Технология
Для формирования канала в грунте с целью последующего погружения в него ж/б-сваи применяется специальная установка, оснащенная специальным буровым шнеком. Одним из обязательных условий разработки является выставление инструмента в строго вертикальном положении. При этом возможно 2 варианта осуществления лидерного бурения:
- С извлечение разбуренного грунта из канала наружу.
- С раскрашиванием и вдавливанием в стенки, то есть без выемки.
В первом случае порода извлекается шнеком и накапливается вокруг входа в скважину, создавая риск засыпки при выемки бурового инструмента. Поэтому способ требует либо постоянной очистки рабочего места, либо предварительного создания котлована в месте забуривания.
Технология бурения включает следующие этапы:
- Расчистка рабочего участка, а также места под установку техники.
- Разметка территории в соответствии со схемой – по точкам, где будет выполняться забуривание.
- Подгон и установка спецтехники, выверка вертикальности положения рабочего инструмента.
- Производство бурения на заданную глубину.
- Забивка свай в скважины.
- Проверка монтированных конструкций в соответствии с техническими требованиями.
Лидерные скважины – это далеко не просто каналы в земле, в которые затем можно было бы хоть как-то установить ж/б-сваи. Помимо того, что они должны иметь строго вертикальную направленность, к ним предъявляется следующий ряд технических требований:
- Диаметр должен быть на 3-5 см меньше аналогичной характеристики устанавливаемой в нее железобетонной конструкции.
- Чем плотнее грунт, тем меньше должна быть разница в диаметрах посадочного отверстия и сваи.
- Максимальная глубина не должна превышать 0,9 длины ж/б-конструкции. Как правило, эта разница равняется 2-2,5 м.
Расстояние между соседними скважинами должно подбираться с учетом характеристик грунта – так, чтобы при забивке не произошло обрушения их стенок.
Оборудование для бурения скважин под сваи
title=»Бур для скважины своими руками»Самым простым и доступным вариантом остаётся ручной бур, который можно применять при дачном строительстве, не привлекая специальную строительную технику. Его вполне можно применять для создания скважин глубиной до семи метров. Это не лучший способ, и далеко не самый производительный, но и он сможет помочь завершить работу.
Если же требуется скорость, или производить работы «в ручную» не позволяют особенности грунтов – разумным будет применить ямобур (достаточно просто арендовать). Ямобуры крепят на автомобильные или гусеничные шасси, превращая в настоящие буровые установки. На особо сложных участках могут применятся специализированные буровые машины.
Комплексные строительные технологии (вроде метода укрепления грунта за счёт раскатанных грунтов) требуют также дополнительного проходческого оборудования (ямобур не справится). Его уже заказывают отдельно. Это могут быть роторные установки, комплексы бурения и т.д. к меню
Этот процесс подразумевает под собой несколько последовательных этапов:
- установку оборудования на оси в положение, обозначенное в проекте;
- далее непосредственно процесс бурения скважин;
- забивку (погружение) свай (шпунтов) до заявленной проектной отметки.
Стоит отметить и то, что метод лидерного пробуривания скважин
нашел применение и в процессе устройства шпунтового ограждения котлована, и, кроме того, в процессе бестраншейной прокладке трубопровода (то есть когда первоначально в грунте делают скважину, а затем ее расширяют и одновременно туда, в нее затягивают трубопровод).
Когда используется метод лидерного бурения скважин?
Напомним, что лидерным пробуриванием скважин называют такой способ бурения, который выполняется перед погружением самой сваи.
Как правило, этим способом во время забивки свай пользуются в таких случаях:
- если имеет место геологический разрез песчаного слоя, длиной больше 2,5 метров;
- если верхний слой грунта слишком плотный (то есть в случае, когда телос свои разрушается в начале процесса забивки);
- если необходимо увеличить глубинный уровень погружения свай (обычно в плотном грунте с недобуром 2,1-2,5м);
- если нет возможности погружения свай до заявленной в проекте отметки;
- если имеют место большие отклонения в процессе позиционирования сваи.
Решение использовать метод пилотного скважинного бурения
(или, как его называют специалисты, «лидера») принимают обязательно с согласования проектной организацией, при этом основываются на отчетах об инженерно-геологических изысканиях и текущих условиях.
В зависимости от того, какое сечение, глубина погружаемой сваи и категории грунта определяется необходимый диаметр и глубина лидера. Зачастую для свай, сечение которых 300х300мм, принимают диаметр от двухсот до двухсот пятидесяти миллиметров, в случае когда сечение 350х350мм или же 400х400 мм принимают триста или триста пятьдесят мм. Отметим то, что глубина лидерной скважины принимается на 2-2,5 метра выше заявленной в проекте отметки острия свай.
