Бурение под фундамент: особенности процесса, преимущества и недостатки свайной основы, виды буровых свай

Характерные особенности основания на сваях

Часто приходится выполнять строительство на глинистых или суглинистых, рыхлых с примесями перегноя и торфа почвах, а также насыщенных жидкостью грунтах. При таких характеристиках участка не рекомендуется выполнять капитальное строительство объектов. В этом случае идеальным вариантом будет изготовление свайного заливного основания, требующего бурения ям под фундамент.

Главная особенность такой конструкции — это необычный способ её изготовления. Прежде чем установить сваи, бурятся глубокие отверстия в почве, которые затем заливаются бетонным раствором. Глубина должна быть ниже слоя промерзания грунта и рассчитывается в соответствии с характеристикой местности и климата.

Специалисты советуют бурить до глинистого слоя. Предварительно нужно определить глубину его расположения и только после этого осуществлять процесс. Однако не рекомендуется слишком заглублять сваи.

Следовательно, перед тем как приступить к установке фундамента, нужно произвести подготовительный этап работ. В него входит такая процедура, как взятие пробы грунта на строительном участке для определения вида основания, которое будет оптимально подходить под этот объект.

При возведении конструкции не рекомендуется изготавливать подушки из песка во избежание вспучивания грунта. Причина запрета заключается в небольшой площади опоры. Такой метод только сократит несущую её способность.

Опытные строители, чтобы увеличить опорную поверхность сваи применяют очень простой метод. При заливании фундамента немного приподнимают опалубку, в которой помещён бетонный раствор, часть его выливается и благодаря этому получается более широкая поверхность.

Свайные фундаменты применяют в строительстве частных домов, гражданских, промышленных зданий и сооружений. Возведение таких конструкций по сравнению с другими видами не требует больших средств, поэтому считается экономически выгодным.

Технология процесса заключается в перенесении нагрузки с основания объекта на более твёрдый слой грунта, к которому проникают посредством бурения скважин с последующей заливкой бетона.

Преимущества и недостатки

Если площадка, предназначенная для строительства, расположена на мягком грунте или исключена возможность использования тяжёлой спецтехники, нужно применить бурение скважин под фундамент. Такая конструкция имеет свои преимущества:

Высокая степень несущей способности основания за счёт опоры на твёрдый почвенный слой.
Выдерживает нагрузки в несколько тонн даже на слабых нестабильных грунтах.
Доступная для многих стоимость технологии.
Возможность в довольно короткий срок качественно изготовить основание.
Возведение конструкции выполняется на небольших участках и в любое время года.
Задействуется минимальное количество техники.
Опоры устанавливаются как вертикально, так и под углом.
Нижние части свай располагаются ниже уровня промерзания почвы, что повышает устойчивость и прочность строящегося объекта.
Расход бетона значительно сокращается, если сравнивать с другими способами изготовления оснований.
Минимальный уровень вибрации при эксплуатации объекта.

При возведении буронабивного фундамента отсутствуют динамические воздействия на почву, поэтому строительство можно безопасно выполнять даже в условиях плотной городской застройки. Однако абсолютно идеальных технологий не бывает, не лишён недостатков и свайный фундамент:

Необходимость использования спецтехники, хотя и в небольшом количестве.
Контроль над выполняемым технологическим процессом.
Сложность в расчётах.
Прежде чем приступить к работам, необходимо сделать анализ почвы на участке под строительство. Качественно выполненный анализ позволит определить срок службы выбранного типа фундамента. Для этого потребуется консультация геологов.
Для изготовления свай необходимо выбирать только высококачественный материал.

В таких конструкциях ростверк располагается над землёй, поэтому нельзя сделать подвальные помещения или цокольный этаж. Нет смысла заполнять свободное пространство и обустраивать его, так как расход средств окажется не меньшим, чем стоимость самого основания.

Виды буровых опор

Фундамент на сваях значительно отличается от других видов оснований: линейных, монолитных и остальных массивных фундаментов.

Если такие конструкции способны передавать нагрузку по периметру здания или по всей площади (в случае с монолитами), то сваи передают нагрузку непосредственно в месте опоры и на боковые поверхности скважин.

В зависимости от того, какая именно часть несёт основную нагрузку, различают два вида опор:

Свая-стойка. Такая конструкция опирается на твёрдый слой почвы, нагрузка передаётся грунту в месте опоры.
Висячая свая. Этот вид выдерживает нагрузку благодаря окружающей её почве.

Большая часть оснований изготавливаются из висячих буронабивных свай, так как твёрдый слой почвы располагается на большой глубине.

По технологии изготовления опоры бывают двух видов:

Буронабивные. В пробуренную скважину устанавливается каркас из арматуры и слоями по 30 см заливается бетон при помощи рукава с выпуском воздуха и уплотнения.
Буроинъекционные. Отличается от первого вида способом бетонирования. Раствор закладывается посредством полого шнека под давлением.

Внимания заслуживает технология бурения скважин для фундамента с применением обсадной трубы. Такой способ изготовления свай используется на небольших площадях и на плывущем грунте. Обсадная труба сдерживает давление земли, не позволяя ей двигаться и осыпаться.

По мере углубления скважины труба устанавливается секциями, сваренными между собой или скреплёнными специальными зажимами. По окончании процесса она демонтируется или остаётся на месте, заполняется бетонным раствором и после затвердения становится монолитной опорой.

Трубы для обсадки изготавливаются из таких материалов:

легированная сталь;
пластик;
полипропилен;
асбестоцемент.

Обсадная труба подвергается внутреннему растяжению, а также внешнему давлению. Следовательно материал должен соответствовать такого вида нагрузкам.

Бурение свай – назначение и последовательность действий при выполнении буровых работ

Бурение скважин под сваи – проверенный на практике технический прием, предназначенный для решения следующих задач:

строительства новых фундаментных оснований, обладающих повышенной устойчивостью к подвижкам проблемного грунта;
укрепления фундаментных основ ранее построенных зданий и повышение устойчивости строительных конструкций.

