Буронабивные сваи — довольно простая технология, которая чаще всего не требует специальной сложной техники. Суть способа: пробурить скважину и залить её бетоном. Бывает, что для бетонирования используют арматуру. При стройке объектов на неустойчивых грунтах устанавливают опалубку. При масштабном строительстве применяют обсадные трубы.

В статье расскажем о типах буронабивных свай, технологиях их устройства, а также о плюсах и минусах свайного фундаментного основание.

Области использования

Буронабивные сваи применяют на стройке городских объектов. Это подходит, если поблизости есть здание, которые нужно сохранить (от других способов забивки свай на соседние здания могут распространяться динамические колебания).

Также их используют при стройке объектов на заболоченной местности или слишком слабом грунте.

При строительстве Крымского моста в Керченском проливе как раз использовали буронабивные сваи.

Помимо этого, если нужно построить дом на крутом рельефе или большие промышленные объекты.

Преимущества

• Когда строят фундаментное основание — можно не бояться повредить соседние сооружения, поскольку забивка таких свай не оказывает на них динамического воздействия.
• Сваи закладывают на той глубине, где промерзает грунт.
• Технология установки не вредит окружающему ландшафту, можно устанавливать на неровной земле.
• Можно применять на плохих грунтах.
• Можно не завозить большое количество готовых свай.

Классификация свай

Буронабивные сваи различаются по форме, материалу, способу изготовления и технологии армирования.

• Сваи могут быть в форме цилиндра одного сечения или разного, в том числе с уширением нижнего конца.
• Материал — бетон, смесь бетона и арматурной стали, раствор цемента и песка.
• По способу армирования бывают с армированными каркасами по всей длине или её части.

Способ изготовления будет зависеть от того, какие геологические и гидрогеологические условия на строительной площадке. Также на выбор технологии повлияет и тип рабочего оборудования.

Можно выделить основные способы изготовления свай:

• Обустройство специальных креплений стен скважин.
• Обустройство стен таким образом, который защищает их обрушения: чаще всего для этого применяют глиняный раствор или воду под большим давлением.
• Крепление стен скважины с помощью обсадных труб: неизвлекаемых или инвентарных.

В Своде правил под названием — СП 50-102-2003 есть полная классификация всех видов буронабивных свай. Там описано, как проектируются различные виды фундаментов, в основе которых установлены сваи.

Решение о применении того или иного вида свай в качестве фундамента или ограждающей стенки принимают, основываясь на результатах проведённых инженерно-геологических работ. Изыскания помогут определить свойства грунта и наличие грунтовых вод.

Технологические особенности

Обычно диаметр буронабивных свай — не выходит за пределы 880-1200 мм. В длину они могут достигать 35 м. Чтобы сваи обрели форму — применяют литую бетонную смесь.

Чтобы изготовить разные конструкции свай, используют четыре способа:

• Технология с непрерывным шнеком. Внутри него полость для подачи бетона в самую нижнюю точку скважины.
• С обсадной трубой. Её погружают и извлекают с помощью вибропогружателя. Таким образом защищаются стенки.
• С бентонитовым раствором, который не позволяет стенкам осыпаться.
• Технология с обсадной трубой, которую погружают используя метод вращения.

Технология с непрерывным шнеком

Эту технологию применяют в прочных грунтах, чаще всего в глинистых.

У шнека есть труба, к которой приварена специальная спираль, способная удалять грунт. Так по грунту бурится скважина. Шнек вращается, бурильная часть дробит грунт, и он по спирали подаётся на поверхность.

На конце внутренняя полость закрыта заглушкой с функцией обратного клапана: она не пропускает в полость разбуриваемый грунт.

Сначала выбирается нужная глубина, заглушка открывается, постепенно подаётся бетон и заполняет скважину. Когда она наполнится, шнек вынимают (вращая или просто вытаскивают без вращения).

Чтобы бетон застыл, скважину на некоторое время оставляют с раствором.

Для устройства железобетонных свай, в скважину вибратором опускают каркас из арматуры.

По этой технологии можно изготавливать буронабивные сваи до 30 м в длину и диаметром 400-1200 мм. Не рекомендуют использовать эту технологию в условиях грунтовых или промышленных агрессивных вод.

Технология с обсадной трубой

Этот способ используют, когда грунт оползневый или неустойчивый. Обсадная труба способна защитить скважину: она не позволяет стенкам обрушиться при бурении, «держит» слои грунта вокруг скважины, чтобы они не давили, и не даёт обрушиться арматурному каркасу при его введении.

Процесс технологии такой:

• Нужно погрузить трубу отдельными частями (вынимать нужно таким же способом).
• Метод погружения: вдавливание, вибрация или вращение. После нужно вытащить бур и остатки грунта, заполнить трубу бетоном или арматурным каркасом.

Арматуру ставят по центру скважины с получением защитного слоя в 60-70 мм. Следующий этап — заливка бетонного раствора и его уплотнение. Скважину заполняет бетон, и постепенно извлекается обсадная труба.

