Буроинъекционные сваи усиление фундаментов технология

Как производится укрепление буроинъекционными сваями?

Буроинъекционные сваи представлены в виде особой разновидности фундамента.

Эта технология усиления фундаментов задействуется при проведении нового строительства, а также для реконструкции зданий и монтажа оградительных стен строительных котлованов.

Буровая установка каретка для буроинъекционных свай

Укрепление фундаментов такими сваями приводит к тому, что такое динамическое воздействие усиления на грунтовый слой и фундамент строения полностью теряет свою силу.

Это является основополагающим фактором при ведении строительных работ и формировании фундамента в условиях городских застроек.

Особенности буроинъекционных свай

Буроинъекционными сваями принято считать конструкции, которые возникают при замещении выбуренного грунта заранее подготовленной смесью бетона.

Пример устройства можно рассмотреть в подаче бетонной смеси в скважинный забой через наполненный шнек под воздействием давления.

Представленная технология усиления фундаментов основывается на армокаркасе. Устройство буроинъекционных свай происходит в заранее уложенный бетон фундамента до уровня достижения проектной отметки.

Пример такой технологии можно увидеть в том случае, когда сваями производится укрепление фундамента для:

• гражданских строений;
• промышленных зданий;
• уже существующих фундаментов;
• зданий, находящихся на просадочном грунте;
• ограждающих конструкций.

Такая технология усиления фундамента активно применяется в специфических условиях стесненных строительных площадок.

Технология усиления фундаментов не требует применения крупногабаритного оборудования и исключает большие объемы земляных работ.

Наиболее яркий пример преимущества усиления буроинъекционных свай – это скорость, с которой происходит усиление фундамента.

Кроме того, укрепление фундамента производится с применением компьютерной контрольно-измерительной аппаратуры, что являет собой пример высокой степени надежности конструкции.

Особенности устройства буроинъекционных свай позволяют применять их для усиления несущих способностей объекта и повышению уровня требований к его прочности.

Пример технологии устройства буроинъекционных свай

Как пример – расширение фундамента, увеличение этажности, расширение мостов, установка дополнительных конструкций.

Устройство таких свай позволяет проводить усиления фундаментов в уже существующих постройках даже в тех случаях, когда уровень плотности застройки предельно высокий.

Кроме того, усиления с помощью буроинъекционных свай могут проводиться на тех площадках, которые отличаются проблемными геологическими условиями.

Сейчас существует большое количество таких строительных объектов, которые отличаются расположением нового объекта на небольшом расстоянии от уже существующего. Усиление фундаментов, в таком случае, относится к числу технически сложных задач.

Благодаря особенностям устройства буроинъекционных свай, фундамент может быть надежно защищен от постоянно возникающих вибраций и повышенного уровня нагрузок во время проведения строительных работ.

Также при последующей эксплуатации строения, его структура подвергается укреплению с участием представленных свай. Устройство таких свай помогает сократить деформационные риски и неправильную осадку грунта при проведении строительных работ.

Устройства, представленные в виде малогабаритных буровых машин и передвижных бетонозаводов, позволяют производить манипуляции по монтажу и установке буроинъекционных изделий даже в таких условиях, где пространство достаточно ограниченно. Устройство таких свай позволяет активно применять их при:

• строительстве туннелей;
• надстройке зданий;
• укреплении уже существующего фундамента;
• создании подземных паркингов.

Такие явления как внезапное повышение уровня грунтовых вод, чрезмерное увлажнение грунта и постепенный износ несущих конструкций, в большинстве случаев приводят к тому, что здание начинает неравномерно оседать.

Пучки тонких свай расходящихся под разными углами наклона

Это происходит из-за того, что оно было возведено на фундаменте плитного или ленточного типа. Наиболее эффективным методом остановки таких разрушительных процессов является применение буроинъекционных свай.