Серьезная особенность технологии – возможность выполнения бурильных мероприятий на протяжении круглого года. Процесс бурения не оказывает отрицательного влияния на фундаменты рядом находящихся строений. Формирование каналов в грунте и монтаж свайных опор – стадии общего процесса по созданию свайной фундаментной основы. Важно соблюдать непрерывность операции и придерживаться требований технологии.

На фундаменты рядом находящихся строений процесс бурения не оказывает отрицательного влияния

Работы по бурению каналов и монтажу свай выполняются по следующему алгоритму:

производится установка специального оборудования для буровых работ;
выполняются мероприятия для обеспечения неподвижного состояния техники;
бурится скважина заданной глубины и диаметра в зависимости от требований проекта;
консервируется поверхность шурфа глиной или опускается инвентарная труба;
устанавливается и фиксируется в пробуренном канале арматурный каркас для фундамента;
заливается подготовленной бетонной смесью полость с арматурной решеткой.

При выполнении буронабивных мероприятий учитывайте следующие моменты:

используйте проволоку для армирующих конструкций диаметром 8-14 мм;
применяйте марочный бетон из цемента марки М400 или М500;
не допускайте осыпания породы в пробуренный шурф;
осуществляйте бетонирование на протяжении 8 часов после бурения.

Учтите, что срок использования бетонной смеси и пробуренной скважины ограничен. Через небольшое время бетон и полость в грунте становятся непригодными для дальнейших работ. В течение смены следует армировать и бетонировать сформированные полости под буронабивные сваи.

Бурение скважин для свай – применение специальной техники и оборудования

Для выполнения шурфов в грунте под буронабивные опоры свайного фундамента используются различные приемы:

Применение бурильных машин позволяет за ограниченное время выполнить увеличенный объем работ

применяется специальное оборудование, которое самостоятельно передвигается на строительной площадке с помощью пневматических колес или гусениц. Использование промышленных установок для бурения позволяет за ограниченное время выполнить увеличенный объем работ. Специализированное оборудование позволяет бурить скважины глубиной более 40 метров диаметром до полутора метров;
используются ручные устройства для выполнения цилиндрических полостей в грунте. Конструктивные особенности ручного инструмента позволяют формировать в нижней части скважины конические полости, увеличивающие площадь опорной поверхности. Диаметр рабочего органа ручных буров составляет не более 30 см. Ручные устройства активно применяются в области частного домостроения.

Применение бурильных машин, отличающихся увеличенной производительностью, позволяет сократить продолжительность бурильных работ и значительно сэкономить денежные средства. Бурильные установки монтируются на мощные автомобили, что позволяет оперативно перемещаться для выполнения поставленных задач.

Для ускоренного формирования шурфов используются следующие виды бурильных машин:

буровая установка для бурения скважин под сваи;
бурильно-крановая установка с гидроприводом и лопастным буром;
сваебойно-бурильная машина с гидравлическим управлением.

По принципу действия мобильные установки для бурения делятся на следующие типы:

агрегаты, оборудованные цельным шнеком, который наращивается по мере погружения в шурф;
установки с бурильным рабочим органом и трубчатой оболочкой для подачи бетонного раствора в полость.

Выбирая оборудование для решения конкретных задач, учитывайте сложность поставленной задачи, объем бурильных работ, а также диаметр и длину скважин под свайные опоры.

Высокими техническими характеристиками отличается основание при правильном соблюдении технологии производства работ

Бурение под сваи буронабивные – технология бурильных работ

Процесс бурения шурфов для установки свайных опор представляет собой комплекс мероприятий, включающий следующие этапы:

подготовительные работы, связанные с геодезическими изысканиями и переносом координат расположения опор на строительную площадку;
доставку к месту работ необходимых материалов, а также бурильной техники, которая размещается согласно требованиям проектной документации;
непосредственное выполнение бурильных мероприятий с выходом на предусмотренную проектом глубину и монтажом армирующего каркаса;
установку, при необходимости, обсадной трубы и заполнение сформированной полости бетонным раствором.

После набора бетонным раствором эксплуатационной твердости свайная опора готова к дальнейшей эксплуатации. Данная технология применяется для постройки свайного фундамента, предназначенного для малоэтажных строений каркасного типа и зданий из бруса и оцилиндрованных бревен. Остановимся более детально на специфике подготовительных работ и подробно рассмотрим применяемые методы бурения.

Строительство буронабивных свай: подготовительные мероприятия

Бурению шурфов предшествует определенная подготовка, в процессе которой выполняются следующие работы:

Комплекс мероприятий представляет собой процесс бурения шурфов для установки свайных опор

разрабатывается проектная документация на строящийся объект. В прилагаемой к проекту технологической карте содержатся сведения по формированию каждого канала и всего свайного поля;
готовятся необходимые инструменты, оборудование и материалы для выполнения бурильных мероприятий. Выбор применяемого оборудования зависит от метода бурения, размеров сваи и состояния грунта.

На проектном этапе также учитывается расчетная нагрузка, величина которой зависит от особенностей строения.

Подготовительные мероприятия включают следующие работы:

удаление по всей площади стройплощадки верхнего слоя почвы, толщина которого составляет 15-20 см;
планировку свайного поля будущего фундамента с учетом всех необходимых проектных требований;
установку по периметру рабочей площадки ограждений, ограничивающих доступ посторонних лиц к месту работ;
разбивку фундаментной площадки согласно документации с последующей проверкой высотных отметок;
формирование щебеночной подушки по площади участка для беспрепятственного передвижения бурильного оборудования;
укладку железобетонных панелей, облегчающих перемещение по стройплощадке тяжелых бурильных установок;
оборудование системы откачки воды, необходимой для промывки скважин и извлечения почвы;
подключение осветительных установок, облегчающих выполнение работ в темное время суток;
размещение на строительной площадке бурильной техники и обеспечение ее фиксированного положения.

После завершения подготовки доставляются к месту работ материалы, необходимые для выполнения бурильных мероприятий.

