Бурение лидерных скважин под сваи по действующим нормам

4 Технология устройстве буронабивных и трубобетонных свай-стоек в вечномерзлых грунтах

О видах

Железобетонные забивные сваи бывают нескольких видов:

  • квадратного сечения;
  • квадратного сечения с круглой полостью;
  • круглого сечения и сваи-оболочки;
  • сваи-колонны;
  • сваи-столбы.

Рассмотрим каждый из этих видов более подробно.

Сваи квадратного сечения

Являются наиболее востребованными. Могут иметь сечение 20х25 или 40х40 сантиметров. В длину могут достигать двенадцати метров. Сваи такого вида контактны с грунтами любого вида. Больше того, их даже применяют при работе с текучими грунтами, но при этом после забивки сам столб должен возвышаться над линией грунта не более, чем на два метра.

Однако эксперты отмечают, что опорная основа свай должна опираться на несущий слой грунта повышенной плотности. А размещать столбы на вечномерзлом грунте, торфяниках и на илистой почве. Также квадратные сваи не используют для возведения гидротехнических сооружений.

Сваи квадратного сечения с круглой полостью

Являются самыми дешевыми видами среди прочих забивных свай. Применяют их практически так же, как и обычные квадратные сваи. Но при этом они имеют меньшую жесткость. Ввиду того, что этот вид свай внутри полый, их нельзя применять при сильных изгибающих нагрузках. Армирование у полых свай продольное и может выполняться как с предварительным напряжением, так и без него.

Сваи круглого сечения и сваи-оболочки

Представляют собой конструкции, диаметр которых колеблется от 80 до 300 сантиметров. Они бывают цельными или составными. У составных моделей длина может достигать сорока восьми метров. У свай-оболочек нижняя часть открыта. За счет этого при погружении столба полость заполняется грунтом. Это позволяет увеличить несущую способность свайного элемента.

Сваи-оболочки используются для наземного строительства в сейсмически опасных районах, где фундамент будет подвергаться сильному воздействию.

Сваи-колонны и сваи-столбы

Сваи-колонны практически ничем не отличается от обычных свай с квадратным сечением. Главное их отличие заключается в том, что в грунт они погружаются не полностью. Верхняя часть остается на поверхности и используется в качестве опорной колонны, которая будет удерживать потолок первого этажа строения. Применять сваи такого вида разрешается лишь на грунтах с нормальными условиями.

А вот сваи-столбы представляют собой цилиндрические конструкции с диаметром в 80 сантиметров. Длина таких свай может достигать двенадцати метров. Сваи-столбы погружают в скважины, которые пробуривают заранее. Их диаметр должен быть больше, чем диаметр самой сваи. Свободное пространство между грунтом и сваей обязательно заполняется бетоном.

Видео. Забивные Ж/Б Сваи. Или Как Построить Крепость! (надежный фундамент для дома 2018)

Бурение скважин

4.7. Бурение скважин диаметром до 1000 мм и глубиной до 50 м в мерзлых наносных и скальных грунтах различных категорий допускается производить станками канатно-ударного бурения типа БС-1M или УКС-30 с применением литых округляющих долот. При использовании указанных станков для бурения скважин диаметром более 700 мм необходимо усилить мачты станков и цоколи буровых штанг, а также установить электродвигатели мощностью 60-75 кВт.

4.8. Устья скважин буронабивных свай-стоек следует закреплять обсадными трубами на глубину до 1,5 м с возвышением их над рельефом не менее 40 см.

4.9. При бурении скважин трубобетонных свай следует:

а) применять обсадные трубы из марок стали и толщиной стенок, предусмотренных проектом;

б) нижнюю секцию (венец) обсадных труб применять из стали толщиной не менее 10 мм;

в) забивать трубы только с наголовником;

г) сваривать обсадные трубы согласно ГОСТ 5264-69 "Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка. Основные типы и конструктивные элементы", главам СНиП по проектированию стальных конструкций и правилам изготовления, монтажа и приемки механических конструкций. Прочность шва должна быть не ниже металла труб;

д) не допускать забивки и сварки обсадных труб при температуре ниже минус 40°С;

е) обсадные трубы забивать до грунтового пласта, принятого в качества основания.

Примечание. Обсадные трубы допускается вальцевать из листовой стали в местных мастерских. Обсадные трубы местного изготовления из листовой стали должны соответствовать требованиям п. 4.8 "г" настоящей Инструкции.

Скважины следует заглублять в грунтовый пласт, принятый в качестве оснований свай по проекту (далее именуемый скальный грунт), но не менее, чем на два их диаметра. Очищать скважины от бурового шлама следует желонками или эрлифтами. При этом остаток шлама не должен превышать по высоте 10 см.

