Технология бурения свай под защитой обсадной трубы

Для обустройства буронабивных свай могут применяться обсадные трубы различных размеров и конструкций. За счет того, что все они имеют стержни большой протяженности, фиксируется очень прочное зацепление трубных конструкций с грунтом. Сама технология обустройства фундаментов с использованием интересующей нас методики достаточно проста. Она состоит из нескольких этапов.

Сначала на выбранное для бурения место ставится специальное буровое оборудование. С его помощью пробуривается скважина требуемой глубины и ширины. Затем обсадная труба погружается до заданной отметки (ее высчитывают заранее и вносят в проект). После этого выполняют следующие действия:

• из полости трубы удаляют осыпавшуюся землю;
• в очищенную полость опускают арматурный каркас;
• из бетоносмесителя (специальный автоматический миксер) в скважину подают бетон в необходимом количестве (данный процесс на языке специалистов называют набивкой);
• трубы по секциям извлекаются из скважины.

Технологическая схема строительства фундамента из буронабивных свай с применением обсадных трубных конструкций выглядит именно так. Понятно, что процесс имеет ряд особенностей, о которых мы расскажем далее.

Можно выделить такие ключевые достоинства описываемой технологии:

• качественная и быстрая набивка скважин бетонирующим раствором;
• безопасность выполнения всех этапов мероприятия;
• максимальное использование несущего потенциала (весьма высокого) свай;
• возможность выполнения процесса в слабых, насыщенных водой грунтах;
• четкий контроль (при выполнении работ) соответствия проектных и реальных геологических и инженерных условий;
• возможность извлечения при бурении крупных камней и валунов;
• отсутствие вибрационных и динамических колебаний грунта.

Кроме того, такая технология исключает вероятность появления в скважине так называемых «шеек» (если в ней предусмотрен арматурный каркас).

 Она дает возможность контролировать буровую операцию при достижении несущего слоя, гарантирует полную защиту стенок скважины от обрушения грунта, позволяет перекрывать горизонты опасных грунтов (например, плывунных).

 Отметим отдельно, что буронабивные конструкции в обсадных трубах допускается эксплуатировать практически в любых климатических условиях.

Под такими трубными конструкциями понимают специальные изделия, которые способны эффективно предупреждать осыпание земли со стен.

Их весьма активно используют в промышленном и гражданском строительстве с целью надежного крепления водных, газовых, нефтяных и иных скважин. Демонстрируют они свою эффективность и для свай. Установка обсадных конструкций производится посекционно.

Отдельные секции соединяются друг с другом при помощи особых стыков-зажимов (Бетоно, Като и другие) либо посредством электродуговой сварки.

По окончании фундаментных работ указанные секции в большинстве случаев снимают. Но в некоторых случаях их оставляют, если того требует проект.

Обсадные трубы имеют разные диаметры (внешние и внутренние), что дает возможность подобрать идеальные их размеры для обустройства конкретного фундамента.

Внешние сечения труб по распространенным международным стандартам LEFFER и BAUER варьируются в пределах от 620 до 2500 миллиметров, внутренние – от 640 до 2580 миллиметров.

Погружение обсадных изделий выполняется следующими способами: посредством забивки трубы; при помощи вибростола (спецоборудование для вибропогружения трубных секций в землю); с использованием бурового оборудования. При этом сама операция бурения грунта может осуществляться ударным или вращательным способом.

Вращательная методика предполагает, что берется одна секция, по ее геометрическим параметрам выполняется лидер-скважина, а затем эта самая секция опускается в полученное отверстие.

После этого процесс повторяется – берут вторую секцию, замеряют размеры, осуществляют бурение, вставляют трубу. Операция длится до тех пор, пока вся конструкция не будет заглублена до заданной отметки.

Ударный способ погружения принципиально иной. Обсадка при нем идет с некоторым опережением по отношению к забою либо следом за ним (в зависимости от того, какие параметры проходимости имеет земля).