На стадии проектирования выбирается технология бурения для решения конкретной конструктивной задачи

Преимущества бурения скважин под сваи

Такой метод максимально укрепляет фундамент сооружения, значительно снижает воздействие взводимого дома на почву. Он не допускает дополнительные динамические нагрузки на фундамент построенных ранее объектов. Дело в том, что при обычном забивании свай создаётся мощное вибрационное воздействие на грунт, которое способно повредить фундамент ближайшего к строительному объекту дома. В таких случаях весьма эффективна забивка рядного шпунтового ограждения. Пробуренные скважины радикально изменяют ситуацию благодаря тому, что вибрация значительно снижается и уже не угрожает окружающим строениям.

Устанавливать свайный фундамент можно независимо от климата и сезона проведения работ.

Актуальным способ является при строительстве зданий в зонах, где неустойчивая почва, низкая плотность грунта. Такой метод годится даже для сейсмически активных регионов.

Если грунт на участке отличается слабостью, влажностью и несвязным составом, внутри вырытых скважин устанавливаются спецтрубы для предотвращения осыпания. Они сохраняют первоначальный вид до завершения строительства. Если же работы ведутся на маловлажной и сухой почве, то особых операций по закреплению скважин не требуется.

Правильный выбор бура

Чтобы определиться с необходимым типом бура, следует внимательно проанализировать все характеристики будущей постройки. В варианте бурения отверстий под сваи с диаметром до 30 см для сокращения расходов целесообразнее использовать ручной инструмент. Однако, важно учитывать, что такой бур позволяет выполнять ямы с глубиной до 5-6 м. При больших требуемых значениях представленных характеристик рекомендуется применять электрическое оборудование.

Бур ручного типа и принцип его обустройства

Для снижения трудовых и финансовых затрат при возведении свайного фундамента своими руками рекомендуются к использованию следующий ручной инструмент: буры серии БС марок «250» и «350», отличающихся друг от друга диаметром стержня.

Нелишним будет рассмотреть в сравнении с названными приспособлениями буры маркировки «ТИСЭ» с префиксами «Ф» и «Ф-М».

Представленные модели имеют ряд характерных признаков, обуславливающих их выбор:

низкая стоимость;
высокое качество бурения;
прочность и термостойкость бура;
использование инструмента без специальных теоретических и практических навыков.

Принцип устройства:

рукоять для вращения и разворота;
штанга с возможностью регулирования длины работ;
механизм выведения излишков грунта;
наконечник-лопатка.

Изготовление бура в домашних условиях

Использование приспособлений, выполненных своими руками, значительно позволяет сократить траты и поэтому набирает все большую популярность. В действительности, строительство – затратная процедура, поэтому любые способы сэкономить средства застройщиком буду только приветствоваться. Несмотря на видимую сложность буровой установки, процесс ее возведения довольно прост.

По опыту профессионалов, ручной бур, выполненный по технологии ТИСЭ – наиболее оптимальный инструмент для быстрого и качественного проведения бурильных работ. Для того чтобы полученное приспособление справилось с поставленной задачей, а также обеспечило его надежное продолжительное функционирование необходимо учесть следующие нюансы:

для предотвращения углубления инструмента в грунт при его эксплуатации следует полости в форме полусфер изготавливать так, чтобы при вращении они двигались в обратном от земли направлении;
для предотвращения захлебывания инструмента и оптимального вывода излишков грунта режущая пластина должна быть изначально изогнутого типа;
впоследствии при формировании полусфер инструмента режущую пластину следует выпрямить.

Изготовление инструмента своими руками и последующее его использование не обеспечивает идеальное по форме углубление, однако определяющая характеристика сваи – опорная площадь, в значительной степени возрастает.

Лидерное бурение

Когда необходимо бурение скважин под сваи? В случаях забивания железобетонной сваи или когда создаётся буронабивная опора. Первый вариант называется лидерной технологией, её применяют чтобы:

уменьшить вертикальное отклонение положения сваи;
облегчить погружение при ударном методе;
снизить вибрационное воздействие на фундаменты близлежащих зданий.

Также лидерную технологию выбирают при работе в местах со сложным грунтом и в зимний сезон, когда поверхность почвы промёрзшая.

Технологически необходимость подобной скважины во многом объясняется тем, что при забивании на проектную 9-метровую глубину на отметке 2 с половиной метра встречается 3-метровая прослойка песка. Только проделав в ней скважное отверстие, возможно спокойное погрузить сваи на нужную глубину.

Изначально бурение скважин следует предусмотреть в ситуациях, когда в грунте содержится строительный мусор, куски плит, при работе на месте старых сооружений. Это позволит избежать возникновения многих негативных последствий. При обычном вбивании свай на подобных объектах они либо разрушаются, либо значительно отклоняются от своей траектории. А вытащить обратно забитый материал будет невозможно.

Материал изготовления

Сейчас производство выпускает сваи из разных материалов. Приобретая изделия, нужно учитывать не только их рабочие характеристики, но также доступность цены, удобство монтажа.

Опорные изделия бывают:

Деревянные. В основном продажа предоставляет сваи из сосны и ели, реже из дуба, кедра, лиственницы. Древесину легко обрабатывать и во многих областях является самым доступным материалом. Но есть такие серьёзные недостатки, как малая прочность и предрасположенность к гниению. Поэтому сейчас они не востребованы. Их эффективно используют при сооружении строений с небольшим сроком службы. Диаметр опоры должен быть не менее 180 мм, а длина цельной сваи — не более 16 м. Если потребуется большая длина, можно срастить несколько стволов.
Стальные. Опоры могут быть самой разной конструкции. Обычно это цельнотянутая труба, толщина стенки которой 8−12 мм. Используются также сваи коробчатого сечения из двутавров. Для прочности стальные опоры заливаются бетонным раствором. Сейчас популярны среди покупателей винтовые сваи, внешне напоминающие саморез. Внизу с одной стороны наконечника расположена лопасть, благодаря которой упрощается вкручивание трубы в плотные слои грунта, также выполняет функцию удерживающего анкера. Опоры больших диаметров завинчивают при помощи специального оборудования. Если свая в диаметре не более 100 мм достаточно двух человек, чтобы установить сваю на место. В этом случае потребуется ворот. При необходимости опору можно просто выкрутить и использовать для нового свайного фундамента. Главное, чтобы она не подверглась коррозии, находясь в грунте. Благодаря форме винтовой сваи (в виде резьбы) повышается степень фиксации в почве и даже при малом диаметре основного ствола и слабом грунте опора способна выдерживать значительные нагрузки. Сталь характеризуется прочностью и долговечностью, однако, изделия не из дешёвых и к тому же восприимчивы к коррозии.
Железобетонные. Такие опоры способны выдержать наибольшее количество нагрузок по сравнению с аналогами из других материалов.

