Буронабивные сваи в песках

Буронабивные сваи, даже при опирании на пески и крупнообломочные грунты, существенно проигрывают забивным сваям в несущей способности при одинаковом расходе бетона. Известные способы повышения несущей способности свай (устройство уширений, в том числе камуфлетных, уплотнение грунта, погружение забивных элементов в забой скважины и другое) не имеют массового распространения из-за повышенной трудоемкости и ненадежности контроля качества. В городе Красноярске широкое применение имеют буронабивные сваи-инъекторы, опирающиеся на крупнообломочные грунты или пески средней крупности, крупные и гравелистые, высокая несущая способность которых достигается за счет цементации грунта под нижним концом сваи, осуществляемой через пластмассовую трубку после бетонирования сваи [1, 2]. Однако при длине свай менее 8м цементация основания не дает существенного эффекта, так как невозможно создать давление нагнетания цементного раствора, необходимое для создания закрепленной зоны под нижним концом (2-4атм.), уже при 1-1,5атм. раствор выходит из устья скважины, а несущая способность сваи увеличивается незначительно. Не дает эффекта закрепление грунта цементацией и в обводненных грунтах, наличие воды препятствует образованию под нижним концом сваи массива из закрепленного грунта.

В указанных условиях эффективным оказался способ закрепления грунта под нижним концом сваи с помощью снаряда с полой штангой и режущим наконечником (пикобуром) [3]. Наконечник также является полым и имеет форму равнобедренного треугольника, расположенного вершиной вниз. В боковых углах имеются отверстия, через которые в грунт нагнетается цементный раствор.

При наличии подземных вод закрепление грунта в забое скважины целесообразно проводить в несколько этапов. Сначала после проходки скважины с обсадными трубами пикобур погружают на 0,3-0,4м ниже забоя и нагнетают при его вращении первую порцию цементного раствора. Затем пикобур извлекают и снова погружают на 0,3-0,4м ниже предыдущей проходки с одновременным нагнетанием раствора. При необходимости операцию повторяют до достижения нижним концом сваи требуемой глубины. Технология устройства свай при их длине до 6м предусматривает после бурения скважины на необходимую отметку погружение на 0,5-0,6м ниже забоя пикобура, после чего в грунт при вращении пикобура под давлением подается цементный раствор плотностью 1,85г/м3, изготовленный из цемента марки 400. Расход цементного раствора на закрепление грунта обычно составляет 65-100л. После извлечения пикобура устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.

Фундаменты подземной стоянки по ул. Взлетная, где под слоем твердых и пластичных супесей и суглинков на глубине 5,5-6м ниже дна котлована залегают гравелистые пески, были запроектированы буронабивные сваи-инъекторы [2] диаметром 320мм с заглублением в песок на 0,5-0,7м. Однако статические испытания показали, что несущая способность таких свай недостаточна для восприятия проектной расчетной нагрузки на сваю 500кН, и поэтому была применена технология с закреплением основания через пикобур с расходом цементного раствора 70л. Предельное сопротивление свай увеличилось с 300-350кН до 1000кН, в связи с чем данная технология была использована и для фундаментов жилого дома. Результаты статических испытаний свай приведены на рисунке 1. Технология устройства буронабивных свай с закреплением грунтов под нижним концом цементацией через пикобур применена на нескольких объектах в г. Красноярске.

Основанием фундаментов лабораторно-исследовательского корпуса с глубиной заложения 6,5м являются гравийно-галечниковые грунты, однако при отрывке котлована выявилось, что на одном з
участков находится линза рыхлых песков средней крупности мощностью до 3м.

Попытка замены песков на подбетонку оказалась неудачной из-за опасности обрушения откосов и наличия близрасположенных эксплуатируемых зданий и инженерных сетей, и поэтому были применены буронабивные сваи длиной 3м диаметром 320мм с закреплением грунтов под пятой цементацией через пикобур. Расчетная нагрузка на сваю была принята 400кН. Сваи изготавливались с применением извлекаемых обсадных труб, расход цементного раствора на закрепление грунта составлял в среднем 65л. Статические испытания свай в связи со стесненными условиями площадки были выполнены только до нагрузки 600кН. Свая, прорезающая свежеотсыпанные насыпные грунты, показала при этой нагрузке осадку 9,7мм, а свая в песках природного сложения – только 2,1мм, что объясняется сопротивлением боковой поверхности. Графики статических испытаний приведены на рисунке 2.

