Для прочного и функционального фундамента часто используются буронабивные сваи. Это вид свайных оснований, когда бетон заливается в сделанную в грунте скважину, в которой размещен армирующий каркас. На сыпучих грунтах для укрепления применяются специальные опалубки или обсадная труба. Эта технология подходит для строительства загородных домов, промышленных объектов. Ее используют для работ в городской черте, где окружающим зданиям противопоказана вибрация.
Описание и применение
Технология буронабивного фундамента из свай со связывающим ростверком, описывается в строительных правилах СП 50-102-2003. Несколько основных методик устройства буронабивных фундаментов:
- Использование непрерывного шнека (НПШ) с одновременной подачей бетонной смеси снизу вверх скважины через технологический клапан.
- Защита от разрушения стенок отверстия в грунте путем создания противодавления бетонитового раствора.
- Применение обсадных труб погружаемых и извлекаемых вибропогружателями или «дрейтеллером» (вращающим погружателем).
По каждой из технологий бетон подается в скважину, с заранее установленным в ней армированием и схватывается непосредственно в грунте. На сыпучих, подвижных, влажных грунтах, при частном строительстве, обязательно применяются обсадные трубы, удерживающие бетон в скважине. После затвердевания бетонной смеси, трубы аккуратно извлекаются или оставляются в качестве несъемной опалубки.
Буронабивные сваи применяются, когда затруднено использование других типов свайных фундаментов:
- в городе, где шум при забивке может оказать негативное влияние на окружающих жильцов;
- на заболоченных, слабых грунтах, кода требуется добраться до жестких слоев;
- при возведении сооружений на площадках с крутым уклоном;
- в промышленном строительстве.
Буронабивной фундамент обязательно делается с ростверком, представляющим собой раму из армированного бетонного монолита, соединяющую оголовки свай. Это делается для равномерного распределения давления на каждый элемент основания. Получается прочный ленточный фундамент с буронабивными сваями, который может применяться на сложных грунтах.
Методы расширения низа пробуренной скважины
Широкая нижняя опора буронабивной сваи придаёт ей устойчивость и прочность.
Это расширение делают несколькими способами. Основной способ — это механический. Это расширение у основания делается особым буром со специальным устройством.
Это лопасти на конце специального бура. На заданной глубине лопасти раскрываются. Процессом раскрытия лопастей управляет оператор.
Другой метод расширения нижней полости скважины – это взрыв. Туда опускается взрывчатое вещество. Обсадную трубу заполняют бетонным раствором высотой до двух метров.
После того как бетон застынет, труба поднимается сантиметров на пятьдесят вверх. И приводится в действие взрывное устройство. В земле образуется сферическая полость, которая заполняется раствором.
Классификация
Буронабивной фундамент классифицируется в зависимости от технологии изготовления. На глинистых и других плотных грунтах используется методика НПШ (непрерывный полый шнек). Шнек представляет собой полую трубу, закрытую обратным клапаном, который не позволяет изымаемому грунту попадать в нее. К трубе крепится прочная спираль, поднимающая грунт на поверхность наподобие классического бура. При достижении нужной глубины в полость трубы подается под высоким давлением бетон. Он открывает клапан, постепенно заполняя скважину по мере поднимания шнека наверх. Чтобы сделать буронабивную сваю прочнее, в бетон, мощным вибратором, вводится армирующий каркас. После заливки свая оставляется до тех пор, пока раствор не наберет нужную прочность.
Вторая методика – устройство буронабивных свай с обсадной трубой, эта технология применяется на зыбких грунтах. Труба защищает скважины от обрушения при введении в нее армирующей конструкции или избыточного давления на залитый раствор. Для этого бурится скважина по диаметру трубы, которую помещают в нее при помощи вращения, вдавливания или просто устанавливают там. После этого бур извлекается из грунта, в скважину устанавливается арматура так, чтобы образовался защитный слой бетона около 60 мм. Затем заливается раствор с одновременным уплотнением, а обсадная труба постепенно извлекается из скважины.
