В группу буровых свай объединены все те, для устройства которых необходимо предварительное бурение скважин с последующим бетонированием конструкции для формирования ствола сваи. Технология изготовления свай имеет несколько вариантов, каждый из которых применяется в особых случаях, для получения опоры с заданными параметрами, методы работы в каждом случае могут отличаться. Буровые сваи применяются на проблемных участках застройки (слабые и пучинистые грунты; водоносные слои, располагающиеся близко к поверхности; разноуровневый рельеф), где невозможно возведение фундамента другого типа.
Обсадные трубы для буровых свай
При устройстве фундамента из буровых свай могут применяться два варианта:
- Фундамент с обсадными трубами – металлические обсадные трубы, погруженные в скважину, служат дополнительным усилением для конструкции сваи. Существуют технологии, по которым обсадные трубы извлекаются из скважины после закачивания бетонной смеси. Метод устройства свай с обсадными трубами может применяться в зонах строительства с плотной застройки, при этом соседние здания не травмируются, смещение грунта не происходит.
- Фундамент без обсадных труб – в этом случае для укрепления стенок скважины применяется глиняная болтушка. В настоящее время этот метод используется реже, но технология имеет определенные преимущества для устройства свайного поля при укреплении существующих фундаментов зданий.
Стальные обсадные трубы
При бурении скважин в условиях проблемных грунтов (слабый грунт, плывун, с большим водонасыщением) применяются только трубы из стали. Этот материал успешно противостоит различным нагрузкам, в том числе давлению самой почвы. Срок эксплуатации стальных обсадных труб достигает до 50 лет, при этом есть значительные минусы:
- Металлические обсадные трубы подвержены коррозийным процессам, что усиливается при использовании конструкций в водонаполненных грунтах.
- Стоимость металлических труб имеет достаточно высокую стоимость.
Конструкции буровых свай
При устройстве свайного фундамента из буровых свай, допускается устраивать свайные конструкции из монолитного бетона, или комбинированные (монолитный бетон) и элементы из сборных конструкций (железобетонные).
Часто железобетонные сваи изготавливаются с уширением пяты – такой вариант фундаментов целесообразно устраивать в сжимаемых грунтах, в которых преобладают плотные глинистые породы. Уширение основания во много раз повышает несущую способность отдельной сваи по грунту. В скальных грунтах не используется вариант буровых свай с уширенным основанием.
Арматурный каркас может быть изготовлен на всю длину свай, хотя в целях экономии металла, допускается армировать только те участки, которые должны воспринимать изгибающие моменты.
Виды буровых свайных оснований
Самыми распространенными видами буровых опор являются буронабивные, буросекущие и винтовые сваи. Кроме этого к буровым фундаментам можно отнести забойные конструкции – скважины, заполненные щебеночной засыпкой с послойным уплотнением; опоры с расширительной пятой, возводимые с помощью взрывных работ и полые опоры, смонтированные с помощью вибросердечника.
Буронабивные сваи
Виды бетонных буронабивных свай (в том числе – железобетонные) получили широкое распространение благодаря возможности выполнять работы по усилению старых и разрушенных фундаментов в городских условиях при плотной застройке. При выполнении усиления фундаментов старых зданий вблизи существующих автомобильных дорог, подземных коммуникаций метрополитенов, существующих высотных зданий, не происходит разрушение существующих конструкций, при этом не требуется запрещать эксплуатацию объектов на время производства реставрационных работ.
Идеальным основанием для буронабивных свай (железобетонные) являются плотные пески и обломочные горные породы, но использовать свайные конструкции для укрепления оснований разрешается на любых, даже самых неподходящих грунтах.
Скважины для устройства буронабивных свай выполняют с помощью буровых агрегатов, при достижении проектной отметки, бур вынимается и освобождается от грунта. В скважину опускается предварительно изготовленный каркас из арматуры, который заполняется бетонной смесью через воронку. Смесь подается в полость конструкции непосредственно из бетоносмесительной установки или премного бункера для бетонной смеси.
При устройстве буронабивных свай в основном применяются следующие технологии:
- С использованием обсадной трубы.
- С использованием глинистого раствора.
- С использованием проходного шнека.
- С применением двойного вращателя (Double Rotary).
- С использованием уплотнения грунта.
Буронабивные сваи обладают не только достоинствами, стоит отметить присущие конструкциям недостатки:
- Небольшая несущая способность.
