Разновидности и устройство буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи: устройство, виды, монтаж

Возведение столбчатого и любого другого типа фундамента требует внимания к обеспечению достаточного уровня прочности. Это служит гарантом качества возводимой конструкции и надежности в ее будущей эксплуатации. Существует множество методик, которые призваны обеспечить устойчивость фундамента. Среди них много инновационных и пока не подтвержденных достаточным числом примеров, но есть и проверенные неоднократно.

Стоит детально разобраться и ответить на вопрос: буроинъекционные сваи — что это такое?

Устройство буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи, технология производства которых требует особого внимания, призваны создать фундамент высокой надежности. Само устройство буроинъекционных свай гарантирует устойчивость конструкции. Их производят с использованием армирующих элементов.

В оптимальной ситуации после извлечения бурового инструмента, которым выполняют скважины, следует погружать каркас из арматуры. Сегменты, составляющие этот каркас, скрепляют сваркой или проволокой. Стыки должны быть прочными и обеспечивать работоспособность «скелета».

Если сваи небольшие, то допускается погружать каркас в уже закаченную инъекционную смесь.

Устройство буроинъекционных свай

Подача используемого раствора осуществляется с помощью полого бурового шнека или трубы, которая извлекается или остается в массе бетона. В работе применяют насосы, создающие давление до 30 атмосфер. Инъекцию по созданию сваи выполняют до тех пор, пока смесь не станет выходить из устья скважины.

Технология устройства буроинъекционных свай определяет объем смеси в 1,25 – 2,5 от объема созданной скважины. В некоторых ситуациях этого объема может не хватить, что связано с рыхлостью стенок и просачиванием смеси в грунт.

Рекомендованный раствор для инъекционных работ — марки П4. В проекте закладываются характеристики прочности бетона. Использованный раствор должен обеспечить выход на определенный уровень прочности в положенное время.

Виды буроинъекционных свай

Буронабивные и буроинъекционные сваи, отличия между которыми являются основным фактором выбора, служат лидерами в методике создания свай для столбчатого фундамента. Главное отличие — это способ подачи раствора для инъекции в созданную скважину. Стандартная технология корректируется в каждом конкретном случае в зависимости от характеристик грунтов и строения.

Глинистый грунт позволяет применять сваи без использования обсадки. Эта технология допустима в том случае, если грунт содержит мало воды. Технология применима для строительства несущих элементов, имеющих ширину не более 18 см. Работы выполняют шнековой установкой с выемкой грунта из забоя. При создании скважин необходимо стремиться обеспечить герметичность и прочность скважины, что достигается подбором оптимального диаметра забойного долота и шнека.

Если грунт на участке застройки не прочный, а также склонен к размыву и оплыванию, то скважины обсаживают металлическими трубами. Это позволяет сохранить прочность сваи и сэкономить на затратах раствора.

Если производится монтаж буроинъекционных свай с винтовым элементом, то предварительное бурение не требуется. Методика производства работ схожа с возведением свайно-винтового основания. На трубу для инъекции навинчивается специальный наконечник. После этого начинается ввинчивание трубы в указанную точку основания.

Среди многообразия предлагаемых вариантов буроинъекционных свай выделяются 2 основных вида, являющиеся лидерами технологии:

1. Сваи-стойки. Этот тип конструкции представляет собой вытянутый столб, который погружается в глубокие горизонты грунта и передает эксплуатационную нагрузку через пяту.
2. Опоры висячего типа. Этот вариант актуален для участков, не имеющих прочного горизонта в грунте. В этом типе элемента нагрузка передается через боковую поверхность.

Перед производством работ, архитектор, принимающий техническое решение и разрабатывающий технологию производства, тщательно изучает имеющие предпроектные данные и характеристики будущего строения. После этого принимается решение о конкретном типе буроинъекционных свай и особенностей их создания.

Детальный расчет буроинъекционных свай призван помочь сделать проект оптимальным с точки зрения затрат времени и денег, а также выйти на запланированную мощность конструкции в результате.

Пункты расчетов включают в себя:

• Полное заполнение созданной скважины инъекционной смесью, а также дополнительное заполнение после оседания.
• Расчет плотности бетона, используемого в работе.
• Анализ степени прочности бетонной смеси.

В процессе непосредственного производства работ осуществляется текущий контроль, с отбором проб бетона.

Оборудование для установки буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи создаются с применением специального оборудования. Самостоятельно, с помощью подручных инструментов, сделать сваи можно только в малых проектах, и то уровень качества будет существенно снижен.