Ассортимент буроопускных сваи
Пример обозначения буроопускной сваи
SM-426/10/8/Э/Т/У/09Г2С-4/БП
свая металлическая / диаметр ствола 426 мм / толщина стенки 10 мм / длина сваи 8 м / Э — труба электросварная по ГОСТ 10704-91 (Б — труба бесшовная по ГОСТ 8732-78) / Т — наконечник тупой (О- острый, ОО — острый с отверствиями, ТЛ — тупой литой, Т — тупой, ТО — тупой с отверствиями, Э — элептический, П — плоский, ПО — плоский с отверствиями, БН — без наконечника) / У — тип хвоста усиленный (П — простой) / марка применяемой стали / БП — без покрытия (ГП — грунтовой покрытие)
Буроопускные с тупым наконечником (сварным)
Ст20, ГОСТ 10704-91
| Наименование | Длина сваи (мм) | Толщина стенки (мм) | Высота наконечника (мм) |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 159×8,0 мм | |||
| SM-159/8/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 | 140 |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 219×8,0 мм | |||
| SM-219/8/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 | 190 |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 273×8,0 мм | |||
| SM-273/8/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 | 240 |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 325×8,0 мм | |||
| SM-325/8/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 | 280 |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 426×10,0 мм | |||
| SM-426/10/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 10 | 370 |
| Сваи буроопускные с тупым наконечником, диаметр трубы 530×12,0 мм | |||
| SM-530/12/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 | 450 |
| Сваи буроопускныес тупым наконечником, диаметр трубы 630×12,0 мм | |||
| SM-630/12/(4-12)/Э/Т/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 | 540 |
Буроопускные с эллиптическим (литым) наконечником
Ст20, ГОСТ 10704-91
Защитные покрытия: грунт, порошково-полимерная краска, горячий цинк.
| Наименование | длина сваи (мм) | толщина стенки (мм) |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 159×8,0 мм | ||
| SM-159/8/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником,, диаметр трубы 219×8,0 мм | ||
| SM-219/8/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 273×8,0 мм | ||
| SM-273/8/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 325×8,0 мм | ||
| SM-325/8/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 426×10,0 мм | ||
| SM-426/10/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 10 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 530×12,0 мм | ||
| SM-530/12/(4-12)/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
| Сваи буроопускные с эллиптическим наконечником, диаметр трубы 630×12,0 мм | ||
| SM-630/(4-12)/4/Э/Э/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
Буроопускные с плоским наконечником
Ст20, ГОСТ 10704-91
Защитные покрытия: грунт, порошково-полимерная краска, горячий цинк.
| Наименование | Длина сваи (мм) | Толщина стенки (мм) |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 159×8,0 мм | ||
| SM-159/8/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 219×8,0 мм | ||
| SM-219/8/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 273×8,0 мм | ||
| SM-273/8/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 325×8,0 мм | ||
| SM-325/8/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 426×10,0 мм | ||
| SM-426/10/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 10 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 530×12,0 мм | ||
| SM-530/12/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
| Сваи буроопускные с плоским наконечником, диаметр трубы 630×12,0 мм | ||
| SM-630/12/(4-12)/Э/П/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
Буроопускные без наконечника
Ст20, ГОСТ 10704-91
Защитные покрытия: грунт, порошково-полимерная краска, горячий цинк.
| Наименование | Длина сваи (мм) | Толщина стенки (мм) |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 159×8,0 мм | ||
| SM-159/8/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 219×8,0 мм | ||
| SM-219/8/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 273×8,0 мм | ||
| SM-273/8/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 325×8,0 мм | ||
| SM-325/8/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 8 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 426×10,0 мм | ||
| SM-426/10/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 10 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 530×12,0 мм | ||
| SM-530/12/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
| Сваи буроопускные без наконечника, диаметр трубы 630×12,0 мм | ||
| SM-630/12/(4-12)/Э/БН/П/Ст20/ГП | 4000 — 12 000 мм (шаг 1000 мм) | 12 |
Особенности технологии
В строительстве буронабивной фундамент становится все популярнее. Это объясняется преимуществами этой технологии, позволяющей возводить сооружения практически на любых грунтах. К особенностям буронабивных свай относят:
- Широкая область применения, возможность использования как на плотных, так и на зыбких грунтах (пучинистых или сыпучих почвах, возле водоемов).
- Быстрое возведение фундамента. Технология с применением буронабивных свай позволяют сделать все работы быстрее, чем заливка ленточного основания или шведской плиты.
- Построенный с соблюдением всех нормативов, фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 150 лет.
- Простота конструкции за счет сравнительно небольшого объема земляных работ, достаточно пробурить скважины.
- Возможность самостоятельного выбора диаметра и высоты опор, типа армирования, в зависимости от свойств грунта и конструктивных особенностей здания.
- Повышенная несущая способность. Такой фундамент может выдерживать вес многоэтажных, промышленных здания, массивных железобетонных сооружений.
