Устройство форшахты для буросекущих свай

Технология строительства

Обсадные трубы для буросекущих свай

Технология монтажа буросекущих свай отработана до мелочей и состоит из таких этапов:

1. Геологические исследования, по результатам которых составляется схема залегания грунтовых вод.
2. Бурение скважин на расстоянии 90% их диаметра. Применяются обсадные трубы.
3. Заливка бетона, уплотнения раствора вибратором.
4. Извлечение обсадной трубы из отверстия.
5. Созревание бетона. На это уходит 24-28 дней.
6. Сверление скважин между ранее пробуренными с иссечением их краев.
7. Установка каркаса и заполнения шахты бетоном.

Заключительной фазой является создание опалубки, монтаж армирующего пояса и наполнение формы бетоном.

Предназначения форшахты

Буросекущие сваи предохраняют строение от оползней

Форшахта выполняет сразу несколько функций, что делает ее уникальным изобретением, которое значительно продвинуло вперед технологию частного и промышленного строительства.

Подземные сооружения отличаются многофункциональностью и могут быть использованы для таких целей:

• ограждение от внешнего давления на подземные конструкции;
• создание основы для укладки цоколя и плиты перекрытия;
• блокирование грунтовых вод при проведении рытья котлованов;
• укрепление склонов, насыпей, отвалов и прочих неровностей, где велика вероятность возникновения оползней;
• изоляция токсичных веществ в замкнутом пространстве при условии укрепления дна.

Области применения буроинъекционных свай

Усиление несущих конструкций сооружений

Буроинъекционные сваи рекомендованы к применению в случае повышения требований к несущей способности объекта (увеличение количества этажей, расширение мостов и эстакад, установка более тяжелой промышленной техники), а также при аварийной осадке зданий и сооружений из-за изменения геологических условий, износа или перегруженности несущих конструкций. Благодаря современной технологии установки, буроинъекционные сваи могут применяться для укрепления фундаментов уже существующих построек даже в условиях плотной городской застройки, а также на площадках с проблемными геологическими условиями.

Усиление несущих конструкций сооружений при аварийной осадке	Усиление несущих конструкций сооружений при недопустимых горизонтальных перемещениях
1 — существующий фундамент; 2 — буроинъекционные сваи; 3 — слабый грунт; 4 — плотный грунт

Создание новых объектов вблизи уже существующих сооружений

Строительные проекты, предусматривающие создание какого-либо объекта на минимальном расстоянии от уже существующего, относятся к числу наиболее технически сложных. Для того, чтобы защитить фундамент и стены построек от вибрации и повышенных нагрузок в период строительства и последующей эксплуатации нового объекта, их укрепляют при помощи буроинъекционных свай. Использование свай дает возможность минимизировать риски деформации, неправильной осадки и подвижки грунта в процессе строительных работ. Благодаря применению малогабаритных буровых машин и мобильных бетонозаводов, выполнить работы по установке буроинъекционных свай можно даже в условиях ограниченного пространства (строительство туннеля, надстройка зданий, укрепление существующего фундамента, создание подземных парковок).

Строительство туннеля рядом с существующими зданиями	Надстройка существующего здания
1 — существующие фундаменты; 2 — новые фундаменты на сваях

Коррекция крена здания

Повышение уровня грунтовых вод, переувлажнение грунта и износ несущих конструкций часто часто приводят к сильной неравномерной осадке сооружений, возведенных на традиционном плитном или ленточном фундаменте. Единственным способом остановить разрушение исторических зданий в подобных случаях является использование буронабивных свай. Существует две технологии устранения крена:

• Фундамент усиливается сваями в точке максимальной осадки, через необходимый промежуток времени проводится усиление также других точек фундамента, просевших до нужной отметки;
• Наиболее просевший участок фундамента укрепляется путем ввода свай, затем другие зоны фундамента искусственно опускаются до той же отметки путем ослабления оснований по методике замачивания или выборки грунта.