Разнотипные установки для БИС (буроинъекционных свай) различаются мощностью и характеристиками подачи смеси в забой. Обязательным элементом является специально разработанный силовой агрегат, который позволяет работать в грунтах различной плотности и характеристики.

Съемные навесные установки могут быть установлены на любой транспорт и не требуют специальной техники. Мощный насос равномерно подает смесь в скважину и так происходит заполнение. Именно насос является главным элементом конструкции.

Усиление фундаментов буроинъекционными сваями

Усиление фундаментов буроинъекционными сваями осуществляется в процессе эксплуатации здания, и реже в ходе строительства. Осадка здания и возникновение некоторого крена конструкции стимулирует к быстрому принятию конструктивного решения. С помощью БИС можно оперативно устранить ошибки и недоработки в отношении прочности и устойчивости основания.

Признаками необходимости усиления являются:

• Появление на стенах трещин различной формы и величины.
• Аварийное состояние дома.
• Наклон элементов конструкции.
• Погружение здания в грунты.
• Возникновение грунтовых вод и подмывание основания.

Усиление фундаментов буроинъекционными сваями

БИС выполняется с помощью бурения с использованием специальной конструкции. Также данную методику применяют для улучшения качества и скорости возведения ростверков.

Самостоятельно выполнять данные работы не стоит. Проблема заключается даже не в том, что сложно найти подходящую технику. Особенность в том, что без надлежащих расчетов и проектирования усиления можно прийти к обратному эффекту и полностью разрушить основание.

Если ваш фундамент проявляет признаки неустойчивости, то быстрее обращайтесь к специалистам. Они выполнят усиление фундаментов буроинъекционными сваями в кратчайшие сроки, до наступления необратимых последствий.

Рекомендации по применению буроинъекционных свай

Необходимость монтажа БИС вызвана отсутствием возможности сделать опоры забивным путем. Данный тип свай рекомендуется применять в следующих ситуациях:

Монтаж и применение БИС

1. Потребность в дополнительной прочности при превышении проектной нагрузки на основание. Например, при возведении надстроек в здании или установке тяжеловесного оборудования.
2. Строительство фундаментов на сложных грунтах.
3. Ведение строительства поблизости от существующих зданий при вероятности обрушения смежных строений.
4. Устранение крена здания при осадке.

Использование технологии буроинъекционных свай позволяет оперативно устранять огрехи возведения фундаментов различного типа.

Буроинъекционные сваи

Буроинъекционные сваи (БИС) — технология, широко используемая как в промышленном, так и в гражданском строительстве. БИС представляют собою бетонные конструкции диаметром от 120 до 300 мм и глубиной заложения до 20 метров, изготовленные посредством инъекций бетонного раствора внутрь скважины в процессе ее бурения.

БИС относятся к категории «висячих» свай, поскольку основную несущую способность они получают не за счет уширения опорной пяты, а за счет прочности контакта боковой поверхности сваи и почвы.

Рис. 1.1: Этапы создания буроинъекционных свай

Рассмотрим основные преимущества буроинъекционных свай:

• Несущие характеристики данного вида свай в насыщенной влагой почве и грунтах склонных к пучению на порядок превосходят характеристики аналогов;
• Буроинъекционные сваи обладают небольшими габаритами, в сравнении с буронабивными конструкциями, но при этом не уступают им в плане прочностных характеристик;
• Буроинъекционная технология возведения свай не оказывает негативного воздействия на грунт и фундаменты уже возведенных зданий, такие сваи могут создаваться в густонаселенной черте города и на склонных к оползням территориях;
• Экономичность — буроинъекционная технология в большинстве случаев реализуется без использования обсадных труб, что значительно удешевляет ее стоимость;
• Минимальное количество земляных работ обуславливает высокую скорость монтажа фундамента из буроинъекционных свай.

Важно! среди всех типов свайных фундаментов, БИС являются наиболее оптимальным вариантом в плане соотношения стоимости обустройства и эксплуатационных характеристик.

Где применяются буроинъекционные сваи

К устройству буроинъекционных свай прибегают в случаях, когда в силу особенностей грунта другие виды свайных фундаментов применяться не могут. Также существуют случаи, когда именно буроинъекционные сваи являются наиболее предпочтительным вариантом.

