Лекция 5 Технология устройства набивных свай.

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

Особенности буронабивного фундамента

Буронабивной фундамент имеет плюсы и минусы, которые проявляются в зависимости от условий грунта и геологических параметров участка для строительства. Данный вид фундамента значительно упрощает строительство на склонах или сыпучих, не стойких грунтах, болотистой местности. Реальным становится строительство непосредственно вблизи другого строения или ремонт старого фундамента, без вмешательства или нарушения эксплуатируемого здания. Это возможно благодаря уникальной технологии монтажа фундамента. Сваи в процессе работы не вбиваются с применением силы, а помещаются в пробурённую скважину, тем самым не повреждая целостность слоев почвы. После достижения слоя почвы, который не промерзает, свая вбивается на определенную глубину. После этого пространство пробуренной скважины заливается раствором цемента. При строительстве на совсем слабых грунтах делается буронабивной фундамент с ростверком, такая конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузки на сваи, которые имеют прочную опору.

Области применения

Фундамент из буронабивных свай с ростверком устраивают в следующих случаях:

  • в условиях городского строительства, когда остальные способы забивки свайных опор способны создать воздействия динамического характера на постройки, расположенные в непосредственной близости от строительной площадки;
  • на заболоченных местах или на иных типах слабых грунтов, где несжимаемые слои располагаются на большой глубине;
  • если объект строится на крутом рельефном участке;
  • при возведении тяжелых сооружений промышленного назначения;
  • в случаях, если экономически не выгодно строить монолитный фундамент под постройки из древесного материала или легкие дома каркасного типа.

Выбор

Для строительства дома возведение буронабивных свай по технологии ВПТ является одним из самых эффективных способов устройства надежной опоры. Расходы, связанные с необходимостью использования специальной техники и оборудования, впоследствии перекрываются надежностью и длительным периодом безаварийной эксплуатации.

В случае, если на участке в грунтовых водах присутствуют агрессивные стоки промышленного происхождения, от устройства свай следует отказаться.

В глинистых, тугопластичных грунтах (при отсутствии их сыпучести) буронабивные конструкции изготавливают без применения обсадных труб, формируя буром стенку скважины из самой земли.

Все особенности для конкретного участка нужно рассмотреть на стадии проектирования индивидуального домостроения, взвесить все положительные и отрицательные стороны, чтобы на основе тщательного анализа геологических условий участка установить наиболее подходящий вид фундамента.

Плюсы и минусы буронабивного фундамента

У буронабивного варианта есть следующие преимущества:

  1. Отсутствие необходимости в дополнительных работах по выравниванию почвы и устройству траншеи или котлована. Если сравнивать его с таким фундаментом, как ленточный, на буронабивных сваях основание требует меньше затрат на подготовку, поскольку для устройства ленточного типа требуется ровная поверхность и проводится большой объем земляных работ.
  2. Невысокая стоимость проведения монтажных работ, небольшой расход материалов в сравнении с плитным основанием.
  3. Высокая скорость выполнения работ. Они могут быть завершены за 12 часов, в зависимости от особенностей объекта и свойств грунта на участке. Для того чтобы бетонная смесь застыла, хватит 8 дней, в то время как ленточный фундамент будет застывать в течение месяца.
  4. Отсутствие необходимости в дополнительной гидроизоляции, что тоже помогает снизить расходы.

Кроме того, при устройстве буронабивного типа не нужно искать место для хранения свай, что особенно важно на небольшом участке. Срок эксплуатации основания составляет 100 лет. Для частного строительства и каркасных домов это длительный срок.

Но у этой разновидности фундамента есть и недостаток: однотипные сваи могут отличаться своей несущей способностью даже в одинаковых геологических условиях — разница в показателях составляет 30%. Это затрудняет расчет несущей способности свай.

набивных свай и технология их устройства.

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения пу­тем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов реше­ния таких свай. Их основные преимущества:

  • возможность изготовления любой длины;

  • отсутствие значительных динамических воздействий при устрой­стве свай;

  • применимость в стесненных условиях;

■ применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грун­товыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост — в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в ос­новном песчаные.

Применяют следующие разновидности набивных свай — сваи Страу­са, буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, вибронабивные, песчаные и грунтобетонные. Длина свай дости­гает м при диаметре 50… 150 см. Сваи, изготовляемые с примене­нием установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до задан­ной глубины.

Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются все существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай вклю­чает следующие операции:

  • пробуривание скважины;

  • опускание в скважину обсадной трубы;

  • извлечение из скважины осыпавшегося грунта;

  • заполнение скважины бетоном отдельными порциями;

  • трамбование бетона этими порциями;

  • постепенное извлечение обсадной трубы.

В пробуренную до проектной отметки (5… 12 м) скважину осторож­но опускают трубу диаметром см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех пор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3…0,4 м. Снова за­гружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диа­метр скважины больше диаметра обсадной трубы и поверхность про­буренного грунта оказывается неровной, шероховатой, при наполне­нии бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении сме­си, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного мо­лока проникнет в грунт, повысив его прочность.

Недостатки способа — невозможность контролировать плотность, и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай производят только в верхней части, где на глу­бину 1,5…2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металличе­ские стержни для их последующей связи с ростверком.

Технология бурения с защитой стенок скважин

Применяется также технология бурения с защитой стенок скважин от обрушения путем заполнения ее специальным глинистым раствором устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;

Технология сооружения буронабивных свай с бурением скважин под

Технология бурения с защитой стенок скважин
  • а)- 1 стадия — крепление устья скважины обсадной трубой;
  • б — 2 стадия — извлечение грунта под защитой глинистого раствора;
  • в — 3 стадия — установка в скважину арматурного каркаса;
  • г — 4 стадия — бетонирование скважины методом ВПТ.
  1. буровой станок;
  2. короткая обсадная труба;
  3. глинистый раствор;
  4. рабочий орган бурового станка;
  5. арматурный каркас;
  6. бетонолитная труба с воронкой;
  7. заслонка;
  8. забетонированный столб
  • устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;
  • производится извлечение грунта из скважины под защитой бентонитового глинистого раствора;
  • в скважину устанавливают арматурный каркас;
  • скважину бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).
Технология бурения с защитой стенок скважин

Бурение скважин свай под защитой инвентарных обсадных труб наиболее часто применяют для фундаментов мостов.

Для крепления стен скважин используют инвентарные стальные обсадные трубы диаметром 1,2; 1,5; 1,7; 2,0 м. Они состоят из стыкуемых резьбовыми конусными пробками промежуточных секций длиной 2, 4 и 6 м и ножевой секции с режущей коронкой с зубьями.

При применении этой технологии сначала проводят подготовительные работы:

Технология бурения с защитой стенок скважин
  1. срезку бульдозером с погрузкой в автосамосвалы с помощью погрузчиков и складирование в отведенное место растительного слоя грунта, планировку рабочей площадки и устройство подъездов;
  2. разбивку и закрепление осей опоры и каждой сваи на базе геодезической разбивочной основы;
  3. доставку и сборку бурового, кранового и бетонолитного оборудования;
  4. подготовку площадки из железобетонных плит под буровую машину и другое оборудование, установку инвентарной опорной плиты бурового стола.

После выполнения всех подготовительных работ бурение скважин производят в следующем порядке:

