Буронабивные сваи по технологии непрерывный полый шнек (CFA)

Фундаменты опор мостов на буронабивных сваях (БНС) сооружают путем устройства в грунте скважин с последующим заполнением их армированным бетоном. В мировой практике строительства БНС нашли широкое применение при больших нагрузках и большой глубине залегания прочных грунтов (до 120 м).

Устройство буронабивной опоры

Буронабивная свая – опора-ствол, которая заглублена на определенную толщину грунта, и которая выполнена из арматуры и бетона. За счет того, что бетонный раствор застывает и набирает прочности непосредственно в грунте, достигается максимально высокая степень сцепления боковых сторон сваи с грунтом. Что касается размеров буронабивных опор, то они могут быть довольно значительными: длина – до 40м, диаметр – до 1,5м.

Следует обратить внимание, что кроме высочайшей несущей способности таких свай, к их достоинствам можно отнести также и возможность применения в нестабильных грунтах, обладающих неравномерным уровнем плотности. Так, например, технология буронабивных свай хорошо зарекомендовала себя в насыпных грунтах и грунтах, где присутствует повышенная влажность.

Напоследок описания устройства буронабивной сваи, предлагаю рассмотреть ее в схематическом виде:

Суть технологии

Обычные сваи, укрепляющие фундамент, забиваются или вдавливаются в грунт при помощи специальных автоматизированных молотов и прессов. Но если на глубине нескольких метров проходит вкрапление твердой (например, скальной) породы, то забить такую сваю будет невозможно. Если под поверхностью окажутся пустоты, участок зыбкого или слабого грунта и т. п., то свая не будет плотно держаться. Поэтому для подобных «проблемных» грунтов были изобретены буронабивные сваи.

Суть этой технологии заключается в бурении скважины заданной глубины и диаметра с помощью обычной буровой установки. После этого в скважину под высоким давлением — порядка 20-30 атмосфер — подается водно-цементный или песчано-цементный раствор, который заполняет скважину, а также все подземные пустоты, которые с ним сопряжены, если таковые есть.

Основное отличие буронабивной от буроинъекционной сваи заключается в том, что последняя может выполняться по технологии «полого» шнека. В этом случае скважина начинает заполняться цементно-песчаным раствором сразу же после достижения расчетной глубины, непосредственно через шнек. По мере того, как шнек извлекается, скважина заполняется раствором. Это позволяет избежать обрушения или осыпания стенок скважины.

Кроме того, диаметр буроинъекционных свай обычно меньше, чем буронабивных.

После заполнения цементно-песчаным раствором в скважину погружается каркас.

Варианты каркаса:

  • металлическая труба;
  • арматурный стержень;
  • трехмерный металлический каркас специальной формы;
  • одноразовый шнек.

Обратите внимание: в последнем случае каркасом может служить сам шнек, если он конструктивно предназначен для выполнения этой функции. Такие буровые системы предлагает ряд иностранных компаний.

Достоинства буроинъекционных свай

Эти конструкции обладают следующими преимуществами:

  • возможность установки на различных сложных грунтах;
  • любое направление прокладки — вертикально, горизонтально, под уклоном;
  • возможность монтажа в городских условиях — в непосредственной близости от другого здания без угрозы его обрушения;
  • низкий уровень шума при установке (актуально для города).

Сфера применения

Исходя из вышеперечисленных достоинств, получаем следующий список областей применения буроинъекционных свай — самых передовой технологии в этой области на текущий момент.

Это:

Постройка новых строений вблизи существующих. Буроинъекционные сваи используются для укрепления фундамента и стен строения, позволяют избежать проседания или сползания грунта, благодаря чему предохраняют существующее здание от обрушения. При наличии специализированной техники — например, мобильных бетонных заводов — устройство свай можно проводить в условиях предельно ограниченного пространства.

Корректировка крена здания. Такие сваи можно эффективно применять, если необходимо выровнять здание, просевшее из-за повышения уровня грунтовых вод, износа несущих элементов конструкции или любых других причин.

