Обсадная труба для буронабивных свай: технология устройства, диаметры, способы бетонирования

Принцип формирования буронабивных свай

Буронабивная свая представляет собой углубленную в грунт скважину определенной протяженности

Буронабивная свая представляет собой углубленную в грунт скважину определенной протяженности (в зависимости от проектных данных, которые выводятся путем определения особенностей почвы и общего веса будущего здания). Пробуренная скважина заполняется бетонной смесью, а в качестве формы для размещения бетона в скважине используется обсадная труба для буронабивных свай. На деле технология формирования опорных столбов под фундамент выглядит так:

• На отмеченное место устанавливают специальные буровые установки и приступают к бурению скважины;
• Затем в получившееся отверстие медленно вставляют трубу, стыкуя её по отдельным частям до получения обсадной колонны нужной длины.
• Из полости установленной трубы извлекают весь грунт, отслеживая уровень его увлажненности на предмет наличия плывунов в выработке или подземных источников, которые могут размывать сваю.
• Теперь приступают к заполнению обсадной колонны бетонным раствором. При этом раствор заливают не более чем на 1 м, после чего масса хорошо трамбуется.
• Следующий этап — медленный подъем трубы до тех пор, пока уровень бетона в нижней её части не будет достигать 40 см.
• В этой точке работ технология требует очередного этапа заполнения колонны раствором. Таким образом происходит набивание всей пустоты в грунте бетонной смесью.
• На отметке 1,5-2 метра от поверхности земли проводят армирование колонны (сваи). Для этого в скважину, заполненную бетонным раствором, вставляют армирующие стальные пруты, которые выступают над поверхностью сваи для будущего сцепления их с ростверком.

Важно: при том, что сечение скважины в любом случае больше сечения обсадной трубы, бетонная смесь при подъеме колонны. Заполняет собой все пустоты и надёжно сцепляется с землей при помощи бетонного молочка. Таким образом происходит надёжное заполнение всего периметра скважины бетоном.

Единственный минус такой технологии в том, что оператор не может контролировать плотность и качество утрамбованного раствора. К тому же имеется риск размывания бетонной смеси грунтовыми водами.

Важно: если при выемке земли из тела выработки обнаружены подвижные воды или плывуны, то с целью защиты сваи от воздействия подземных вод монтируют буронабивные сваи под защитой обсадной трубы. То есть труба впоследствии не извлекается из грунта.

Особенности и положительные стороны такой технологии

Монтаж буронабивных свай с обсадной трубой позволяет защитить скважину от обрушивания грунта в полость под сваю

Вышеприведенная технология и принципы устройства буронабивных свай с применением обсадных труб имеет ряд преимуществ:

• Возможность монтировать опорные сваи под фундамент в ограниченном пространстве;
• Высокая скорость набивки скважины бетонной смесью;
• Возможность монтировать сваи, глубина которых может достигать 30 метров (а в некоторых случаях и до 60 метров) при диаметре до 3,5 метров с максимальной несущей способностью до 500 т.
• Возможность устройства фундаментов в грунтах, чрезмерно перенасыщенных подземными водами, а также при подводном строительстве (монтаж мостов и пр.).
• Исключение вибраций и колебаний почвы в месте монтажа свай.
• Кроме того, монтаж буронабивных свай с обсадной трубой позволяет защитить скважину от обрушивания грунта в полость под сваю.

Условия выбора технологии

Технология буронабивных свай с обсадной трубой является одной из наиболее безопасных в современном строительстве. Она применяется:

• на территории с очень плотной застройкой;
• на оползневых грунтах и участках со значительным уклоном;
• в местностях со сложными геологическими условиями (например, повышенной сейсмичностью).

Использующаяся при установке обсадная труба обеспечивает безопасность свайных работ любой сложности. Она позволяет перекрыть горизонты плавунных грунтов и контролировать параметры скважины.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой является универсальной и может использоваться при закладке фундамента для зданий различной архитектуры и назначения. Такой метод применяется для жилых домов, производственных объектов, административных, торговых и иных сооружений. В силу своей высокой надежности он особенно востребован в транспортном и мостовом строительстве.