При этом накренившийся фундамент подвергается усилению в максимальной области осадки. Затем, через некоторое время, производится тщательное усиление ряда других точек фундамента, которые просели до определенной отметки.

Тот участок, который был наиболее подвержен проседанию, укрепляется посредством введения в конструкцию свай. Приподнятые зоны постепенно опускаются на нужный уровень. Это происходит посредством ослабления оснований, с помощью увлажнения или раскопок грунта.

Область применения

Существует целый ряд случаев, в которых установка буроинъекционных свай является единственным приемлемым способом, с помощью которого может быть создан долговечный и прочный фундамент. Особая необходимость установки таких конструкций возникает в случаях, когда:

• производится работа с грунтами, изобилующими крупными кусками скальных включений или с большими показателями просадкости;
• строительство производится на тех участках, угол наклона которых больше 8%;
• создается фундамент на грунтах, обладающих недостаточной толщиной;
• строительство ведется на тех участках, где часто попадаются плывуны или грунтовые воды.

Фундамент, возводящийся по принципу «стена в грунте» сейчас считается наиболее современным типом опорной конструкции.

Благодаря его включениям можно возводить масштабные строения даже в тех типах почвы, которые для этого изначально не подходили.

Такие сооружения, с применением буроинъекционных свай, позволяют создавать эффективную защиту от оползней и предохраняют строения от проникновения грунтовых вод.

Буроинъекционные сваи постоянно совершенствуются и все чаще применяются при проведении различных геоинженерных манипуляций.

Устройство и технология буроинъекционных свай

Представленные изделия, на сегодняшний день, получили широкое распространение в горнопромышленных отраслях, горном строительстве, геотехнике. Как правило, бурение под сваи осуществляется на протяжении нескольких этапов.

Применяя такие конструкции можно заметно сэкономить время. Это связанно с тем, что при создании таких свай цементный раствор можно вливать в скважину непосредственно во время процесса бурения.

При проведении работ с большими объемами такая экономия заметна очень существенно. Сама технология начинается с того, что проводится подача цементного раствора в скважину через внутренний желоб.

Впрыск цемента производится с помощью специального приспособления, которое способствует равномерному распределению подаваемого под давлением раствора по сформированной из грунта свае.

В процессе этого, все мелкие частицы, которые имеются на стенках сваи, поглощаются потоком раствора.

В итоге прочность стержня значительно увеличивается, несмотря на то, что скорость его создания довольно высока.

Метод, с помощью которого производится бурение под сваи, с параллельной заливкой раствора, в большинстве случаев используется при формировании фундаментов крупных зданий, а также для укрепления склонов и для защиты стен фундамента от обрушения.

Как устроены буроинъекционные сваи?

Вся конструкция состоит нескольких частей – это штанга, муфта, центратор, буровая колонка, шайбы и гайки.

Шайбы в зарубежных аналогах изготавливаются с применением стали марки 28Mn6. Отечественные аналоги производятся из стали марки 30Г.

Существенное значение уделяется правильно подобранной резьбе. В большинстве случаев, трапецеидальная или круглая резьба значительно увеличивает адгезию раствора, который подается в скважину.

Нарезка осуществляется с ориентировкой на метод холодного проката. При помощи муфт штанга соединяется в цельную буровую колонну.

Представленные соединительные элементы изготавливаются с применением мелкозернистой стали под маркой 28Mn6.

Внутри муфт также нарезается резьба. Когда производится бурение под сваи, то применяется так называемая система GSI, которая позволяет применять буровые колонки.

Каждая отдельно взятая колонка подходит под определенную разновидность грунта. При необходимости наконечники колонок дополнительно укрепляются твердыми сплавами.

Централизаторы изготавливаются с применением таких марок стали, как 42CrMo4 и 42ХМ. Это узловое соединение является одной из ключевых деталей всей конструкции, ввиду того, что от него зависит центрирование всей колонны при проведении работ.

