Принципы работы фундамента на буронабивных сваях: что нужно знать

Фундамент на буронабивных сваях представляет собой конструкцию, которая передаёт нагрузки от здания на более глубокие и прочные слои грунта. Сваи бурятся и армируются на месте, что позволяет достичь необходимой глубины и обеспечить устойчивость конструкции, уменьшая риски оседания и деформации зданий.

При этом мониторинг грунтовых условий позволяет точно определить место, где будут установлены сваи, что значительно повышает надёжность фундамента. Такой тип фундамента эффективно применяется в условиях слабых и неоднородных грунтов, а также в сейсмоопасных районах, поскольку обеспечивает высокую устойчивость к нагрузкам.

Буронабивные сваи

На слабых грунтах (торф, болотистая местность), а В городах для возведения фундаментов применяются бивные сваи. Их использование обусловлено спецификой грунта: возведение других фундаментов или невозможно технически, или экономически нецелесообразно.

Оглавление:

• Что такое буронабивные сваи
• Где применяются буронабивные сваи
• Классификация и конструкция буронабивных свай
• Технологии устройства буронабивных свай
• Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой
• Технология устройства буронабивных свай с ростверком
• Преимущества буронабивных свай
• Технология погружения буронабивных свай
• Технологические особенности
• Цена буронабивных свай за метр кубический

Что такое буронабивные сваи?

Буронабивные сваи — это способ забивки свай, который состоит из бурения скважины и заливки ее бетоном. Бетонирование производится с применением металлической арматуры. В частном загородном строительстве в зависимости от грунта может устанавливаться или не устанавливаться опалубка (на устойчивых грунтах, где нет риска осыпания внутрь стенок скважины, опалубка не нужна). В более масштабном строительстве с той же целью применяются обсадные трубы

Где применяются

• В городских условиях, где другие методы забивки свай могут оказать динамическое воздействие на окружающие постройки.
• В сильно заболоченных местностях или на других типах слабых грунтов, когда несжимаемый слой расположен слишком глубоко
• При строительстве домов на крутом рельефе.
• Для постройки тяжелых промышленных зданий и объектов.
• Экономически не целесообразно возведение такого фундамента в качестве опоры для легких каркасных или деревянных построек

Классификация и конструкция буронабивных свай

Наиболее полную классификацию буронабивных свай содержит Свод правил под обозначением СП 50-102-2003. Он описывает проектирование разных видов фундаментов на основе свай.

Сваи набивные по способу изготовления делятся на:

• устраиваемые погружением инвентарных труб, на конце которых металлический «башмак» или заостренная пробка из бетона, которые остаются в скважине, а труба вынимается при постепенном заполнении внутреннего пространства труб бетоном;
• устраиваемые виброштампованием в скважине заложенного бетона, который уплотняют заостренной на конце трубой с вибропогружателем;
• конусную или пирамидальную скважину выштамповывают в грунте и заполняют бетонным раствором.

Рис.1 Буронабивная свая

По устройству буровые скважины делятся на:

• равномерного сечения и с расширением снизу;
• круглого сечения с использованием вибросердечника из нескольких секций;
• с уплотнением забоя трамбовкой крупного щебня;
• с камуфлетной пятой (расширением внизу), получаемой взрывом заряда в нижней точке скважины и засыпаемой сверху раствором – полость после взрыва заполняется сыплющимся из скважины бетонным раствором;
• буроопускные с камуфлетной пятой – в скважину с камуфлетной полостью, заполненной не затвердевшим бетоном, погружают обычную железобетонную сваю;
• буроинъекционные (инжекционные) – в скважину небольшого диаметра инжектируют бетонный мелкозернистый раствор на основе цемента и каменного отсева;

Рис. 2 Погружение буронабивных свай

• буроинъекционные – после бурения скважины через полый шнек подают под давлением бетонный раствор и понемногу вынимают шнек;
• сваи инъекционные типа РИТ – грунт уплотняют по технологии импульсных разрядов;
• сваи-столбы – бурят скважины с уширением или без него и производят поочередно укладку раствора из цемента и песка и бетонных призматических или цилиндрических элементов.

