Буронабивные сваи: технологии, преимущества и сферы применения

Буронабивные сваи на грунтах с избыточным содержанием грунтовых вод

Наиболее рациональным признано использование буронабивных свайных опор в ходе установки основания на неустойчивых почвах. За счет доступности конструкции в ходе бурения скважины сваи оборудуются с дополнительной фиксацией стенок, образуемых посредством избыточного давления влаги или раствора глины.

Устройство скважины осуществляется как ударным, так и вращательным способом. В случае прохождения бура через твердые скальные породы целесообразно применять специальные сменные рабочие насадки ударного вида.

Ход работ

Устройство буронабивных свайных опор с фиксацией раствора из глины:

Установка бурового механизма и изготовление скважины.
Изготовление расширительной плоскости.
Монтаж каркаса из арматурных прутьев.
Установка обсадных труб.

Для регулирования неконтролируемого разброса извлекаемых масс по периметру буровой установки в ее направлении монтируются под уклоном деревянные желоба, изготавливаемые из любых подручных материалов.

В ходе работ через бур подается раствор из глины, основным предназначением которого является противодействие обрушению почвы создаваемым гидравлическим давлением. В конечном итоге при постоянной циркуляции состава на боковых стенках образуется глинистая корка.

Посмотрите видео, как происходит монтаж опор своими руками.

По завершении мероприятий, связанных с бурением скважины и очистки отработанного забоя, в пробуренную скважину устанавливается армированный каркас. Заключительным этапом технологии ВПТ является фиксация бетонолитных обсадных труб. С началом бетонирования трубу извлекают из скважины по аналогично описанному выше способу, а оборудованную сваю подвергают формовке.

В случае использования секционных конструкций с подъемом каждого из составных участков необходимо разъединять соединительные хомуты, тем самым снизив удельный вес обсадной конструкции и сократив усилия по ее извлечению.

Устройство буронабивного фундамента

Этот тип основания применяется не только в промышленном, но и частном строительстве. Возведение фундамента на буронабивных сваях требует спецтехники, но это быстрее и дешевле, чем заливка популярного ленточного основания. Важная особенность буронабивного фундамента – возможность его самостоятельного устройства с применением ручных или мотобуров.

Перед началом работ необходимо приготовить инструмент и материалы:

рулетка, моток шнура, набор колышков и молоток для разметки;
бур для скважин – ручной, с электрическим приводом или на ДВС;
опалубка из рубероида, пластика, железобетона или асбестоцемента, чтобы их можно было оставить в скважине, для промышленного строительства понадобятся съемные обсадные трубы;
арматура для опор и ростверка;
инструмент для приготовления бетонного раствора, цемент, щебень, песок.

Необходимые расчеты

Чтобы правильно провести расчет количества буронабивных свай необходимо определить общую массу здания (вес стенок, плит перекрытий, коммуникаций, мебели и т.д.). Учитывая, что сваи изготавливаются из бетона М300, со стандартным армированием, несущую способность одной буронабивной сваи можно найти по таблице:

Диаметр сваи, мм	Площадь опоры, см²	Несущая способность, кг	Объем бетона, м³	Количество вертикальных прутков арматуры, шт	Расход арматуры, пог. м
150	177	1062	0,0354	3	7
200	314	1884	0,0628	4	9
250	491	2946	0,0982	4	10
300	707	4242	0,1414	6	14
400	1256	7536	0,2512	8	18

При помощи портативных буров можно подготовить скважины диаметром до 200 мм, поэтому они чаще всего применяются в частном строительстве.

Чтобы рассчитать заглубление опоры, необходимо узнать глубину промерзания грунта в местности и прибавить 20 сантиметров. Например, если промерзание достигает 1,3 м, то буронабивные сваи погружаются на глубину 1,5 м. На пучинистых, сыпучих, болотистых и подвижных грунтах потребуются дополнительные исследования, а при заглублении нужно будет добираться до пластов с твердой породой.

Для расчета количества свай потребуется массу здания поделить на несущую способность одной опоры, а полученный результат умножить на коэффициент погрешности 1,2. Он учитывает возможные неточности при определении массы ростверка, мебели, снеговой нагрузки.

