Буронабивные сваи в последнее время становятся очень популярными, ведь благодаря использованию таких элементов можно возвести прочное и функциональное основание. Конструкция такой сваи довольно несложная. Сначала надо пробурить в земле скважину, потом залить в нее бетонный раствор и установить металлический каркас.
На сложных грунтах для установки такого свайного элемента используют специальную опалубку или обсадную трубу. Такая технология может с успехом применяться как для строительства легких небольших зданий, так и для возведения массивных промышленных объектов. В населенных пунктах такой вариант монтажа поможет исключить вибрацию, которая противопоказана жителям и окружающим строениям. Далее в статье рассмотрим, что представляет собой буронабивная свая, где применяется и какие технологии существуют для ее монтажа.
Обсадка буронабивного элемента
Фундамент, который включает буронабивные сваи, можно изготавливать с помощью таких двух технологий:
- С применением обсадной трубы. Что такое обсадная труба? Такие металлические трубы погружают в скважины для усиления возводимой конструкции. После заливки их могут как извлекать, так и оставлять в скважине для дальнейшей эксплуатации. Такая методика изготовления фундамента применяется во время строительства сооружений в условиях высокой плотности застройки. Она позволяет уменьшить риск повреждения зданий, расположенных рядом с возводимым сооружением.
- Без использования обсадки. При такой технологии стены скважин укрепляют с помощью глиняной болтушки. Ее использование позволяет не только укрепить стенки скважин, но и не допускает их осыпания. Такую технологию применяют, чтобы укрепить уже существующее основание.
На сложных грунтах для бурения применяется исключительно труба из стали. Такой материал хорошо выдерживает различные нагрузки, включая те, которые создает сам грунт.
Использование стальных труб при возведении оснований на сложных грунтах регламентируется сводом правил «Свайные фундаменты». Этот документ до недавнего времени назывался СНиП 2.02.03-85. В настоящее время используется его актуализированный вариант СП 24.13330.2011.
Трубы из стали очень долговечные. Срок эксплуатации стальной трубы составляет примерно пятьдесят лет. Но нельзя забывать про те минусы, которые существуют у труб из такого материала:
- Разрушение под воздействием коррозии;
- Цену такой трубы нельзя назвать дешевой.
Конструкция буронабивных свай
Фундамент, который включает буронабивные сваи, делают из монолитных бетонов, комбинированных или сборных конструкций с использования железобетона. Последний тип монтажа нередко сопровождается уширением основания. Применяют уширение пяты в районах с проблемными грунтами (глины и суглинки). Такой способ позволяет значительно увеличить несущую способность отдельных свайных элементов. Однако для скальных грунтов такой вариант не подойдет.
Рекомендация! Армокаркас обычно устанавливают на всю длину свайного элемента. Однако для экономии можно выполнять армирование только тех участков, которые воспринимают большую часть нагрузки.
Тип буронабивной сваи выбирают, руководствуясь следующими ГОСТами: 19804.2-79 «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой» и 10060.0-95 «Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.»
Какие буровые свайные основания существуют
Как отмечалось ранее в статье, следующие буровые сваи получили самое широкое распространение в данный момент: буронабивная, буросекущая, бурокасательная и винтовая. Имеются и другие забойные конструкции, которые также относят к буровым основаниям:
- Скважина, заполненная щебеночной засыпкой с послойным уплотнением;
- Элемент с расширительным основанием, для возведения которого применяются взрывные работы;
- Полая опора, которую монтируют с применением вибросердечников.
Буронабивной элемент
Буронабивные сваи в данный момент получили самое широкое распространение. Связано это с тем, что изготовление самих буронабивных свай довольно несложное, их можно применять для усиления уже имеющегося основания и выполнять строительные работы на ограниченном пространстве. Плюсы таких свай: динамическая нагрузка на соседние сооружения минимальная, а трассы и подземные коммуникации защищены от каких-либо разрушительных воздействий. Самое главное достоинство таких буровых элементов — реставрационные мероприятия можно проводить без прекращения других работ на самом объекте.
Для фундамента нужно сначала сделать скважины с помощью доступных буровых инструментов. Это может быть как ручной бур, так и электро- или бензобур. После достижения проектной глубины бур извлекают, а саму скважину усиливают с помощью металлического каркаса. Данный каркас необходимо подготовить заранее. Затем делают бетонирование буронабивных свай бетонным раствором.
Буронабивные сваи изготавливаются с помощью таких технологий:
- Применяя обсадные трубы;
- Используя глиняную болтушку;
- Применяя технологию под название «непрерывный полый шнек» (НПШ);
- Используя двойные вращатели;
- С помощью уплотнения грунта.