Коррекция крена здания 1 — положение фундаментов до начала усиления; 2 — буроинъекционные сваи I стадии усиления; 3 — сваи II стадии усиления; 4 — сваи III стадии усиления

Строительство на проблемных грунтах

В целом ряде случаев установка буроинъекционных свай становится единственным способом создания долговечных и устойчивых фундаментов под различные объекты. Особенно рекомендовано использование свайных несущих конструкций в следующих случаях:

• Работа на грунтах с крупными скальными включениями или сильными показателями просадки;
• Строительство на участках с уклоном более 8%;
• Создание фундамента на слабых грунтах при недостаточной толщине глубоко залегающих твердых пород;
• Строительство на участках с «плывунами» или высоким уровнем грунтовых вод.

Усиление оснований фундаментов под оборудование	Фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях
1 — сваи; 2 — крупнообломочный материал; 3 — фундамент

Создание фундамента «стена в грунте»

Фундамент типа «стена в грунте» относится к числу наиболее прогрессивных типов опорных конструкций и позволяет возвести масштабные высотные сооружения даже на малосвязных, слабых и переувлажненных почвах. Также сооружения типа «стена в грунте» широко применяются в качестве подпорных стен для защиты от оползней, а также противофильтрационных завес, предохраняющих подземные сооружения от грунтовых вод. Суть технологии «стена в грунте» заключается в создании узкой траншеи или ряда скважин, которые заполняются цементной смесью. При работе в условиях плотной застройки «стена в грунте» из буронабивных или буроинъекционных свай позволяет в кратчайшие сроки создать прочные опорные конструкции и избежать повреждения фундаментов соседних зданий.

Подпорные стены для противооползневой защиты

Создание фундамента «стена в грунте»

Буронабивные сваи с обсадными трубами

С целью осуществления монтажа фундамента на различных типах грунта независимо от климатического региона используются, буронабивные сваи с обсадными трубами.

Принцип обустройства буронабивных свай с использованием обсадных труб?

1. Сперва наши специалисты установят буровой станок (не путайте его с копром) на ту точку, где будет буриться скважина.
2. Мы производим погружение подготовленной обсадной трубы строго до проектной отметки и извлекаем осыпающийся грунт из полости.
3. Теперь можно погрузить арматурный каркас в скважинную полость.
4. Заливаем скважину (или набиваем) качественным бетоном из бетоносмесителя.
5. Осуществляем извлечение обсадных труб согласно их секциям.

Что представляют собой обсадные трубы

Как в промышленном, так и в гражданском строительстве буронабивные сваи с обсадными трубами используются чаще всего для крепления газовых, нефтяных, водных и прочих скважин, поскольку они помогают удерживать со стен осыпание грунта.

Именно с такой целью обсадная труба может быть использована и для свай, ведь она полностью входит в пробуренное предварительно отверстие, соприкасаясь вплотную с грунтом, что полностью исключает возможность обвала.

Согласно технологии обсадная труба монтируется для буронабивных свай согласно секциям, фиксируемым друг с другом специальными фланцами, в которые вкручиваются пробки. Обсадная труба для устройства буронабивных свай отличается от обсадных труб для крепления газовых, нефтяных, водных и прочих скважин. Она имеет другие диаметры, конструкцию и толщину стенки.

Таблица параметров обсадных труб

D1 наружний	D2 внутренний	Масса обсадной трубы (кг) по длине секции (м)	Толщина стенки	Число пробок	Высота пробки
1	2	3	4	5	6
620	540	440	800	1160	1510	1880	2220	40	8	38
750	670	540	960	1380	1825	2245	2630	40	10	38
800	720	580	1040	1500	1970	2420	2880	40	10	38
880	800	635	1150	1660	2170	2680	3185	40	10	38
1000	920	665	1435	2000	2500	3065	3635	40	10	38
1180	1100	880	1620	2360	3100	3840	4580	40	12	38
1300	1220	1020	1780	2500	3250	3990	4750	40	12	38
1500	1400	1660	2750	3840	5120	6260	7450	50	12	48
1680	1580	1740	3000	4300	5560	6820	8100	50	16	48

Когда обсадная труба установлена, согласно инструкции, обязательно следует очистить полость от грунта, что осыпался в ходе работ (производится такая операция с помощью того же шнека или ковшбура).

