (внешние и внутренние), что дает возможность подобрать идеальные их размеры для обустройства конкретного фундамента. Внешние сечения труб по распространенным международным стандартам LEFFER и BAUER варьируются в пределах от 620 до 2500 миллиметров, внутренние – от 640 до 2580 миллиметров.

Погружение обсадных изделий выполняется следующими способами: посредством забивки трубы; при помощи вибростола (спецоборудование для вибропогружения трубных секций в землю); с использованием бурового оборудования. При этом сама операция бурения грунта может осуществляться ударным или вращательным способом.

Вращательная методика предполагает, что берется одна секция, по ее геометрическим параметрам выполняется лидер-скважина, а затем эта самая секция опускается в полученное отверстие.

После этого процесс повторяется – берут вторую секцию, замеряют размеры, осуществляют бурение, вставляют трубу. Операция длится до тех пор, пока вся конструкция не будет заглублена до заданной отметки. Ударный способ погружения принципиально иной. Обсадка при нем идет с некоторым опережением по отношению к забою либо следом за ним (в зависимости от того, какие параметры проходимости имеет земля). Затем по мере необходимости производится монтаж или же наращивание секций трубы.

Бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ)

При бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) применяются бетонолитные трубы герметичной конструкции из секций с быстроразъемными стыками с внутренним диаметром 250…325 мм. Суть метода заключается в следующем:

Укладку бетонной смеси при большой глубине сваи допускается осуществлять в несколько этапов, неизбежно вызываемых технологическими перерывами, связанными с извлечением (демонтажем) отдельных секций бетонолитных и обсадных труб.

При бетонировании высота укладки бетонной смеси до начала подъема обсадной трубы должна задаваться возможно большей, но такой, чтобы уложенный бетон не начинал схватываться до подъема обсадной и бетонолитной трубы. Во всех случаях высота столба бетона в скважине на каждом этапе должна не менее чем на 2 м превышать низ ножевой секции обсадной трубы.

В течение всего процесса бетонирования обсадным трубам придается возвратно-вращательное движение во избежание их засасывания.

Для уплотнения бетонной смеси и обеспечения лучшего контакта бетона с грунтом извлечение трубы производится поступательными и вращательными движениями с последовательным подниманием ее на 20…30 см и опусканием на 10-15 см.

В процессе производства работ постоянно контролируют следующие параметры:

Контроль прочности бетона, укладываемого в скважину, осуществляют путем отбора проб бетонной смеси из каждой поступающей на строительную площадку партии смеси. Согласно п. 2.1. ГОСТ 1810-86 в партию включают бетон, формируемый на одном технологическом комплексе из бетонной смеси одного номинального состава по одной технологии в течение не менее одной смены. Набор прочности осуществляется в тех же условиях, что и в стволе сваи.

Для определения действительной несущей способности буронабивных свай проводят статические испытания вдавливающей нагрузкой или применяют динамический метод. Масса ударной части молота для динамических испытаний доходит до 25 т при несущей способности свай до 4000…4500 тс.

Для определения сплошности буронабивных свай применяют ультразвуковые, акустические и прочие неразрушающие методы контроля. Они позволяют обнаружить дефекты типа разрывов и неоднородностей с размерами до 10% от диаметра, а также определить фактическое положение подошвы свай.

В фундаментах мостов применяют забуриваемые стальные трубы диаметром 1…1,5 м с последующим заполнением их бетоном. Такие конструкции могут использоваться в свайных ростверках, а также в безростверковых опорах.

Стальные трубы погружают с помощью буровых машин, например, КАТО 50 THC, которые одновременно вдавливают стальную трубу и с помощью ударного грейфера извлекают грунт из ее внутренней полости. После погружения стальной трубы её заполняют бетоном, а при необходимости армируют каркасом.

Монтаж буронабивных свай — крепление на глинистый раствор или давление воды

Такой вид свай под фундамент крепится сильным давлением воды или раствором на глиняной основе (если работы проводятся в неустойчивых обводненных грунтах).