Опоры из железобетона бывают квадратной или круглой формы, сплошного или полого сечения с острым концом, облегчающим вход в грунт. Характеризуются прочностью, надёжностью, долговечностью. Однако имеют большой вес, необходима спецтехника для транспортировки и заглубления.

Способы бурения

Фундамент на сваях имеет несущую способность в 200−400 тонн, а более усовершенствованные строительные технологии повышают этот показатель до 600 тонн.

Применяются такие способы бурения:

Самостоятельное изготовление скважин. Потребуется лишь ручной бур и физическая сила. Это дешёвый метод, так как исключает использование дорогостоящей техники, но требует огромных физических усилий, к тому же не гарантирует достижения нужной глубины.
Изготовление скважин при помощи специальной техники. В этом случае процесс бурения значительно ускоряется. Сейчас существуют разные виды строительной техники, имеющие свои плюсы и минусы.

Одни из них подъезжают прямо к месту, где будет располагаться скважина, а другие модели при помощи специальной стрелы осуществляют бурение нескольких колодцев, не двигаясь с места. Основной минус такого способа — большие расходы на аренду техники.

Этапы возведения свайного фундамента

Самостоятельное изготовление основания на опорах вполне возможно. Такой вариант значительно сократит финансовые затраты и выполняется без привлечения специалистов. К тому же конструкция является универсальной и может использоваться под разные объекты и на любых грунтах. Строительство свайного фундамента должно проходить строго по проекту и с соблюдением последовательности, иначе конструкция будет ненадёжной:

Произвести расчёты будущего фундамента.
Очистить площадку, чтобы ничто не мешало процессу бурения.
Составить схему и сделать разметку расположения свай. Например, для каркасного сооружения достаточно будет фундамента по периметру с расстоянием между опорами 1,2 метра.
Бурение скважины. Здесь нужно определиться с видом бурения.
Укладка гидроизоляции в колодец — пергамина или толи, благодаря которым бетонный раствор не уйдёт в землю.
Для бурения потребуется спецтехника или оборудование, соответствующее выбранной технологии.
Установить в скважину армированный каркас на расстоянии 10 см от дна и боковых стенок.
Выполнить заливку колодца бетоном. Через каждые 30 см слой несколько раз проткнуть штыком, чтобы выпустить воздух из раствора.
После того как бетон застынет, начать обустраивать ростверк.

Для повышения прочности и надёжности свайной конструкции следует изготовить обвязку ростверком. Ростверк чаще делается из железобетона. Ширина его определяется исходя из веса, который на ней будет. Поэтапное выполнение работ по сооружению фундамента на сваях поможет без особых усилий и очень быстро соорудить фундамент на сваях.

1 Какая технологии создания скважин под фундаментные сваи?

Существует нескольку технологий бурения под сваи, как и самих разновидностей свай. В каждом конкретном случае логичным будет изучить свойства почвы, на которой будет возводится здание и сообразно с его проектом выбрать наилучший тип фундамента. Сейчас мы по очереди рассмотрим все самые популярные технологии, а также их свойства и особенности.

Но для начала разберемся еще с несколькими нюансами. Если говорить о создании фундамента на сваях, применение этой технологии показано в случае:

Присутствует грунт со слабым верхним слоем. Это может быть суглинок или глина в их пластиной разновидности, песчано-глинистый грунт (часто очень водонасыщенный), грунт растительный, с большими вкраплениями торфа или перегноя;
Если возводится строение, которое не имеет определённых требований к несущей способности фундамента. К примеру, так можно возводить деревянный небольшой дом или любой другой тип строений, не требующий монолитного глубокого фундамента либо малые архитектурные формы;
Климатические и погодные условия предполагают полное или частичное сезонное затопление/подтапливание места, где будет находится строения. Данный вариант относится к специализированным строительным технологиям.

Разметка земельного участка под фундаментные скважины

В первом приведённом случае бурение скважин под сваи производится, чтобы добраться до более плотного слоя грунта и передать вес возводимого строения на них. Во втором приведённом случае, благодаря меньшей стоимости работ и уменьшению их объёма возникает существенный экономический плюс в использовании свайной технологии возведения фундамента.

Основными позитивными качествами применения данной технологии являются:

Для выполнения работ по возведению фундамента нет сезонных ограничений. Как правило, такие работы могут вестись круглогодично.
При использовании определённого типа свай не требуется привлечения специального строительного оборудования/техники, а сам процесс может быть выполнен своими руками;
Происходит уменьшение вибрации и затрат не оплату тепла строения, а кроме того – минимизация строительных расходов, к примеру, на раствор. Можно отметить, что все перечисленные позитивные свойства так или иначе экономят ресурсы застройщика.

Из минусов можно отметить, что в силу применяемой технологии практически невозможно создание цокольного этажа или погреба под самим зданием, а также бурение под сваи и возведение фундамента на них противопоказано производить, если грунты склонны к горизонтальному смещению.

1.1 Как производят бурение для установки свай под фундамент?

В самой простой последовательности работы выглядят следующим образом:

После определения и полного расчёта того, каким будет фундамент (на основе данных о грунтах) и нанесения соответствующей разметки устанавливается буровое снаряжение (ямобур) или оборудование в выбранной точке;
До глубины, определённой проектом устанавливается стальная обсадная труба. Также, это будет просто необходимым, если грунт сыпется. Из трубы выбирается весь грунт;
В созданную скважину помещается армирующий каркас и происходит заполнение её бетонным раствором;
После определённого времени застывания обсадная труба извлекается. Если грунт склонен к осыпанию – труба может оставаться на месте (зависти от выбранной технологии возведения свайного фундамента).