 Затем по мере необходимости производится монтаж или же наращивание секций трубы.

Сваи можно монтировать без выполнения крепления стенок в тех случаях, когда грунт имеет тугопластичный и твердый характер (например, набухающий либо глинистый грунт), а также при общей протяженности свай не более 30 метров. А вот изделия с креплениями целесообразно применять тогда, когда фундамент устраивается:

• в районах с оползневыми грунтовыми явлениями;
• в стесненных условиях;
• на землях со сложными геологическими условиями.

• 
• Нежелательно использовать описанную технологию для фундаментных работ, при которых необходимо выполнять укрепление скважинных стен избыточным водяным давлением.

Буронабивные сваи: технология устройства, преимущества, цена в Москве

В компании Бест-Строй стоимость буронабивных свай — от 18500 рублей за куб.м.

Буронабивные сваи (БНС) — железобетонные опорные конструкции фундаментов зданий, выполняемые по месту расположения методами бурения, армирования и бетонирования. Расчёт устройства буронабивных свай для вашего объекта!

Готовое свайное поле с выпуском арматуры для связи с фундаментной плитой высотного здания, выполненное специалистами компании Бест-Строй с помощью буровой установки Bauer BG28

Преимущества буронабивных свай

• высокая несущая способность по грунту и по материалу опоры
• погружение свай на глубину до 45 метров и в отдельных случаях даже глубже, что недоступно при копровом методе погружения
• при изготовлении БНС отсутствуют мощные динамические воздействия через грунт на основания соседних зданий (как при забивке), поэтому этот способ широко используется в Москве и других городах с плотной застройкой
• при устройстве БНС сохраняются прочностные свойства глинистых грунтов
• обеспечивают устройство свайного фундамента в водонасыщенных, плывунных грунтах, с высоким уровнем фильтрации подземных вод (при использовании обсадных труб).

Группа буровых установок на устройстве фундамента опор эстакады на БНС в непосредственной близости от ж-д полотна — авто-дорожная развязка северо-восточной хорды, Москва

Высокая несущая способность обеспечивается погружением на большую глубину в грунт, где по результатам геологических изысканий обнаружены более плотные слои. А также диаметром, достигающим 1500 мм, что даёт большую площадь опоры.

К минусам можно отнести значительно более высокую стоимость изготовления.

По технологии буровые сваи изготавливаются прямо по месту расположения. В пробуренную скважину подаётся бетон и усиливающий арматурный каркас. Используется бетон класса по прочности B10-B80.

Арматурный каркас выполняется из арматурных стержней и проволоки. Свая готова после полного затвердевания бетона. Диаметр буронабивных свай от 400 до 1500 мм, а глубина погружения до 45 м.

В промышленном и дорожном строительстве (больших мостов, например) диаметр может превышать 2000 мм, а глубина — 70 м.

Основные элементы технологии: бурение, армирование, заливка бетоном. Основные проблемы, с которыми сталкивается эта методика относятся к поддержанию должных технических условий. С проблемой осыпания почвы и защитой от грунтовых вод справляются несколькими способами.

По технологии изготовления БНС различают:

• Устраиваемые под защитой инвентарных обсадных труб, в грунтах любых категорий; но, как правило в слабых, рыхлых, водянистых или с высоким уровнем грунтовых вод и при высокой скорости их фильтрации.
• Под защитой бентонитового (глинистого раствора).
• CFA-сваи, устраиваемые по методу НПШ (непрерывного полого шнека), есть ограничения по диаметру скважины и группам грунтов.
• Раскатчиком грунта без его извлечения на поверхность, применим в прочных грунтах.
• Шнековым бурением без защиты с последующим бетонированием, применим в прочных грунтах.

По конструкции БНС различают:

• Равномерного круглого сечения по всей глубине.
• Равномерного круглого сечения с расширением внизу.
• С камуфлетной пятой, выполняемой взрывом небольшого пиротехнического заряда в забое скважины и заполняемой сверху бетоном.
• Буроинъекционные — в небольшую по диаметру скважину под давлением по бетонолитным трубам подают раствор.
• Буроопускные — в пробуренную скважину, заполненной несхватившимся раствором погружают забивную железобетонную сваю.