Если сваи не будут точно отцентрированы, то поступающий в скважину раствор не будет способен к равномерному распределению.

Это может провести к различным механическим повреждениям или коррозийным процессам в штангах.

Центратор всегда должен быть на несколько миллиметров выше, чем сама буровая коронка. Гайки, используемые для соединения различных элементов сваи, могут иметь прямую и сферическую форму.

Эти изделия изготавливаются с применением стали марок 42CrMo4, которые известны своей высокой степенью устойчивости к высоким температурам.

Эти детали при производстве проходят дополнительную термическую обработку. После этого показатель их твердости становится равен 26-28 HRC. Шайбы изготавливаются из стали СТ3с.

Как происходит установка буроинъекционных свай? (видео)

Виды и технологические нюансы

Все существующие на сегодняшний день буроинъекционные сваи подразделяются на два основных вида. Эти виды разнятся тем, что имеют разные части, передающие посильную нагрузку на грунт.

1. Сваи-стойки погружаются в глубоко лежащие слои подземных пород и осуществляют передачу нагрузки через пяту.
2. Сваи висячего типа конструируются на том участке, который не имеет крепкого несущего слоя. Они производят передачу нагрузки на грунт, используя для этого боковую поверхность.

Расчет буроинъекционных свай направлен на то, чтобы текущий процесс производства изделий проходил через нужное количество ключевых пунктов, имеющих важное значение. Эти расчетные пункты представлены в виде:

• тщательного заполнения скважины бетоном и его доливкой в процессе оседания смеси;
• плотности мелкозернистого бетона;
• степени прочности бетона.

Для осуществления контроля над двумя последними параметрами необходимо проводить отбор необходимых образцов с частотой равной одному разу в сутки.

В большинстве случаев расчет производится с применением ряда специальных формул, которые публикуются в специализированных строительных справочниках.

В тех видах грунтов, которые имеют высокую степень склонности к оплыванию, применяется обсадка скважин при помощи металлических труб.

Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Иногда можно использовать промывку с участием разбавленных бетонных смесей. Они подвергаются застыванию после того, как шнек затирается в стенки.

Таким образом, формируется достаточно надежная обойма, которая берет на себя функцию обсадки.

Монтаж тех свай, которые снабжены винтовой навивкой не требует проведения предварительных бурильных работ.

Источник

Метод укрепления фундамента при помощи буроинъекционных свай

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 07.01.2020 2020-01-07

Статья просмотрена: 175 раз

Библиографическое описание:

Магарамов, М. С. Метод укрепления фундамента при помощи буроинъекционных свай / М. С. Магарамов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 1 (291). — С. 38-41. — URL: https://moluch.ru/archive/291/66036/ (дата обращения: 19.08.2021).

Укрепление основания фундамента необходимо при появлении признаков разрушении старого фундамента, а также нового вследствие ошибочных проектных расчётов или некачественного выполнения строительных работ. Классические методы по устранению деформаций не всегда применимы. В таком случае используют метод укрепления буроинъекционными сваями, которой технологически сложный и дорогостоящий, но один из самых надёжных и эффективных

Ключевые слова: свая, фундамент.

В современном строительстве этот метод применяется почти для всех типов объектов, имеющих самую разную конструкцию и стоящих на любых грунтах и рельефе. Это универсальный метод для старых и новых фундаментов из любого материала, применяющийся также при разрушении фундаментов, возникшем по причине проектных ошибок и некачественного выполнения строительных работ. Просадки зданий легко устраняются устройством буроинъекционных свай. Этот метод ещё называют цементацией грунтов.

Цементация — это нагнетание под давлением 0,2–1 МПа цементного раствора в пустоты конструкции и подачей его в инъекторы. Обычно цементация происходит комплексно, то есть усиляют и сам фундамент, и кладку стен.