1.2 Бурение под буронабивные сваи

Особенностью именно этой технологии является то, что тут есть несколько вариантов формирования сваи, как правило они зависят от типа грунтов. Последовательность самого простого варианта аналогична уже приведённой. Тем не менее, методы установки могут отличаться и может потребоваться как строительный ямобур, так и другой специализированное оборудование.

Так, когда применяется технология вибропогружения с использованием «теряемого наконечника», в грунт происходит погружение инвентарной трубы с помощью осциллятора/вращателя (рабочая глубина такой скважины может достигать 75 метров). В результате, между ходом трубы и буровым шнеком возникает разница хода и грунтовая пробка.

Альтернативной технологией является метод раскатки грунта, когда выемка раскатанных грунтов из скважины не производится, а уплотнение стенок скважины происходит за счёт применения раскатчика (ещё носит название «технология вытеснительного бурения»).

При этом, после прохода раскатчиком нужной глубины шахты, его извлечение производится с одновременной закачкой бетона, и только потом устанавливается армокаркас.

Эта технология укрепления скажин за счёт раскатанных грунтов используется на меньших глубинах, чем предыдущая, но она обладает лучшей производительностью (скоростью бурения, и возведения фундамента в конечном результате, так как извлечения раскатанных грунтов не требуется).

Бурение под буронабивные сваи может предполагать и использование буровой колонны, состоящей из нескольких полых шнеков. Тело сваи формируется бетоном, который подаётся в полость шнеков при постепенном извлечении буровой колонны. После завершения бетонирования происходит установка армокаркаса.

1.3 Использование винтовых свай под фундамент

Шнековое бурение ямобуром скважины под фундаментные сваи

Рассмотрим другой вариант формирования фундамента — с использованием винтовых свай. Тело сваи в данном случае не формируется из бетона каким-либо методом – так как она состоит из стального основания (литого либо сварного) с лопастями в нижней части. Форма и угол лопастей зависит от типа грунта, где планируется производить бурение.

Винтовые сваи устанавливаются в грунт завинчиванием, и не требуют подготовки шахты (они, кроме того – сами себе бур). При строительстве такого фундамента может применяться строительная техника, передающая гидравлическое усилие (ямобур не применяется), но возможно возведение фундамента на основе винтовых свай своими руками.

Технология установки винтовых свай не требует земляных работ, разравнивания участка, и в среднем на двадцать процентов быстрее, чем технология использования бетона.

Минусом остаётся глубина установки винтовых свай (до 35 метров в случае фундамента загородного дома к примеру).

Выбор буровой установки по величине крутящего момента гидравлического привода

Максимальный крутящий момент	Модель буровой установки
170 кНм	Casagrande C40, Mait HR 130
180 кНм	Enteco E400
228 кНм	Bauer BG 22H
237 кНм	Bauer BG 25
240 кНм	Soilmec R625, Trive-240
275 кНм	Bauer BG 28
367 кНм	Bauer BG 36
400 кНм	Junttan PM26-40S

Диаметр буронабивных свай

Максимальный диаметр буронабивной сваи составляет 2300 мм для буровой машины Bauer BG 36. В массовом строительстве, как правило, используется диаметр БНС около полутора метров. По этому параметру соответствия достигают все модели приведённого оборудования.

Глубина бурения

Максимальная глубина бурения составляет 68-70 метров для мощных машин крутящим моментом 275 кНм и более. Для остальных машин 46-55 метров.

Массовое производство буровых свай

Особенности оборудования, которые нужно учитывать

Из приведённых буровых машин только Casagrande C40 ограничена в технических возможностях лишь шнековым бурением. Остальные модели машин способны выполнять обсаженное бурение, под защитой бентонитового раствора, сваи CFA и бурение раскатчиком грунта. По технологии Фундекс (Fundex) работает только Junttan PM-26. С обсадным столом (осцилятором) работают все установки Bauer — для этого у них имеется штатное специально разработанное дополнительное оборудование.

Параметры машин для производства НПШ-свай, обычно, всегда ниже максимальных. Это связанно с особенностями технологии. Для устройства свай непрерывным полым шнеком используются не келли-штанги, а буровые колонны с полостью внутри, необходимой для подачи бетонной смеси в забой скважины. Также используются дополнительные удлиннители-насадки, для сочленения с бетонолитными трубами, идущими от мощного стационарного бетононасоса. Таким образом из забоя приходится поднимать не только шнек с лежащей на его лопастях породой, но и буровую колонну, наполненную бетонной смесью. По мере подъёма бетон под избыточным давлением попадает в скважину. Подача смеси прекращается в момент выхода полого шнека из пробуренной скважины. Метод CFA отличается высокой производительностью и скоростью производства работ. Но не предназначен для слабых, плывунных, водянистых грунтов и грунтов с мощной фильтрацией подземных вод.

Буровые установки с крутящим моментом 170-400 кНм очень мощные и тяжёлые. Для обеспечения их достаточной проходимости и площади опоры на грунт их ходовая часть выполнена гусеничной с гидроприводами от основной силовой установки. Скорость передвижения по строительной площадке не превышает 3 км/ч. Поэтому доставку их на объект обеспечивают большегрузные тягачи с мощным прицепом-платформой.

Назначение и принцип работы

Буровые станки для установки свай используются различной конструкции и конфигурации. Большинство подобных агрегатов имеют в своей основе шнековый механизм, благодаря которому на поверхность доставляется грунт с помощью движения лопастей, то есть винта. Дробление плотных грунтовых и горных пород выполняется за счет применения в конструкции оборудования элементов из высокопрочных высоколегированных сплавов. Такие элементы называются коронками. Их габариты и конструктивные особенности зависят от вида породы. Диаметр коронки, а также шнековой части достигает порядка 1,5 метра.

Кроме шнекового бура применяется келли-штанга.

Келли-штанги для буронабивных установок

Данное устройство предназначено для передачи момента вращения на саму коронку, которая расположена в скважине. Келли-штанги используются в аппаратах, извлечение породы в которых выполняется при помощи ковшебура.

В строительных работах зачастую применяются бурильные установки, рассчитанные на бурение порядка 40 метров вглубь.