Особенности применения обсадных труб

Они представляют собой конструкцию из стальных цилиндров, соединенных анкерами или резьбовым крепежом. Обсадные трубы для буронабивных свай могут извлекаться, после того как бетон залит, или оставаться в грунте.

Первый вариант применяется при работах в проблемных и влажных грунтах. Обсадная труба защищает скважину от проникновения грунтовых вод и обрушения стенок. Ее извлечение производится сразу после заполнения полости бетоном.

Второй вариант используется, если работы ведутся в глинистой, песчаной или супесчаной почве с высоким уровнем грунтовых вод. Последние могут разрушить сваю на стадии отвердевания бетонного раствора. Обсадная труба в этом случае выполняет дополнительную защитную функцию.

Преимущества буронабивных свай

Малый уровень шума. Это позволяет вести работы ночью. При установке свай с обсадной трубой отсутствует вибрация, поэтому такая технология может применяться недалеко от жилых зданий.

Экономичность. Конструкция изготавливается прямо на месте строительства с использованием монолитного бетона. Общая стоимость сваи с трубами будет меньше, чем цена готового ЖБИ тех же размеров.

Надежность. Несущая способность буронабивных свай более высокая, чем у забивных. Каждая конструкция выдерживает нагрузку до 400 тонн (до 15 тонн на 1 погонный метр). Применение труб исключает образование в скважине шеек из смеси грунта и воды.

Универсальность. Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб может производиться на грунтах любого типа: песчаных, гравийных, рыхлых, плотных и других. Работа по такому способу позволяет выполнять задачи в скальных породах, например, разбуривать и извлекать валуны.

Оперативность. В данной технологии применяется компактное и мобильное оборудование, которое легко доставляется на объект строительства. Количество установок определяется требуемыми темпами закладки свай. При этом стоимость работ и их высокое качество остаются неизменными.

Разновидности изделий и требования к техническим характеристикам

К инвентарным обсадным трубам, используемых в буронабивных работах, предъявляется ряд требований, в соответствии с которыми они должны:

• не иметь отклонений в геометрических размерах, превышающих допустимые сортаментом нормы;
• выдерживать высокие силовые нагрузки как продольного, так и поперечного действия;
• иметь для стыковки в единую колонну из отдельных секций недорогую и надёжную систему;
• обладать высокой коррозийностойкостью.

Инвентарные обсадные трубы производятся из разных материалов:

• непластифицированного поливинилхлорида;
• полиэтилена низкого давления;
• полипропилена;
• чёрной и высоколегированной стали.

Но более всего этим требованиям соответствует стальной трубный прокат, способный выдерживать воздействие больших нагрузок, обладающий высокой прочностью и герметичностью стыковочных элементов в колоннах любой длины.

Кроме того, под работу со стальным прокатом приспособлен основной парк станков для бурения.

Виды стальных изделий

Производители предлагают два вида труб из стали для бурения:

• одностенные (кейсинг) — стандартная конструкция. Для инвентарных обсадных труб с одностенной структурой характерны высокая технологичность в сборке, ускоренный темп загрузки и откачки бетонного раствора, способствующие снижению сроков исполнения буронабивных работ;
• двухстенные — усиленная модификация. Устойчивость к высокому уровню нагрузок им обеспечивает двухслойная стенка, состоящая из гладкого слоя изнутри и усиленной спиралевидными рёбрами жёсткости трубы снаружи.

Какие бывают свайные набивки

Использование буронабивных свай является наиболее эффективным методом организации заглубленного фундамента. В процессе обустройства осуществляется бурение на требуемую глубину, где свайный ствол оснащается увеличенной нижней частью. Это дает возможность дополнительно набить туда бетонную смесь, грунт и песок.