Порядок работ
1 после установки буровой машины в рабочее положение с помощью стрелового крана устанавливают нижнюю часть обсадной трубы с ножевой секцией, последующие секции объединяют между собой конусными резьбовыми пробками (общая длина обсадной трубы назначается из условия возвышения ее над уровнем рабочей площадки на 1,5 м для возможности размещения обжимного хомута);
2 обсадные трубы погружают домкратами в грунт вращательно-вдавливающими движениями на проектную глубину;
3 удаляют грунт из полости обсадной трубы различными способами: в песчаных, глинистых грунтах пластичной, полутвердой и твердой консистенции применяют ударный грейферный или шнековый способ бурения, в водонасыщенных песках, плывунах и илах грунт разрабатывают желонкой с обратным клапаном (в процессе бурения непрерывно совершаются возвратно-вращательные и поступательные движения обсадной трубы);
4 грунт, извлекаемый из скважины, складируют в специальные емкости и затем вывозят в заранее отведенные места, грунт из скважин фундаментов русловых опор загружают на плашкоуты из инвентарных понтонов КС
5 по мере необходимости обсадную трубу наращивают очередными секциями при помощи стрелового крана, все секции заранее очищают от грязи (на строительной площадке организуется участок для очистки и мойки обсадных труб)
6 бурение производят на всю глубину, для контроля после установки станка на место бурения на его мачте, примерно в 1 м от поверхности земли (рабочего мостика), наносят линию условного нуля, от которого ведется отсчет
7 при разработке неустойчивых грунтов в скважине поддержи- вают уровень воды на 1…1,5 м выше уровня воды в реке для предупреждения наплыва воды и грунта в скважину
8 после достижения проектной отметки перед установкой арма- турного каркаса забой тщательно зачищают от бурового шлама
9 в ходе буровых работ постоянно следят за характеристиками проходимых грунтов, для контроля соответствия проектной геологии и выявления необходимости замены рабочего органа данные бурения заносятся в журнал бурения скважин; перед каждой установкой новой секции обсадной трубы, а также при изменении характеристик грунта лотом замеряют глубину скважины и определяют отметку дна;
10 в процессе бурения осуществляют постоянный контроль положения ножа обсадных труб относительно уровня разрабатываемого грунта
Технология бурения с защитой стенок скважин

Наращивание обсадной трубы автокраном

По окончании бурения контролируют глубину скважины и качество зачистки забоя скважины путем медленного опускания рабочего органа и пробного забора бурового шлама со дна скважины.

Технология поэтапного строительства

Наиболее часто в частном строительстве используются буронабивные сваи, а потому стоит остановиться на них подробнее. Устройство такого фундамента включает такие этапы:

  1. Расчистка и разметка площадки. Прежде всего, участок под строительство освобождается от мусора и растительности, пни выкорчевываются. Желательно снять плодородный слой почвы, а вместо нее засыпать песчаник. Далее производится разметка в соответствии с планом. Вбиваются колья по углам, а между ними натягивается шнур, ограничивающий периметр фундамента. Ориентируясь по нему, устанавливаются колья в местах монтажа опор.
  2. Бурение скважин. В зависимости от необходимой глубины привлекается специальная техника или используется ручной инструмент. Для частного дома, как правило, применяется садовый бур, мотобур или самодельные приспособления. Диаметр скважины должен быть немного меньше сваи. В процессе бурения с помощью отвеса контролируется вертикальность скважины.
  3. Установка сваи. В пробуренную скважину плотно осаживается труба для сваи. Она должна располагаться строго вертикально.
  4. Армирование. Каркас армировки собирается на поверхности земли. Он состоит из 4-8 вертикальных стержней и поперечных связей, закрепляемых с шагом 40-60 см. Готовый каркас опускается внутрь трубы строго по центру так, чтобы они не арматура не касалась ее стенки (на крайние стержни одеваем пластмассовые фиксаторы). Сверху обеспечивается вылет вертикальных стержней на 20-30 см.
  5. Бетонирование. Используется бетон марки В12,5 или В17 (не ниже М300). Консистенция раствора должна позволять заполнить всю полость трубы. По мере заливки с помощью длинных прутьев производится уплотнение массы.
  6. Устройство ростверка. Если он собирается из готовых железобетонных балок, то они устанавливаются на выведенные опоры, а их арматура сваривается с армирующими стержнями сваи. Строго контролируется горизонтальность установки с помощью строительного уровня. При самостоятельном изготовлении ленточного ростверка устанавливается деревянная опалубка. В ней монтируется армирующий пояс из стальных стержней диаметром 12-14 мм, увязанных в поперечном и вертикальном направлении с шагом 45-60 см.
  7. Для дальнейшего строительства дома необходимо установить закладочные элементы. Они представляют собой металлические пластины, к которым с помощью анкеров может крепиться цокольная часть стены. Далее производится заливка бетоном марки М400 или М500. Поверхность ростверка тщательно выравнивается.
Технология поэтапного строительства

При изготовлении фундамента своими руками потребуется следующий инструмент: лопата для расчистки территории, бурильное оборудование (мотобур, садовый бур или другие специальные устройства ручного типа), лом для направления сваи, кувалда (молот) для осаживания трубы в скважину, болгарка для резки трубы и арматуры, ножовка по металлу, плоскогубцы для вязки арматуры, ножовка и молоток для монтажа опалубки, мастерок и правило для выравнивания бетонной поверхности.