- Высокая трудоемкость буровых работ.
- Сложность крепления скважин в легких и водонасыщенных грунтах.
Буросекущие сваи
Буросекущие сваи по краям котлованов
Технология установки буросекущих свай в основном идентична установке буровых свай. Применяется процесс установки буросекущих свай для создания полноценных подпорных «стен в грунте». Буросекущие опоры ничем не отличаются от буронабивных свай, только их установка проводится в одну линию с шагом, равным нулю. Конструкции, возведенные по методу устройства буросекущих свай, применяются для строительства подземных сооружений: автомобильных парковок, подземных тоннелей и переходов, их разрешено монтировать на большой глубине (до 30 метров).
Винтовые сваи
Винтовые сваи — такой тип свай, которые при заглублении ввинчиваются в грунт с одновременным вдавливанием под усилием. Сваи состоят из металлической основы (ствола) с наваренными или литыми лопастями.
Винтовые сваи широко используются для любых типов зданий, что обусловлено коротким сроком, необходимым для завершения установки фундаментов.
Плюсом винтовых свай является отсутствие вибраций во время проведения работ по устройству опорных конструкций, возможность выполнять работы в замерзших грунтах.
Основание из винтовых свай обладает высокой несущей способностью, способно выдерживать большие нагрузки на сжатие и выдергивание, особенно в пучинистых грунтах.
Металлическая винтовая свая одновременно является опорной частью фундамента, буром и анкером, который препятствует выдавливанию конструкции.
Основное назначение винтовых свай – возведение фундаментов для легких жилых и хозяйственных построек разного назначения.
Чтобы предупредить преждевременный износ винтовых свай из металла, важно предварительно перед погружением в грунт выполнить антикоррозийную защитную обработку.
Бурокасательные сваи
Ограждение котлована из бурокасательных свай.
Этот тип фундамента применяют в том случае, когда сваи воспринимают горизонтальные и вертикальные нагрузки от воздействия грунтовых пород и фундаментов близлежащих существующих зданий, обычно способ незаменим при работе в районе плотной застройки, а также используется для ограждения глубоких котлованов и при необходимости прорезки насыпей в грунтах с твердыми включениями.
Преимуществами этого метода являются:
- Возможность проводить работы в стесненных условиях в районах с существующей плотной застройкой.
- Технология не нуждается в организации дополнительного водоотведения и водоотлива.
- Применение технологии установки бурокасательных свай намного сокращает продолжительность работ.
Группа буронабивные сваи включает все свайные конструкции, для которых необходимо применять предварительное бурение скважин с последующим процессом бетонирования. Технология изготовления имеет массу вариантов, каждый из которых показан для применения к конкретным условиям.
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.
Однако есть и недостатки:
- По сравнению с ленточными и плитными фундаментами несущая способность низкая;
- Повышенные трудозатраты;
- Сложность изготовления свай на водонасыщеных грунтах.
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.
Осталось лишь погрузить на дно скважины обсадную трубу, залить смесь на треть, затем поднять трубу, уплотнить бетон, снова залить смесь на треть, не забывая армирование, утрамбовать, залить слой бетона и выполнить оголовок. Стоит помнить, что каркасы буронабивных свай из прутков погружаются с таким расчетом, чтобы наружу выходили прутья для связки с ростверком.
Расчет основных характеристик
Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее
Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее, для чего принимаются следующие факторы:
- 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.
- Оптимальное расстояние. Высчитывается исходя из общей массы строения и расчетной несущей способности, которую выдержит изготавливаемая буронабивная свая.
- 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.
- 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:
| Тип монтажа | Длина (м) | Минимальный диаметр (мм) | Максимальный диаметр (мм) |
| Без укрепления стенки | 2-6 | 300 | 1000 |
| С применением шнека | 2-8 | 500 | 1000 |
| С применением обсадной трубы | 4-10 | 800 | 1200 |
Совет! Применение бура обеспечивает скважины диаметром в 200, 300, 400 мм, шаг определяется набором буров.
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:
- Высокая производительность;
- Наличие контроля за процессом погружения трубы;
- Нет необходимости вывоза грунта;
- 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.
Буросекущие сваи – это классические набивные опоры с оригинальной схемой армирования. Причем с помощью буросекущих элементов можно обустроить не только свайную часть основания, но и стену фундамента.