Испытания показали предельное сопротивление свай 850кН. Графики статических испытаний приведены на рисунке 3.Площадка строительства жилого дома по ул. Лесной сложена до глубины 7,8-9,1м туго- и мягкопластичными суглинками, и многочисленными маломощными линзами и прослойками песков. Далее идет слой гравелистых песков средней плотности толщиной 1,4-2,0м, подстилаемый элювиальными суглинками твердой и полутвердой консистенции. Подземные воды находятся на глубине 6,5м ниже дна котлована. Применение забивных свай на данной площадке оказалось невозможным из-за близости существующих зданий. Буронабивные сваи, изготовленные с обсадной трубой без закрепления основания, показали невысокую несущую способность. У свай диаметром 320мм, заглубленных в гравелистый песок на 0,5-0,7м, предельное сопротивление составило всего 400кН. Поэтому была применена технология с закреплением грунта под нижним концом сваи с помощью пикобура. После проходки скважины с обсадной трубой и зачистки разрыхленного грунта в забое желонкой пикобур опускали ниже забоя на 0,3м с одновременной подачей цементного раствора плотностью 1,8г/м 3 из цемента марки 400. Затем пикобур извлекался из грунта до забоя скважины и вновь погружался на 0,3м ниже первой проходки для закрепления следующей захватки. Общий расход раствора составлял 150л.

Таким образом, можно отметить, что у коротких буронабивных свай длиной до 7-8м, а также при наличии подземных вод, закрепление грунтов под нижними концами буронабивных свай (песков от средней крупности до гравелистых или крупнообломочных) с помощью цементации через пикобур увеличивает несущую способность не менее чем в 2 раза. При этом технология устройства свай усложняется несущественно, а контроль следует осуществлять по расходу цементного раствора при закреплении.

Следует выявить эффективность закрепления через пикобур других видов грунтов – суглинков, супесей, песков мелких и пылеватых, с тем, чтобы расширить область применения указанной технологии.

Устройство буронабивных свай в водонасыщенных грунтах

Строить дома на землях с близким расположением грунтовых вод – сложная задача. Главное – правильно создать фундамент.

Буронабивные сваи в водонасыщенных грунтах представляют самый практичный, экономичный и эффективный способ возведения основания под жилое или производственное строение.

Наши опытные инженеры ответят на все вопросы и дадут рекомендации по возведению фундамента любого типа, включая основание из буронабивных свай.

Условия применения буронабивных свай

Буронабивной фундамент – одна из разновидностей свайной конструкции.

На выбор вида фундамента влияет состав грунта, на котором возводят дом. Один из самых важных показателей при создании основания – глубина залегания грунтовых вод, возможность их подъёма и выхода на поверхность в весенне-осенний период, характер слоёв почвы.

При водонасыщенных почвах буронабивной фундамент является наиболее приемлемым вариантом при возведении дома.

Свайные основания, в число которых входит буронабивное, применяют при следующих условиях:

заболоченная территория;
торфяник;
разноуровневый участок с крутым склоном;
слабый, подвижный, водонасыщенный грунт с глубоко пролегающим плотным слоем.

К неоспоримым плюсам относятся:

доступная цена;
монтаж на любом грунте при значительных вертикальных и горизонтальных нагрузках;
быстрое выполнение работ;
возможность выполнения своими руками;
безопасность.

К существенным недостаткам его относят невозможность постройки подвала и проведения утепления напольной конструкции.

При возведении дома для постоянного проживания специалисты ООО "ПСК Основания и Фундаменты" рекомендуют создавать комбинированные типы оснований, например, свайно-ленточный.

Буронабивные сваи применяют в домостроении, при возведении мостов и других сложных конструкций.

Мы предоставляем заказчикам любые услуги по устройству буронабивных свай

Наш опыт работы — более 10 лет.

Способы устройства буронабивных свай в сложном грунте

Устройство буронабивных свай в водонасыщенных грунтах проводят несколькими способами.

Сухой.

Данная методика применима на устойчивых грунтах, способных удерживать стенки скважины. Её делают вращательным бурением на необходимую глубину, вставляют арматурный каркас и заливают бетон в вертикально перемещающуюся многосекционную трубу. Бетонолитную трубу вынимают после полного её заполнения. Данным способом сооружают опоры 400-1200 мм в диаметре. Они могут опускаться вглубь на 30 м.

Сухой с использованием глинистого раствора

Разновидность первого способа. Он особенно пригоден для устройства в водонасыщенных грунтах, характеризуется высокой сложностью выполнения работ. Такой фундамент лучше доверить профессионалам, которые работают в компании ООО "ПСК Основания и Фундаменты". Основная сложность создания опор таким способом заключается в необходимости дополнительного укрепления стенок скважины. Это необходимо, чтобы избежать их осыпания.