Подготовка и разметка

Планировка фундамента начинается со схемы свайного поля, на которой указываются расстановка буронабивных опор. Для этого на углах участка, чтобы убедиться, что он прямоугольный, нужно замерить диагонали, они должны быть равными.

Первые четыре буронабивные сваи устанавливаются по углам, остальные должны быть равномерно распределены под несущими стенками. В местах, где будут делаться скважины, забиваются колышки.

Расстояние между буронабивными сваями с ростверком по технологии не должно превышать 2 м, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж

После подготовительных этапов можно приступать к монтажу буронабивных свай своими руками. Ручным, механическим или электрическим буром проделываем скважины на заданную глубину, согласно разметке.

В скважины опускается заранее изготовленные арматурные каркасы, устанавливаются обсадные трубы. Они могут быть из металла, пластика, рубероида, асбеста, железобетона. В частном строительстве они служат несъемной опалубкой для будущих буронабивных свай. Главное условие – точная вертикальная установка по уровню.

Пространство между обсадными трубами и скважиной заполняется грунтом, которые периодически утрамбовывается. При этом требуется контролировать вертикальность трубы. Высоту свай проверяют гидравлическим или лазерным уровнем, чтобы обвязка была горизонтальной. Если трубы выше, их срезают, арматурный каркас остается как основа для связывания ростверка.

В подготовленную опалубку заливается бетонный раствор марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Залитые буронабивные сваи оставляются до полного схватывания цемента в течение 2-3 недель.

Заливка ростверка

Чтобы достигнуть максимальной прочности буронабивной фундамент соединяется ростверком – железобетонной лентой или рамкой. Он равномерно распределяет давления на все сваи. Устройство ростверка схоже с технологией строительства стандартного ленточного фундамента. Единственное отличие – его нижняя часть находится на весу, не упираясь и не заглубляясь в грунт. Основой ростверка служат оголовки свай, поднятые над землей на проектную высоту.

Ширина ростверка равняется толщине несущих стен, высота – для деревянных, пенобетонных стен равна ширине. Для каменных и кирпичных зданий – на 50% больше ширины. Ростверк заливается в несколько этапов:

Принцип технологии

Для буроинъекционных опор в земле делаются скважины диаметром до 40 см. При достижении необходимой глубины они наполняются водоцементным или цементно-песчаным составом, подающимися внутрь под большим давлением с помощью полого шнека. За счет подачи раствора под давлением его можно заливать и в горизонтально, и в вертикально сделанные скважины. Затем в еще не застывший бетон устанавливается армированное каркасное основание.

Требования к армированию и бетонированию

С учетом действующего СНиП существуют определенные требования к бетонированию и использованию армирования в буроинъекционных сваях. Технология установки:

Сечение устанавливаемого каркаса должно быть всегда меньше на 14 см, в отличие от диаметра пробуренной полости. Это позволяет избежать заклинивания каркаса в скважине.
Для армирования применяются пространственные каркасы, у которых продольные пояса находятся на одинаковом расстоянии по отношению друг к другу. Минимальное число продольных прутьев — 6 штук, класс арматуры — А3 (сечение — не менее 18 мм).
К армирующим каркасам предъявлены высокие требования относительно жесткости. Крепление элементов производится с помощью сварки, арматура должна быть дополнительно усилена стальными кольцами, находящимися с внешней части каркаса с дистанцией 2 м. Устанавливаются кольца с шириной 5−10 см, толщиной — 8−10 мм.
Наибольшая длина арматуры — 11,7 м. Если требуется установка каркаса в скважину большего размера, то отдельные части свариваются друг с другом на стройплощадке.
Для устройства буроинъекционных свай используется бетон М300 с классом сжатия не менее В22,5.

Также требуется заливка защитного бетонного слоя вокруг каркаса слоем не менее 7 см. Равномерное расположение арматуры в скважине достигается благодаря креплению фиксаторов на металлических кольцах жесткости.