Кроме того, в процессе пилотного пробуривания скважин определяют оптимальную технологию: есть вариант полного выбора грунта из скважин или же частичное разбуривание (размягчение грунтов шнеком). Нужно учитывать тот факт, что при установке лидера грунт, который выбуривается шнеками из скважины, довольно заметно увеличивается отметка, указывающая на поверхность почвы, и его нужно или убирать, или откапывать котлован с необходимым в данном случае запасом.
Во время работ нужно грамотно распланировать согласованные работы технических средств (таких как копровая и буровая установка, например), чтобы предотвратить «затаптывание» ранее забуренных скважин. Помимо этого, следует учитывать расстояние между скважинами, чтобы исключить возможность их осыпания в случае динамической нагрузки во время работы свайных молотов.
В чем достоинства лидерного бурения скважин?
Как мы уже говорили, данный позволит обеспечить вертикальное направление в процессе погружения свай (шпунтов), это будет наиболее востребовано зимой. Помимо этого, такой метод значительно облегчает достижение вертикальности свай в первоначальный момент забивания.
Предварительное (его и называют бурением скважины лидерным способом) бурение позволит осуществить проходимость плотных песков, а также глинистого грунта более твердой, а также полутвердой консистенции. Лидерные скважины, которые пробуриваются с целью уменьшить сопротивление грунтов процессу погружения свай (шпунтов), в то же время является направляющей для этих свай.
Большое преимущество этого метода в возможности обеспечить сохранность сваи (шпунта), а также в возможности обеспечения их погружения с высоким уровнем точности до отметок, которые заявлены в проекте. Помимо этого, заметно сокращается затраченное на их погрузку время, а также значительно снижается негативное воздействие на близстоящие постройки. Стоит отметить, что в современных условиях достаточно плотной городской застройки это поистине является решающим фактором.
Компания «АТМ-Аква» производит различные виды работ по изготовлению свай. Мы используем в работе только самую современную технику и все оборудование. Специалисты «АТМ-Аква» делают свою работу крайне качественно и в короткий срок.
В вертикальном положении на участках с плотным грунтом. Такой метод наиболее актуален в зимний период, ведь облегчает процесс забивания шпунта при закладке фундамента.
Популярность подобной технологии ежегодно увеличивается. Лидерное бурение позволяет не только уменьшить сопротивление грунта, но и погрузить конструкцию на большую глубину. Помимо этого, при выполнении работ снижается уровень шума и вибрации. Это одно из преимуществ метода.
Области применения буроинъекционных свай
Усиление несущих конструкций сооружений
Буроинъекционные сваи рекомендованы к применению в случае повышения требований к несущей способности объекта (увеличение количества этажей, расширение мостов и эстакад, установка более тяжелой промышленной техники), а также при аварийной осадке зданий и сооружений из-за изменения геологических условий, износа или перегруженности несущих конструкций. Благодаря современной технологии установки, буроинъекционные сваи могут применяться для укрепления фундаментов уже существующих построек даже в условиях плотной городской застройки, а также на площадках с проблемными геологическими условиями.
| Усиление несущих конструкций сооружений при аварийной осадке | Усиление несущих конструкций сооружений при недопустимых горизонтальных перемещениях |
| 1 — существующий фундамент; 2 — буроинъекционные сваи; 3 — слабый грунт; 4 — плотный грунт |
Создание новых объектов вблизи уже существующих сооружений
Строительные проекты, предусматривающие создание какого-либо объекта на минимальном расстоянии от уже существующего, относятся к числу наиболее технически сложных. Для того, чтобы защитить фундамент и стены построек от вибрации и повышенных нагрузок в период строительства и последующей эксплуатации нового объекта, их укрепляют при помощи буроинъекционных свай. Использование свай дает возможность минимизировать риски деформации, неправильной осадки и подвижки грунта в процессе строительных работ. Благодаря применению малогабаритных буровых машин и мобильных бетонозаводов, выполнить работы по установке буроинъекционных свай можно даже в условиях ограниченного пространства (строительство туннеля, надстройка зданий, укрепление существующего фундамента, создание подземных парковок).
