Буронабивной фундамент с обсадной трубой

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

В устройстве надежного фундамента на рыхлых и слабых грунтах применяют обсадные трубы для буронабивных свай, чтобы предотвратить осыпание стенок скважины во время ее бурения, установки арматуры и заливки бетонного раствора. Технология ВПТ пришла в индивидуальное строительство коттеджей из нефтегазовой промышленности, где в течение длительного периода зарекомендовала себя, как надежный способ получить гарантированный результат в сложных геологических условиях. При соответствующей технической оснащенности, буронабивная свая будет иметь любые проектные диаметры.

Необходимость обсадных труб

Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.

Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.

Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.

Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

• сварка;
• резьба;
• специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация – для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

• максимальное использование несущей способности;
• качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
• возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
• постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
• извлечение из ствола крупных камней при бурении;
• отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
• безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых “шеек” (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

1. у трубы Ø 33,5 мм – Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
2. Ø108 мм – Ø146 мм – до 0,5 мм;
3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья. Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину. В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Схематическая последовательность изготовления опорных элементов

Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах. Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

• ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
• вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

• из трубы удаляют попавшую землю;
• в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
• подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
• секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

• бетономешалку;
• дозирующий бункер;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• составной вибросердечник;
• уширитель для пяты сваи;
• сваренный из арматурных прутьев каркас;
• обсадные трубы;
• раствор глины;
• доски для изготовления желобов;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части. При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3. Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина – от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 – 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Особенности промышленных буронабивных технологий

В массовом строительстве изготавливают буронабивные сваи с обсадной трубой по технологии, соответствующей установленным стандартам.

Международные стандарты требуют применять обсадные трубы внутренним сечением от 620 до 2500 мм, наружным – от 640 до 2580 мм. Общая длина трубы не может составлять больше 30 м.

Профессионалы применяют инвентарные обсадные трубы, обеспечивающие прохождение пород любой сложности. Пример первой секции на этом фото.

Режущая кромка обсадной инвентарной трубы

Не извлекаемые конструкции используют на площадках с глинистыми почвами, на песках, супесях, участках, где высокие грунтовые воды разрушают стенки из грунта и препятствуют правильному затвердеванию бетонной массы сразу после внесения ее в скважину.

Все мероприятия предписывается предусматривать на этапе проектирования работ.

Для этого составляется технологическая карта на устройство буронабивных свай с полным описанием всех существенных моментов и образцами необходимой документации.

При установке каждой опоры проводится операционный контроль, который фиксирует полученные параметры в рамках допустимых отклонений, указанных в одном из разделов технологической карты.

Приемку готового свайного фундамента оформляют актом с приложением следующих документов:

• паспорт на сборный ростверк, предоставленный заводами-изготовителями;
• паспорт на бетон буронабивных свай, монолитный ростверк;
• акты приемки арматурных каркасов набивных свай, монолитных ростверков;
• акты сдачи свайного поля, готового ростверка;
• результаты динамических, статических испытаний изготовленных свай.

В технологическую карту включены разделы с указанием мероприятий по организации работ, обоснование всех расчетных показателей, действия по контролю качества, охране труда и охране окружающей среды.

Выбор

Для строительства дома возведение буронабивных свай по технологии ВПТ является одним из самых эффективных способов устройства надежной опоры. Расходы, связанные с необходимостью использования специальной техники и оборудования, впоследствии перекрываются надежностью и длительным периодом безаварийной эксплуатации.

В случае, если на участке в грунтовых водах присутствуют агрессивные стоки промышленного происхождения, от устройства свай следует отказаться.

В глинистых, тугопластичных грунтах (при отсутствии их сыпучести) буронабивные конструкции изготавливают без применения обсадных труб, формируя буром стенку скважины из самой земли.

Все особенности для конкретного участка нужно рассмотреть на стадии проектирования индивидуального домостроения, взвесить все положительные и отрицательные стороны, чтобы на основе тщательного анализа геологических условий участка установить наиболее подходящий вид фундамента.

Источник

Буронабивные сваи с обсадной трубой: особенности и принципы проведения работ

Скважина с обсадкой гарантирует высокое качество основания постройки, длительный срок эксплуатации фундамента и возможность извлечения сваи при аварийных работах. Технология, использующая буронабивные сваи с обсадной трубой, дает возможность выполнить начальный этап строительства на сложных грунтах в более короткие сроки. Такой способ более затратный, но очень эффективный, если потребуется извлечь часть сваи или фильтра из отверстия. Обустройство фундамента и выбор обсадных труб имеет свои особенности.

Технология с применением БНС и обсадной трубы позволяет строить надежные здания на сложных грунтах

Разновидности набивки свай

Буронабивные сваи – один из наиболее эффективных методов обустройства заглубленного фундамента. Его особенность – скважины бурят до требуемой отметки, под сваи формируется ствол с увеличением нижней части и набиванием бетонной смеси (грунта или песка). Так называемое «уширение» нижнего отрезка образуется при бурении грунта специальным оборудованием, позволяющим распирать породу. После этого производится трамбовка бетонной смеси. Иногда используют взрыв направленного действия внизу скважины с целью уплотнения.