Условия монтажа

Также существуют требования и к непосредственно процессу монтажа БИС. С учетом СНиП должны быть соблюдены следующие условия:

Во время постоянных работ можно бурить близлежащие скважины с шагом, который не превышает 3 диаметра уже находящейся сваи. Если дистанция меньше допустимой, разрабатывать новую опору можно только по истечении суток после заливки бетоном предыдущей опоры.
Процесс заливки бетоном производится при постоянных поступательно-возвратных передвижениях шнека.
Обязательное сохранение постоянного давления подачи бетонного раствора при наполнении полости, при его снижении требуется уменьшить время извлечения шнековой колонны.
После окончания процесса заливки бетоном МБУ должна отъехать от скважины. Грунт, который был выработан во время установки опоры, убирается с помощью экскаватора.
После очистки территории в устье скважины устанавливается кондуктор и выполняется заливка бетоном надземной части опорного столба.
Армирование сваи производится тут же по окончании наполнения полости бетоном и очищения устья скважины.

Способы создания буронабивных свай

Каждый способ предусматривает предварительное формирование скважины. Если работы проводятся в условиях неустойчивого грунта, то дополнительно стенки закрепляют глинистым раствором (как правило, из бентонитовой или комковой глины).

Его нагнетают в лунку по буровой штанге или деревянному желобу с уклоном в 1 см на погонный метр. В результате на поверхности образуется прочная водостойкая корка. Следующие действия проводятся по аналогии с «сухой» технологией.

Технология изготовления буронабивных свай «сухим» способом

Актуален такой способ устройства буронабивного фундамента в устойчивом грунте. Почва может быть тугопластичной, глинистой с твердой или полутвердой консистенцией. В районах с грунтовыми или промышленными агрессивными водами применение не рекомендуется. Глубина скважины может составлять 30 м, диаметр 0,4-1,2 м.

Алгоритм действий выглядит следующим образом:

Бурение. Метод выбирается вращательный. Техника оснащена шнековой колонной или ковшовым буром. При необходимости нижнюю часть скважины увеличивают специальным расширительным оборудованием или посредством взрыва под небольшим количеством залитого бетонного раствора. Последний вариант позволяет дополнительно уплотнить грунт.
Армирование. Здесь могут быть использованы металлические трубы, отдельные стержни диаметром 12 мм или заранее собранный из прутьев каркас (узловые соединения оформляются вязальной проволокой). Выбор арматуры проводится в соответствии с нормативами в ГОСТе 34028-2016. Его размеры должны быть меньше окружности скважины примерно на 3-5 см. Длину рассчитывают с запасом относительно посадочного места в 30 см. Рассматривается также вопрос сплошного усиления будущей сваи либо частичного с выходом на ростверк. Выбор делают на основании планируемых нагрузок на основание со стороны почвы и здания.
Бетонирование. Раствор заливают с помощью загрузочного бункера или оснастки автосмесителя. Для рабочей массы рекомендуется использовать бетон класса В15 с водонепроницаемостью от W6. Он должен соответствовать СНиП 2.03.01-84. Постепенно из скважины вытаскивают бетонолитную трубу. На ее приемной воронке монтируют вибраторы для уплотнения смеси. Последнее действие проводится в течение 5-10 минут каждые 0,5 метров залитого раствора.
В завершение отливают головную часть конструкции. Это делают в специальном кондукторе.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Обсадные трубы используют для монтажа буронабивных свай в условиях любого грунта вне зависимости от расположения грунтовых или промышленных вод. Отдельные секции соединяют между собой путем стыковки с применением болтов или с помощью сварочного оборудования.

Допустимо устройство как временной, так и несъемной опалубки. Оставляют трубы в соответствии с нормативными документами, техническим обоснованием. Например, в случаях с оползнями, водонасыщенными почвами, на склонах, при высокой скорости подземных потоков (свыше 200 м/сутки).

Алгоритм действий по этой технологии выглядит так:

Бурение. Для формирования скважины используют специальную установку с оснащением вращательного или ударного типа.
Погружение обсадной трубы. Здесь задача выполняется двумя способами: гидродомкратами одновременно с бурением или путем забивания, вибропогружения.
Армирование. Здесь варианты рассматривают по аналогии с «сухим» способом устройства свайного фундамента.
Бетонирование проводится одновременно с удалением обсадных секций. Их перемещают вертикально, путем вращения или возвратно-поступательными движениями. В процессе дополнительно происходит уплотнение раствора.
В завершение формируют головную часть кондуктором.