Получить подобное «уширение» на нижнем отрезке помогает использование специального бурового оборудования, распирающего породу. В дальнейшем бетонную смесь трамбуют, для чего даже может применяться взрыв направленного действия, уплотняющий породу.

Для получения цилиндрических полостей в почве используются разные методики, что и породило следующую классификацию набивок свай:

• Буронабивная.
• Песчаная.
• Грунтобетонная.
• Пневмонабивная.
• Частотрамбованная.
• Вибротрамбованная.

При выборе подходящего варианта основным критерием всегда был тип грунта на строительном участке. Благодаря появлению современных технологий в настоящее время может использоваться один и тот же метод, вне зависимости от типа почвы.

Проверка на эффективность метода проводится специалистами:

• Стенки колодца не укрепляются.
• Для укрепления пробуренного ствола используется глинистый раствор.
• Используются обсадные изделия.

Для чего нужна скважинная обсадка

При помощи обсадных труб можно получить скважины различного функционального назначения. Их применяют в строительстве, нефтедобыче, извлечении питьевой воды. При выпуске данной продукции зарубежные и отечественные предприятия ориентируются на ГОСТу 632–80. Для оснащения обсадных труб используется специфическая форма, где имеющийся подготовленный стык делает соединения более удобными. В отдельных ситуациях можно применить сварку или стыковку специальными прижимными фиксаторами.

Для изготовления таких труб используются разные материалы, но в основном речь идет об асбестоцементных, нержавеющих и пластиковых изделиях. Что касается чугуна, древесины и некоторых полимеров, то из них могут производиться бытовые сваи ограниченной прочности. У всех подобных изделий назначение одно и то же – защитить проделанную скважину от осыпания почвы и заливания осадочной и грунтовой водой. Обсадные трубы для свай позволяют проводить строительные мероприятия, не взирая на внешние условия. При этом их временно оставляют в грунте или извлекают из скважин: такие изделия называют «инвентарными». Для бурения скважин потребуется наличие специальных механизмов ударного или вращательного типа.

Обсадные трубы различаются по форме, диаметру, овальности, разностенности, показателю непрямолинейности, которые определяется по следующим стандартам:

• Для труб от 33,5 мм до 89 мм – в пределах 0,3 мм.
•  Для труб диаметром от 108 мм до 146 мм – в пределах 0,5 мм.
• Трубы большего обхвата допускают погрешность свыше 0.7 мм.

Обсадная труба для буронабивных свай из асбестоцемента обычно толстостенная: при этом она являются наиболее хрупким из всех изделий данного типа. Ее популярность объясняется дешевизной и доступностью продукции, но неопытные работники могут испытать определенные проблемы при бурении. Для монтажа обсадного изделия характерна некоторая поэтапность, так-как каждую следующую трубу нужно закрепить на предыдущую. Читайте также: “Виды обсадных труб и правила их использования”.

Далее, после обустройства свай, они могут извлекаться на поверхность или оставляться в земле. Этот момент должен обязательно зафиксировать журнал технических работ и акт приемки по каждой свае. Бурильный проем для сваи должен быть обязательно очищен от осыпавшейся земли. Это делается при помощи специального бура или штанги Келли, оснащенной регулируемыми захватывающими лопастями.

Преимущества буронабивной технологии

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

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

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

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

Технология обустройства буронабивных свай с помощью обсадной трубы

Для обустройства буронабивных свай могут применяться обсадные трубы различных размеров и конструкций. За счет того, что все они имеют стержни большой протяженности, фиксируется очень прочное зацепление трубных конструкций с грунтом. Сама технология обустройства фундаментов с использованием интересующей нас методики достаточно проста. Она состоит из нескольких этапов.

Сначала на выбранное для бурения место ставится специальное буровое оборудование. С его помощью пробуривается скважина требуемой глубины и ширины. Затем обсадная труба погружается до заданной отметки (ее высчитывают заранее и вносят в проект). После этого выполняют следующие действия:

• из полости трубы удаляют осыпавшуюся землю;
• в очищенную полость опускают арматурный каркас;
• из бетоносмесителя (специальный автоматический миксер) в скважину подают бетон в необходимом количестве (данный процесс на языке специалистов называют набивкой);
• трубы по секциям извлекаются из скважины.