При обустройстве свай-стоек, для их опоры нужно расширить низ скважины. Грунт нужно удалить до 1,5-3 диаметров скважины. Если скважина камуфлетная — можно уплотнить взрывом.

В середине ХХ века для этого стали использовать электроимпульсный многократный гидроудар.

Технология с обсадной трубой «фундекс»

Этот способ стал популярен несколько лет назад благодаря так называемому щадящему режиму. Работы проходят без ударных и вибрационных воздействий, поэтому нет риска повредить близлежащие сооружения. Грунт при этом сохраняет свои физико-механические свойства.

Диаметр изделий, которые выполняются по этой технологии — в пределах 450-600 мм. Эту технологию обычно используют в местностях, где неустойчивая сейсмическая ситуация.

Скважина бурится специальными коническими катками, которые установлены на общем валу. Бурят одновременно методом вращения и вдавливания, что не позволяет грунту попадать на поверхность.

• Наконечник-раскатка выполнен из чугуна. Его ввинчивают в грунт и оставляют внутри, он становится надёжной опорой сваи.
• Труба крепится к раскатке, проверяется — нет ли в трубе воды. Если нет — можно устанавливать каркас из арматуры.
• Затем подают праймер. Специальный раствор содержит равное количество воды, цемента и песка. Поэтому он не позволяет бетону расслаиваться.
• Затем труба заполняется пластичным бетоном и вытягивается, при этом возвратно вращаясь.

Технология устройства свай выбирается исходя из грунтов. Кроме этого общая финансовая составляющая фундамента из свай — тоже имеет значение.

Обычно обсадные трубы в скважине не оставляют.

По закону, их можно не вынимать только в крайних случаях. Допустим, если грунты оползневые на склонах или скорость движения подземных потоков более 200 метров в сутки. Для каждого исключительного случая нужно составлять техническое обоснование.

Технологии устройства буронабивных свай

В зависимости от технологии обустройства, все буронабивные сваи классифицируются на три вида:

• Опоры, сформированные без оболочки;
• Опоры с извлекаемой и постоянной оболочкой

В качестве оболочки применяются обсадные трубы — цилиндрические стальные конструкции, стыкующиеся между собой посредством резьбового либо анкерного соединения. Бурение скважин под сваи без оболочки не сопровождается их использованием, что возможно лишь в условиях устойчивых (не склонных к обвалам грунтов) с минимальным уровнем грунтовых вод.
Важно: при необходимости в процессе бурения без обсадных труб может использоваться бентонитовый раствор, который подается в разрабатываемую скважину, вымывает из нее грунтовые массы и оседает на стенках полости, формируя корку, препятствующую осыпаниям почвы.

Рис: Обсадные трубы для бурения под сваи
Технология создания буронабивных свай с извлекаемой оболочкой реализуется при работе в проблемных, насыщенных влагой грунтах. Обсадная труба, в данном случае, предотвращает обрушение стенок скважины и изолирует полость от грунтовых вод. Демонтаж обсадки происходит после заполнения скважины бетоном. Создание свай с постоянной оболочкой практикуется при работе в глинистых грунтах, песках и супесях с высоким уровнем грунтовых вод, которые могут разрушить тело сваи на стадии отвердевания бетонного раствора.

Виды буронабивных свайных фундаментов

Идея буронабивного основания весьма простая: там, где нельзя докопаться до плотного грунта, можно использовать сваи. Чтобы соединить их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, которая связывает сваи.

Основные схемы свайных фундаментных оснований

Схемы с использованием этого вида свай делятся на две группы: конструкции, в которых цоколь и стены подняты над землёй и основания, привязанные к грунту.

Преимущество фундаментного основания на сваях: можно поднять строение над грунтом, сохранив при этом жесткость цокольного пояса фундамента.

Благодаря этому сваи могут использоваться на неблагополучных грунтах, они способны защитить каркас дома от холода и грунтовой влаги. А это предельно важно, если дом построен из бруса, бревна или сип-панелей.

Этапы фундаментного основания

1. Скважину бурят с помощью ручного мотобура или мощной передвижной установки.
2. Монтируют обсадную трубу (если грунт сыпучий или сырой).
3. Устанавливают арматурные каркасы.
4. Бетонируют скважину.
5. Отсыпают песчано-щебеночную подушку для ростверка толщиной 10-15 см. Она компенсирует подъем грунта в результате морозного пучения.
6. Монтируют опалубку над поверхностью земли, устанавливают арматуру и заливают ростверк, который будет связывает сваи.

Необходимо правильно рассчитать вес здания. От него будет зависеть, количество нужных свай, их диаметр и глубина установки. Если дом тяжёлый, сваи нужно ставить плотнее под стены.