Существует технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой, которая называется фундэкс. Здесь добавлены особенности инъекционного способа: без ударного или вибрационного воздействия на грунт, диаметр до 0,6 м. Этот метод актуален для строительства в сейсмически непостоянных районах, в условиях плотной застройки.

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.

Виды свай

Существует несколько классификационных признаков буронабивных свай.

Так, по особенностям конструкции они делятся на:

цилиндрические сваи. Имеют форму правильного цилиндра и сечение, одинаковое на всю длину конструкции;
сваи с опорной подошвой. Главный характерный признак – больший диаметр нижней части сваи. Подобные конструкции имеют несколько большую устойчивость и несущую способность.

По технологии обустройства буронабивные сваи делятся на:

сваи, выполненные без оболочки. Данный вариант может применяться только в условиях крайне устойчивых и не склонных к обрушению или осыпанию грунтов, а также тогда, когда уровень грунтовых вод минимален;
сваи, выполненные с применением извлекаемой или несъемной оболочки. Может применяться практически везде, в большинстве случаев используется съемная или извлекаемая оболочка в виде обсадной трубы.

Достаточно часто буронабивные сваи используются в комбинированных фундаментах совместно с последующим устройством ростверка. По месту его расположения разделяют фундаменты:

с низким заглубленным в почву ростверком. Обычно опускаются в грунт ниже уровня промерзания, благодаря чему приобретают повышенную несущую способность;
с обычным ростверком, находящимся прямо на грунте;
с высоким ростверком, понятым над поверхностью земли. Высота подъема может варьироваться и составлять 20-30 см. Часто применяется при строительстве частных домов на сложном рельефе местности.

Пример выполнения буронабивных свай с ростверком приведен на следующем видео:

Достоинства фундамента на сваях

Использование буронабивных свай при устройстве фундамента позволяет получить ряд преимуществ:

низкая стоимость работ при одновременно высокой несущей способности и надежности конструкции;
возможность применения практически на любом типе грунта;
длительный срок эксплуатации (не менее 100 лет);
возможность проведения работ в сжатые сроки и даже в холодное время года (при использовании специальных добавок в процессе бетонирования);
отсутствие динамически нагрузок на грунт, что позволяет использовать технологию рядом с существующими зданиями и сооружениями или для усиления требующих этого конструкций фундамента;
возможность сохранить существующее благоустройство в виду отсутствия применяемой тяжелой техники (при частном строительстве)

Также важно то, что при этом варианте возможно выполнение работ своими руками, без привлечения профессиональных строителей.

Перечисленными плюсами достоинства технологии возведения фундаментов с использованием буронабивных свай не исчерпываются, однако и этого перечня достаточно для того, чтобы понять причину популярности данной технологии.

Недостатки фундамента

Как и у любой применяемой технологии, у буронабивных свай также присутствуют определенные минусы:

относительно большой перерасход бетона, связанный с тем, что почва рядом с изготавливаемыми сваями не уплотняется;
большое количество трудоемких ручных процессов и достаточно серьезная технологическая сложность производства работ;
необходимость тщательного контроля над всеми этапами изготовления буронабивных свай;
сильная зависимость несущей способности свай от качества бетона и свойств грунта (информацию о качестве бетона, а также дополнительным требованиям к бетону и его наполнителям можно узнать из этой статьи), что приводит к заложению дополнительного запаса по надежности и, соответственно, еще большему расходу бетона.

Плюсы фундамента на буронабивных сваях

Фундаментное основание из таких свай обладает следующими преимуществами:

Универсален. Подходит почти для любого грунта, кроме совсем каменистого.
Неровность участка или его близость к воде вовсе не препятствие для свайного фундамента. Уровень строения всё равно задают непосредственно расположением несущих опорных элементов.
Экономичен. Денег на постройку такого фундамента расходуется гораздо меньше, по сравнению с другими типами.
Работы можно проводить в любое время года, сроки установки — достаточно быстрые.
Не нужно использовать спецтехнику, можно построить такой фундамент своими силами, что ещё раз говорит о его бюджетности.
Свайный фундамент не требует масштабных земляных работ, поэтому лишнее повреждение окружающего ландшафтного дизайна исключено.
Подобные фундаменты устойчивы к вертикальному движению грунтом, поскольку их основание располагается ниже точки промерзания.
Высокая несущая способность. Фундамент держит весовую нагрузку даже от тяжёлого здания. Обязательное условие — гидроизоляция между ленточным элементом и стенами постройки. Так можно уберечь от разрушения разные по свойствам материалы.