| Строительство туннеля рядом с существующими зданиями | Надстройка существующего здания |
| 1 — существующие фундаменты; 2 — новые фундаменты на сваях |
Коррекция крена здания
Повышение уровня грунтовых вод, переувлажнение грунта и износ несущих конструкций часто часто приводят к сильной неравномерной осадке сооружений, возведенных на традиционном плитном или ленточном фундаменте. Единственным способом остановить разрушение исторических зданий в подобных случаях является использование буронабивных свай. Существует две технологии устранения крена:
- Фундамент усиливается сваями в точке максимальной осадки, через необходимый промежуток времени проводится усиление также других точек фундамента, просевших до нужной отметки;
- Наиболее просевший участок фундамента укрепляется путем ввода свай, затем другие зоны фундамента искусственно опускаются до той же отметки путем ослабления оснований по методике замачивания или выборки грунта.
| Коррекция крена здания 1 — положение фундаментов до начала усиления; 2 — буроинъекционные сваи I стадии усиления; 3 — сваи II стадии усиления; 4 — сваи III стадии усиления |
Строительство на проблемных грунтах
В целом ряде случаев установка буроинъекционных свай становится единственным способом создания долговечных и устойчивых фундаментов под различные объекты. Особенно рекомендовано использование свайных несущих конструкций в следующих случаях:
- Работа на грунтах с крупными скальными включениями или сильными показателями просадки;
- Строительство на участках с уклоном более 8%;
- Создание фундамента на слабых грунтах при недостаточной толщине глубоко залегающих твердых пород;
- Строительство на участках с «плывунами» или высоким уровнем грунтовых вод.
| Усиление оснований фундаментов под оборудование | Фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях |
| 1 — сваи; 2 — крупнообломочный материал; 3 — фундамент |
Создание фундамента «стена в грунте»
Фундамент типа «стена в грунте» относится к числу наиболее прогрессивных типов опорных конструкций и позволяет возвести масштабные высотные сооружения даже на малосвязных, слабых и переувлажненных почвах. Также сооружения типа «стена в грунте» широко применяются в качестве подпорных стен для защиты от оползней, а также противофильтрационных завес, предохраняющих подземные сооружения от грунтовых вод. Суть технологии «стена в грунте» заключается в создании узкой траншеи или ряда скважин, которые заполняются цементной смесью. При работе в условиях плотной застройки «стена в грунте» из буронабивных или буроинъекционных свай позволяет в кратчайшие сроки создать прочные опорные конструкции и избежать повреждения фундаментов соседних зданий.
| Подпорные стены для противооползневой защиты | Создание фундамента «стена в грунте» |
ГОСТ по использованию бетонной смеси
ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности. Смотреть
Настоящий стандарт распространяется на все виды бетонов, для которых нормируется прочность, и устанавливает правила контроля и оценки прочности бетонной смеси, готовой к применению (далее — БСГ), бетона монолитных, сборно-монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций при проведении производственного контроля прочности бетона. Правила настоящего стандарта могут быть использованы при проведении обследований бетонных и железобетонных конструкций, а также при экспертной оценке качества бетонных и железобетонных конструкций.
ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости. Смотреть
Настоящий стандарт распространяется на тяжелые, мелкозернистые, легкие и плотные силикатные бетоны (далее — бетоны) и устанавливает базовые и ускоренные методы определения морозостойкости.
ГОСТ 26633-2012. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. Смотреть
Настоящий стандарт распространяется на тяжелые и мелкозернистые бетоны на цементных вяжущих (далее — бетоны), применяемые во всех областях строительства, и устанавливает технические требования к бетонам, правила их приемки, методы испытаний. Стандарт не распространяется на крупнопористые, химически стойкие, жаростойкие и радиационно-защитные бетоны.
ГОСТ 7473-2010. Смеси бетонные. Технические условия. Смотреть
Настоящий стандарт распространяется на готовые для применения бетонные смеси тяжелых, мелкозернистых и легких бетонов на цементных вяжущих (далее — бетонные смеси), отпускаемые потребителю для возведения монолитных и сборно-монолитных конструкций или используемые на предприятиях для изготовления изделий и сборных бетонных и железобетонных конструкций. Настоящий стандарт содержит требования к технологическим характеристикам бетонных смесей, процедурам контроля их приготовления, оценке соответствия показателей их качества, а также количеству бетонной смеси, отпускаемой потребителю.
ГОСТ 12730.0-78. Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости. Смотреть
Настоящий стандарт распространяется на бетоны всех видов, применяемые в промышленном, энергетическом, транспортном, водохозяйственном, сельскохозяйственном, жилищно-гражданском и других видах строительства. Стандарт устанавливает общие требования к методам определения плотности (объемной массы), влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости путем объемно-весовых испытаний образцов.
Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ
§ VI.1. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
VI.1.1. Общие сведения
В СССР фундаменты на буронабивных сваях применялись до недавнего времени в основном в мостостроении и портовом строительстве, однако в последние годы они получают все более широкое распространение в промышленном и гражданском строительстве.
В соответствии с технологией изготовления выделяются три основные группы (типа) буронабивных свай:
- – устраиваемых в сухих и маловлажных связных грунтах, не требующих специальных мероприятий по креплению стенок скважин;
- – изготовляемых в несвязных, слабых и обводненных грунтах, стенки скважин которых удерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором;
- – сооружаемых в аналогичных грунтовых условиях с креплением стенок при помощи обсадных труб (неизвлекаемых или инвентарных).
VI.1.2. Технология изготовления буронабивных свай в связных сухих и маловлажных грунтах
В сухих и маловлажных грунтах, например лессовых, буронабивные сваи устраиваются при помощи буровых агрегатов, снабженных рабочими органами, действующими по принципу вращательного бурения (шнековая колонна или ковшевой бур), разбуривающими в грунте скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины обсаживается для предотвращения обрушения грунта металлическим патрубком. Бурение производится с периодической выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой его в автотранспорт.
После достижения забоя скважины проектной отметки в необходимых случаях в нижней части или по длине скважины устраиваются уширения разбуриванием полости при помощи специального приспособления — уширителя. По окончании бурения скважина освидетельствуется, и после ее приемки в необходимых случаях в нее устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.
По окончании бетонирования скважины голова сваи формуется в специальном инвентарном кондукторе.
Наиболее часто по этой технологии изготовляются буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Буронабивные сваи этого типа нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве .
Егоров А.И., Рогачевскии Л.И. Применение буровых свай большого диаметра в промышленном и гражданском строительстве. Основания и фундаменты. V сборник КИСИ
Схема изготовления буронабивных свай по описанной технологии приведена на рис. VI-1.
Рис. VI-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай без применения обсадных трубVI.1.3. Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором
Указанная технология изготовления буронабивных свай используется при устройстве их в неустойчивых обводненных грунтах.
Бурение скважины осуществляется вращательным способом, однако в случае необходимости проходки скальных включений и прослоек могут быть применены сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Стенки скважины в этом случае удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Массовое устройство буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать большие объемы глинистого раствора, а затем либо восстанавливать, либо удалять со строительной площадки использованный раствор. Это создает определенные затруднения в проведении работ в зимних условиях, кроме того, при устройстве буронабивных свай с применением глинистого раствора затруднен контроль качества бурения скважин.
Принцип крепления стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, состоит в том, что избыточный напор создает гидродинамический поток воды из скважины в окружающий грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ этим методом является превышение уровнем воды в скважине уровня грунтовых вод. Величина превышения должна быть, как правило, не менее 3 м.
Описанный метод крепления стенок скважин от обрушения наиболее прост, однако является менее надежным, сложен в зимних условиях, требует безукоризненной организации работ.
По окончании бурения скважин и зачистки забоя в нее устанавливается арматурный каркас и скважина бетонируется. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). При бетонировании под водой применяют бетонолитные трубы с герметичными быстроразъемными стыками.
Бетонирование и формование головы свай производится так же, как и бетонирование свай в сухих грунтах.
Где применяются буроинъекционные сваи
К устройству буроинъекционных свай прибегают в случаях, когда в силу особенностей грунта другие виды свайных фундаментов применяться не могут. Также существуют случаи, когда именно буроинъекционные сваи являются наиболее предпочтительным вариантом.
Рис. 1.2: Укрепление фундамента дома буроинъекционными сваями Разберемся, в каких ситуациях лучше всего применять сваи буроинъекционного типа:
- Необходимость укрепления уже возведенных перегруженных фундаментов (при надстройке помещений);
- Для укрепления фундаментов при изменении эксплуатационных нагрузок построек (замена производственного оборудования на более габаритное, увеличение мостов);
- При возведении построек в сильно застроенной черте города либо при строительных работах в условиях ограниченного пространства (на территории действующих заводов и предприятий);
- Для исправления крена фундаментов, возникшего в результате их осадки;
- При строительстве зданий на проблемной почве.