Буронабивные сваи имеют много достоинств. Можно отметить следующие плюсы такого типа свай:
- Продолжительный срок эксплуатации;
- Свайные элементы изготавливаются на строительном объекте;
- Довольно низкая стоимость самого проекта;
- Таким типам оснований имеют большую несущую способность;
- Гибкость в вопросе выбора толщины элемента;
- Устройство буронабивных свай можно делать, не применяя тяжелую технику. Само применение тяжелой техники, даже если оно потребуется, можно свести к минимуму;
- Использование такого фундамента возможно на всех типах грунтов, даже на самых сложных.
Но у данного типа свай есть и свои минусы. Перечень недостатков приведен ниже:
- Несущая способность ленточных и плитных фундаментов намного выше;
- Высокие трудозатраты;
- В районах с водонасыщенными грунтами изготовление таких элементов довольно сложное.
Для информации! Идеальное основание для буронабивных свай — обломочные горные породы или плотные пески. Но, как и отмечалось ранее в статье, применять такие свайные элементы можно для любых грунтов, включая самые сложные.
Буросекущая свая
Для буросекущих свай технология установки применяется практически такая же, как и для буронабивных элементов. Сам процесс монтажа такого типа свай позволяет создать полноценные подпорные «стенки в грунтах». Буросекущие элементы абсолютно идентичны буронабивным сваям. Отличие в том, что их устанавливают строго в 1 линию. При этом шаг установки таких свай равен нулю. Основное применение таких свайных элементов — возведение подземного перехода или тоннеля.
Монтаж такого типа элементов возможен на глубине около тридцати метров.
Винтовой свайный элемент
Винтовые сваи — это такой тип свайных элементов, который при заглублении завинчивают в грунт. Завинчивание сваи в грунт происходит с одновременным вдавливанием и приложением определенных усилий.
Конструкция свайного элемента довольно простая. Но металлическом стволе закрепляются лопасти. Последние могут быть как литые, так и наваренные. Такие сваи могут применять практически для любого типа здания. Это обуславливается тем, что для монтажа фундамента с использованием таких элементов требуется довольно небольшое время.
Фундамент, который сделан с использованием таких свай, отличается высокой прочностью. Он спокойно выдерживает большие выдергивающие и сжимающие нагрузки. На сложных грунтах (водонасыщенные пучинистые) довольно часто возводят основания с использованием именно такого типа свай.
Бурокасательный свайный элемент
Для бурокасательной сваи технология монтажа аналогична ранее описанной технологии, которая применяется для установки буросекущих элементов. Используют такие фундаменты тогда, когда на элементы конструкции действует вертикальные и горизонтальные нагрузки от рядом расположенных сооружений или грунтовых вод. Такой способ строительства удобно использовать, например, при работах на ограниченном пространстве, а так же если требуется сделать ограждение в очень глубоком котловане.
Достоинства этой технологии следующие:
- Проведение работ на ограниченном пространстве с довольно плотной застройкой;
- Дополнительное водоотведение или водоотлив не требуются;
- Изготовить такие буровые сваи можно быстро с достаточными низкими трудозатратами.
Технология изготовления буронабивных свай
Технология устройства всех типов буронабивных свай базируется на требованиях и рекомендациях следующих ГОСТов: 12730.4-78 «Бетоны. Методы определения показателей пористости» и 12730.5-84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости». Кроме того для выполнения расчетов и строительства рекомендуют пользоваться следующим документом — ТР 100-99 «Технические рекомендации по устройству фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки».
Указанные ранее документы содержат параметры не только готовых свайных элементов, но и тех, которые требуется изготовить.
Буронабивная свая, поэтапная технология изготовления:
- Для начала надо сделать схему свайного поля, на которой будет указана расстановка планируемых буронабивных свай. Надо обязательно проверить диагонали участка. Если они равны, значит участок действительно прямоугольной формы.
- В углах площадки размещают 4 первых скважины под свайные элементы. Остальные скважины надо равномерно распределить вдоль всех несущих стенок основания. Проектные места заложения скважин обязательно отмечаются колышками.
- Между сваями допускается максимальное расстояние два метра. При этом минимальное расстояние между элементами должно быть не меньше, чем три свайных диаметра.
- На этом подготовительный этап завершается. Начинается установка самих буронабивных свай. Далее делаем скважины с использованием имеющегося бурового инструмента. Это может быть ручной, механический или электрический бур. Скважины бурятся согласно разработанной проектной схемы.