Использование обсадных труб для укрепления скважины под опору.

Этот способ позволяет устанавливать сваи на любых грунтах. Обсадная труба – конструкция из нескольких фрагментов, скреплённых между собой. Их опускают в скважину по мере углубления. В них заливают бетон. После частичного заполнения трубу начинают извлекать, чем дополнительно уплотняют бетонный столб. Иногда её оставляют в качестве средства против осыпания грунта.

Для проведения свайных работ в водонасыщенных грунтах применяют второй способ. Он является наиболее эффективным, хотя относится к числу трудоёмких процессов.

Наша бригада строителей, работающих проведет устройство буронабивных свай в водонасыщенных грунтах быстро, недорого и с гарантией качества.

Создание набивного свайного фундамента в водонасыщенном грунте

Дом, построенные на водонасыщенном грунте, должен сохранять устойчивость и крепость так же, как и постройки на других землях. Свайный фундамент буронабивного типа может обеспечить длительные условия эксплуатации строений при сложной геологии и геодезии участка. Его особенностью является создание вертикального углубления в грунте с последующим заполнением отверстия бетонной смесью, которая фиксируется арматурным каркасом.

Технологически этот процесс несложный. Он заключается в следующих шагах:

в соответствии с проектом возведения дома проводят разметку: на участке отмечают места расположения будущих опор.

На начальном этапе важно провести верные расчёты. Без инженерных навыков сделать это трудно. Обращайтесь в нашу компанию — мы составим проект, проведем расчёты, исходя из особенностей ландшафта, состава грунта и пролегания подземных вод.

по составленной разметке бурят отверстия в почве. Для этого применяют мобильную буровую установку. На водонасыщенных землях рекомендуется использовать устройства с насадкой, которая позволит создать расширение на дне скважины;

по мере бурения в проходное отверстие под давлением подают глинистую смесь. Она обволакивает стенки скважины, создавая естественное препятствие для проникновения воды;
когда все углубления пробурены, проводят их армирование. Для этого используют металлический прут диаметром 8 мм. Из него плетут сетку, скругляют её по размерам отверстия в почве. Отдельные фрагменты скрепляют проволокой. Готовые изделия помещают в скважину. Арматурная сетка и опалубка должны подниматься над поверхностью на высоту, на которой будет располагаться нижний уровень дома;

по окончании подготовительных работ приступают к заливке бетона. Использует компонентный состав М200. Скважину заполняют цементно-песчаной смесью поэтапно, чтобы избежать образования воздушных пустот. Если в качестве применяется обсадная труба, её можно аккуратно приподнимать вращательными движениями. Это позволит уплотнить бетонную массу внутри глубинного отверстия. Через 3-4 недели опора станет твёрдой и наберёт необходимую прочность;

в конце набивные сваи оборачивают рубероидом и начинают возведение первого ряда горизонтальной поверхности дома. На буронабивные сваи обычно ставят деревянные или каркасные дома. Они легче каменных, не дают сильную нагрузку на основание.

На слабых грунтах (торф, болотистая местность), а также в городах для возведения фундаментов применяются бивные сваи. Их использование обусловлено спецификой грунта: возведение других фундаментов или невозможно технически, или экономически нецелесообразно.

Что такое буронабивные сваи?

Буронабивные сваи — это способ забивки свай, который состоит из бурения скважины и заливки ее бетоном. Бетонирование производится с применением металлической арматуры. В частном загородном строительстве в зависимости от грунта может устанавливаться или не устанавливаться опалубка (на устойчивых грунтах, где нет риска осыпания внутрь стенок скважины, опалубка не нужна). В более масштабном строительстве с той же целью применяются обсадные трубы

Где применяются

В городских условиях, где другие методы забивки свай могут оказать динамическое воздействие на окружающие постройки.
В сильно заболоченных местностях или на других типах слабых грунтов, когда несжимаемый слой расположен слишком глубоко
При строительстве домов на крутом рельефе.
Для постройки тяжелых промышленных зданий и объектов.
Экономически не целесообразно возведение такого фундамента в качестве опоры для легких каркасных или деревянных построек

Классификация и конструкция буронабивных свай

Наиболее полную классификацию буронабивных свай содержит Свод правил под обозначением СП 50-102-2003. Он описывает проектирование разных видов фундаментов на основе свай.

Сваи набивные по способу изготовления делятся на:

устраиваемые погружением инвентарных труб, на конце которых металлический «башмак» или заостренная пробка из бетона, которые остаются в скважине, а труба вынимается при постепенном заполнении внутреннего пространства труб бетоном;
устраиваемые виброштампованием в скважине заложенного бетона, который уплотняют заостренной на конце трубой с вибропогружателем;
конусную или пирамидальную скважину выштамповывают в грунте и заполняют бетонным раствором.