Процесс бурения производится методом вращения или ударным, но если нужно проходить слои скальной породы, возможно применение долота или грейфера (ударный тип устройства).

При бурении скважины, производится закачка глиняной смеси, которая имеет свойства по противодействию гидравлическому давлению и разрушению грунтовой стены. После внедрения в почву глиняной смеси образуется слой в виде корки на стенах.

Во избежание загрязнения всей площади строительства смесью, по контуру площадки и в ее грунте устанавливаются желоба из дерева с уклоном, по которым транспортируется отработанный раствор в сборник зумпф.

Иногда применяется другой метод скрепления стен колонны — превышающим давлением воды. При использовании данного метода, важным фактором будет излишний уровень воды в отверстии над уровнем грунтовой воды.

Виды буровых свайных оснований

Самыми распространенными видами буровых опор являются буронабивные, буросекущие и винтовые сваи. Кроме этого к буровым фундаментам можно отнести забойные конструкции – скважины, заполненные щебеночной засыпкой с послойным уплотнением; опоры с расширительной пятой, возводимые с помощью взрывных работ и полые опоры, смонтированные с помощью вибросердечника.

Буронабивные сваи

Виды бетонных буронабивных свай (в том числе – железобетонные) получили широкое распространение благодаря возможности выполнять работы по усилению старых и разрушенных фундаментов в городских условиях при плотной застройке. При выполнении усиления фундаментов старых зданий вблизи существующих автомобильных дорог, подземных коммуникаций метрополитенов, существующих высотных зданий, не происходит разрушение существующих конструкций, при этом не требуется запрещать эксплуатацию объектов на время производства реставрационных работ.

Скважины для устройства буронабивных свай выполняют с помощью буровых агрегатов, при достижении проектной отметки, бур вынимается и освобождается от грунта. В скважину опускается предварительно изготовленный каркас из арматуры, который заполняется бетонной смесью через воронку. Смесь подается в полость конструкции непосредственно из бетоносмесительной установки или премного бункера для бетонной смеси.

При устройстве буронабивных свай в основном применяются следующие технологии:

• С использованием обсадной трубы.
• С использованием глинистого раствора.
• С использованием проходного шнека.
• С применением двойного вращателя (Double Rotary).
• С использованием уплотнения грунта.

Буронабивные сваи обладают не только достоинствами, стоит отметить присущие конструкциям недостатки:

• Небольшая несущая способность.
• Высокая трудоемкость буровых работ.
• Сложность крепления скважин в легких и водонасыщенных грунтах.

Буросекущие сваи

Буросекущие сваи по краям котлованов Технология установки буросекущих свай в основном идентична установке буровых свай. Применяется процесс установки буросекущих свай для создания полноценных подпорных «стен в грунте». Буросекущие опоры ничем не отличаются от буронабивных свай, только их установка проводится в одну линию с шагом, равным нулю. Конструкции, возведенные по методу устройства буросекущих свай, применяются для строительства подземных сооружений: автомобильных парковок, подземных тоннелей и переходов, их разрешено монтировать на большой глубине (до 30 метров).

Винтовые сваи

Винтовые сваи — такой тип свай, которые при заглублении ввинчиваются в грунт с одновременным вдавливанием под усилием. Сваи состоят из металлической основы (ствола) с наваренными или литыми лопастями.

Винтовые сваи широко используются для любых типов зданий, что обусловлено коротким сроком, необходимым для завершения установки фундаментов.

Основание из винтовых свай обладает высокой несущей способностью, способно выдерживать большие нагрузки на сжатие и выдергивание, особенно в пучинистых грунтах.

Металлическая винтовая свая одновременно является опорной частью фундамента, буром и анкером, который препятствует выдавливанию конструкции.