Технологическая схема строительства фундамента из буронабивных свай с применением обсадных трубных конструкций выглядит именно так. Понятно, что процесс имеет ряд особенностей, о которых мы расскажем далее.

Преимущества применения свай с обсадными трубами

Можно выделить такие ключевые достоинства описываемой технологии:

• качественная и быстрая набивка скважин бетонирующим раствором;
• безопасность выполнения всех этапов мероприятия;
• максимальное использование несущего потенциала (весьма высокого) свай;
• возможность выполнения процесса в слабых, насыщенных водой грунтах;
• четкий контроль (при выполнении работ) соответствия проектных и реальных геологических и инженерных условий;
• возможность извлечения при бурении крупных камней и валунов;
• отсутствие вибрационных и динамических колебаний грунта.

Кроме того, такая технология исключает вероятность появления в скважине так называемых “шеек” (если в ней предусмотрен арматурный каркас). Она дает возможность контролировать буровую операцию при достижении несущего слоя, гарантирует полную защиту стенок скважины от обрушения грунта, позволяет перекрывать горизонты опасных грунтов (например, плывунных). Отметим отдельно, что буронабивные конструкции в обсадных трубах допускается эксплуатировать практически в любых климатических условиях.

Некоторые особенности использования обсадных труб

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

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

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

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

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

Классификация и конструкция буронабивных свай

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

Сваи набивные по способу изготовления делятся на:

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

Рис.1  Буронабивная свая

По устройству буровые скважины делятся на:

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

Рис. 2  Погружение буронабивных свай

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

Технологии устройства буронабивных свай

Для изготовления множества конструкций буровых свай применяются лишь несколько способов:

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

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

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

Рис. 3 Стадии формирования свай

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

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

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

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

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

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

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

Рис. 4  Погружение буронабивных свай

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

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

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Термин «ростверк» происходит от немецких слов «Rost» – решётка и «Werk» – строение. Это часть свайного фундамента – рама из армированного бетона или сплошной плиты на оголовках свай.

Ростверк бывает:

• низкий – полностью помещен в грунт, его верх на уровне грунта или ниже.
• повышенный – нижняя часть на уровне грунта;
• высокий – подошва много выше грунта.

Для устройства ростверка в оголовках свай оставляют выходящие из бетона стержни арматуры. К ним присоединяют горизонтальные арматурные стержни. Арматурный каркас должен быть двухъярусным: нижний на 50 мм от низа ростверка, верхний – на 50 мм ниже верхнего среза. Эти 50 мм бетона защищают арматуру от коррозии.

Рис. 5  Устройство буронабивных свай с ростверком

Следующий шаг – изготовление и установка опалубки. Ширина ростверка должна быть не менее толщины стены, а высота определяется расчетом по нагрузке от здания.
Готовая опалубка заливается бетоном и уплотняется. Набор прочности не менее 15 суток. При низких температурах срок увеличивают.

Преимущества буронабивных свай

• При возведении фундамента отсутствует риск повреждения окружающих строений, т.к. нет динамического воздействия на них.
• Закладка свай производится на глубине промерзания грунта.
• Можно устанавливать на неровных почвах, технология не наносит ущерба окружающему ландшафту.
• Нет необходимости в завозе и размещении большого количества готовых свай.
• Технология применима на плохих грунтах.

Технология погружения буронабивных свай

• Бурение скважины.
• Размещение в скважине армирующего каркаса. Каркас должен выступать над устьем скважины для последующего соединения с ростверком или другими вышележащими конструкциями.
• Заполнение скважины бетоном.