Для контроля работ и проведения нужных измерений следует приготовить строительный уровень, отвес, рулетку, металлическую линейку. Желательно иметь нивелир.

Опалубка под плитный фундамент собственными руками

При возведении опалубки плитного фундамента особое внимание необходимо уделить прокладке инженерных коммуникаций. Последовательность действий следующая:

  1. Выполняется разметка строительного участка. Отмечаются габариты котлована. В отличие от ленточного, плитный фундамент характеризуется большим объёмом земляных работ.
  2. Котлован выбирается на 20-30 см ниже, чем толщина плитного фундамента. На эту толщину закладывается песчано-гравийная подушка, которую необходимо тщательно утрамбовать.
  3. Для предотвращения повреждения песчаной подушки она может покрываться слоем цементно-песчаной стяжки толщиной 10 см. Для этого используется пескобетон марки м100.
  4. Вся внутренняя поверхность укрывается слоем гидроизоляции.
  5. Отмечаются места подведения инженерных коммуникаций. Трубы и гофра соответствующего диаметра располагаются внутри котлована. В местах их вывода вбивается арматура, а сами трубы гофра подвязывают к ней на высоту более 0,5 м от верхней кромки фундамента.
  6. По внешнему контуру фундамента в землю вбиваются колья из деревянного бруса толщиной не менее 50×50 мм². В зависимости от площади фундамента, шаг брусьев может варьироваться от 50 до 100 см.
  7. К брускам со стороны фундамента крепятся щиты соответствующей высоты — на 10-15 см выше верхней кромки фундамента. С внешней стороны к кольям крепятся упоры.
  8. Монтируется арматурный каркас.
  9. Выполняется заливка бетона.

Опалубка под плитный фундамент собственными руками

Сборная опалубка из древесины для плитного фундамента, в которой армирование выступает в качестве крепёжных элементов

Статья по теме:

Таблица пропорции бетона на 1 м³. Как приготовить качественные бетонные смеси для различных целей. Подробнее читайте в отдельной публикации нашего портала.

Устройство ростверка

Для фундамента частного дома выполняется железобетонный ленточный ростверк. Легкие конструкции, например бани, дачные брусовые домики допускают использование деревянного ростверка. Самый простой и менее трудозатратный вариант — низкий ростверк, который возвышается над уровнем земли на 0,2-0,3 м. Высокий ростверк до 0,5-0,6 м может использоваться на влажных почвах, для максимального поднятия дома от поверхности.

Этапы строительства монолитного ростверка:

Устройство основания и опалубки

Для низких ростверков применяется гравийно-песчаная подушка 10-20 см, поверх которой укладывает подбетонка — 5 см слой тощего бетона и гидроизоляция. В качестве гидроизолирующего слоя используется рубероид или гидроизол. Опалубка монтируется из досок по всей длине ростверка.

Устройство ростверка

Армирование

Технология армирования ленточного ростверка подразумевает продольную укладку стержней арматуры, которые связываются как между собой, так и с арматурой буронабивных свай. Правильное армирование обеспечивает жесткое соединение буронабивной опоры с ростверком. На растянутых участках укладывается 4 стержня арматуры 20 мм, на углах — 12-15 мм. Для крепления арматуры в единый каркас применяются вертикальные пруты 5-8 мм, расстояние между ними составляет 25-30 см. Узел связки арматурных каркаса и ростверка будет выглядеть следующим образом:

Заливка бетона

Бетон класса В12,5…В15 заливается внутрь опалубки и утрамбовывается виброоборудованием. При температуре воздуха +25 С бетон необходимо периодически увлажнять. Для обеспечения постепенного затвердевания ростверк нужно закрывать полиэтиленом. Окончательно свайно-ростверковыйфундамент на сваях будет готов через 20-25 дней.

Какими способами можно пробурить скважины на участке?

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

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

После их создания застройщику следует в кратчайшие сроки провести заливку бетона, так как неблагоприятные погодные условия могут стать причиной обрушения стенок отверстий. Если это произойдет, то придется вызывать технику для прочистки скважин, то в результате повлияет на стоимость фундаментной конструкции.

Читайте также:  Как рассчитать количество материалов для строительства