Рис. 1.2: Укрепление фундамента дома буроинъекционными сваями

Разберемся, в каких ситуациях лучше всего применять сваи буроинъекционного типа:

• Необходимость укрепления уже возведенных перегруженных фундаментов (при надстройке помещений);
• Для укрепления фундаментов при изменении эксплуатационных нагрузок построек (замена производственного оборудования на более габаритное, увеличение мостов);
• При возведении построек в сильно застроенной черте города либо при строительных работах в условиях ограниченного пространства (на территории действующих заводов и предприятий);
• Для исправления крена фундаментов, возникшего в результате их осадки;
• При строительстве зданий на проблемной почве.

Буроинъекционные сваи очень часто применяются при реконструкции оснований, поскольку инъекционная технология позволяет выполнить укрепление проблемного фундамента не нарушая структуру грунта, на котором расположено здание и, тем самым, не усугубляя аварийную ситуацию.

Совет эксперта! Буроинъекционное укрепление значительно уменьшает объем земляных работ (нет необходимости рыть котлован вокруг здания), что существенно ускоряет темпы реконструкции.

Рис. 1.3: Укрепление грунта буроинъекционными сваями

Виды буроинъекционных свай

Классификация буроинъекционных свай выполняется исходя из технологии из монтажа, согласного которой выделяют:

• БИС без дополнительной обсадки скважины;
• БИС с обсадкой скважины;
• БИС с винтовой навивкой.

Буроинъекционные сваи без обсадки используются для создания фундаментов в нормальной почве, в которой содержится минимальное количество грунтовых вод. БИС без обсадки имеют ограничение в максимальном диаметре, который не может превышать 180 мм.

Тип подачи раствора при возведении БИС без обсадки выбирается исходя из их диаметра — это может быть как самотечная подача в уже пробуренную скважину, так и подача инъекционной трубой, которая наполняет скважину бетоном сразу по достижению буром ее забоя. БИС без обсадки обязательно укрепляются армокаркасом.

В почве с недостаточной несущей способностью (влагонасыщенных и склонных к сдвигам грунтах) практикуется укрепления скважин под БИС обсадными трубами. Такие трубы представляют собою металлическую гильзу, помещенную в пробуренную скважину, внутрь которой нагнетается бетонный раствор.

Рис. 1.4: Устройство буроинъекционной сваи с обсадной трубой

Метод монтажа БИС с винтовой навивкой отличается от технологии возведения обычных БИС. Скважины для таких свай образуются посредством бурения грунта винтообразным наконечником закрепленным на инъекционной трубе. На стволе инъекционной трубы расположен армокаркас, он погружается в грунт одновременно с бурением скважины.

Важно! Обсадка скважин, хоть и увеличивает стоимость обустройства фундамента, является залогом его прочности и долговечности, пренебрегать ею в пользу экономии категорически нельзя.

Оборудование для установки буроинъекционных свай

Скорость обустройства фундаментов из буроинъекционных свай непосредственно зависит от оборудования, которое используется для их установки
Для монтажа БИС применяются мобильные буровые установки с непрерывным полым шнеком (CFA), попросту говоря — инъекционной трубой. Визуально буровая колонна в CFA установках аналогична колонне обычных ямобуров — та же спиральные лопасти, однако внутри такой колонны расположен канал для подачи бетонного раствора.

Первый цикл работы CFA установок заключается в создании скважины под будущую сваю — грунт по лопастям буровой колонны поднимается наверх, пока не будет достигнута требуемая проектом глубина скважины. При этом инъекционная полость буровой колонны закрыта заглушкой , предотвращающей попадание в отверстие почвы.

Далее, в буровую колонну насосом нагнетается бетонный раствор и происходит поднятие колонны с одновременным заполнением скважины бетоном. Все современные CFA-установки выполняют подачу бетона под давлением, в результате чего он уплотняется и свая получает большую прочность. Затем на установку вместо буровой колонны монтируется вибропогружатель и в заполненную бетоном скважину опускается армирующий каркас.

Рис. 1.5: Установка для бурения под буроинъекционные сваи БМ-881

Строительная компания «Богатырь» обладает парком современного оборудования для бурения лидерных скважин под буроинъекционные сваи:.

— установка, обладающая мощным силовым агрегатом, способным выполнять бурение скважин под БИС даже в промерзшем грунте; — наша «тяжелая артиллерия», оборудованная навесной установкой СО-2, которая может бурить скважины под сваи глубиной до 30 метров.

Важно! современное буровое оборудование обладает высокой продуктивностью — фундамент под дом средних размеров может быть обустроен за 1-2 рабочие смены.