Поэтому буросекущие опоры, в большинстве случаев, используют для оформления подземных этажей промышленной и коммерческой недвижимости. Такие опоры формируют несущую стену подземного склада, паркинга, хранилища. Кроме того, использование буросекущих методик формирования несущей стены характерно и для процесса строительства автомобильных тоннелей или подземных переходов.
Эта же технология используется для защиты грунта от подвижек по горизонту, оползней и прочих нежелательных смещений в поперечном направлении.
Кроме того, буросекущие опоры (стены) используют в процессе локализации загрязненного участка почвы. В этом случае опасный участок просто окружают стеной из опор, которые препятствуют дальнейшему распространению загрязнение.
Словом, преимущества буросекущих свай более очевидны, чем способ сооружения подобных фундаментов. Поэтому далее по тексту мы будем говорить только о технологии строительства таких оснований.
Технология устройства буросекущих опор
Буросекущие опоры возводят по классической буронабивной технологии. То есть, в земле сверлят шахту, в которую заливают бетон. Застывший раствор формирует колонну сваи или участок стены.
Преимущества буросекущей технологии
Как видите, технология буросекущихся свай не отличается особой сложностью.
К тому же, помимо простоты реализации, этот способ строительства оснований сулит следующие выгоды:
- Малозаметный процесс обустройства, не влияющий на соседние здания. То есть строительство буросекущего основания не нарушает целостности фундаментов соседних строений. Поэтому эту технологию можно применить даже в городской черте. К тому же, эта технология не предполагает проведения излишне шумных работ, таких как забивание свай, складирование опор, рытье котлованов и так далее.
- Минимальное влияние на грунт. Опора заливается в заранее высверленную шахту, поэтому, риск уплотнений и подвижек в слоях почвы – минимален. В итоге, несущие свойства грунта остаются неизменными, а риск горизонтальных подвижек сводится к минимуму.
- Универсальность решения. Как уже говорилось выше, буросекущий фундамент образуется из наливных опор, обустроенных с фактически нулевым шагом. В итоге из свай формируется полноценная стена. То есть, буросекущая свая превращается в некое подобие ленточного основания.
Габариты свай
Размерный ряд буросекущих опор отличается большим разнообразием. Длина таких свай ограничена только потребностями заказчика. А диаметр поперечного сечения укладывается в промежуток: от 0,4 до 1,5 метров.
То есть, площадь подошвы таких свай весьма значительна. Следовательно, ограничения, накладываемые на фундамент несущей способностью грунта, в данном случае – минимальны.
Однако цена буросекущих свай зависит от их габаритов. И чем больше длина и диаметр сваи, тем дороже обходится строительство буросекущего фундамента. Поэтому увеличение диаметра опорного элемента необходимо обосновывать не прочностными характеристиками, но и экономической целесообразностью.
Этапы строительства буросекущего фундамента
Обустройство основания из буросекущих свай реализуется по следующей схеме:
- В самом начале, по периметру фундамента, с шагом, равным 0,8-0,9 диаметра сваи, сверлятся шахты под неармированные колонны буросекущего фундамента.
- После сверления шахт из стенки армируют специальными трубами из материала, поддающегося резанию.
- После завершения обустройства скважин их заполняют обычным бетоном М300. И оставляют в покое на некоторое время. По достижению буронабивной сваи 70-80 процентов расчетной прочности можно приступать к следующему этапу.
- На следующем этапе по периметру фундамента высверливают скважины под заливку армированных свай. Причем в процессе сверления бур отсекает от 5 до 10 процентов тела уже залитой, неармированной сваи (ведь шаг размещения этих опор равнялся 80-90 процентам от их диаметра).
- После этого в скважину вводят армирующий каркас и бетон марки М400 и выше.
В итоге, получается конструкция из сцепленных между собой свай.
Причем армированные элементы «вставляются» в пространство между неармированными сваями, что гарантирует высокую жесткость конструкции и достаточную сопротивляемость поперечным нагрузкам.
Ростверк буросекущего основания заливается в съемную, траншейную опалубку, обустраиваемую поверх оголовков свай. Причем горизонтальные стержни армирующего каркаса ростверка перевязываются с выпусками армированных свай. Ну а сами сваи заглубляются в ростверк на 10-15 сантиметров.
Для заливки ростверка используют бетон марки М250 и выше. Подбор конкретного материала зависит от расчетной прочности и несущей способности всего основания.