Усиление фундамента. Применяется при повышенных требованиях к массе, которую должны выдерживать несущие стены или опоры — например, надстройка этажей, установка более тяжелого оборудования и т. д.

Расчет, проектирование, нормативная документация

Основные нормативные документы по буроинъекционным сваям в России — это СНиП , СНиП , СП Они содержат в себе требования по допуску по углам бурения, формулы для расчетов несущей способности на различных грунтах и углах установки, а также устанавливают требования к используемому бетону.

Смета на устройство буронабивных свай рассчитывается для каждого объекта индивидуально, с учетом комплекса всех требований и показателей — углов бурения, количества свай, диаметра этих свай, сложности внутреннего арматурного каркаса, нагрузки, которую они должны выдерживать, условий эксплуатации и т. д.

Читайте также:  Диаметры буровых свай при расчете нагрузки

Комплект исполнительной документации состоит из двух журналов — журнал буровых работ и журнал цементации. В первый вносится информация о буровой установке, диаметре и глубине бурения, во второй включают данные о виде применяемого раствора, типе цемента, соотношению всех компонентов состава, а также о способе инъекции.

Подводя итоги

Буронабивные и буроинъекционные сваи — оптимальное решение для строителей во многих затрудненных ситуациях. Они позволяют решать широкий спектр задач, но нужно понимать, что стандартных проектов в этом деле не существует. Для каждой конкретной задачи подготавливается специфическое решение, в котором уникально все — от количества и расположения свай до состава цементно-песчаного раствора.

Плюсы буронабивной технологии

В процессе обустройства свайного фундамента, практически отсутствуют динамические воздействия на стоящие рядом постройки (когда производятся буровые работы, практически отсутствует вибрация, что сказывается путем отсутствия деформаций и сотрясений почвы). Данные качества дают возможность для использования данной технологии как в местности со сложными геологическими условиями, так и в местности с высокой плотностью застройки.

Нет необходимости для разрушения уже готовых коммуникаций.

Могут быть использованы в качестве ограждающих конструкций в котлованах – так нет необходимости для нарушения основания соседних объектов.

Буронабивные сваи способны выдерживать высокие нагрузки, что дает возможность для возведения высотных зданий.

Плюсы буронабивной технологии

В буронабивных сваях отсутствуют пустоты, а стенки скважин уплотнены, что является следствием того, что применяется регулируемая подача бетона (подача раствора с давлением). Буронабивные сваи обладают лучшими несущими способностями в сравнении с традиционными забивными.

При использовании данной технологии, существенно сокращаются сроки строительства.

При обустройстве свай по буронабивной технологии уменьшаются земляные работы, сокращается расход арматуры, уменьшается число свай. Буровая техника обладает высокими темпами работ: свайные работы проходят быстрее и цена строительства уменьшается.

Контроль качества  изготовления свай

Аналогичные системы автоматизированного контроля используются и при устройстве буронабивных свай с боковым вытеснением грунта. Они служат для постоянного контроля глубины проникновения бурового инструмента, вертикального усилия, крутящего момента, скорости проникновения и частоты вращения раскатчика. С помощью этих систем может определяться удельное потребление энергии с учетом упомянутых ранее переменных и других параметров для  используемого оборудования. Полученные результаты при заданных глубин бурения могут сопоставляться с результатами полевых испытаний и использоваться для наглядной оценки работ по устройству свай, а также для прогнозирования их несущей способности. Буронабивные сваи с вытеснением грунта и выполняемые при помощи полого бурового шнека (сваи CFA) широко используются в Европе, США и в настоящее время завоевывают рынок в РФ и в Украине. Эти технологии требуют меньше финансовых и временных затрат.  Их применение при создании элементов жесткости для укрепления грунта имеет ряд преимуществ: относительно небольшие диаметры свай, повышенные трение вдоль стволов и отпор под нижними концами и уширениями, возможность избегать или, по крайней мере, сократить использование стальных арматурных каркасов и др. В Республике Беларусь существует нормативная база, достаточная для проектирования и применения буровых свай, выполняемых  посредством вышеуказанных технологий,  обеспечивающих опрессовку окружающего грунта за счет его вытеснения в стороны при раскатке или  при закачке бетона под давлением. В частности, в настоящее время на территории нашей страны применительно к  сваям с вытеснением грунта в стороны за счет раскатки справедливы предписания Пособия П 19-04 к СНБ «Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием», а для свай по технологии CFA – Пособия П 18-04 к СНБ «Проектирование и устройство буроинъекционных анкеров и свай». Оба эти документа будут переработаны в кодексы установившейся практики (ТКП) в соответствии с новой структурой ТНПА исходя из их гармонизации с европейскими нормами (Еврокодами и сопутствующими им стандартами), введенными на территории Республики Беларусь с года.  

Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай

Бетон имеет высокую устойчивость на сжатие, но плохо переносит изгиб и скручивание. Поперечное давление является основным критическим фактором для глубокозаглубленной конструкции. Противостоять таким нагрузкам без риска поломки могут только железобетонные изделия, в которых прочность сочетается с гибкостью.

Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай

Такую функцию в буросекущих сваях выполняет объемный стальной каркас. Наиболее эффективным является квадратное сечение, где между продольными прутами устанавливаются цельногнутые рамки. Размер каркаса делается максимально приближенным к диаметру отверстия, но с тем расчетом, чтобы металл не выступал из бетона после его застывания. Такое решение позволяет каркасу захватить часть ранее установленных бетонных опор без армирования.

Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай

Важную задачу по приданию стене в земле прочности выполняет верхний пояс из арматуры. Это сооружение изготавливается в виде балки прямоугольного сечения с прочным креплением с каркасом каждой подземной колонны. После монтажа проводится заливка армопояса бетоном. Готовая конструкция становится полностью монолитной. Снизу ее удерживает плотный слой грунта, а сверху железобетонный замкнутый пояс.

Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай

Буронабивные сваи с ростверком

Ростверк – опорная конструкция для здания, объединяющая оголовки свай и равномерно распределяющая на них нагрузку. Этот элемент фундамента может быть выполнен из металла, дерева железобетона. Последний вариант используется в строительстве наиболее часто.

Читайте также:  Как рассчитать объем бетона на фундамент

Буронабивные сваи с ростверком могут применяться в строительстве сооружений разного назначения. Такие свайные фундаменты используются для возведения домов, бань, хозяйственных построек. Они экономичны, легко монтируются и обеспечивают прочную опору для конструкции здания.

Буронабивные сваи с ростверком

Ростверк может быть висячим, заглубленным, монолитным. Тип ростверка выбирают в зависимости от вида ростверкоборудуется на вспучивающихся грунтах и используется для легких конструкций.

Он имеет подвешенный вид, так как изготавливается с промежутком над землей около 10 мм. Заглубленный ростверк такого промежутка не имеет, используется для кирпичных, монолитных, деревянных сооружений. Фундамент с монолитным ростверком– это жесткая, прочная конструкция, обеспечивающая высокое качество и надежность строения.

На видео — процесс заводского изготовления арматурных каркасов

Буронабивные сваи с ростверком

Многих индивидуальных застройщиков интересует,от чего зависит цена на буронабивные сваи. Здесь нужно учитывать стоимость используемых материалов, размеры скважины, расходы на транспортировку, монтаж.

Несмотря на стремительное развитие строительных технологий, применение самых современных строительных материалов и механизмов, вести строительство новых сооружений становится все труднее. В основном это связано с отсутствием свободных стройплощадок с подходящими для строительства условиями. При этом самая главная проблема заключается в возведении фундамента будущего сооружения.

Зачастую его строительство приходится осуществлять при следующих жестких условиях:

Буронабивные сваи с ростверком
    точечная застройка в городских условиях, когда нет возможности возведения надежного ленточного или плиточного фундамента;на слабых или обводненных грунтах, где можно построить только свайный фундамент;рядом с водоемами или на местности, подверженной затоплению;в местах глубокого залегания твердых грунтов;при сложном геологическом рельефе (обрывы, горы, каменистые грунты и т. д.).