Цилиндрические полости в грунтах получают разным способом, из-за чего набивка сваи классифицируется на:

1. Буронабивные.
2. Песчаные.
3. Грунтобетонные.
4. Пневмонабивные.
5. Частотрамбованые.
6. Вибротрамбованые.

Грунты «диктуют» свои условия по выбору технологии, но на сегодня есть возможность строить высотные здания практически в любых условиях, благодаря использованию одной из них. Специалисты определяют, какой метод будет наиболее эффективным:

• без укрепления стенок колодца;
• с глинистым раствором для крепления пробуренного ствола;
• с применением обсадных изделий.

Вид установки свай определяется в зависимости от типа почвы, во многих случаях требуется укрепление пробуренного ствола

Предназначение обсадки в скважинах

Использование обсадных труб – это формирование скважин разного функционала, включая строительство, нефтедобыча или извлечение питьевой воды из глубоких пластов. Они выпускаются зарубежными и отечественными предприятиями по ГОСТу 632–80.

Обсадные трубы имеют характерную форму с подготовленным стыком – для удобства соединения. В некоторых случаях используется сварка или состыковка посредством специальных фиксаторов прижимного типа. Трубы выпускают из разных материалов, преимущественно это асбестоцемент, нержавейка или пластик. Реже используют чугун, дерево и некоторые разновидности полимеров – при бурении свай для бытовых нужд. Все они предупреждают осыпание грунта и заиливание вырытых скважин.

Применение обсадных труб для свай – возможность работы в любых условиях, а сами цилиндрические изделия можно на время оставлять в грунте или извлечь из отверстий. Это так называемые «инвентарные» трубы. Бурение скважин производится посредство специального оборудования (ударным или вращательным методом).

Внимание! В промышленности пригодны только стальные и пластиковые трубы, которым нередко отдают преимущество из-за их доступности.

Трубы имеют разную форму и диаметр, овальность и разностенность, показатель непрямолинейности (повышенной точности), на который существует стандарт:

• изделия от 33,5 мм до 89 мм – в пределах 0,3 мм;
• изделия диаметром от 108 мм до 146 мм – в пределах 0,5 мм;
• в изделиях большего диаметра допустима погрешность более 0,7 мм.

При установке буронабивных свай в качестве обсадки чаще всего используют стальные трубы

Обсадные асбестоцементные трубы для свай имеют толстые стенки, но они более хрупкие, чем другой ассортимент. Их охотно приобретают, благодаря доступности, но у неопытных работников они вызывают некоторые затруднения при организации бурения.

Монтаж обсадной шахты производится поэтапно – каждая труба крепится к предыдущей. В зависимости от технологии, трубы точно также по секциям демонтируют или оставляют в грунте. Об этом должна быть соответствующая запись в журнале технических работ и акте приёмки (на каждую сваю).

Обязательна очистка бурильного проема для свай от осыпавшихся грунтов по завершении данного этапа работ. Используется специальный бур или «штанга Келли» с регулировкой положения лопастей, имеющих функцию захвата.

Преимущество технологии с применением буронабивных свай

Обсадная труба – надежный способ укрепления грунтовой стенки в формируемых отверстиях. Трубы для буронабивных свай состоят из жестко соединенных секций. Использование данной технологии на практике эффективно не только на проблемных грунтах, но и при застройке зданий в мегаполисах на малой площади. Скорость отработки и себестоимость монтажа зависит от основных факторов:

• общее состояние оборудования для бурения;
• диаметр и глубина скважины;
• тип грунтов.

Принцип технологии устройства буронабивных свай с обсадной трубой довольно прост. При формировании глубоких стержней поэтапно формируется буровая шахта со сцеплением труб одна за другую. Важна плотная фиксация обсадных изделий (из любого материала) по мере продвижения вглубь.

1. На подготовленное место устанавливают буровое оборудование, которое делает скважины проектной ширины и глубины.
2. Пластиковые или металлические обсадные трубы для буронабивных свай заглубляют посредством вкручивающего трубы ствола. Требуемый уровень заранее фиксируется в проектной документации.
3. Фрагменты труб сцепляют между собой тем способом, который предусмотрен у изделий из того или иного материала, так называемой «опережающей проходкой».
4. Когда буровой столб полностью сформирован, удаляется грунт, осыпавшийся во время формирования отверстия.
5. В подготовленную шахту вставляют каркас из арматуры под сваи.
6. Подготовленная цементно-песчаная смесь подается порционно – через бетонолитную трубу (набивка свай).
7. Из скважины обсадку извлекают секция за секцией.