Устройство буроинъекционных свай

Для создания БИС используется бетонная смесь на основе цемента марок М400 и выше, с густотой не выше 29%. Соотношение цемента песка и воды — 1:1:0,4 либо 1:2:0,7. В состав раствора добавляют песок мелких фракций, размером не более 1 миллиметра.

Фактическая прочность бетона буроинъекционной сваи должна составлять не меньше 15 МПа спустя 7 дней после ее создания, и не меньше 30 МПа спустя 28 дней.
Для армирования, в зависимости от габаритов БИС и типа грунта, могут использоваться как единичные арматурные прутья, так и арматурные каркасы. В исключительных ситуациях для армирования могут использовать стальные трубы

Совет эксперта! Армирование БИС обязательно для свай любой глубины и диаметра.

Рис. 1.6: Армокаркас для укрепления БИС

Тип армокаркаса определяется в зависимости от особенностей грунта и несущей нагрузки, которую будет испытывать свая. Каркас может быть либо однородным по все длине БИС (в неустойчивой почве), либо смешанным (сваренный цилиндрический каркас в месте наибольшего изгибающего давления на сваю, и одиночная арматура по остальной длине БИС) в нормальных грунтах.
Армокаркас изготавливается из горячекатаной арматуры классов А5 и А4, диаметр которой для конструкций разного размера определяется требованиями СНиП 2.02.03-85.

Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Усиление аварийных оснований посредством БИС необходимо выполнять сразу же после обнаружения их осадки, первые признаки которой — растрескивание стен. Также усиление является важной частью процесса подготовки существующих помещений к надстройке.

Рис. 1.7: Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Процесс усиления фундамента БИС выполняется в несколько этапов:

• Проводятся проектные расчеты и определяется оптимальный диаметр и глубина заложения свай;
• Рабочая площадка подготавливается к работе, развертывается буровая установка;
• По периметру аварийного фундамента создается ростверк, соответствующий проектным расчетам;
• Выполняется бурение скважин и их заполнение бетонным раствором; укрепляются арматурным каркасом и выполняется опрессовка (уплотнение) бетона.

Наши услуги

Мы базируемся исключительно на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай. В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Буроинъекционные сваи: технология установки и устройство БИС

Буроинъекционные сваи (БИС) используются при сооружении объектов, расположенных на участках плотной застройки: микрорайоны города, крупные промышленные предприятия. Это эффективная замена забивным опорам, во время работы с которыми появляются сильные динамические колебания в слоях грунта. Это нарушает целостность близлежащих сооружений. БИС решает проблему негативного действия на конструкции, расположенных по соседству со строительным участком.

Принцип технологии

Для буроинъекционных опор в земле делаются скважины диаметром до 40 см. При достижении необходимой глубины они наполняются водоцементным или цементно-песчаным составом, подающимися внутрь под большим давлением с помощью полого шнека. За счет подачи раствора под давлением его можно заливать и в горизонтально, и в вертикально сделанные скважины. Затем в еще не застывший бетон устанавливается армированное каркасное основание.

После засыхания состава скважина становится монолитной железобетонной опорой, на которую в последующем происходит установка фундамента дома.

Требования к армированию и бетонированию

С учетом действующего СНиП существуют определенные требования к бетонированию и использованию армирования в буроинъекционных сваях. Технология установки:

1. Сечение устанавливаемого каркаса должно быть всегда меньше на 14 см, в отличие от диаметра пробуренной полости. Это позволяет избежать заклинивания каркаса в скважине.
2. Для армирования применяются пространственные каркасы, у которых продольные пояса находятся на одинаковом расстоянии по отношению друг к другу. Минимальное число продольных прутьев — 6 штук, класс арматуры — А3 (сечение — не менее 18 мм).
3. К армирующим каркасам предъявлены высокие требования относительно жесткости. Крепление элементов производится с помощью сварки, арматура должна быть дополнительно усилена стальными кольцами, находящимися с внешней части каркаса с дистанцией 2 м. Устанавливаются кольца с шириной 5−10 см, толщиной — 8−10 мм.
4. Наибольшая длина арматуры — 11,7 м. Если требуется установка каркаса в скважину большего размера, то отдельные части свариваются друг с другом на стройплощадке.
5. Для устройства буроинъекционных свай используется бетон М300 с классом сжатия не менее В22,5.

Также требуется заливка защитного бетонного слоя вокруг каркаса слоем не менее 7 см. Равномерное расположение арматуры в скважине достигается благодаря креплению фиксаторов на металлических кольцах жесткости.