Наиболее приемлемым выходом в данной ситуации является строительство фундаментов с применением буронабивных свай. Основное преимущество такой технологии — отсутствие динамического воздействия на грунт и фундаменты близлежащих сооружений, возможность обустройства свай в трудных грунтах. Кроме того, применение данной технологии значительно сокращает затраты на возведение фундаментов сооружений.

Особенностью буронабивной технологии является бурение скважин необходимой глубины с последующим формированием самой сваи. Суть данной технологии заключается в том, что с помощью специальной установки бурится скважина с заданными параметрами, в которую затем опускается металлический каркас. Этот каркас заливается бетоном, который уплотняется при помощи виброустановки.

Буронабивные сваи с ростверком

Технологии устройства буронабивных свай

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

Технологии устройства буронабивных свай
Технологии устройства буронабивных свай
  • Опоры, сформированные без оболочки;
  • Опоры с извлекаемой и постоянной оболочкой
Технологии устройства буронабивных свай
Технологии устройства буронабивных свай

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.

Технологии устройства буронабивных свай
Технологии устройства буронабивных свай

Технологии устройства буронабивных свай
Технологии устройства буронабивных свай

Рис: Обсадные трубы для бурения под сваиТехнология 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.

Технологии устройства буронабивных свай

Буровые сваи с уширением

В пластичных глинистых грунтах буровые сваи устраивают с уширением. Разбуривание уширения сваи производят после достижения проектной отметки сваи и выполняют штатным уширителем.

Величина раскрытия режущих ножей уширителя устанавливают непосредственно перед его опусканием в скважину, шаг раскрытия ножей равен 5 см.

Работа по устройству уширения основания производится в следующем порядке:

Буровые сваи с уширением
Порядок работ
1 Лотом проверяют глубину скважины и определяют отметку низа забоя скважины
2 Определяют глубину режущей кромки обсадной трубы. Отметка низа режущей кромки обсадной трубы должна быть выше отметки низа скважины на величину, устанавливаемую проектом (несколько метров)
3 К буровой штанге вместо шнекового бура крепят штатный уширитель, первоначальное раскрытие ножей устанавливают равным 10 см
4 Уширитель опускают в скважину, при достижении дна забоя, под действием веса штанги происходит раскрытие режущих ножей уширителя (ножи уширителя собраны совместно с емкостью для сбора разработанного ими грунта), при вращении штанги происходит разбуривание уширения и сбор разработанного грунта в емкость
5 После окончания разбуривания буровую штангу поднимают, при этом ножи уширителя складываются и производится подъем, грунт из емкости удаляется в отвал.
6 Величину раскрытия ножей увеличивают и операции по разработке уширения повторяют до тех пор, пока уширение не достигнет проектного размера.
7 Контроль формы уширения проводится при помощи уширителя. Для этого на нем устанавливают проектное раскрытие ножей и опускают его в скважину, ножи раскрываются и производится проверка полости путем проворачивания уширителя. Если в емкости для сбора грунта оказывается небольшое его количество, то уширение имеет проектное очертание и обрушение свода скважины и вывалов нет. В этом случае производится приемка разбуренного уширения и разрешаются работы по дальнейшему сооружению буронабивной сваи.
Читайте также:  Забор на кирпичных столбах своими руками

Сваи армируют арматурными каркасами. Их изготавливают на производственной базе мостоотрядов в виде отдельных секций. Во внутреннюю полость каркас подают краном.

Стыковка секций арматурного каркаса

  1. автокран КАТО NK-750;
  2. секция арматурного каркаса;
  3. буровой станок;
  4. железобетонные плиты

После установки каркаса проводят бетонирование свай. Бетонную смесь на строительную площадку доставляют в автобетоно-смесителях.