Недостатки основания из свай

Слабая теплоизоляция пола. Возможно попадание в дом сквозняков и прохлада. Рекомендуют обустраивать на первых этажах домов с таким фундаментом теплые полы.
Нет возможности оборудовать в доме подвал. Но если такой фундамент, например у бани, то там подвал ни к чему.
Расход бетона больше, по сравнению с забивными сваями. Поскольку нет уплотнения грунта около сваи в процессе ее изготовления.
Изготовление свай сложно контролировать.

Сферы применения

Представленное оборудование используется в следующих случаях:

для постройки высоких и громоздких промышленных и офисных зданий;
при строительстве объектов на болотистой местности или иных ослабленных грунтах;
для возведения домов на сложной рельефной местности;
когда твёрдые породы, способные выдержать нагрузку здания, залегают довольно глубоко.

Буронабивные сваи, в отличие от забивных и винтовых, имеют более надёжную конструкцию и не подвергаются коррозии. Требования к фундаментам описаны в Своде правил СП 24.13330.2011, в соответствии с которым и должны выполняться работы.

Классификация свай

Буронабивные сваи различаются по форме, материалу, способу изготовления и технологии армирования.

Сваи могут быть в форме цилиндра одного сечения или разного, в том числе с уширением нижнего конца.
Материал — бетон, смесь бетона и арматурной стали, раствор цемента и песка.
По способу армирования бывают с армированными каркасами по всей длине или её части.

Способ изготовления будет зависеть от того, какие геологические и гидрогеологические условия на строительной площадке. Также на выбор технологии повлияет и тип рабочего оборудования.

Можно выделить основные способы изготовления свай:

Обустройство специальных креплений стен скважин.
Обустройство стен таким образом, который защищает их обрушения: чаще всего для этого применяют глиняный раствор или воду под большим давлением.
Крепление стен скважины с помощью обсадных труб: неизвлекаемых или инвентарных.

В Своде правил под названием — СП 50-102-2003 есть полная классификация всех видов буронабивных свай. Там описано, как проектируются различные виды фундаментов, в основе которых установлены сваи.

Решение о применении того или иного вида свай в качестве фундамента или ограждающей стенки принимают, основываясь на результатах проведённых инженерно-геологических работ. Изыскания помогут определить свойства грунта и наличие грунтовых вод.

Какими способами можно пробурить скважины на участке?

Каждый застройщик, который будет самостоятельно создавать несущие конструкции для жилых или хозяйственных построек, должен пользоваться руководством по проектированию и обустройству фундаментов из буронабивных свай. Процесс проведения таких работ требует строгого соблюдения технологий и утвержденных нормативов. После проведения геологических изысканий и определения типа грунта на участке, застройщик должен приступить к бурению скважин. Для этого можно задействовать несколько методов:

Бурение вручную. Для задействования этой методики застройщику необходимо приобрести или взять в аренду бур. В процессе создания скважины ему придется прикладывать большие физические усилия. Если на участке присутствует каменистая почва, то будет очень проблематично вручную пробурить на необходимую глубину. После того как застройщику удастся создать необходимое количество отверстий, он может начать заливать одну за другой буронабивную сваю своими руками.
Создание скважин посредством бензинового бура. Этот метод позволит существенно ускорить рабочий процесс. Застройщику не нужно будет прикладывать больших физических усилий и при этом удастся точно спланировать количество отверстий, которые можно создать за день. Перед началом работы ему следует ознакомиться с тематическим видео, которое позволит минимизировать ошибки, научит, как сделать отверстия в разных типах грунта, и оптимизировать рабочие процессы.
Бурение скважин при помощи специализированной техники. Чтобы воспользоваться этой методикой застройщику следует обеспечить беспрепятственный доступ технике к строительной площадке. Как правило, такие машины оснащаются длинными стрелами, благодаря чему им удается с одного места пробурить несколько скважин.