Рис.1 Буронабивная свая

По устройству буровые скважины делятся на:

равномерного сечения и с расширением снизу;
круглого сечения с использованием вибросердечника из нескольких секций;
с уплотнением забоя трамбовкой крупного щебня;
с камуфлетной пятой (расширением внизу), получаемой взрывом заряда в нижней точке скважины и засыпаемой сверху раствором – полость после взрыва заполняется сыплющимся из скважины бетонным раствором;
буроопускные с камуфлетной пятой – в скважину с камуфлетной полостью, заполненной не затвердевшим бетоном, погружают обычную железобетонную сваю;
буроинъекционные (инжекционные) – в скважину небольшого диаметра инжектируют бетонный мелкозернистый раствор на основе цемента и каменного отсева;

Рис. 2 Погружение буронабивных свай

буроинъекционные – после бурения скважины через полый шнек подают под давлением бетонный раствор и понемногу вынимают шнек;
сваи инъекционные типа РИТ – грунт уплотняют по технологии импульсных разрядов;
сваи-столбы – бурят скважины с уширением или без него и производят поочередно укладку раствора из цемента и песка и бетонных призматических или цилиндрических элементов.

Технологии устройства буронабивных свай

Для изготовления множества конструкций буровых свай применяются лишь несколько способов:

с помощью непрерывного шнека (НПШ), имеющего внутри полость для подачи бетонного раствора в самую нижнюю точку скважины;
с защитой стенок обсадной трубой, погружаемой и извлекаемой вибропогружателем;
с защитой от обсыпания стенок созданием противодавления бентонитовым раствором;
используя обсадную трубу, погружаемую «дрейтейлером».

Способ НПШ используется в «прочных», не осыпающихся грунтах, например, в глинистых. По нему шнеком, имеющим трубу по всей его длине и грунтоудаляющую спираль, приваренную к этой трубе, бурят скважину. Внутренняя полость закрыта на конце заглушкой, которая имеет функцию обратного клапана и не дает попасть в полость разбуриваемому грунту.
При вращении шнек рабочей бурильной частью дробит грунт и по спирали шнека подает его на поверхность.

На нужной глубине во внутреннюю полость под давлением подают бетонный раствор, который открывает заглушку и начинает заполнять скважину. По мере ее заполнения шнек поднимают на поверхность, вращая его или вытаскивая без вращения. Заполненную раствором скважину оставляют на временную выдержку для набора прочности бетоном.

Рис. 3 Стадии формирования свай

Если свая будет железобетонная, то в скважину с бетоном, используя вибратор, погружают арматурный каркас.

Технология с обсадной трубой используется при обводненных грунтах, и эта труба защищает скважину:

от обрушения стенок при бурении;
от давления слоев грунта вокруг скважины;
от обрушения арматурным каркасом при его введении.

Погружают обсадную трубу отдельными секциями и также посекционно вынимают. Погружение осуществляют или механическим вдавливанием, или вдавливанием с вибрацией, или «дрейтейлом», т. е. вдавливанием с вращением.

Выбор одного из этих способов определяется особенностями грунтов, проходимых при бурении скважины и экономическими характеристиками свайного фундамента. В большинстве случаев обсадные трубы в скважине не оставляют. Нормативные документы разрешают их оставить только в исключительных случаях. Например, при оползневых грунтах на склонах или при скорости перемещения подземных потоков более 200 м в сутки. В каждом случае для этого должно быть составлено техническое обоснование.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

В сыпучих, обводненных, оползневых и неустойчивых грунтах скважину защищают обсадной трубой. Бур делает скважину равной диаметру обсадной трубы. Обсадную трубу под собственным весом, или вращением в сторону, противоположную шнеку, или механическим вдавливанием погружают в скважину на проектную глубину, вынимают бур и остатки грунта.

Рис. 4 Погружение буронабивных свай

Следующий этап – заполнение обсадной трубы бетоном – для бетонных свай или установка армирующего стального каркаса для железобетонных. Арматуру устанавливают по центру скважины с получением защитного слоя в 60 – 70 мм. Потом заливают бетонный раствор и уплотняют его. По ходу заполнения скважины обсадную трубу извлекают.

Если делают сваи-стойки, то под их опору уширяют нижнюю часть скважины. Этот грунт или удаляют специальным устройством до 1,5 – 3 диаметров скважины, или в камуфлетных скважинах уплотняют взрывом. В середине ХХ века для этого начали использовать электроимпульсный многократный гидроудар.