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Изготовление буронабивных свай с обсадной трубой — технология хорошо отработанная и высоконадёжная. Она позволяет выполнять сваи в грунтовых условиях любой сложности, кроме скальных пород. А также даёт необходимые возможности, чтобы соблюсти технические условия не смотря ни на какие известные подземные препятствия и помехи.

Устройство БНС с обсадной трубой на строительстве фундамента автодорожной развязки в Бирюлёво, Москва

Сваи обсадной трубой выполняются с применением сложной тяжёлой строительной техники, процедура трудоёмка и требует технико-экономического обоснования использования (подвижные, слабые, крупнообломочные, обводнённые, другие сложные грунты, исключающие проходку без жёсткой защиты; невозможность применения более простых технологий) и состоит из следующих основных операций:

• установка бурового станка на ось скважины;
• заглубление инвентарной трубы вдавливанием с обратно-поступательным вращением до опорных слоёв;
• может использоваться не только основной силовой агрегат буровой установки, но и специальный обсадной стол с особо мощным вращающе-вдавливающим усилием;
• инвентарные трубы состоят из секций ограниченной длины и на глубокие скважины их уходит несколько штук, имеющих на стыках специальные замки;
• бурение скважины до несущего слоя с заглублением в него на 10–15 см;
• извлечение выбуренной породы шнеком или ковше-буром на поверхность;
• поскольку изготовление скважины на большую глубину связано с огромными усилиями, энерго- и трудо-затратами, технология предусматривает чередование операции погружения инвентарной трубы с операцией выбуривания породы из внутренней полости — до достижения проектной глубины;
• погружение заранее подготовленного пространственного арматурного каркаса в скважину (предварительно арматура должна быть очищена от почвы и ржавчины), у каркаса должны быть габаритные элементы, обеспечивающие центровку и отстояние от стенок не менее 60 мм;
• погружение бетонолитной трубы, которая может быть стыкована из секций или спускаться в забой одновременно с пространственным каркасом;
• подача бетонного раствора из бетономиксера под давлением с помощью бетононасоса в забой, до отметки полметра над выходом бетонолитноого рукава, далее бетонолитный рукав поднимается одновременно с заполнением скважины бетоном;
• выполнен оголовок для скрепления с ростверком или фундаментной плитой;
• извлечение обсадной трубы.

Устройство свай по буронабивной технологии с обсадными трубами на строительстве фундамента многоэтажного дома в Москве.

На фотографии выше — слева направо: буровая установка Casagrande погружает обсадную секцию с помощью осцилятора (обсадного стола). Рядом складированы резервные секции. На дальнем плане армокаркасы для армирования свай и подъёмный кран для подачи их к скважинам.

Бетономиксер подаёт бетонную смесь в скважину, пробуренную установкой Bauer. Попутная откачка и отвод грунтовых вод. Работы проводятся в котловане, крепление стен которого выполнено откосами и ограждением из трубошпунта с забиркой.

В условиях плотной городской застройки.

Технология погружения буронабивных свай НПШ

Технология свай CFA (Continuous Flight Auger) или НПШ (Непрерывный Полый Шнек) позволяет решить основные проблемы погружения свай с высокой производительностью.

Бурение выполняется на проектную глубину в один проход с помощью буровой колонны, состоящей из полых шнеков. Проблемы с осыпанием стенок скважин больше нет.

Наконечник буровой колонны снабжён заглушкой, предотвращающей попадание почвы внутрь.

Технология CFA / НПШ (Непрерывный Полый Шнек)

Технология НПШ обладает в разы более высокой производительностью — благодаря технологическим особенностям сокращены трудовые затраты и сроки выполнения работ.