Согласно нормативам, расстояние между центрами соседних опор должно быть не менее трёх диаметров сваи. Если эта дистанция будет меньше, может снизиться несущая способность стоек.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Конфигурация ростверка буронабивных опор выбирается исходя их схемы размещения свай в фундаменте:

• Обвязка ленточным ростверком применяется при последовательной схеме расположения, которая используется для обустройства фундаментов под малоэтажные здания (опоры размещаются под контуром стен дома);
• Плитным ростверком обвязываются свайные поля фундаментов многоэтажек, в которых сваи размещены по всему периметру сооружения.

Важно: на этапе формирования буронабивных свай опоры армируются каркасом, длина которого на 30-50 см. превышает длину бетонного тела сваи. Выступы арматуры необходимы для последующего соединения с арматурным каркасом обвязки.

В зависимости от уровня возвышения над грунтом классифицируют 3 вида ростверков:

• Низкие (опущенные в почву ниже уровня ее промерзания либо так, чтобы верхний контур обвязки находился на одном уровне с грунтом);
• Повышенные (уложенные на поверхность грунта);
• Высокие (поднятый над грунтом на высоту 20-30 см) .

Рис: Виды ростверков буронабивных свай

Последовательность монтажа ростверка буронабивных свай следующая:

• По периметру расположения обвязки обустраивается слой песчано-щебеночной подсыпки толщиной 20-30 см, при необходимости откапыванием понижается уровень грунта;
• Поверх подсыпки формируется опалубка, сбивающаяся из строганных досок. Опалубка фиксируется посредством боковых распорок;
• Внутренние стенки опалубки перекрываются гидроизоляционным материалом (клеенкой, рубероидом);
• Из арматурных стержней собирается армокаркас, который укладывается в опалубку и приваривается к выступам арматуры буронабивных свай;
• Производится заливка ростверка бетоном. Заполнение опалубки выполняется одномоментно, без пауз. После заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Процесс обустройства ростверка буронабивных свай

Важно: по завершению монтажа ростверка выдерживается 30 дневная пауза на набор бетоном прочности, по истечению времени фундамент из буронабивных свай становится пригодным к дальнейшему строительству.

Плюсы фундамента на буронабивных сваях

Фундаментное основание из таких свай обладает следующими преимуществами:

• Универсален. Подходит почти для любого грунта, кроме совсем каменистого.
• Неровность участка или его близость к воде вовсе не препятствие для свайного фундамента. Уровень строения всё равно задают непосредственно расположением несущих опорных элементов.
• Экономичен. Денег на постройку такого фундамента расходуется гораздо меньше, по сравнению с другими типами.
• Работы можно проводить в любое время года, сроки установки — достаточно быстрые.
• Не нужно использовать спецтехнику, можно построить такой фундамент своими силами, что ещё раз говорит о его бюджетности.
• Свайный фундамент не требует масштабных земляных работ, поэтому лишнее повреждение окружающего ландшафтного дизайна исключено.
• Подобные фундаменты устойчивы к вертикальному движению грунтом, поскольку их основание располагается ниже точки промерзания.
• Высокая несущая способность. Фундамент держит весовую нагрузку даже от тяжёлого здания. Обязательное условие — гидроизоляция между ленточным элементом и стенами постройки. Так можно уберечь от разрушения разные по свойствам материалы.

Недостатки основания из свай

• Слабая теплоизоляция пола. Возможно попадание в дом сквозняков и прохлада. Рекомендуют обустраивать на первых этажах домов с таким фундаментом теплые полы.
• Нет возможности оборудовать в доме подвал. Но если такой фундамент, например у бани, то там подвал ни к чему.
• Расход бетона больше, по сравнению с забивными сваями. Поскольку нет уплотнения грунта около сваи в процессе ее изготовления.
• Изготовление свай сложно контролировать.

Расчет буронабивного фундамента

Предварительные значения глубины заложения (длины стержня) и сечения сваи берут из рекомендаций СНиП «Свайные фундаменты». Короткие сваи (меньше 3 метров) принимают сечением 30 см и т.д.

Формула для вычисления несущей способности – Р = Р1 + Р2, где

• Р1 – несущая способность основания;
• Р2 – боковой поверхности.

Р1 = 0,7 х R х F, где

• R – несущая способность нормативная (табличное значение);
• 0,7 – табличный коэффициент однородности грунта;
• F – площадь основания сваи.

Р2 = 0,8 х U х f x h, где

• f – нормативное сопротивление стенок (из таблиц);
• h – толщина рабочего слоя;
• U – периметр сечения;
• 0,8 – коэффициент условий работы.

Нагрузка на п.м. фундамента определяется по формуле Q = M/U, где

• М – сумма нагрузок (см. выше);
• U – периметр дома. Если в доме будут внутренние стены с собственным фундаментом, их длину добавляют к периметру.

Шаг установки свай определяют как P/Q. Число свай – периметр дома, поделенный на эту цифру. Дальше можно посчитать необходимое количество бетона и арматуры. Вычисления выполняют несколько раз, варьируя длину и сечение сваи.

Ниже – пример расчета буронабивных свай для заданных параметров сооружения.

О расстоянии между буронабивными сваями

Армокаркасы для буронабивных свай

Буронабивные сваи по технологии ТИСЭ