Буровые установки чаще всего являются универсальными для выполнения широкого спектра работ. Установки предусматривают реконструкцию имеющихся и создание уникальных скважин. Мачта подвижного типа с шасси является одним из базовых элементов машины. Мачта может маневрировать и контролировать навесное оборудование.

Основная классификация

Все буровые и буронабивные установки подразделаются по множеству критериев в зависимости от конструкции, вида работ и условий бурения.

По виду бурения:

вращательные;
ударные;
шнекового типа.

По методу защиты стен скважины:

защищаемые;
не защищаемые с помощью извлекаемых и не извлекаемых обсадных труб.

По способу работы:

с вращающимися рабочими элементами;
с непрерывным извлечением через шнековую спираль.

В зависимости от вида передвижения:

с шагающим механизмом на платформе;
на гусеничном ходу;
на пневматическом ходу;
стационарные.

По типу привода:

электромоторные;
пневмоприводные;
гидроприводные;
с ДВС.

Видео процесса бурения и бетонирования буронабивной сваи при помощи буровой установки BAUER BG24H

Конструкции буровых установок с навесным оборудованием

Основное различие в конструкции буровых установок заключается в расположении оборудования, которое может быть подвесным и навесным. Машина с навесным оборудованием не предназначена для вспомогательных подъёмно-транспортных операций. Если оборудование подвесное, оно легко поддаётся демонтажу.

Установка с подвесным оборудованием используется и для вспомогательных операций, таких как подача арматуры или заливка бетона.

Типичная модель буровой установки для свай, с наличием навесного оборудования состоит из базовой направляющей опорной стойки и экскаватора. Данная стойка закреплена на дополнительной стойке с одного конца, и к экскаваторной стреле с другой. На стойке с возможностью передвижения расположена карета с электроприводом. Карета совершает движение при помощи канатов лебедки с участием отклоняющего натяжного ролика с дополнительными блоками. Карета с электроприводом является редуктором, тихоходный вал которого закреплён на буровой колонне телескопического типа с инструментами для бурения и дополнительными очистителями.

Одним из основных рабочих инструментов являются шнековые лопатки. В процессе работы опорой для стойки направляющей служит домкрат. Установка буровой колонны в скважине производится при помощи кондуктора, функция которого заключается в удержании колоны, предотвращения её выпадения.

В состав самой буровой колонны входит пара секций с болтовым соединением. Секции идентичны, состоят и труб с сердечниками, имеющими квадрат в поперечном сечении. Квадраты имеют способность маневрировать до достижения ходоограничителей и упоров. Дополнительная фиксация квадратов производится с помощью пальцев. На нижней секции колонны закреплен шнек с буровой колонной. Колонна вращается от привода с использованием муфты.

Конструкции буровых установок с подвесным оборудованием

Бурильная установка с оборудованием подвесного типа состоит из основной машины, к которой при помощи крюка подвешен основной рабочий инструмент. Рабочий орган изготовлен в виде подвески, которая подсоединена к штанге вместе со стабилизатором. Уже к самому стабилизатору закреплён привод и бур ковшового типа. На приводе при помощи шпонок выполнено закрепление переходника, который зацепляется с обсадным патрубком, установленном на кондукторе. Кондуктор при помощи анкерных штырей крепится в грунте. Штанга представлена в виде трубы с наружными уголками.

Электропривод является мотором-редуктором. На тихоходном валу крепится бур ковшового типа. Сам редуктор защищён специальным кожухом, для предотвращения попадания грунтовой жидкости в процессе бурения для строительства свай.

На видео — работа буровой установки Bauer MBG12

Основные аспекты выбора бурильных установок

Любая бурильная установка выбирается согласно определённым критериям.

Необходимо чтобы суммарные рабочие нагрузки при движении вниз и вверх наиболее массивных частей агрегата не превышали допустимые значения.

Расчетом рабочих динамических и статистических нагрузок занимаются профессионалы, допускаемые нагрузки должны быть указаны в паспортных данных оборудования.

Согласно транспортабельности бурильная установка выбирается с учётом условий рельефа, вида грунтов, погодных условий, условий местности и так далее. Учитываются также условия бурения, глубина и особенности скважины, ее устройства. Важным показателем является грузоподъёмность машины. Выбор агрегата согласно условию грузоподъёмности сводится к определению массы бурильных колонн и дополнительных инструментов.

Распространённые модели бурильных установок

Бурильно-сваебойная машина БМ-811М

На данный момент очень востребованным оборудованием для бурения и строительства свай являются буровые установки универсального типа различных моделей бренда SANY. Предлагаемый ряд моделей состоит из машин SR роторного типа, способных выполнять бурение и устанавливать сваи глубиной до 120 метров при диаметре скважины порядка 3,5 метра. Также в модельный ряд входят буровые установки CFA со шнековым буром поло типа. Глубина бурения скважин таким оборудованием составляет до 24 метров, диаметром до 0,8 метра.

Буронабивные сваи

Название «буронабивные сваи» говорит само за себя. Если это понятие обозначить простым языком, то можно сказать, что забуренный ствол набивается наполнителем. В качестве такового используются арматурная сталь для каркаса, металлическая труба для обсадки скважины и бетон.

Таким образом глубоко в земле создается прочный стержень, именуемый свая, способный воспринимать большие нагрузки и от грунта, и от будущих зданий и сооружений. Серия таких свай, увязанных в единую конструкцию, создает надежный фундамент.

Подготовка под установку буронабивных свай

Залитые буронабивные опоры

Технологии промышленного строительства в настоящее время плавно перетекают в жилищное и гражданское. Одна из них – применение буронабивных свай для возведения новых зданий в местах имеющихся застроек или на сложном ландшафте.

Также их успешно применяют для укрепления фундаментов существующих зданий и сооружений. В зависимости от условий и качества грунтов подготовка под устройство свай подразделяется на:

бурение в плотных грунтах;
бурение в грунтах ослабленных и неоднородной плотности;
бурение скважин в слабых почвах с применением обсадных труб.

Устройство свай в обсадных тубах допускает возможность их увязки в свайные кусты и сложные фундаментные конструкции. Немаловажно, что устройство буронабивных свай с применением обсадных труб в отдельных случаях выполняется в грунтах любого качества.