Технологии устройства буронабивных свай

Для изготовления множества конструкций буровых свай применяются лишь несколько способов:

• с помощью непрерывного шнека (НПШ), имеющего внутри полость для подачи бетонного раствора в самую нижнюю точку скважины;
• с защитой стенок обсадной трубой, погружаемой и извлекаемой вибропогружателем;
• с защитой от обсыпания стенок созданием противодавления бентонитовым раствором;
• используя обсадную трубу, погружаемую «дрейтейлером».

Способ НПШ используется в «прочных», не осыпающихся грунтах, например, в глинистых. По нему шнеком, имеющим трубу по всей его длине и грунтоудаляющую спираль, приваренную к этой трубе, бурят скважину. Внутренняя полость закрыта на конце заглушкой, которая имеет функцию обратного клапана и не дает попасть в полость разбуриваемому грунту.При вращении шнек рабочей бурильной частью дробит грунт и по спирали шнека подает его на поверхность.

На нужной глубине во внутреннюю полость под давлением подают бетонный раствор, который открывает заглушку и начинает заполнять скважину. По мере ее заполнения шнек поднимают на поверхность, вращая его или вытаскивая без вращения. Заполненную раствором скважину оставляют на временную выдержку для набора прочности бетоном.

Рис. 3 Стадии формирования свай

Если свая будет железобетонная, то в скважину с бетоном, используя вибратор, погружают арматурный каркас.

Технология с обсадной трубой используется при обводненных грунтах, и эта труба защищает скважину:

• от обрушения стенок при бурении;
• от давления слоев грунта вокруг скважины;
• от обрушения арматурным каркасом при его введении.

Погружают обсадную трубу отдельными секциями и также посекционно вынимают. Погружение осуществляют или механическим вдавливанием, или вдавливанием с вибрацией, или «дрейтейлом», т. е. вдавливанием с вращением.

Выбор одного из этих способов определяется особенностями грунтов, проходимых при бурении скважины и экономическими характеристиками свайного фундамента. В большинстве случаев обсадные трубы в скважине не оставляют. Нормативные документы разрешают их оставить только в исключительных случаях. Например, при оползневых грунтах на склонах или при скорости перемещения подземных потоков более 200 м в сутки. В каждом случае для этого должно быть составлено техническое обоснование.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

В сыпучих, обводненных, оползневых и неустойчивых грунтах скважину защищают обсадной трубой. Бур делает скважину равной диаметру обсадной трубы. Обсадную трубу под собственным весом, или вращением в сторону, противоположную шнеку, или механическим вдавливанием погружают в скважину на проектную глубину, вынимают бур и остатки грунта.

Рис. 4 Погружение буронабивных свай

Следующий этап – заполнение обсадной трубы бетоном – для бетонных свай или установка армирующего стального каркаса для железобетонных. Арматуру устанавливают по центру скважины с получением защитного слоя в 60 – 70 мм. Потом заливают бетонный раствор и уплотняют его. По ходу заполнения скважины обсадную трубу извлекают.

Если делают сваи-стойки, то под их опору уширяют нижнюю часть скважины. Этот грунт или удаляют специальным устройством до 1,5 – 3 диаметров скважины, или в камуфлетных скважинах уплотняют взрывом. В середине ХХ века для этого начали использовать электроимпульсный многократный гидроудар.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Термин «ростверк» происходит от немецких слов «Rost» – решётка и «Werk» – строение. Это часть свайного фундамента – рама из армированного бетона или сплошной плиты на оголовках свай.

Ростверк бывает:

• низкий – полностью помещен в грунт, его верх на уровне грунта или ниже.
• повышенный – нижняя часть на уровне грунта;
• высокий – подошва много выше грунта.

Для устройства ростверка в оголовках свай оставляют выходящие из бетона стержни арматуры. К ним присоединяют горизонтальные арматурные стержни. Арматурный каркас должен быть двухъярусным: нижний на 50 мм от низа ростверка, верхний – на 50 мм ниже верхнего среза. Эти 50 мм бетона защищают арматуру от коррозии.

Рис. 5 Устройство буронабивных свай с ростверком

Следующий шаг – изготовление и установка опалубки. Ширина ростверка должна быть не менее толщины стены, а высота определяется расчетом по нагрузке от здания.Готовая опалубка заливается бетоном и уплотняется. Набор прочности не менее 15 суток. При низких температурах срок увеличивают.