Подготовительные работы очень трудоёмкие: отрывание фундамента, бурение отверстий под сваи, установка специальныхрубок для инъектирования и присоединение их к инъекционным насосам. Отверстия для инъекторов бурятся при помощи перфоратора или буровой установки, шурфы располагаются в шахматном порядке с шагом 0,8–1,2 м.

Затем в пробуренные отверстия вставляются инъекторы (перфорированные трубки диаметром 50 мм) и закрепляются цементно-песчаным раствором. Инъекционная смесь растекается в грунте в радиусе 0,6–1,2 м. Расход бетона, требующегося для укрепления фундамента, напрямую зависит от объёма разрушений в основании, свойств инъекционной смеси и характеристик грунта.

По факту расход наблюдается в пределах 0,2–0,4 от объёма цементируемого грунта в основании фундамента.

Но что же такое буроинъекционная свая? Это конструкция из бетона, устанавливаемая под углом 300–450 к фундаменту с целью переноса нагрузок с него, то есть разгружает основание. Этот метод довольно прост, но практически невозможен без специального оборудования.

Свая состоит из бетона с наполнителями мелких фракций без арматурного каркаса, то есть не армируется. Данный метод один из самых дорогих, так как требует большого количества бетона, который нужно приготовить и доставить на строительную площадку. Для укрепления фундамента количество свай может варьироваться от нескольких единиц до десятков, минимальный диаметр которых 30 см, а глубиной до нескольких метров, что выливается во внушительный объём расхода цемента. На практике глубина погружения сваи напрямую связана с глубиной промерзания грунта и на 0,5–0,7 м больше этой величины.

Сваи обязательно должны быть погружены ниже уровня промерзания грунта, только в таком случае они обеспечивают прочность конструкции, разгружают основание и играют роль главного укрепляющего элемента фундамента.

Основные плюсы метода укрепления основания буроинъекционными сваями:

1. Монтаж может вестись в стеснённых местах городской застройки, где сложно обеспечить доступ строительной технике;

2. Возможность укрепления фундаментов зданий, находящихся в зоне сильных промышленных вибраций;

3. Буроинъекционные сваи способны укрепить даже старые смещённые фундаменты, фиксируют их и разгружают от основной несущей нагрузки от здания;

4. Метод довольно прост в проектировании и позволяет вычислить количество свай и тип конструкции, используя классические методики;

5. Буроинъекционные сваи способны выдержать нагрузку от любого здания, построенного на рыхлых грунтах

Фундамент рекомендуется укрепить, если:

− В фундаменте или стене появились трещины;

− Происходит локальная усадка здания — накренились углы или стены здания по периметру;

− При реставрации или реконструкции аварийного здания, текущее состояние которого необходимо сохранить до начала работ;

− При попадании здания в область промышленных или производственных вибраций, что негативно сказывается на несущей способности фундамента;

6. Буроинъекионные сваи способны выдержать нагрузку от любого здания, построенного на рыхлых грунтах

Фундамент рекомендуется укрепить, если:

− В фундаменте или стене появились трещины;

− Происходит локальная усадка здания — накренились углы или стены здания по периметру;

− При реставрации или реконструкции аварийного здания, текущее состояние которого необходимо сохранить до начала работ;

− При попадании здания в область промышленных или производственных вибраций, что негативно сказывается на несущей способности фундамента;

− При разрушении винтовой сваи или столбчатой опоры в качестве замены можно установить буронабивную сваю;

− Для укрепления здания в зоне плотной городской застройки, где существуют негативные воздействия от рядом стоящих зданий.