Методы и технологии, которыми обустраиваются буронабивные сваи с обсадными трубами

Подразумевает монтаж буронабивных свай с обсадной трубой одновременное выполнение сразу двух процессов непосредственно на стройплощадке. По замыслу изготовить и установить такую конструкцию совсем не сложно — после погружения в готовую скважину обсадной трубы, мы армируем и заполняем ее бетоном.

Технологические карты на устройство БНС с обсадной трубой

Технологическая схема устройства БНС.

Стадия 1. Бурение скважин и погружение обсадных труб

Технологическая схема устройства БНС.

Стадия 2. Монтаж каркаса

Технологическая схема устройства БНС.

Стадия 3. Бетонирование скважины

Конструктивные особенности каркаса для буросекущих свай

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

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

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

Технология строительства буронабивного фундамента

Перед тем, как начать устройство буронабивного фундамента, определяют контуры будущего строения, которые размечают на поверхности земли. Если вы делали анализ грунта, то должны располагать информацией о точке его промерзания. Производят бурение по установленному выше периметру будущей постройки. Вертикальные шахты проделывают такой глубины, чтобы их дно находилось ниже точки промерзания грунта. Главным образом, на территории Российской Федерации такая глубина будет не менее 1,5 м, доходя в отдельных случаях до 2 м.

Устройство такого заглубления неслучайно.

Если этого не сделать, фундамент будет сильно подвержен сезонным колебаниям грунта, которые повлекут скорейшее разрушение всей постройки.

Далее в проделанные скважины заливается бетон, который после застывания образует столбы по периметру будущего строения. Верхняя часть этих столбов, на которые и будет монтироваться основная постройка, должна быть выше уровня земли.

Схема заглубления буронабивного фундамента.

Если выполнить установку свай так, как описано выше и на этом завершить работы по строительству основы, сваи со временем соединятся с почвой из-за сильных морозов. На вспучиваемых грунтах такое устройство приведет к смещению свай в вертикальной плоскости. Чтобы этого не произошло, перед тем как заливать бетон в скважины, возводят опалубку. В этом кроется одна из особенностей применения технологии буронабивных свай.

Опалубка может быть в виде цельных труб из металла или асбестоцемента. Помимо этого материала могут применяться и пластиковые цельные трубы, которые предварительно усиливаются стальной арматурой. Определившись с материалом опалубки, такие цельные трубы помещают в проделанные скважины. В эти трубы и заливается бетонный раствор. После того как бетон затвердел и окреп, опалубка не вынимается из земли, а остается в ней, дополнительно образуя защитный слой для бетонных столбов. Для того чтобы усилить защиту свай, внешняя часть труб (опалубки) покрывается специальной гидроизолирующей смазкой.

Особо нужно остановиться на процессе заливки бетонных свай, чтобы решить проблему противостояния их процессу выталкивания. Для этого необходимо, чтобы бетонный раствор образовал в самом низу, в основании будущего столба, подобие шляпки гвоздя. Как это сделать? Диаметр такого основания в сваях будет немного больше по величине диаметра труб, а проделывать отверстия в грунте по диаметру предполагаемого основания очень хлопотно. Как выйти из этой ситуации?

Армирование буронабивных свай.