Бурение буронабивных свай под защитой глинистого раствора происходит по схеме: буровая установка извлекает грунт из забоя на ребордах шнека, а бентонитовый раствор в этот момент выполняет функцию удержания стенок скважины от обрушения.

Глинистый раствор за счёт высокой плотности создаёт избыточное давление на стенки скважины и грунтовые воды, удерживает стенки скважины от обрушения. Дополнительное укрепление стенок происходит, когда бентонит проникает вглубь породы и как бы бетонирует её.

Бентонит способствует более плавному бурению, смазывает буровой инструмент и охлаждает буровую головку. Облегчает вывод шлама из забоя, препятствует налипанию породы на буровой инструмент.

БНС армируются на всю длину в случае слабых водонасыщенных грунтов. В остальных случаях допустимо частичное армирование, или даже только оголовка для связи с ростверком.

Каркас армирования для буронабивных свай изготовляют из арматурной стали класс А-3, продольных железных рифлёных стержней диаметром не менее 18 см с навитой по спирали с шагом 40 см железной проволокой диаметром не менее 6 мм, соединенных в местах пересечений сваркой.

Используется специальная проволока ВП-1, рифленая бухтовая арматура, гладкая или горячекатаная катанка.

Буровые сваи в условиях плотной застройки

Основное применение буронабивных свай — устройство фундаментов высотных зданий в густо застроенных центральных районах городов. Этот метод обеспечивает необходимую несущую способность.

Но главное, исключает вибрацию грунта, свойственную забивке.

И в какой бы сложной градостроительной обстановке не возводилось новое здание — применение буронабивной технологии позволяет с высокой точностью обойти уже существующие подземные коммуникации.

Здесь то на помощь приходит технология выполнения буронабиввых свай прямо по месту расположения, предлагающая щадящий способ устройства свай с наименьшим уровнем динамических воздействий на почвы по всей проектной глубине.

Бурение скважин под сваи не нарушает структуру прилегающих грунтовых слоёв, т.к. отсутствуют ударные динамические воздействия, а вибрация минимальна.

Этим достигается сохранение природной крепости и возможность использования прочностных свойств грунта в их полном объёме.

Свайный фундамент на буронабивных сваях

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.

Бурение скважин и свай под защитой инвентарных труб: цены, расчет

Устройство буронабивных свай под защитой инвентарных труб, в основе данного метода лежит бурение скважины и дальнейшее ее заполнение бетоном. Для крепления стенок скважины ниже уровня грунтовых вод или в слабых грунтах используется инвентарная (или обсадная) труба. 

Бурение скважин под защитой инвентарных труб

При устройстве данного типа свай, бурится скважина под защитой инвентарных обсадных труб, которые задавливаются в грунт буровой установкой с последующей их очисткой шнеком или ковшбуром. Их применение позволяет выполнять работы в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений, исключает обсыпание стенок и деформацию грунтов.

Также упрощает содержание строительной площадки, сокращает потребность воды. Изготавливается арматурный каркас, который в дальнейшем монтируется в пробуренную скважину и методом ВПТ с применением бетонолитных труб укладывается бетон. Инвентарные обсадные трубы по мере заполнения скважины бетоном извлекаются.

На следующем этапе, при зачистке «головы» сваи, верхний «шламовый» слой бетона срубается.

Технология устройства буронабивных свай под защитой инвентарных труб

Буронабивные сваи под защитой инвентарных труб это один из самых практичных способов возведения фундамента здания. Для того чтобы повысить несущую способность, их выполняют с уширением в нижней части (уширение пяты сваи) .

После бурения скважины, которое производится под защитой инвентарной трубы, в нее устанавливается каркас, и скважина порционно заполняется бетонной смесью. После окончания этих работ инвентарную трубу вынимают из скважины по секциям.

Во время бурения грунт  извлекается  поверхность и погружается на автотранспорт для транспортировки на полигон .