Устройство буронабивных свай в плотных грунтах

В данном случае бурение плотного грунта под сваи выполняется буровой установкой, действующей методом вращения. Для этого используются специальные устройства – шнеки, желонки, буровые цилиндры.

Шурф под сваю

Почва из скважины удаляется с площадки, а верхняя часть ствола оснащается специальным патрубком во избежание попадания в скважину лишнего грунта и мусора.

Если же скважина требует бурения, то эта работа выполняется при помощи специального уширителя, который крепится к установке вместо бура. После окончания процесса бурения, дно скважины уплотняют щебнем или плотным бетоном.

Далее происходит процесс создания самой сваи в строгом соответствии с проектом: установка арматурного каркаса (при необходимости) и бетонирование. Заливка бетонной смеси производится при помощи динамичной опалубки, в качестве которой используются бетонолитные трубы.

Этот процесс должен производиться непрерывно, все операции должны идти одна за одной в точной технологической последовательности.

Приготовление бетонной смеси осуществляется в передвижных бетономешалках или организовывается доставка ее бетоновозами с территории завода-изготовителя. Для улучшения плотности и прочности бетона, его уплотнение выполняется глубинными вибраторами. Часто используют также вибраторы, установленные на приемном бункере в жерле скважины. Свайный оголовок формируется с помощью специальной инвентарной опалубки многоразового использования. В процессе армирования оголовка устанавливаются необходимые закладные детали и соединительные элементы.

Установка буронабивных свай в неоднородных грунтах

Процесс бурения шурфа

Буронабивные сваи в неустойчивых, неоднородных и ослабленных грунтах монтируются по особой технологии. Как и в предыдущем случае, бурение скважин выполняется способом вращения. При необходимости (для прохождения буром скальных участков) используются приспособления ударного действия.

А с целью защиты стен скважины от обрушения ее полость заполняется водой под давлением или раствором глины. Работа с глинистыми смесями создает сложности при использовании ее в зимнее время, а также усложняет пооперационный контроль за качеством производимых работ.

Далее забуренная скважина подлежит заполнению в строгом соответствии с проектом. Способы армирования, бетонирования, уплотнения бетонной смеси практически не отличаются от описанных выше. Эти работы выполняются после очистки забоя от воды, глины, а также уплотнения днища скважины.

Бетонная смесь изготавливается по лабораторному подбору с применением пластифицирующих добавок для ее лучшей удобоукладываемости. При минусовых температурах применяются противоморозные добавки.

Если бетонная смесь изготавливается в заводских условиях, то время ее доставки и укладки в ствол не должно превышать сроки схватывания бетона.

Рекомендуем посмотреть видео, рассказывающее о полном процессе установки буронабивных свай.

Монтаж свай с обсадными трубами

Технология бурения под сваи отверстий для железобетонных или бетонных опор с применением обсадных труб предусматривает производство работ в абсолютно любых условиях, в любых грунтах и на территориях любой сложности. Цикл проходки в метрах равен размеру по длине обсадной трубы. Бур проходит эту длину, производится выемка грунта, затем в скважину устанавливается труба, и снова цикл «бур-труба» и так далее до достижения проектной глубины.

В мягком грунте скважину формируют вдавливанием обсадной трубы. Для этого используют гидродомкраты с поступательно-вращательным механизмом. Одновременно вынимают грунт из ствола и удаляют его со строительной площадки. Обсадная труба защищает скважину от «плывунов», не допускает ее заиливания. Такие сваи надежно противостоят как вертикальным, так и горизонтальным нагрузкам. Если это предусмотрено проектами, то буронабивные сваи надежно увязываются в простые и сложные свайные конструкции, производится устройство так называемого «свайного поля».

Посмотрите видео, как делают шурфы под сваи своими руками.

Качественно забурить скважину под силу только специалистам. Сложности при бурении возникают при наличии на глубине больших прослоек грунтовых вод. В этом случае требуется выполнение мероприятий по организации водоотведения и устройству соответствующих гидротехнических сооружений.

Свайное строительство практически не имеет недостатков в техническом плане, кроме одного – свайный фундамент тяжело выполнить самостоятельно. Кстати, устройство такого фундамента значительно сокращает сметную стоимость и сроки строительства.

Каждый этап строительства фундамента (от отработки котлована и бурения скважин до формирования оголовка сваи) подлежит обязательному контролю качества с применением необходимых приборов и инструментов. Также на каждый этап должен составляться акт на скрытые работы с фиксированием результатов контрольных испытаний.

Обсадные трубы для буронабивных свай

Обсадные трубы – это изделия из металла, погружаемые в скважину и позволяющие значительно усилить всю конструкцию

Использование предполагается в двух вариантах:

Изготовление фундамента с обсадными трубами – это изделия из металла, погружаемые в скважину и позволяющие значительно усилить всю конструкцию. Есть технологии, при которых труба после заливки извлекается. Методика используется при возведении зданий в условиях повышенной плотности застройки для минимизации риска повреждения рядом стоящих строений.
Без обсадных труб – технология использует применение глиняной болтушки, укрепляющей стенки скважины и не допускающей их осыпания. Чаще всего данный тип подходит для устройства свайного поля для укрепления уже существующей основы.

Для строительства фундамента в проблемных грунтах СНиП 2.02.03-85 регламентирует использование только стальных труб, которые противостоят разнообразным нагрузкам. Срок эксплуатации изделий достигает 50 лет, но имеются недостатки:

Подверженность процессам коррозии, что снижает длительность службы труб;
Стоимость труб довольно высока.

Конструкции буронабивных свай

При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются свайные конструкции из монолитного бетона

При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются свайные конструкции из монолитного бетона, комбинированные, сборные (из железобетона). Последние часто делаются с уширением пяты – вариант показан для строительства в проблемных грунтах, где основной состав – глина и суглинки. Уширение пяты позволяет усилить несущую способность свайного элемента, но в скальных грунтах данный технологический прием не используется.

Совет! Готовые арматурные каркасы для буронабивных свай могут быть выполнены по всей длине тела сваи, но в целях экономии допустимо армировать только участки, воспринимающие основную массу нагрузки и моменты изгибания.