Основное назначение винтовых свай – возведение фундаментов для легких жилых и хозяйственных построек разного назначения.

Чтобы предупредить преждевременный износ винтовых свай из металла, важно предварительно перед погружением в грунт выполнить антикоррозийную защитную обработку

Бурокасательные сваи

Ограждение котлована из бурокасательных свай. Этот тип фундамента применяют в том случае, когда сваи воспринимают горизонтальные и вертикальные нагрузки от воздействия грунтовых пород и фундаментов близлежащих существующих зданий, обычно способ незаменим при работе в районе плотной застройки, а также используется для ограждения глубоких котлованов и при необходимости прорезки насыпей в грунтах с твердыми включениями.

Преимуществами этого метода являются:

• Возможность проводить работы в стесненных условиях в районах с существующей плотной застройкой.
• Технология не нуждается в организации дополнительного водоотведения и водоотлива.
• Применение технологии установки бурокасательных свай намного сокращает продолжительность работ.

Буронабивные сваи с обсадной трубой, технология изготовления

Эта технология позволяет производить устройство фундамента на любых грунтах. Они бывают разных конструкций.

Имеют любые размеры. Используя длинные стержни, строитель достигает очень надёжного зацепления с землёй. Благодаря такой технологии устройства, фундамент из труб получается вполне устойчивым и хорошо удерживает сооружения различных тяжестей.

Монтаж свай осуществляется в такой последовательности:

В соответствии с проектом размечаются точки устройства свай.Бурится скважина по следующей технологии: первые полтора — два метра почвы извлекается с использованием буровой насадки, далее используется шнековый бур.Производится забивка труб. При строительстве каркасного жилого дома вместо труб можно сделать рубероидную рубашку. Её не надо вытаскивать наружу.На подготовленном дне вырытого шпура устраивается песчаная подушка от двадцати до тридцати сантиметров.Затем в скважину с помощью подъёмного устройства опускается армирующий каркас из металлических прутьев.Скважину заполняют бетоном.

По мере заполнения шурфа раствором обсадная труба поднимается. Раствор вводится беспрерывно до полного заполнения полости.На поверхности, после удаления обсадной трубы, формируется голова сваи.Принято стержни монтировать через одну. А промежуточную сваю начинают изготавливать после того, как эти предыдущие стержни созрели более чем на четверть.

Общая информация о буронабивных сваях

Обсадные буронабивные сваи, как и буросекущие, могут выполняться исключительно из бетона, так же как новые железобетонные конструкции, укрепленные арматурой.

Мы будем рассматривать пример их производства, так как железобетонные буронабивные сваи по технологии CFA и буросекущие имеют серьезное усиление и большую несущую способность (см. таблица несущей способности), чем ленточный фундамент или винтовые трубы.

Их создание не требует существенных дополнительных затрат, а отзывы только положительные.

Фундамент на буронабивных сваях, превосходит винтовые и забивные железобетонные сваи, по следующим параметрам:

• бурение буронабивных свай гораздо дешевле, чем железные винтовые трубы и забивные железобетонные конструкции, при этом технологическая карта производства не уступает им в надежности производства и несущей способности (в статье приведена таблица, которую вы можете использовать для сравнения);
• Винтовые и забивные железобетонные сваи ограничены в диаметре, в то время как буронабивные, обсадные или буросекущие конструкции могут создаваться в любом размере, который зависит лишь от диаметра пробуренной скважины;
• Буронабивные или буросекущие фундаменты могут создаваться в условиях плотной городской застройки, так как их усиление и монтаж не сопровождается высоким уровнем шума и вибрации, который возникает, когда устанавливаются забивные железобетонные и винтовые сваи.