Применяемое оборудование:

• Буровые установки: LIEBHERR LB-24,28,  инвентарные обсадные и бетонолитные трубы, шнек ковшбур.

Устройство свай под защитой инвентарных труб на различных типах грунтов

Благодаря тому, что данные сваи можно устраивать на большую глубину с большим размером диаметра, их можно применять даже на оползнеопасном склоне.

В обводненных грунтах устройство буронабивных свай под защитой инвентарных труб во временном отношении более продолжительно, чем устройство свай свай по технологии CFA. Заплывание скважины, которое возможно из-за наличия грунтовых вод, задерживают обсадными трубами.

После того как бетон заливают, обсадные трубы извлекают. Применение обсадных труб сильно замедляет темпы строительства и повышает его стоимость.  Иногда применяют альтернативный метод – вместо обсадных труб заполняют скважину специальным раствором (бентонит или полимеры).

За счет давления раствор держит скважину и появляется возможность продолжать закачивать бетон. Такой метод также приводит к удорожанию строительства и замедляет его темпы.

Кроме того, здесь еще важен природосберегающий фактор: часть раствора неизбежно оказывается на поверхности грунта, что ведет к ухудшению экологии окружающей среды. В слабых грунтах возведение фундамента таким методом неминуемо приведет к их реструктуризации.

В результате таких процессов объём выбуренного грунта, может быть  значительно больше объёма ствола. Это грозит неравномерным оседанием зданий, появлением трещин и деформации сооружений. Последующее оседание грунта может достичь отметки ниже проектной.

Во время прохождения водонасыщенных грунтов необходимо создать противодавление в скважине, заполнив ее глинистым раствором или водой, либо создать протяженную грунтовую пробку.

Использование инвентарной трубы позволяет перекрыть горизонт водонасыщенных грунтов, обеспечить контроль параметров  сваи и безопасность ведения буровых работ, а также гарантировать качественное заполнение сваи бетоном. 

Преимущества буронабивных свай под защитой инвентарных труб

Главным преимуществом буронабивных свай является возможность их обустройства на большую глубину и большой диаметр. Применение таких свай хорошо зарекомендовало себя в тех случаях, когда сооружение во время эксплуатации будет подвергаться большим нагрузкам.

С успехом применяются буронабивные сваи под защитой инвентарных труб в местах точечной застройки, в стесненных городских условиях, а также в тех случаях, когда строительство идет вблизи возведенных зданий.

В таких случаях при строительстве фундамента рядом стоящие здания не страдают, так как отсутствуют динамические нагрузки. Также исключается деформация грунтов и осыпание стенок сооружений.

К тому же упрощается содержание строительной рабочей площадки, уменьшается расход воды и, естественно, снижаются расходы.

К другим преимуществам буронабивных свай под защитой обсадных труб следует отнести:

• безошибочный контроль процесса бурения, позволяющий засечь достижение несущего слоя;
• возможность раздробления валунов;

Благодаря своей высокой надежности, этот вид свай является самым популярным среди мостостроителей и транспортных строителей.

Устройство бурозабивных свай под защитой обсадной трубы

Комплекс работ по устройству буронабивной сваи:

• бурение скважины с погружением обсадной трубы;
• опускание в скважину арматурного каркаса с его наращиванием;
• укладку бетонной смеси со сборкой и разборкой бетонолитной трубы и извлечением обсадной трубы;
• уровой установки для устройства очередной буронабивной сваи с перекладкой опорных плит и шпал.

Технологический процесс по устройству буронабивных свай с обсадным трубами отличается следующими особенностями:  

• крепление стенки скважины осуществляется на всю глубину стальными инвентарными обсадными трубами; поэтому не требуется заполнение скважины глинистым раствором или водой с постоянным поддержанием необходимого их уровня;
• участие буровой установки необходимо в течение полного периода устройства буронабивной сваи, включая бетонирование, так как с помощью привода буровой установки производится уплотнение подводного бетона путем поднятия и опускания обсадной трубы, а также постепенное извлечение ее по мере укладки бетонной смеси в скважину.