Определяя типы буронабивных свай, необходимо руководствоваться ГОСТ 19804.2-79; ГОСТ 10060.0-95. Самыми используемыми считаются буронабивные, буросекущие, бурокасательные сваи. Также к буровым фундаментам относятся конструкции забойного типа: скважины, заполняемые щебеночной отсыпкой с послойным уплотнением, опоры с уширенной пятой, для изготовления которых применяются взрывные работы и полые опоры, изготовленные посредством использования сердечника.

Буронабивные сваи

Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства

Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства, возможности применения для усиления существующего фундамента и строительства оснований на ограниченном пространстве. Достоинством является минимальная динамическая нагрузка на соседние строения, отсутствие разрушительных воздействий на трассы, подземные коммуникации. Кроме того, технология изготовления фундамента допускает работу объекта в обычном режиме при проведении реставрационных работ.

Важно! Идеальное основание для свай данного вида являются плотные пески и грунт с обломочными горными породами некрупных фракций. Однако использование свай допускается на любых проблемных грунтах.

Скважины выполняются посредством буровых приборов, при достижении необходимого заглубления, бур вынимается и скважина армируется предварительно изготовленным каркасом, после чего заполняется смесью бетона. Изготовление буронабивных свай может производиться по следующим технологиям:

С применением обсадной трубы;
С использованием глиняной болтушки;
Посредством использования проходного шнека;
С использованием двойного вращателя;
Посредством уплотнения грунта.

Достоинства буровых свай:

Возможность изготовление на месте застройки;
Длительный срок службы;
Относительная дешевизна проекта;
Высокая несущая способность фундамента;
Вариабельность толщины;
Минимальные требования к применению тяжелой техники (иногда можно и вовсе обойтись без нее);
Широкие возможности применения.

Буросекущие сваи

Буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел

Это конструкции, технология монтажа которых повторяет буронабивные свайные элементы. Отличие в том, что буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел, которая служит для обустройства полноценной подпорки грунта. Применяются для строительства подземных парковок, тоннелей, переходов. Строительство по СНиП 2.02.01-83 данного типа разрешено на малой глубине – не более 30 метров.

Бурокасательные сваи

Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений

Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений, грунтовых вод. Как правило, этот способ используется при строительстве на ограниченном пространстве, а также для ограждения очень глубоких котлованов, для прорезки насыпей в грунтах, имеющих твердые крупнофракционные включения.

Преимуществами технологии являются такие показатели:

Возможность проведения работ в условиях плотной застройки;
Нет необходимости в обустройстве дополнительного водоотведения, водоотлива;
Изготавливать бурокасательные сваи несложно как по трудовым затратам, так и оперативно по времени.

Технология создания буронабивных свай

Изготовить сваи можно садовым буром, но проще всего это сделать используя бур ТИСЭ или бензобур

Чтобы проведение расчетов и строительство дома на данных основаниях было верным, необходимо руководствоваться ГОСТ 12730.0-78; ГОСТ 12730.4-78; ГОСТ 12730.5-84, а также ТР 100-99. В данных нормативных документах указываются параметры готовых и приготовляемых свайных элементов. Поэтапно же технология выглядит так:

Строительная площадка предварительно размечается посредством колышков и натягивается жилка для отметки места расположения свай.

Важно! Разметка мест проводится таким образом, чтобы на точке пересечения жил бурились шурфы для свай, согласно проекту. Для примера: условное расстояние между центрами свай диаметром в 250 мм составляет 2 метра, расстояние между крайними точками составит 175 см.

Отметить место бурения скважины, используя отвес, опускаемый с жилки на грунт. В точку вбить колышек.
Убрать жилки, чтобы получился участок с точными местами разметок под бурение шурфов.

Изготовить сваи можно садовым буром, но проще всего это сделать используя бур ТИСЭ или бензобур. Таблица расчетов диаметра свай по СНиП и ГОСТ такова:

Диаметр сваи (мм)	Площадь опоры (см2)	Несущая способность (кг)	Объем бетона (м3)	Количество вертикальных прутков арматуры (шт)	Расход арматуры (м/п)
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

В целом же данные СНиП применяются для расчетов только исходя из того, какая несущая способность буронабивной сваи требуется в каждом индивидуальном случае. Глубина погружения сваи должна быть ниже точки промерзания грунта минимум на 30 см. Поэтому необходимо для начала осуществить бурение скважин, а только потом заливать их бетоном, однако на практике и при изготовлении основы своими руками, данный вариант неприемлем: готовые шурфы могут осыпаться, пока идет бурение остальных шурфов.

Совет! Уширение пяты скважины проще всего производить применением бура ТИСЭ, который позволяет уширить нижнюю часть на 35-50 см.

Есть и менее трудоемкий способ, если взять штыковую лопату с краем ширины 10 см, удлинить ручку так, чтобы она доставала до дна шахты. Таким образом получается неплохой инструмент для обрезания грунта со стенок скважины до получения необходимого диаметра.

Для увеличения несущей способности фундамента необходима арматура. Армирование буронабивных свай используется для обустройства фундамента в грунтах, где есть риск нестабильности, подвижек – такие армокаркасы повышают стойкость свай на разрыв. А вот сделать армирование несложно: взять нужное количество арматурных прутов диаметра 10-12 мм, зафиксировать прутки в каркас посредством вязальной проволоки или сварки.

[spoiler title=”Источники”]

https://proagregat.com/burenie/burenie-pod-fundament/
https://pobetony.expert/stroitelstvo/burenie-pod-svai
https://YamoburRent.ru/burenie-pod-svai/
https://fundamentaya.ru/svai/instrument/bur_dlya_svajnogo_fundamenta.html
https://ByreniePro.ru/vidy/bureniye-skvazhin-pod-svai.html
https://www.beststroy.biz/ru/vybor-burovoj-ustanovki-dlya-svaj
https://fundamentaya.ru/svai/instrument/burilnaya_ustanovka_dlya_svai.html
https://SmeloStroi.ru/burenie-shurfov-pod-svai-svoimi-rukami/
https://KakPostroitDomic.ru/fundament/svajnyj-fundament/buronabivnye-svai.html

[/spoiler]