Подготовка к созданию буронабивных свай

Если вы приняли решение обустроить усиление или бурение фундамента из буронабивных свай своими руками, то позаботьтесь о наличии следующих инструментов:

• бур – бурение, в зависимости от глубины погружения сваи, бурение и усиление может выполняться как автоматизированными устройствами – буровыми установками, либо автономными бензобурами, так и типовая- обычным ручным садовым буром, с удлиняемой до нужного размера рукоятью трубы;
• бетономешалка, совковая лопата, мастерки, и ведра;
• болгарка для обрезки арматуры.

Необходимые материалы:

• обсадные трубы, либо рубероид;
• арматура на усиление и армирование буронабивных свай;
• цемент, песок, щебень – для создания бетона.

Стоимость работ буронабивных свай

На стоимость буронабивного строительства влияют следующие факторы:

• Технология и используемая спецтехника.
• Диаметр и глубина залегания свай.
• Наличие расходуемых деталей, наконечников.
• Количество свай.
• Армирующие элементы и используемая марка бетона.
• Геологический разрез площадки производства работ.

Расчёт буронабивных свай выполняется с учётом особенностей грунта, по проектным размерам. Расчёт стоимости свай и буронабивных работ учитывает работу спецтехники и расход вспомогательных материалов. Наша строительная компания выполняет расчёт, бурение и заливку набивных свай для многоэтажного строительства. Качественный результат определяется квалификацией и опытом наших инженеров и мастеров. В зависимости от размеров свай и характеристик грунта, мы выберем оптимальную буровую технологию и предоставим рабочую технику.

Стоимость работ

Цены на установку буронабивных свай на основе обсадных труб могут варьироваться в зависимости от таких факторов:

• вид и материал труб;
• необходимость разработки проекта;
• выбранного вида технологии;
• глубины скважины;
• диаметра конструкции;
• геологических особенностей на строительном участке (водонасыщенность, состав грунта, плотность почвы и т.д.);
• срока выполнения работ;
• наличия техники и материалов;
• уровня профессионализма бригады;
• качества используемых материалов и «девайсов»;
• объема работ.

Стоит обратить внимание! Если фирма-исполнитель не предоставит вам предварительную смету по общим затратам на работы, а цену назовет устно, непременно уточните, что входит в оговариваемую стоимость, включены ли в сумму расходы на покупку труб или вам их придется приобретать за собственный счет. Как правило, недобросовестные исполнители «играют» именно на таком – беря двойную цену за те либо иные материалы

Так выглядит процесс погружения

Преимущества буронабивной технологии

При помощи обсадной трубы достигается надежное укрепление грунтовых стенок внутри скважин. В состав таких изделий входят жестко соединенные секции. Данная технология обладает практической эффективностью не только при наличии проблемных почв, но и когда строительство осуществляется в условиях большого города на ограниченной площади.

На время и стоимость проводимых монтажных работ напрямую влияют следующие факторы:

1. В каком состоянии находятся буровые механизмы.
2. Требуемые размеры скважин.
3. Вид почвы на строительном участке.

Сама по себе технология использования буронабивных свай и обсадной трубы не отличается значительной сложностью. Если требуется сформировать глубокие стержни, применяют поэтапное формирование буровой шахты, сцепляя трубы друг с другом. При этом обсадные изделия, вне зависимости от материала изготовления, должны плотно фиксироваться по ходу заглубления.

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.

Сложные геологические условия предусматривают обязательное использование обсадных труб при работе с буронабивными сваями. Особенно это касается тех районов, где случаются оползни и лавины: в таком случае обсадные трубы оставляются в грунте. Если присутствует избыточное давление влаги, стенки колодца проходят дополнительное укрепление.

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.

Способы монтажа свай буронабивных

В зависимости от типа и особенности грунта буронабивные сваи без обсадной трубы и с обсадной колонной могут монтироваться разными способами

В зависимости от типа и особенности грунта буронабивные сваи без обсадной трубы и с обсадной колонной могут монтироваться разными способами:

• Сухой способ;
• Способ, в котором используют специальный глинистый раствор;
• Способ с использованием обсадной колонны.