Буроинъекционные сваи очень часто применяются при реконструкции оснований, поскольку инъекционная технология позволяет выполнить укрепление проблемного фундамента не нарушая структуру грунта, на котором расположено здание и, тем самым, не усугубляя аварийную ситуацию.
| Совет эксперта! Буроинъекционное укрепление значительно уменьшает объем земляных работ (нет необходимости рыть котлован вокруг здания), что существенно ускоряет темпы реконструкции. |
Рис. 1.3: Укрепление грунта буроинъекционными сваями
Каким способом сооружаются сваи буронабивные – специфика технологии
Бурение скважин для свай осуществляется различными методами:
- с помощью стандартного лопастного шнека, оснащенного усиленным наконечником;
- с использованием наращиваемой инвентарной трубы, состоящей из отдельных секций;
- комбинированным способом, предусматривающим шнековое бурение с последующей подачей бетона в полость.
Каждый способ формирования скважин имеет свои особенности. Рассмотрим их более детально.
Бурение свай с помощью технологического оборудования шнекового типа
Приведенный метод выполнения бурильных работ предусматривает применение специальной бурильной техники, оснащенной стандартным шнеком. Рабочий орган представляет собой продольный стержень с расположенными по винтовой линии лопастями и хвостовиком с усиленным наконечником.
Главные особенности функционирования оборудования, оснащенного стандартным лопастным шнеком:
- увеличенная до 120 см/мин скорость проходки скважины рабочим органом;
- циклическое погружение и подъем шнекового устройства с извлечением осевшей почвы;
- возможность прохода за один прием без подъема лопастного шнека скважины глубиной 8-10 м.
Конструктивные особенности рабочего органа и функциональные возможности оборудования позволяют с помощью шнекового бура сформировать полость в нижней части канала. Увеличенная площадь опорной площадки и конусообразная форма полости обеспечиваются с помощью расширительного устройства, погружаемого одновременно со шнеком. На заданной глубине шарнирный механизм изменяет угловое положение насадки, которая формирует в нижней части шурфа расширение заданной формы и размера. Это позволяет увеличить нагрузочную способность буронабивной сваи.
Определенный тип свай и технологию их погружения выбирают в зависимости от данных инженерно-геодезических и геологических изысканий
Бурение скважин для свай по стержневой технологии с бетонированием
Применяемое технологическое оборудование и рабочий инструмент позволяют:
- формировать за смену множество скважин, суммарная длина которых достигает 350-400 м;
- погружать рабочий орган в почву при выполнении бурильных операций на глубину 30-40 м;
- обеспечить диаметр канала, сформированного при погружении стержневого инструмента, в диапазоне 50-100 см и выше;
- постепенно наращивать длину секций лопастного шнека до достижения заданной глубины шурфа;
- нагнетать в скважину с помощью специальной насосной установки подготовленную бетонную смесь;
- поднимать рабочую мачту одновременно с подачей бетонной смеси в пробуренную полость.
В процессе нагнетания бетонного раствора уплотняются стенки скважины, что положительно влияет на прочностные характеристики канала. Арматурный каркас погружается в скважину методом вдавливания или с помощью вибропогружателя. Указанный метод бурения позволяет значительно сократить строительный цикл по сооружению свайного фундамента за счет совмещение операций по бурению и бетонированию.
Бурение под сваи буронабивные с защитой части скважины с помощью труб
Технология выполнения бурильных мероприятий предусматривает возможность использования инвентарных труб для защиты поверхности канала, сформированного в грунте.
Инвентарная труба – это специальная бурильная оснастка, которая состоит из следующих составляющих:
- отдельных трубчатых секций, которые легко соединяются с помощью замков. Длина каждого элемента не превышает 6 м;
- режущей головки с зубчатой поверхностью. Насадка изготовлена из твердосплавного материала и крепится в нижней части трубы.
Процесс бурения осуществляется по следующему алгоритму:
- Выполняется скоростная проходка грунтового массива буром. При вращении и погружении в скважину рабочего органа грунт постепенно извлекается из сформированного канала.
- Одновременно с бурением в почву вдавливается инвентарная труба. Металлическая оболочка защитной трубы затрудняет проникновение в скважину подземных вод и не допускает обрушения стенок шурфа.
После завершения операций по формированию углубления выполняются следующие операции:
- Осуществляется извлечение на нулевую отметку шнекового бура.
- Производится откачка воды, проникшей через грунт в шурф.
- Постепенно опускается в скважину арматурная решетка.
Завершается процесс формирования буронабивной сваи закачкой предварительно подготовленной бетонной смеси в сформированную в земле полость. Для непрерывной подачи бетонного раствора используется специальное оборудование.