- После этого необходимо установить в скважину обсадную трубу и армокаркас. Такие каркасы изготавливают из следующих материалов – металла, пластика, рубероида, асбеста или железобетона. Обязательное требование — точный вертикальный монтаж с помощью уровня или отвеса.
- Промежуток между обсадкой и скважиной заполняется грунтом, который надо периодически утрамбовывать. Контроль вертикальности обсадных труб необходимо осуществлять на протяжении всего строительства основания.
- Высоту свайного элемента проверяют гидравлическим или лазерным уровнем. Это позволит в дальнейшем сделать обвязку строго горизонтальной.
- Там где требуется, обсадные трубы обрезаются. Для этого используют подручные инструменты (болгарку, ножовку по металлу и другие). Армокаркас остается, так как он будет служить основой для связывания ростверка.
- Потом надо залить в заранее подготовленную опалубку бетонную смесь. Для ее приготовления используется бетон 200-х и 300-х марок. Залитая бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора или ручной трамбовки.
- После заливки необходимо подождать примерно две-три недели. За это время цемент должен нормально схватиться и затвердеть.
- Установка ростверка позволяет придать конструкции максимальную прочность. Ростверк — это железобетонная лента или рамка, которая соединяет оголовки свай. Он позволяет равномерно распределить нагрузки на все элементы основания. Технология для монтажа ростверка сильно напоминает технологию, которую используют для установки ленточных оснований. Между ними есть только 1 отличие. Нижнюю часть ростверка не заглубляют в грунт и у нее нет опоры на грунт. То есть она находится, как бы «в подвешенном состоянии».
- Основанием для ростверка служат оголовки свай. Сами оголовки располагаются над поверхностью земли на нужной проектной высоте.
- Толщина несущей стенки равняется ширине ростверка. Высоту ростверка для стен из дерева или пенобетона принимают равной его ширине. А вот для каменных или кирпичных стенок высота составляет уже полторы ширины.
- Рассмотрим монтаж ростверка. Сначала монтируем опалубку в виде короба. В ней проделываются отверстия под сваи и будущие инженерные коммуникации.
- Армируют монолитный ростверк согласно требованиям к железобетонным конструкциям. Армокаркас необходимо связать с выступающими прутьями буронабивной опоры.
- После этого надо в опалубку залить бетонный раствор. Затем надо подождать пока она полностью не схватится.
- Потом опалубку демонтируют и выполняют гидроизоляцию поверхности ростверка. Для этого используют рубероид или обмазочные составы.
Для расчета диаметра свайных элементов можно использовать следующую таблицу:
Минимальная глубина погружения сваи ниже уровня промерзания грунта — 300 мм.
Рассчитать примерную длину сваи можно, используя следующую таблицу:
Важно! Сделать усиление буронабивного элемента довольно просто. Для этого надо только взять нужно количество арматуры с диаметром от одного до двух сантиметров. Потом прутья надо зафиксировать в каркас, используя сварку или вязальную проволоку.
Рассчитываем основные характеристики
Несущую способность буронабивных элементов для различных типов грунтов можно узнать, используя следующую таблицу:
Рассчитывают такие свайные конструкции заранее, используя основные характеристики. Для расчетов используют такие физические величины:
- Несущая способность, имеет прямую зависимость от размеров свайного элемента. Буронабивная свая с диаметром 30 см способна выдерживать нагрузку до 1700 кг. А вот элемент, диаметр которого 45 см, сможет выдержать нагрузку не менее 4300 кг.
- Оптимальное расстояние. Рассчитывают отталкиваясь от общей массы возводимого сооружения и проектной несущей способности, которую способна выдержать проектируемый буронабивной элемент.
- Материал конструкции. Показатель прочности имеет прямую зависимость от марки цемента. СНиП регламентируют использование для буронабивных свай бетона не ниже 200-й марки.
- Максимальный шаг между сваями два метра, а минимальный не должен быть меньше, чем три диаметра скважины.
Заключение
Основания из буронабивных свай в последнее пользуются большой популярностью. Такая популярность имеет довольно простое объяснение, ведь такие фундаменты отличаются достаточной прочностью при невысокой стоимости самого монтажа. Применяют такие фундаменты как для строительства легкого сооружения, так и для возведения массивного промышленного объекта на любом типе грунта, даже на самом сложном. Главное достоинство таких оснований — трудозатраты будут на 40–50% ниже, если сравнивать их с ленточными фундаментами. При этом срок службы и параметры прочности у этих двух типов оснований примерно одинаковые.