Технология Фундекс

Применение технологии Fundex является самым простым и щадящим методом устройства буровых оснований

Применение технологии Fundex является самым простым и щадящим методом устройства буровых оснований. Способ подразумевает использование защиты вдавливаемой трубы с теряемым наконечником, таким образом, технология Fundex не имеет риска просадки грунтов, а изготавливаемый элемент может быть любого диаметра от 200 до 500 мм. Главное, что сделанный шурф не оказывает воздействия на строения, стоящие рядом, так как никакого волнения грунта не происходит. Показано использование способа Fundex на любых грунтах, кроме почв, где прослойки плотного песка имеют ширину более 2,5 метров. Преимущества типа бурения свай методом Фундекс многочисленны:

1. Высокая производительность;
2. Наличие контроля за процессом погружения трубы;
3. Нет необходимости вывоза грунта;
4. Сниженный уровень шума.

Испытание буронабивных свай статической нагрузкой  повышенного типа подтвердило высокую несущую способность элементов (до 400 тонн), что при отсутствии вибраций и шумов дополняет плюсы использования технологии Fundex. Длина свай ограничивается показателем 31 метр, диаметр 200-520 мм. Производство происходит методом вращательно-вдавливающего действия, основанием будущего элемента становится теряемый наконечник из чугуна, оставляемый в глубине грунта. После чего в уплотненный грунт подается раствор, заполняющий каждый миллиметр пространства, при этом в полости также остается арматурный каркас. Стоимость изготовления свай по технологии Fundex определяется многими факторами и составляет от $ 20 за м/пог.

Производители свай предлагают различные варианты изготовления фундаментов. Однако прежде, чем выбрать того или иного подрядчика, необходимо просмотреть как минимум чертеж свайного элемента, который они вам предложат и технологию изготовления. Основные ошибки, допускаемые нечестными фирмами, относятся к неправильному расчету количества элементов, определения несущей способности и применения бетона низкой марки. А это самые главные характеристики, которые могут повлиять на практичность и прочность основания, чего бурый фундамент не допускает.

Нюансы применения обсадных труб

Использование обсадных труб позволяет избежать такого негативного явления, как осыпание земли со стенок создаваемой скважины. Благодаря этому трубы данного типа активно применяют не только для создания фундаментных конструкций в промышленном и гражданском строительстве, но и для укрепления стенок газовых, водяных и нефтяных скважин. Конструкция из обсадных труб составляется из отдельных отрезков таких изделий, соединяемых между собой при помощи сварки или посредством специальных зажимных устройств (типа «Като», «Бетоно» и др.).

После того как во внутреннюю часть обсадных труб помещен арматурный каркас, используемый для монтажа буронабивных свай, и залит бетонный раствор, сами трубы извлекают. В отдельных случаях, если это оговорено требованиями проекта, технология допускает оставление обсадных труб на месте.

Монтаж арматурного каркаса внутри обсадной трубы

Современные производители выпускают обсадные трубы различных диаметров, что позволяет оптимально подбирать такие изделия для обустройства скважин различного назначения. Международными нормативными документами, в положениях которых оговариваются требования к геометрическим параметрам обсадных труб, являются стандарты Leffer и Bauer. Согласно требованиям данных стандартов, внутренние диаметры обсадных труб для буронабивных свай могут находиться в интервале 620–2500 мм, а наружные составляют от 640 до 2580 мм.

Чтобы опустить обсадную трубу в предварительно подготовленную скважину, используются различные методики. Наиболее распространенными являются:

• забивка обсадных труб, для выполнения которой применяется специальное вибрационное оборудование;
• погружение обсадных труб с помощью бурения, которое может осуществляться по ударной или вращательной методике.

Установка обсадной трубы вращением

Применение вращательной методики предусматривает, что сначала в грунте выполняется скважина под первую секцию трубы, для чего предварительно снимаются все необходимые замеры. После того как первая секция обсадной трубы будет погружена в подготовленную скважину, бурят второй ее участок, при этом также ориентируются на геометрические параметры соответствующей секции. Таким образом, выполняя поэтапное бурение и погружая соединяемые между собой секции обсадных труб, монтируют всю трубную конструкцию для буронабивной сваи.