. Каждую законченную бурением скважину должен принимать производитель работ с участием представителя заказчика, геолога и геодезиста. При этом следует проверять:

а) соответствие расположения скважин в плане проекту;

б) общую глубину скважин и глубину их забуривания в скальный грунт посредством мерного шнура с отвесом;

в) высоту слоя оставшегося бурового шлама с помощью опускаемого на тросике щупа;

г) соответствие скального грунта, нанятого в качестве основания, требованиям проекта, геофизическим методом гамма-гамма каротажа. При отсутствии соответствующей аппаратуры грунтовое основание допускается проверять комплексным методом — по буровому шламу, по ударной отдаче долота и визуально — при просвечивании скважин;

д) глубину обсадки скважин, диаметр и толщину стенок обсадных труб при устройстве трубобетонных свай.

Все данные, полученные при проверке, следует заносить в журнал свайных работ (приложение 2) и заверять подписями лиц, производивших проверку.

После окончания бурения скважины должны закрываться щитами, исключающими падение в них людей и занесение их снегом.

Бурозаливные сваи

По сути, разницы между бурозаливнымии буронабивными сваями нет. Однако, принято считать, что технология бурозаливных свай является упрощенным вариантом буронабивной технологии. Для устройства такого свайного фундамента не требуется специальное мощное оборудование. Скважину можно пробурить даже ручным строительным буром.

Основание скважины может быть расширено буром-лопаткой. Если диаметр ствола небольшой, то вместо каркаса, перед заливкой вставляют один прут арматуры. Затем осуществляется заливка скважины бетоном.

Такой тип фундамента подойдет для легких, одноэтажных и деревянных строений. Благодаря относительной простоте технологии, при наличии определенного опыта, его можно возвести самостоятельно.

Согласно СП :

Для свай и свай-оболочек

6.2.1 Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки до получения расчетного отказа, но менее 0,2 см от удара, а сваи-оболочки — заглублять вибропогружателем с интенсивностью погружения на последнем этапе не менее 5 см/мин. Если эти требования не могут быть выполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи в лидерные скважины с добивкой до расчетного отказа, а для оболочек — применять опережающую разработку грунта ниже ножа или более мощный погружатель.

Читайте также:  1.7.1.4. Выбиваемость и свойства смесей с жидким стеклом

Опережающую разработку песчаных грунтов следует выполнять на 1-2 м ниже ножа оболочки при условии наличия в ее полости избыточного давления воды, превышающего на 4-5 м уровень поверхностных или подземных вод.

6.2.2 Глубину лидерных скважин следует принимать равной 0,9 заглубления свай в грунт, а диаметр — 0,9 диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сваи, и уточнять по результатам пробной забивки.

6.2.3 Свайные элементы следует погружать в толщу мерзлых грунтов в лидерные скважины.

Непосредственная забивка свай допускается в пластично-мерзлые глинистые или суглинистые грунты, не имеющие твердых включений.

Практическую возможность забивки имеющимся молотом свай и глубину их погружения в вечномерзлый грунт необходимо устанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях.

Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а также в толщу твердомерзлого песка.

Буровые сваи с уширением

В пластичных глинистых грунтах буровые сваи устраивают с уширением. Разбуривание уширения сваи производят после достижения проектной отметки сваи и выполняют штатным уширителем.

Величина раскрытия режущих ножей уширителя устанавливают непосредственно перед его опусканием в скважину, шаг раскрытия ножей равен 5 см.

Работа по устройству уширения основания производится в следующем порядке:

Буровые сваи с уширением
Порядок работ
1 Лотом проверяют глубину скважины и определяют отметку низа забоя скважины
2 Определяют глубину режущей кромки обсадной трубы. Отметка низа режущей кромки обсадной трубы должна быть выше отметки низа скважины на величину, устанавливаемую проектом (несколько метров)
3 К буровой штанге вместо шнекового бура крепят штатный уширитель, первоначальное раскрытие ножей устанавливают равным 10 см
4 Уширитель опускают в скважину, при достижении дна забоя, под действием веса штанги происходит раскрытие режущих ножей уширителя (ножи уширителя собраны совместно с емкостью для сбора разработанного ими грунта), при вращении штанги происходит разбуривание уширения и сбор разработанного грунта в емкость
5 После окончания разбуривания буровую штангу поднимают, при этом ножи уширителя складываются и производится подъем, грунт из емкости удаляется в отвал.
6 Величину раскрытия ножей увеличивают и операции по разработке уширения повторяют до тех пор, пока уширение не достигнет проектного размера.
7 Контроль формы уширения проводится при помощи уширителя. Для этого на нем устанавливают проектное раскрытие ножей и опускают его в скважину, ножи раскрываются и производится проверка полости путем проворачивания уширителя. Если в емкости для сбора грунта оказывается небольшое его количество, то уширение имеет проектное очертание и обрушение свода скважины и вывалов нет. В этом случае производится приемка разбуренного уширения и разрешаются работы по дальнейшему сооружению буронабивной сваи.