Преимущества буронабивных свай

• При возведении фундамента отсутствует риск повреждения окружающих строений, т.к. нет динамического воздействия на них.
• Закладка свай производится на глубине промерзания грунта.
• Можно устанавливать на неровных почвах, технология не наносит ущерба окружающему ландшафту.
• Нет необходимости в завозе и размещении большого количества готовых свай.
• Технология применима на плохих грунтах.

Технология погружения буронабивных свай

• Бурение скважины.
• Размещение в скважине армирующего каркаса. Каркас должен выступать над устьем скважины для последующего соединения с ростверком или другими вышележащими конструкциями.
• Заполнение скважины бетоном.

Рис. 6 Как сделать буронабивную сваю

Технологические особенности

• Установка свай без обсадных труб возможно на относительно устойчивых грунтах.
• Установка свай с обсадными трубами применяется на плохих грунтах чтобы перекрыть горизонты плывунов. Обсадная труба – это каркас для будущей сваи, сделанный в виде трубы. Каркас опускают в готовую скважину, в него заливают бетон.
• Закладка с применением проходных шнеков (шнеки способствуют уплотнению стенок скважины).
• В загородном самостоятельном строительстве функцию обсадной трубы может выполнять самодельная опалубка (например, свернутый в трубу лист рубероида).

Рис. 7 Устройство буронабивной сваи

Цена за метр кубический

Порядок цен – от 23 тысяч рублей за кубометр конструкции.

Цена на установку буронабивных свай зависит от следующих условий:

>
>

• Сложность рельефа.
• Необходимость дополнительного укрепления скважин.
• Глубина бурения.
• Место проведения работ (дальность прогона техники).

При строительстве фундамента «под ключ» работа состоит из следующих этапов:

>
>

• Разметка площади под фундамент.
• Бурение скважин, установка свай.
• Армирование и установка ростверка.
• Так, например, установка ленточного фундамента на буронабивных сваях обойдется в 26 тысяч за кубометр.

Буронабивные сваи технология устройства

БНС – это буронабивные сваи, которые изготавливают с предварительным бурением скважины, куда затем устанавливается армо-каркас из металла и заливается бетонная смесь. Данная разновидность фундаментов распространена благодаря простоте их обустройства. Наиболее часто её применяют, когда ведётся строительство на незначительном по площади участке.

В каких случаях используют

• В городской черте возле уже построенных окружающих сооружений, когда есть риск повредить эти близлежащие сооружения в результате строительных работ;
• На небольших стройплощадках – из-за трудности перемещения и установки свай забивного типа;
• Когда строительство ведётся на склоне горы, холма;
• При строительстве зданий на очень плотной местности;
• Когда невозможно забивание и вибропогружение свай по причине наличия валунов.

Плюсы БНС

К обустройству такого фундамента прибегают в силу многих его преимуществ:

• Минимальная степень воздействия на фундаменты ближайших строений;
• Безопасность для подземных коммуникаций;
• Закладывание на глубину промерзания грунта. В результате предотвращается пучение грунта, которое грозит появлением трещин фасада;
• Не понадобится вывозить землю со стройплощадки;
• Незначительная степень шума и вибрации, позволяющая вести строительство возле жилых домов;
• Долговечность;
• Быстрое изготовление;
• Значительно уменьшает затраты;
• Безопасность для расположенного рядом рельефа;
• Возможность использования на неравномерной и плохой земле.

Классификация свай по устройству

Буронабивные опоры включают применение цемента и металлических стержней арматуры. Технологию выбирают по характеристикам инженерных геологических свойств грунта.