Бетонирование скважин методом ВПТ

Буровые сваи с уширением
  1. автобетоносмеситель;
  2. металлическая эстакада;
  3. приемная воронка бетонолитной трубы;
  4. буровой станок;
  5. железобетонные плиты

В зимнее время температура бетонной смеси в момент ее укладки должна быть не ниже +5°С. Суммарное время доставки бетонной смеси на строительную площадку, укладки ее в скважину, извлечение бетонолитных и обсадных труб не должно превышать срока ее схватывания.

Правила выполнения работ

Порядок проведения работ:

  • На подготовленном месте осуществляется установка бурового оборудования, для изготовления скважины по указанным в проекте размерам.
  • Для обсадных труб из пластика и металла применяется вкручивающий трубы ствол. Параметры требуемого уровня также содержит проектная документация.
  • Для скрепления отдельных участков между собой используются методы, характерные для труб данного типа (так называемая «опережающая проходка»).
  • После завершения формирования бурового столба проводится выборка почвы, которая осыпалась по ходу работы.
  • Готовая шахта оснащается арматурным каркасом для свай.
  • Для порционной подачи подготовленной цементно-песчаной смеси применяется бетонолитая труба. Этот процесс называется «набивкой свай».
  • При извлечении секций из скважины важно соблюдать поочередность.

Чем хорош безопасный метод использования буронабивных свай и обсадной трубы:

  • Открывает возможности проведения строительных работ впритык к уже существующим сооружениям, так как ударные и вибрационные явления по ходу выемки грунта отсутствуют.
  • Можно работать на сложных почвах – водонасыщенных, слабых, осыпающихся, солончаковых, с плавунами.
  • Гарантируется идеальная вертикальность и высокое качество бурильных мероприятий.
  • Буровые механизмы обладают высокой производительностью.
  • Есть возможность проведение работ на глубине, в условиях перекрытого горизонта.
  • Свайные работы отличаются хорошей безопасностью.
  • Скважинные шахты надежно защищаются от обрушения на всех этапах реализации технологии.
  • Буровая шахта защищена от грунтовых вод.
  • Эффективное заливание бетонного раствора без шеек дает возможность практически полностью избегать потерь материала.
  • Просчеты по ходу монтажных работ сведены к минимуму.
  • Бур дает возможность проведения разбуриваний и расширений, а также извлекать по ходу заглубления валуны и крупные фракции.
  • Возможность постоянного контроля соответствия проектным параметрам.
  • Готовый колодец обладает максимально возможной несущей функциональностью. Это достигается наличием очень качественных стенок.

Обсадные трубы могут изготовляться также из пластика следующих разновидностей:

  1. ПВД – полиэтилен высокого давления.
  2. ПНД – полиэтилен низкого давления.
  3. ПНП – полиэтилен низкой плотности.
  4. ПВХ – поливинилхлорид.

Преимущества обсадных труб из пластика:

  • Хорошая герметичность мест стыковки отдельных участков.
  • Отличная сопротивляемость коррозии.
  • Цена на пластиковые трубы заметно ниже, чем на аналогичные металлические изделия.
  • Небольшая масса.
  • Способность хорошо переносить химические и прочие агрессивные воздействия.
  • Работа пластиковыми трубами проводится очень быстро, чему способствует простота соединения отдельных участков между собою.

Единственной слабой стороной данных изделий является их небольшая прочность: для разрушения их целостности достаточно акцентированного удара острым предметом. Именно поэтому следует удерживаться от использования труб из пластика для обсадки БНС. Основная область применения этой недорогой и практичной продукции – обустройство бытовых скважин для водоснабжения частных домов.

Подводим итоги

Используя различные технологические приемы, профессиональные строители выполняют бурение под сваи буронабивные. Свайные опоры обеспечивают прочность фундаментной основы и повышают устойчивость строительных конструкций. Для обеспечения качества бурильных работ следует соблюдать требования технологии и руководствоваться требованиями проектной документации. Применение промышленных бурильных установок позволяет сократить продолжительность строительных мероприятий и выполнить увеличенный объем работ.

Подводим итоги
Подводим итоги
Подводим итоги