Перерасход раствора, который обусловлен заполнением скважины, пока из полости не появится чистый от шлама бетонный состав, должен быть не более 25% от запланированного объема заливки одной сваи.

Условия монтажа

Также существуют требования и к непосредственно процессу монтажа БИС. С учетом СНиП должны быть соблюдены следующие условия:

1. Во время постоянных работ можно бурить близлежащие скважины с шагом, который не превышает 3 диаметра уже находящейся сваи. Если дистанция меньше допустимой, разрабатывать новую опору можно только по истечении суток после заливки бетоном предыдущей опоры.
2. Процесс заливки бетоном производится при постоянных поступательно-возвратных передвижениях шнека.
3. Обязательное сохранение постоянного давления подачи бетонного раствора при наполнении полости, при его снижении требуется уменьшить время извлечения шнековой колонны.
4. После окончания процесса заливки бетоном МБУ должна отъехать от скважины. Грунт, который был выработан во время установки опоры, убирается с помощью экскаватора.
5. После очистки территории в устье скважины устанавливается кондуктор и выполняется заливка бетоном надземной части опорного столба.
6. Армирование сваи производится тут же по окончании наполнения полости бетоном и очищения устья скважины.

Внимание: Максимальный временной интервал между заливкой бетона и установкой каркаса не должен быть больше 20 минут.

Сфера использования

Чаще всего буроинъекционные столбы применяются в случае, если невозможно установить забивные сваи. Но это не единственная область их использования. Строители также могут воспользоваться этой технологией если:

• необходима закладка фундамента на нестабильных грунтах;
• требуется укрепление основной конструкции, когда необходимо превысить расчетные нагрузки — утяжелить поверхность фасада облицовкой, соорудить мансарду, установить надстройку;
• необходимо сохранить естественный ландшафт от разрушений при строительстве;
• исправить крен здания из-за неравномерной усадки уже сооруженной коробки конструкции.

Основное отличие буроинъекционных свай от буронабивных опорных столбов заключается в способе подачи инъекционного бетонного раствора в забой.

С учетом качественного состава почвы и близости прохождения подземных вод, технология постоянно усовершенствуется.

Так, сегодня существуют следующие способы:

1. Буроинъекционные опорные столбы с обсадкой отверстия монтируются в зонах с ослабленным грунтом, где часто происходит его пучение в зимний сезон. Обсадка выполняется с помощью металлических гильз, устанавливающихся в скважины. После заливают бетонный раствор.
2. БИС без дополнительной обсадки используется на стабильной почве с небольшим количеством подземных вод. Максимальный диаметр этих опор — 18 см. Пробуренную скважину армируют и заполняют бетоном зразу после достижения требуемой глубины.
3. Опоры с навивкой характеризуются особой технологией устройства. Скважины для них делаются с помощью специального наконечника в виде винта. Вместе с бурением производят армирование.

Обсадка скважин удорожает стоимость сооружения фундамента, но это гарантирует его устойчивость и продолжительное время эксплуатации.

Спецтехника для установки свай

Для организации буроинъекционных опор используют мобильные буровые установки (МБУ). При сооружении фундаментов чаще всего используют колесные МБУ.

Буровое оборудование МБУ находится на основной платформе, которая крепится к транспортному шасси на шарнирных соединений. С учетом вида платформы спецтехника бывает поворотной и фиксированной. Для бурения каждой следующей скважины МБУ с фиксированным механизмом необходимо изменять положение, при этом наличие поворотной техники позволяет машине бурить одновременно несколько скважин с учетом их расположения.

Основная рабочая часть МБУ — буровая колонна, состоящая из вертлюга, бура шнекового типа, подъемных цилиндров, вращателя и металлической мачты, по которой передвигается шнек.

Острие бура комплектуется заглушкой, предотвращающей заполнение скважины землей во время разработки полости. При окончании бурения, когда производится заливка бетоном, подаваемый по скважине раствор выдавливает из своего штатного места заглушку.

Нагнетание состава в шнек происходит за счет бетононасоса. МБУ подсоединяется к буровой колонне с помощью вертлюга, куда подключаются подающие шланги. Допустимое давление подачи бетонного раствора — 10 мПа.

Для установки в полость каркаса используют подъемные краны. При монтаже опор размером до 5 м арматура опускается в скважину под собственным весом, но во время работы с более длинными конструкциями для армирования дополнительно применяется виброгружатель.

Основные преимущества

Основным достоинством буроинъекционных опорных столбов считается абсолютное отсутствие вибрации при выполнении строительных работ.