Алгоритм рабочих операций по устройству буроинъекционных свай следующий:

1. Выполняется расчёт нагрузок от здания на фундамент, только после этого начинается разработка проекта;

2. Производятся инженерно-геологические изыскания, вследствие чего определяется тип, свойства и состав грунта, количество слоёв и глубина залегания прочного слоя;

3. По плану отверстий в проекте бурятся скважины под углом 300 градусов к фундаменту, глубина расчётная;

4. В пробуренные скважины через инъекторы под определённым давлением нагнетают бетонный раствор с помощью спецтехники и мощных насосов;

5. Скважины между собой и с фундаментом соединяются арматурой. Процесс усиления буроинъекционными сваями:

1. С помощью пневматических буров в фундаменте выполняют отверстия под определённым углом и расчётной глубины;

2. В эти отверстия под давлением 0,2–1 Мпа начинает поступать инъекционная смесь, которая заполняет пустоты в фундаменте.

При бурении скважины уширяется и её подошва благодаря боковому давлению грунта, что способствует увеличению площади основания сваи, вследствие чего свая может выдержать нагрузку больше расчётной. Также этот метод препятствует негативному воздействию грунтовых вод на фундамент, создавая щит из свай, который забирает всю нагрузку на себя.

Метод универсальный, так как его можно применять для любого типа фундаментов, но на каждом объекте подбирается бетон определённого класса. Класс бетона зависит от типа грунта и его свойств, глубины промерзания, уровня подземных вод и несущей способности основания.

Также особенность рассматриваемого метода заключается в том, что даже с виду правильный проект может быть не точным и содержать ошибки, но технология нивелирует эти погрешности, ведь запас прочности у укреплённого основания намного выше. Но составлять проект и производить расчёт основных конструкций должны всё же профессионалы, так как это непростая математическая процедура, а полагаться на онлайн-калькуляторы чревато неприятными последствиями.

Важно отметить, что при устройстве буроинъекционных свай следует приостановить все строительные работы, способные вызывать вибрации в грунте. Иногда используют в качестве защиты от грунтовых сдвигов от близлежащих объектов временный щит.

Данный метод укрепления фундамента буроинъекционными сваями используется для следующих типов оснований:

1. Ленточный тип. В фундаменте бурятся скважины конической формы, в которые помещают армированную сваю и заливают бетоном под определённым давлением;

2. Столбчатые и свайно-ростверковые фундаменты. Сваи монтируются под ростверком как дополнительные опоры, разгружающие основание. Или старые опоры заменяются на новые сваи;

3. Плитный монолитный фундамент. Подбираются сваи исходя из габаритов плиты. Используется высокопрочный бетон. Этот тип фундамента ремонтируется таким методов лишь в крайних случаях.

1. Все о мелкозаглубленных фундаментах и садовых строениях на них. — М.: Bestiary, 2013. — 766 c.
2. Все о строительстве деревянного дома от фундамента до крыши. — Москва: Гостехиздат, 2013. — 256 c.
3. Вялых, В. А. Антропологические исследования как фундамент смыслоориентированного образования. Учебно-методическое пособие / В. А. Вялых. — М.: Флинта, 2014. — 858 c.
4. Гарагаш, Борис Ашотович Надежность пространственных регулируемых систем «основание-фундамент» при неравномерных деформациях основания (количество томов: 2) / Гарагаш Борис Ашотович. — М.: Ассоциация строительных вузов (АСВ), 2016.— 851 c.
5. Горелов, Владимир Межвидовой унифицированный комплекс средств автоматизации пунктов управления и командных пунктов радиотехнических формирований ряда «Фундамент» / Владимир Горелов. — Москва: СИНТЕГ, 2018.— 551 c.
6. Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты включая специальный курс инженерной геологии / Б. И. Далматов. — Москва: Высшая школа, 2017. — 416 c.
7. Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии). Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2017. — 321 c.
8. Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты, включая специальный курс инженерной геологии. Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2016.— 440 c.
9. Далматов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Включая специальный курс инженерной геологии. Учебник / Б. И. Далматов. — М.: Лань, 2017. — 147 c.
10. Дашжамц, Далайн Основания и фундаменты на мерзлых и пучинистых грунтах (на примерах Забайкалья и Монголии) / Далайн Дашжамц. — М.: АСВ, 2016.— 137 c.

Источник