Суть ударного метода монтажа обсадных труб заключается в том, что секции труб просто забиваются в грунт, для чего применяется специальное оборудование. Осадка труб, осуществляемая при использовании данной технологии устройства буронабивных свай, может выполняться с опережением либо с некоторым отставанием по отношению к выполняемому забою. Все зависит от характеристик грунта, в котором выполняется скважина (в частности, от его проходимости).

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Процесс монтажа буронабивных свай начинается с перебазировки на объект спецтехники. Для обустройства опор привлекается три типа установок:

• Буровая машина;
• Стреловой кран;
• Автобетоносмеситель.

После разметки свайного поля (точек бурения под сваи), буровая машина размещается на месте разработки скважины. Буровая оснастка приводится в рабочее состояние и выполняется проходка полости на глубину, идентичную длине первой секции обсадки. Далее шнек извлекается из скважины, установка фиксирует в несущем узле трубу и размещает ее в полости. Аналогичным образом устанавливается вторая секция обсадки, стыковка секций выполняется посредством резьбового соединения, после чего скважина углубляется до тех пор, пока верхний контур обсадной трубы не сравняется с уровнем грунта и процесс повторяется повторно.

Рис: Бурение с применением обсадной трубы

Важно: в процессе бурения шнековая колонна вращается внутри обсадной трубы. Сама обсадка углубляется за счет выемки грунта из под ее стенок, под воздействием собственного веса и прикладного воздействия вибрационного блока, оказывающего на трубу возвратно-поступательные нагрузки

После проходки полости на требуемую глубину шнековая колонна изымается из скважины и посредством стрелового крана в полость загружается арматурный каркас. По завершению установки каркаса в устье скважины устанавливается бетонолитная труба, через которую выемка заполняется бетоном. В процессе нагнетания смеси выполняется последовательный демонтаж обсадки скважины.

Рис: Установка арматурного каркаса в скважину

Для повышения прочностных характеристик буронабивной сваи производится уплотнение смеси посредством глубинных электровибраторов, которые удаляют из бетона образовавшиеся в нем полости воздуха. К последующей эксплуатации (обвязке ростверком) опора пригодна спустя 25-30 дней после заливки (данное время необходимо для набора бетоном проектной прочности).

Рис: Заполнение скважины под буронабивную сваю бетоном

Расчет основных характеристик

Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее, для чего принимаются следующие факторы:

1. Несущая способность. Зависит от размера столба. Если это элемент в 300 мм, то она выдержит нагрузку в 1,7 тонны, конструкция диаметра в 450 мм выдержит уже от 4,3 тонны.
2. Оптимальное расстояние. Высчитывается исходя из общей массы строения и расчетной несущей способности, которую выдержит изготавливаемая буронабивная свая.
3. Материал изготовления. Выбор марки бетона – основной показатель прочности. Регламентом СНиП рекомендуется применять в производство буронабивных свай марки бетона от М200 и выше.

Совет! Некоторые профессионалы допускают использование марки бетона М100. Например, для сваи квадратного сечения со стороной в 200 мм и площадью 400 см2, несущая способность обозначается как 40 т, чего вполне достаточно для частного домостроения.

1. Несущая способность сваи определяется по данным, таблица которых приведена выше. Максимальный шаг свай составляет 2 метра, минимальный равен формуле диаметр скважины Х3.

Чтобы понять, как именно делать основания, смотрите чертеж, приведенный ниже. Следует помнить, что важным фактором является площадь поперечного сечения и форма свайного элемента. В частности, это может быть цилиндрическая конструкция с уширением пяты, а также могут быть созданы специальные уширения, способствующие приданию дополнительной прочности.

Расчет длины даст примерная таблица:

Совет! Применение бура обеспечивает скважины диаметром в 200, 300, 400 мм, шаг определяется набором буров.