Комплекс работ по устройству буронабивных свай включает следующие процессы:  

• подготовку площадки под буровую установку для бурения очередной скважины с перекладкой железобетонных дорожных и опорных плит и шпал, с планировкой подсыпки, с перемещением и наводкой буровой установки по осям скважины;
• бурение скважины (в несвязных грунтах — разработка грейфером, в плотных грунтах — разработка с помощью долота с удалением разрыхленного грунта — грейфером) с опережающим погружением обсадной трубы и наращиванием ее секциями;
• очистку забоя с помощью желонки;
• установку арматурного каркаса в скважину с устройством при необходимости стыка его секций в вертикальном положении;
• сборку и опускание бетонолитной трубы;
• укладку бетонной смеси в скважину методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).

Разработку скважины в несвязных грунтах производят грейфером. Скважина на всю глубину ограждается обсадной трубой, погружаемой в процессе извлечения грунта с опережением забоя на высоту не менее чем на 2 м. При достижении режущей фрезой проектной отметки погружение обсадной трубы должно быть прекращено во избежание разрыхления грунта в основании сваи.

Обсадная труба состоит из секций длиной 6; 4 м и при необходимости 2 м. Общую длину обсадной трубы принимают из расчета возвышения верха трубы над поверхностью рабочей площадки на 1 м для размещения и вертикального челночного движения стяжного хомута.

Сначала устанавливают по осям скважины ножевую секцию, представляющую собой стандартную секцию обсадной трубы длиной 6 м с зубчатой режущей фрезой, зажимают ее стяжным хомутом с гидравлическим приводом и погружают до отказа путем вдавливания с периодическим вращением. Затем на верх секции трубы насаживают кольцевой переходник для предохранения торца трубы от повреждения грейфером.

Далее грейфер поднимают в рабочее положение и начинают извлечение грунта из скважины до отметки, находящейся на 2 м выше низа обсадной трубы. Потом повторяют операцию заглубления обсадной трубы на возможную глубину в зависимости от группы грунта, после чего снова извлекают грунт из скважины грейфером, пока забой не достигнет на новом уровне отметки, превышающей на 2 м низ обсадной трубы.

После заглубления ножевой секции обсадной трубы на 5 м, когда возвышение ее над уровнем подсыпки составит 1 м, грейфер опускают на рабочую площадку, с верха обсадной трубы снимают переходник и производят наращивание обсадной трубы путем пристыковки на болтах следующей секции в вертикальном положении.

Обсадную трубу снова погружают до отказа, надевают переходник, поднимают грейфер в рабочее положение и продолжают разрабатывать скважину, чередуя в том же порядке погружение обсадной трубы и извлечение грунта грейфером.

По окончании разработки скважины забой очищают от бурового шлама с помощью желонки. В это время необходимо проверить фактические размеры скважины, отметки устья, скважины и забоя, расположение скважины в плане, а также соответствие грунта основания данным инженерно-геологических изысканий.

Затем в скважину опускают арматурный каркас, состоящий (при высоте более 12 м) из двух секций. Стыковка секций арматурного каркаса производится путем перепуска рабочих стержней верхней секции относительно рабочих стержней нижней секции на 20 диаметров стержней с прихваткой электросваркой внахлестку.

Для этого нижнюю секцию опускают в скважину до тех пор, пока место стыковки не достигнет устья скважины, и фиксируют в этом уровне с помощью поперечных стержней, закладываемых в каркас под кольцо жесткости и опираемых на верх обсадной трубы.

После установки верхней секции и прихватки рабочих стержней внахлестку поперечные стержни удаляют, и арматурный каркас опускают на полную глубину скважины.

Для обеспечения защитного слоя бетона к рабочим стержням каркаса в местах их перехвата кольцами жесткости с внешней стороны приваривают ограничители в виде скоб, располагаемых в плоскости стержней, или привязывают бетонные прокладки.