Рис. 6  Как сделать буронабивную сваю

Необходимый инструментарий и приспособления

Арматурный каркас

Для более оперативного выполнения всех монтажных работ потребуется заблаговременно подготовить следующие инструмент и материалы:

• уширитель для пяты сваи;
• каркас из арматурных прутьев;
• бетонолитную обсадную трубу;
• автоматизированную бетономешалку;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• раствор глины;
• деревянные доски, из которых будут изготавливаться желоба;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• составной вибросердечник;
• дозирующий бункер;
• головной кондуктор.

Использование электрического и автоматизированного оборудования существенно упрощает процесс строительства, а также экономит временные и трудовые ресурсы.

Общая технология возведения

Алгоритм установки опор

Устройство набивных свай с обсадными трубами не требует глубоких строительных навыков и знаний. По общему принципу в установленную обсадную конструкцию выполняется монтаж каркаса из арматуры и осуществляется заливка внутренней полости бетоном. Из особенностей изготовления надлежит выделить следующие моменты:

1. Выполняется заливка скважины бетонным раствором (примерно на метр от длины трубы).
2. Осуществляется вертикальное перемещение обсадного элемента, таким образом, чтобы толщина слоя бетона в трубе составляла 30-40 см.
3. Поочередно выполняем описанные пункты до достижения необходимой высоты.

За счет неровности стенок скважины бетон максимально заполняет образовавшиеся пустоты, тем самым надежно укрепляя сформированный опорный элемент и фиксируя его на своем месте.

Необходимость обсадных труб

Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.

Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.

Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.

Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

• сварка;
• резьба;
• специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация — для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

• максимальное использование несущей способности;
• качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
• возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
• постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
• извлечение из ствола крупных камней при бурении;
• отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
• безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых «шеек» (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

1. у трубы Ø 33,5 мм — Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
2. Ø108 мм — Ø146 мм – до 0,5 мм;
3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья. Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину. В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Схематическая последовательность изготовления опорных элементов

Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах. Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

• ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
• вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

• из трубы удаляют попавшую землю;
• в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
• подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
• секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

• бетономешалку;
• дозирующий бункер;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• составной вибросердечник;
• уширитель для пяты сваи;
• сваренный из арматурных прутьев каркас;
• обсадные трубы;
• раствор глины;
• доски для изготовления желобов;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части. При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3. Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина — от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 — 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

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, ммПлощадь опоры, см²Несущая способность, кгОбъем бетона, м³Количество вертикальных прутков арматуры, штРасход 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:

• монтируется опалубка в виде короба, в которой проделываются отверстия для свай и будущих инженерных коммуникаций;
• монолитный ростверк обязательно армируется по требованиям для железобетонных конструкций, каркас связывается с выступающей арматурой буронабивных опор;
• в опалубку заливается бетонная смесь, которая должна полностью схватиться, затем опалубка демонтируется;
• производится гидроизоляция поверхности лентой из рубероида, сложенной в два слоя, либо обмазочными составами.

[spoiler title=”Источники”]

• https://KakPostroitDomic.ru/stroitelnye-materialy/svai/truby-dlya-buronabivnyx-svaj.html
• https://raidex.ru/technology/buronabivnye-svai-v-obsadnoi-trube/
• https://trubtraid.ru/prednaznachenie-trub/obsadnye/inventarnye-obsadnye-truby-vidy.html
• https://trubaspec.com/vidy-trub/kakaya-nuzhna-obsadnaya-truba-dlya-buronabivnykh-svay-vidy-osobennosti-ispolzovaniya-pravila-vybora.html
• https://tutmet.ru/buronabivnye-svai-obsadnoj-truboj.html
• https://kommtex.ru/fundament_na_buronabivnyh_svayah
• https://fundamentaya.ru/svai/ustrojstvo/buronabivnye-svai-s-obsadnoj-truboj-tehnologiya-montazha.html
• https://KakFundament.ru/svai/buronabivnye-s-obsadnoj-truboj-texnologiya
• https://betonpro100.ru/tehnologii/buronabivnye-svai

[/spoiler]