Буронабивные сваи с обсадной трубой

По данной технологии обсадную трубу погружают вращателем через закрепленный на трубе хомут и одновременном вдавливании гидравлическим домкратом. Обсадная труба состоит из нескольких жестко соединенных секций. По мере погружения трубы из нее извлекают грунт шнеком и наращивают следующую секцию. Шнек закреплен на конце телескопической штанги Келли, раздвигающейся при углублении скважины.

Процесс начинается с опережающего бурения скважины обсадной трубой с армированным наконечником (кольцевой коронкой). Коронка служит как для разбуривания грунта, так и бетона первичных свай при устройстве буросекущихся свай. Обсадная труба при этом погружается в грунт вращателем или трубовкручивающим столом на глубину 1,5-2,0 м. Далее с помощью телескопической штанги Келли и подвешенного на ней короткого шнека обсадная труба очищается от грунта.

Операции по бурению скважин и извлечению грунта повторяются через каждые 1,5-2,0 м погружения обсадных труб. По достижении проектной глубины выполняется извлечение бурового инструмента из колонны обсадных труб, зачистка забоя от шлама, установка и фиксация арматурного каркаса, бетонирование сваи методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).

Технологическая последовательность

— Погружение инвентарной трубы с помощью вращателя и трубовкручивающего стола. Формирование скважины под защитой обсадной трубы опережающей проходкой. — Погружение арматурного каркаса. Монтаж бетонолитной трубы. Заполнение скважины бетоном. — Извлечение обсадной трубы. — Готовая буронабивная свая (формирование оголовка).

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.

• Расчет стоимости устройства буронабивных свай с обсадной трубой выполняется индивидуально для каждого заказа. Более подробную информацию по этой услуге вы можете получить, оставив заявку на сайте или связавшись с нами по контактным телефонам.

Устройство буросекущей сваи

Главным отличием буросекущей сваи от буронабивной является сплошная установка с частичным перекрыванием и поочередным армированием.

Рис.1: Устройство буросекущей сваи

Буросекущая свая создается посредством использования обсадной трубы с отсоединяемым башмачным основанием. Ее внутренность заполняется бетонной смесью, после чего обсадной ствол извлекается.

Совет эксперта! Армирование объемным каркасом буросекущих сваи происходит через одну. Создание сваи происходит прямо в скважине без использования ударной силы. В некоторых случаях может применяться вибровоздействие.

Основным преимуществом буросекущих свай является возможность их создания прямо на строительном участке. По внешнему виду готовые буросекущие сваи похожи на монолитную сплошную стену. Таким образом, достигается высокая прочность и полное ограждение от проникновения подземных вод.

Области использования:

• Фиксирование сооружений подземного типа;
• Укрепление строящихся зданий с цокольными и подземными этажами;
• Защита аварийных построек;
• Строительство веток метрополитена;
• Строительство ограждающих стен речных каналов;
• Основание для ленточного фундамента;
• Участки плотной застройки со слабым суглинистым или глинистым грунтом;
• Гидрогеологическая функция, то есть защита подземной постройки от размыва подземными водами;
• Использование в гидротехнических объектах. Устройство буросекущего свайного фундамента для плотин разного назначения;
• Использование в промышленных объектах. Ограждение подземных химических, нефтеперерабатывающих и металлургических шлаконакопителей во избежание утечки опасных веществ с подземными водами.

Стандартный диаметр буросекущих свай равняется шестидесяти двум и семидесяти пяти сантиметрам. При установке метраж между центрами каждой из свай должен достигать девяноста процентов от основного диаметра свайного ствола.

Рис. 2: Буросекущие сваи (схема)

При строительстве массивных сооружений необходимо использовать железобетонные сваи длиной от десяти метров. Свайные столбы меньшего размера предназначены для построек легкого и среднего типа.

Совет эксперта! Глубина залегания буросекущей сваи должна быть больше уровня прохождения подземных вод, дабы избежать подмыва сооружаемой конструкции снизу. Также перед началом строительства необходимо провести химический анализ воды на предмет ее агрессивности к бетонной смеси.