Секции арматурного каркаса перед опусканием в скважину должны быть тщательно очищены от ржавчины и грязи.

По окончании установки арматурного каркаса производят подготовительные работы перед бетонированием — сборку и опускание в скважину бетонолитной трубы. Звенья бетонолитной трубы укрупняют в секции длиной по 10 м с помощью разъемных хомутов.

Стыковку секций бетонолитной трубы производят с применением тех же хомутов в вертикальном положении при опускании ее в скважину. При этом ранее опущенный участок бетонолитной трубы фиксируют над устьем скважины с помощью хомута, надеваемого на ее верх с опиранием на шпалы, уложенные на обсадную трубу.

Верхним звеном бетонолитной трубы является приемный бункер с наружными огражденными площадками и лестницей. Бетонолитная труба должна быть установлена по оси скважины.

Бетонную смесь подают в приемный бункер из бадьи. Бетонолитную трубу устанавливают в скважине таким образом, чтобы ее низ оказался на 200 — 250 мм выше забоя скважины. Перед бетонированием в устье бетонолитной трубы подвешивают пробку для изоляции бетонной смеси от воды.

Первоначально заполняют бетонной смесью бункер и часть бетонолитной трубы над пробкой. Затем пробку извлекают и производят непрерывную подачу в бункер бетонной смеси из бадьи, приподнимая краном бетонолитную трубу по мере прохождения по ней бетонной смеси.

Объем первой порции бетонной смеси назначается из условия заглубления низа бетонолитной трубы в уложенную смесь не менее чем на 0,8 м.

Низ бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в уложенную смесь на 1 — 2 м. По мере бетонирования и подъема бетонолитной трубы ее укорачивают путем удаления очередного звена. Одновременно извлекают обсадную трубу и демонтируют ее по секциям.

Необходимые перерывы в бетонировании скважины, связанные со снятием секций обсадной и бетонолитной труб, демонтажом и обратной установкой бункера, должны быть менее сроков схватывания бетона.

При подъеме бетонолитной трубы ее демонтируют звеньями длиной 3 — 4 м с предварительным снятием и последующим присоединением бункера после удаления каждого звена.

Для удаления очередного звена бетонолитной трубы прекращают ее подъем, когда уровень смеси в трубе находится на 20 см ниже разъединяемого стыка.

Часть бетонолитной трубы, расположенную ниже удаляемого звена, закрепляют с помощью хомута, опираемого на шпалы, уложенные на обсадную трубу.

Удаляемое звено снимают вместе с бункером, опускают на площадку и отсоединяют от бункера. Затем бункер снова присоединяют к оставшейся части бетонолитной трубы.

С помощью гидравлического привода в целях уплотнения бетона колонна обсадных труб в процессе бетонирования совершает поступательно-вращательное движение с последовательным подъемом на 20 — 30 см и опусканием на 10 — 15 см. Поэтому извлечение обсадной трубы происходит постепенно.

Бетонную смесь, уложенную на высоту 3 м, уплотняют глубинными вибраторами.

Если уровень рабочей площадки находится ниже верха сваи (при сооружении безростверковых опор), бетонирование ведут до окончательного заполнения бетонной смесью скважины, удаляют загрязненный слой бетонной смеси, после чего устанавливают инвентарный кондуктор и бетонируют оголовок сваи.

При устройстве буронабивных свай с ростверками уровень рабочей площадки находится выше верха свай, т.е. верх свай размещен ниже устья скважины.

В этом случае бетонирование ведут до отметки, превышающей на 0,5 м проектную отметку верха свай, полученную из расчета всплывания слоя шлама и последующей его срезки.

При разработке котлована под ростверк лишняя часть бетона сваи вместе со шламом вырубается.

Устройство буронабивных свай с применением обсадной трубы на всю длину скважины необходимо вести в соответствии с «Руководством по устройству буронабивных свай большого диаметра», М., НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР, 1977.

Чертеж буронабивной сваи