Диаметр сваи подбирается согласно действующим СНиП после геодезических изысканий, учета климатических и геологических особенностей. Непосредственно при проектировании рассчитывается масса здания, количество опор и определяется тип грунта. Информацию о несущей способности буронабивных свай на разных грунтах можно найти в таблице:
Технология буронабивного фундамента имеет недостатки, к которым относят:
- использование тяжелой техники для бурения, установки обсадных труб, армирования на крупных строительных объектах;
- относительная сложность технологических процессов;
- необходимость расчетов.
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, мм | Площадь опоры, см² | Несущая способность, кг | Объем бетона, м³ | Количество вертикальных прутков арматуры, шт | Расход 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.
Последовательность погружения свай
От расположения свай в свайном поле и параметров сваепогружающего оборудования зависит порядок погружения свай. Кроме того, следует учитывать последующие процессы по устройству свайного ростверка.
Наибольшее распространение имеет рядовая система погружения свай, применяемая при прямолинейном расположении их отдельными рядами или кустами.
Спиральная система предусматривает погружение свайконцентрическими рядами от краев к центру свайного поля, она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между центрами свай менее пяти их диаметров (или соответственно размеров сторон поперечного сечения), то грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бывают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зоне. В этом случае погружать сваи надо от центра к краям свайного поля.
При больших расстояниях между сваями порядок погружения определяется технологическими соображениями, прежде всего использованием эффективного оборудования. Так, у некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвижные рамы, расположенные над платформами-тележками и смещающиеся примерно на 1 м. Этими копрами можно забивать сваи двух рядов с одной стоянки копра. Для сооружения подземной части жилых домов применяют специальные краны, оснащенные навесным копровым оборудованием, двухбарабанной лебедкой для подъема молота и сваи и дизель-молотом. Такие краны могут забивать сваи длиной 8 м, перемещаясь по рельсовому пути, уложенному примерно на нулевой отметке вдоль бровок котлована строящегося здания.
При устройстве свайных фундаментов жилых и промышленных зданий большой протяженности весьма эффективно забивать сваи с помощью мостовой сваебойной установки. Эта установка представляет собой передвижной мост, по которому перемещается тележка с копром. Сваи длиной 8… 12 м забивают дизель-молотом. Так как мачта копра опускается ниже пола рабочей площадки копра,то можно забивать сваи ниже рамы моста. Данная установка является своего рода координатным устройством, облегчающим выполнение разбивки мест погружения сваи, при этом можно устанавливать сваи с большой степенью точности. Расположение сваи в зоне действия мостовой установки позволяет сократить продолжительность операций по подтаскиванию сваи, что, в свою очередь, повышает производительность всего процесса.
Устройство шпунтовых ограждений из металлических и деревянныхшпунтов начинают с пофужения маячных свай, к которым в 2… 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.
При пофужении свай зимой с использованием стержневых электронафевателей для оттаивания мерзлого фунта район забивки свай разбивают на фи участка-захватки: на первом — бурят скважины, на втором — скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем — сваи пофужают. Интервал между отофевом скважины и пофужением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок пофужения свай, если усфойство ростверков начинают до завершения пофужения всех свай под здание или сооружение.
Советы профессионалов
Несмотря на то, что буронабивной фундамент можно сделать самостоятельно, при возведении существует много моментов, известных только опытным строителям, которые делятся своим опытом. Чтобы избежать ошибок при строительстве, обратите внимание на такие моменты:
- тщательно изучите тип грунта, для чего лучше выполнить геодезическую разведку, учитывая полученную информацию при подборе диаметра и глубины установки свай;
- для частного строительства не применяйте опоры диаметром более 200 мм, поскольку для их монтажа потребуется спецтехника, что сделает фундамент дороже;
- при заливке обсадных труб, часть арматуры должна выступать на высоту будущего ростверка для придания ему дополнительной прочности;
- заливку ростверка можно производить только после полного схватывания раствора в буронабивных сваях;
- расстояние между нижней частью ростверка и поверхностью грунта не должно быть меньше 150 мм, чтобы он не деформировался при вспучивании.
Устройство фундаментов из буронабивных свай – это технология набирающая популярность. Она позволяет создать прочную и недорогую основу как для частных домов, легких сооружений, так и промышленных объектов зданий на любых почвах. Затраты на устройство такого фундамента ниже, чем на строительство классической ленточной основы, заглубляемой ниже уровня промерзания грунта, в среднем на 40%. Показатели прочности и долговечности при этом остаются сопоставимыми.