В подготовленную скважину заливают небольшими порциями цементно-песчаную смесь

Преимущества безопасной технологии ввода буронабивных свай с обсадной трубой:

• возможность работы возле близко расположенных сооружений, благодаря отсутствию ударных и вибрационных процессов при выемке грунта;
• работа в сложных грунтах (плавуны, водонасыщенные, слабые и осыпающиеся, солончаковые);
• гарантия идеальной вертикали и стопроцентное качество бурения;
• высокая производительность бурового оборудования,
• возможность глубинной работы с перекрытием горизонтов;
• безопасность ведения свайных работ;
• стопроцентная защита скважинных шахт от обрушения и контроль всех этапов процесса;
• защита буровой шахты от грунтовых вод;
• экономия бетона при эффективной заливке (без шеек);
• минимизация количества просчетов при монтаже;
• разбуривание, уширение, извлечение валунов и крупных фракций при работе буром;
• контроль соответствия проектных параметров практической работе;
• максимально возможная несущая функциональность колодца за счет качественной стенки.

Одной из разновидностей обсадных труб являются пластиковые изделия. Полимерные детали выпускаются для разных целей из таких разновидностей материалов:

• ПВД – полиэтилен высокого давления;
• ПНД – полиэтилен низкого давления;
• ПНП – полиэтилен низкой плотности;
• ПВХ – поливинилхлорид.

Толщина стенки обсадных труб варьируется в пределах 40мм. Эти изделия отличаются массой преимуществ:

• достаточной герметичностью соединения;
• отсутствием коррозийных процессов;
• невысокой стоимостью относительно металлических изделий;
• малым весом;
• высокой сопротивляемостью к химической или другой агрессивной среде;
• ускоренный монтаж из-за простого соединения отрезков обсадного цилиндра.

Полимерные обсадные трубы можно применять только для устройства водяных скважин бытового назначения

Единственный минус – обсадные трубы из пластика не отличаются большой прочностью, из-за чего легко разрушить их целостность резким ударом острым инструментом и в качестве обсадки с БНС они не подходят. Эти изделия предпочитают использовать из-за невысокой стоимости и практичности для бурения бытовых скважин под водоснабжение частных домовладений.

Рекомендации по работе в разных грунтах

На территории с агрессивными (природными и производственными) водами от буронабивной технологии с применением данного материала нередко отказываются в пользу асбестоцементных изделий. Без укрепления стенок прорабатывают буровой стержень в набухающих и тугопластичных грунтах.

В сложных геологических условиях трудно обойтись без устройства буронабивных свай с применением обсадных труб. Ее используют и на местности с большой вероятностью оползней и схода лавин, при этом обсадные трубы не вынимают. Иногда приходится укреплять стенки колодца под избыточным давлением воды. В таких условиях специалисты не рекомендуют применять описанную выше технологию.

По завершении работ трубные секции демонтируют, но если предполагается по проекту, то их оставляют в грунте. Иногда это требуется для дополнительной защиты бетонных свай от движения грунта в сложных геологических или сейсмических условиях.

Выбор диаметра изделий

Изделия разного диаметра предлагаются в специализированных каталогах под буронабивные сваи с обсадной трубой. Эти параметры указаны на маркировке и описаны в технической документации (внутренний и внешний) диаметр. Благодаря этому есть возможность наиболее точной подгонки труб под выработку отверстия буром, в соответствии с международными стандартами:

1. Внешний диаметр маркируется – в пределах от 620 мм до 2500 мм.
2. По внутреннему диаметру – в пределах от 640 мм до 2580 миллиметров.

Полезная информация! Не обязательно приобретать трубы большого диаметра ради увеличения производительности водонапорной скважины. Она не может дать больше воды, чем ее может принять водопровод на поверхности и выжать водоносный слой под землей. Диаметр труб должен быть пропорциональным пропускной способности скважины!

Максимальный диаметр обсадных труб, применяемых с буронабивными сваями, составляет 2580 мм

Специалисты рекомендуют при бурении как можно чаще поднимать бур и производить выемку грунта. По завершении бурения 2–3 дней выводить грунтовую жижу и откачивать воду из скважины, чтобы оформить максимальное расширение. Это важно для большего притока воды в скважину.

Глубокий колодец (до 15 м) можно сделать своими руками с помощью аренды оборудования с использованием буронабивных свай с обсадной трубой. Понадобятся бур, тренога для упора, ворот для вращения и соединительные элементы для фиксации труб.

Такую же буровую технологию применяют при основании фундамента, и укрепление стенки производится оптимальным методом. Если самостоятельное выполнение работ кажется затруднительным, можно выполнить часть работ, например, подготовить участок. Наиболее сложные этапы данной технологии доверить специалистам.

Расценки на данный вид работ везде разные, и фирма-исполнитель обязаны представить смету или другую отчетность, где указаны региональные тарифы. Они включают расходы на покупку и доставку труб (если их еще не было). Расценки на монтаж буронабивных свай (по обсадной технологии) должны учитывать:

• составление проекта;
• материал труб;
• тип технологии;
• глубину и ширину скважины;
• геологию участка;
• сроки выполнения работ (срочный или обычный процесс);
• состояние техники;
• общий объем работ (количество скважин).

У каждой технологии есть свои ограничения и преимущества. Все плюсы и минусы необходимо взвесить, принимая решение о выборе методов бурения и укрепления стенок. Однако во многих случаях отдают предпочтение именно технологии, предполагающей применение буронабивных свай с обсадной трубой. Методы укрепления бурового ствола успешно применяется во многих регионах РФ и других странах.

Источник