В первом случае технология предполагает бурение скважин на глубину от 15 до 20 м по устойчивому грунту без излишних подземных вод по всей глубине скважины. Диаметр свай, монтируемых сухим способом, как правило, не превышает 1200 мм. При выполнении технологии сухого способа риск оползания грунта в полость скважины полностью исключен. Здесь почва сама держит стенки пробуренной скважины. Бурят тело скважины вращательным бурением при одновременной выемке земли. Затем в установленную трубу подаётся раствор, а труба вертикально перемещается и демонтируется секциями.

Второй метод , где применяется раствор на основе глин, идеально подходит для монтажа буронабивных свай по водонасыщенным грунтам. В этом случае глинистый раствор будет выступать в качестве фиксатора для отдельных слоев почвы в теле скважины. В качестве связующего вещества в этих целях используют определенный, приготовленный на месте бурения раствор бентонитовых глин, плотность которого составляет 1,15…1,3 г/см3. Смесь подается при одновременном бурении скважины по пустотелой штанге буровой установки. Глинистый раствор встречает сопротивление грунта. Благодаря этому смесь начинает подниматься под давлением обратно, смазывая стенки скважин, и кратковременно цементирует стенки обработанного и пробуренного тела выработки. Этот способ позволяет монтировать буронабивные сваи без использования обсадной колонны.

Устройство скважины с обсадной трубой описано выше.

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.

Технологии устройства

Вся последовательность обустройства достаточно проста: • Сначала при помощи специального бурового оборудования в грунте делают скважину, которая будет иметь необходимую ширину и глубины; • Теперь необходимо в образовавшуюся полость опустить обсадную трубу, ее освобождают от ненужной земли; • В трубу фиксируют арматурный каркас, связанный заранее; • Трубу заполняют бетонной смесью; • Остается только извлечь трубы из скважины. Эта последовательность излагает только основную суть, но конечно, такой фундамент на буронабивных сваях имеет свои особенности.

Схема монтажа с уширением

 C обсадной трубой

При использовании буронабивных свай можно использовать обсадные трубы, которые имеют различные размеры и формы. По международным стандартам обсадные трубы могут иметь сечение 620-2500 миллиметров по внешнему краю и 640-2580 миллиметров по внутреннему. Причем трубы могут быть весьма протяженные, поэтому их необходимо правильно фиксировать о грунт. Обсадные трубы представляют собой трубы, которые не дают осыпаться грунту при заливки бетонной смесью. Такие трубы также используют для производства газовых, нефтяных, водных или других скважин. Чтобы добиться большой протяженности скважины применяют отдельные секции труб, которые скрепляются между собой при помощи электродуговой сварки или специальных стыков-зажимов. Но общая длина трубы не может быть более 30 метров. Обсадная труба удаляется после выполнения фундаментных работ. Но в некоторых случаях, проект может предусматривать не вынимать обсадные трубы.

Обсадные трубы для бурения под сваи

Впоследствии такие трубы будут закрывать саму сваю от проникновения грунтовых вод и являться дополнительным защитным слоем. Такие конструкции используют в областях с глинистыми грунтами, на супесях, песках, там, где грунтовые воды могут разрушить или помешать правильному твердению бетонной массы еще на стадии отвердевания раствора. Такие мероприятия необходимо предусматривать еще на этапе выполнения проекта. Бурение скважин для обсадных труб можно проводить вращательным или ударным способами.

Бурение с применением обсадной трубы

Вращательный способ бурения предполагает непосредственное ввинчивание специального оборудования для бурения скважин и последовательное наращивание протяженности. При ударном способе, оборудование забивается в грунт и извлекается вместе с грунтом. Обсадные трубы могут погружаться в скважину разными способами. Самым простым является забивка труб при помощи специальных инструментов. Также можно использовать специальное оборудование для вибропогружения отдельных секций трубы. Можно применять буровое оборудование.

Установка арматурного каркаса в скважину