Сваи армируют арматурными каркасами. Их изготавливают на производственной базе мостоотрядов в виде отдельных секций. Во внутреннюю полость каркас подают краном.

Стыковка секций арматурного каркаса

  1. автокран КАТО NK-750;
  2. секция арматурного каркаса;
  3. буровой станок;
  4. железобетонные плиты

После установки каркаса проводят бетонирование свай. Бетонную смесь на строительную площадку доставляют в автобетоно-смесителях.

Бетонирование скважин методом ВПТ

Буровые сваи с уширением
  1. автобетоносмеситель;
  2. металлическая эстакада;
  3. приемная воронка бетонолитной трубы;
  4. буровой станок;
  5. железобетонные плиты

В зимнее время температура бетонной смеси в момент ее укладки должна быть не ниже +5°С. Суммарное время доставки бетонной смеси на строительную площадку, укладки ее в скважину, извлечение бетонолитных и обсадных труб не должно превышать срока ее схватывания.

Глубина заложения основания

Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах требуют расчета необходимой глубины заложения. Если следовать принципу 1, то для различных типов сооружений этот показатель будет различен.

Читайте также:  Виды строительной стальной арматуры, классификация и применение

Свайные

Вкручивание винтовой сваи под фундамент в условиях вечной мерзлоты

Этот тип оснований имеет существенные преимущества в сравнении с другими, применяемыми на вечномерзлых грунтах. При их устройстве нет необходимости в трудоемких и затратных по времени работах по подготовке котлована. Также они обеспечивают возможность максимальной механизации работ.

Глубина заложения основания

Сооружение фундамента этого типа можно проводить в течение всего года. Его конструкция проще, а расход материалов меньше, чем при устройстве других типов.

Фундаменты из свай не проседают, не перекашиваются при глубоком оттаивании почв. Это можно объяснить тем, что сваи и столбы заглубляют на 8 метров и больше. То есть, они располагаются ниже уровня возможного оттаивания вечномерзлых почв.

Свайно-винтовые фундаменты на вечномерзлых грунтах имеют особые характеристики. Для данного типа применяется вид свай, которые ввинчиваются в почву без бурения.

Иногда бурение все же проводится из расчета: размер скважины должен быть равен проектной глубине ее установки, с диаметром сваи меньше диаметра ствола.

Далее производится ввинчивание узкопластного типа сваи с литым цилиндрическим наконечником. Размер диаметра лопасти берется меньше 1,5 к стволу сваи.

Остальные типы

На насыпном грунте

Глубина заложения основания

При проектировании возведения основания на насыпном материале характеристики которого известны.

Вариант 2 предусматривает расчет глубины подошвы основания в момент общей оценки слоя сезонно промерзающего грунта и уровня вод в почве.

Все показатели должны учитывать зону оттаивания при эксплуатации здания.

Забивной свайный фундамент

Забивной фундамент сооружается с применением железобетонных свай квадратного сечения с заостренным концом. Но они считаются менее надежными по сравнению с металлическими трубами, которые за счет наличия лопастей обладают лучшей устойчивостью.

Рисунок 8. Забивные железобетонные сваи

Особенности

Железобетонные сваи изготовляются в заводских условиях из качественного бетона с предварительным армированием. Они бывают разной длины, что позволяет сооружать забивной фундамент практически на любых почвах (исключение составляют скалистые), так как изделия погружаются на глубину залегания плотных несущих слоев.

Рисунок 9. Конструкция забивного свайного фундамента

Основные плюсы:

  • Устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям.
  • Способность выдерживать вертикальные и горизонтальные нагрузки за счет качественного армирования железобетонных свай.
  • Минимальная трудоемкость устройства, поскольку погружение выполняется с привлечением спецтехники.
  • Небольшой объем земляных работ – для погружения не требуется предварительно делать скважины или копать траншеи.

Этапы монтажа

Последовательность устройства фундамента на забивных сваях:

Процесс забивки железобетонных свай показан в следующем видео:

Технология изготовления буронабивных свай с ленточным ростверком

В буронабивных сваях все опоры работают по раздельности, и это повышает вероятность неравномерных усадок так рискованно опасных для домов. Чтобы устранить такое разрушение стен, применяют железобетонный ленточный ростверк. Его различие находится в том, что армирование соединяет все опоры в целостный фундамент, отлично воспринимающий изгибающий момент.

Схема армирования буронабивных свай с ленточным ростверком Источник

Последовательность монтажа ленточного фундамента с буронабивными сваями следующая:

  1. По периметру обвязки устраивается подушка из песка и щебня толщиной 20-30 см.
  2. Поверх устраивается опалубка из дерева на внутренние стенки которой укладывается рулонная гидроизоляция.
  3. Из стержней арматуры собирается каркас, укладываемый в опалубку, и прикрепляется к оголовкам арматуры свай.
  4. Заливка бетонным раствором ростверка в один приём с дальнейшим уплотнением и 30 дневным набором прочности.