• Сухой способ. Используется, когда не нужна подготовка в виде укрепления стенок скважины. Предпочтительна на слабых и устойчивых грунтах (известняк, бутовый камень, базальт, песчаник, гранит), которые не оползают при бурении скважин под сваи и не обваливаются в процессе заливки бетонной смеси. В частности, подходит для глинистого тугопластичного грунта.
• Укрепление стенки каждой скважины с помощью повышенного водного давления или глиняного раствора. К этому прибегают, чтобы предупредить обваливание во время бурения неустойчивой водонасыщенной почвы (глинистой пластичной, мягкопластичной).
• Применение оболочек трубчатой формы (трубобетонных). Целесообразно при строительных работах на водонасыщенных и глинистых грунтах, имеющей текучую консистенцию и содержащей прослойки супеси, песка и грунтовых вод. К этому прибегают, когда возводят наиболее ответственные объекты, а также когда ведут строительство на покрытом водой местности.
• Использование обсадных труб. Целесообразно там, где повышенный уровень подземных вод.

Буронабивной фундамент

Фундамент на буронабивных сваях, который устроен с использованием ростверка, принадлежит к комбинированным основаниям. Для его получения стандартным способом изготавливают сваи, потом сверху заливают бетонный ростверк ленточного фундамента. Последний равномерно распределяет нагрузку.

Этот метод имеет смысл на сложной или ослабленной почве, в местности со слабой сейсмической устойчивостью и там, где пролегают сильно разветвлённые коммуникации.

Преимущество жб сваи с ростверком – повышенная несущая способность конструкции. Такой фундамент выдерживает нагрузку от самого массивного объекта. Он оптимален для кирпичных, каркасных, блочных домов. Недостатки буронабивных опор – высокая цена сравнительно с винтовыми сваями.

Проектирование

Когда проектируются фундамент, обязательно учитываются характеристики местности. На основании их определяют:

• Тип грунта на участке строительства;
• Расположение слоя подземных вод;
• Проектную длину, на которую будут закладываться сваи (ниже глубины промерзания);
• Производится расчет сечения, несущей способности и количество опор;
• Сечение ростверка;
• Расстояние от одной железобетонной сваи до другой;
• Армирование буронабивных свай.

Таблица несущей способности одной сваи при использовании бетона М300 и стандартным армированием.

Устройство буронабивного фундамента с лентончо монолитным ростверком

Такой фундамент используют при возведении зданий со множеством этажей. Рассмотрим стадии его изготовления.

Разметка площадки

По периметру планируемого здания на предварительно определённом расстоянии от стен делается деревянная обноска. К ней прикрепляется шнур, при этом отмечаются оси здания. Согласно проекту, с помощью колышков размечается место бурения.

Расстояние между сваями не должно превышать 2 метра, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж буронабивных свай

1. Бурение осуществляется механическим, электрическим или ручным буром соответственно разметке свайного поля до предусмотренной проектом глубины;
2. Очищается скважина от рыхлой почвы;
3. Утрамбовывается песчаная подушка, толщина которой должна составлять 300 – 500 мм и опускается гидроизоляция из рубероида, пластика или асбестоцемента, для предотвращения попадания влаги;
4. Погружается стальной арматурный каркас;
5. После установки арматуры и гидроизоляции подаётся бетон.

После заливки спустя 20 – 25 дней сваи из железобетона наберут прочность.

Изготовление ростверка

Ширина ростверка подбирается в зависимости от толщины стены. Его высота можно определить рассчитанным весом будущей постройки.

Опишем последовательность установки:

1. Установка по периметру обвязки песчано-щебневой подушки, толщина которой – в среднем 20 – 30 см;
2. Монтируется сверху деревянная опалубка с укладкой на её внутренние стенки рулонной гидроизоляции;
3. Сборка каркаса из арматурных прутьев, укладывание армирующего каркаса в опалубку, прикрепление стержней оголовка буронабивных свай к армирующему каркасу в опалубке;
4. Бетонирование ростверка раствором бетона марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Далее набор прочности обычно занимает до 30-и суток;
5. После выполняется разборка опалубки и перекрытий.

Следующий обязательный этап – прокладывание по ростверку гидроизоляции для предотвращения разрушения материалов с разными свойствами между цементом и стенами в процессе эксплуатации.

Чтобы создать подходящий микроклимат в здании, рекомендуется утепление свайного фундамента пенопластовыми плитами. Утеплять необходимо его не целиком, а лишь ту часть, которая напрямую соприкасается с домом. Отмостку делают одновременно с тепловой изоляцией. Срок службы фундамента – не менее 100 лет.