Помимо этого, к достоинствам можно отнести:

• увеличение прочностных характеристик основания и непосредственно конструкции дома;
• снижение сроков строительства, так как установка буроинъекционных опор максимально автоматизирована и не нуждается в малоквалифицированных подсобных рабочих;
• способность произвести монтаж в стесненных условиях;
• снижение материальных затрат является следствием сокращения времени строительства;
• возможность выполнения установки без смещения слоев грунта;
• огромный спектр использования — несущие конструкции домов, стенки котлованов, сооружение основания;
• с помощью буроинъекционной технологии можно возводить здания на участках в которых использование традиционных свай невозможно из-за опасности нарушения целостности рядом находящихся домов;
• можно производить работы в зимнее время.

Буроинъекционные сваи — современная и высоконадежная технология, имеющая множество неоспоримых достоинств.

Недостатки при обустройстве

Использование буроинъекционной технологии имеет и определенные недостатки. Так, во время обустройства этих свай, в отличие от набивных и буронабивных опор, нет искусственного уплотнения почвы. То есть их несущая возможность находится на уровне природного состояния.

Использование буроинъекционных опор зачастую является невозможным из-за угрозы выдавливания бетонного состава из почвы грунтовыми водами до его полного засыхания. Этот процесс может произойти при сооружении оснований в песчаных обводненных почвах с высоким коэффициентом фильтрации, а также активным передвижением подземных вод.

Некоторые сомнения относительно качества уже изготовленных фундаментов может вызывать и технология их обустройства. Нередко появляются сложности во время погружения арматурного каркаса в бетон, который при низком давлении опускается на глубину не больше 75−85% длины опоры. Последующее погружение армирования, которое происходит под повышенным давлением, приводит к нарушению целостности арматуры, ее выпиранию из стен опоры. То есть нижний участок сваи находится почти без армирования.

Но сегодня пока не известно ни одной серьезной аварии, которая связана с деформацией основания из буроинъекционных опорных столбов. Их сфера использования в последнее время только увеличивается.

Формирование стоимости

Чаще всего во время устройства буронабивных свай производится целый комплекс строительных работ: разметка свайного поля, бурение скважин, сварка арматурных каркасов, установка армирования в полости, заливка бетонного раствора в скважины с использованием глубинного вибратора. То есть общая стоимость буроинъекционных свай состоит из следующих частей:

1. Стоимость работ по бурению скважин (глубина бурения).
2. Цена водо-песчаного или песчано-цементного состава (объем требуемого раствора).
3. Стоимость арматуры и сборка армированного каркаса.
4. Амортизация специальной техники, которая используется на стройплощадке.
5. Доплата, если рабочий процесс осложняется с учетом особенностей местности (тип и сложность рельефа).

Правильно рассчитанный и грамотно установленный фундамент на буроинъекционных сваях подойдет для сооружения любых конструкций на неустойчивых грунтах. В отличие от ленточного основания, фундамент на сваях стоит гораздо дешевле. Установку буроинъекционных свай стоит доверять лишь опытным строителям. Только так получится сделать действительно прочную основу здания.

Разновидности и устройство буроинъекционных свай

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

Настоящие Рекомендации разработаны в развитие выпущенных в 1982 г. "Рекомендаций по проектированию и устройству фундаментов из буроинъекционных свай". Рекомендации предназначены для расчета свай и фундаментов, а также содержат сведения по рациональной области применения и вопросам технологии производства работ. Применение Рекомендаций позволит в большинстве случаев снизить стоимость работ и производить работы без остановки действующих предприятий.

Рекомендации разработаны в НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР старшим научным сотрудником Джантимировым Х.А. при участии к.т.н. Бахолдина Б.В., к.т.н. Вронского А.В., к.т.н. Ф. * Б.Л., инж. Лурье В.М. под руководством к.т.н. Федорова Б.С.

* Брак оригинала. — Примечание изготовителя базы данных

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на расчет и проектирование фундаментов из буроинъекционных свай и технологию их изготовления. Разработаны в развитие главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" и СНиП III-9-74** "Основания и фундаменты. Правила производства и приемки работ".

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.02.01-87. — Примечания изготовителя базы данных.

1.2. Буроинъекционные сваи являются одной из разновидностей набивных свай. Они отличаются большой гибкостью (80-120); малым диаметром (120-250 мм); материалом ствола (цементный раствор); способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

1.3. Существует несколько видов свай, отличающихся по конструкции и способу изготовления:

изготавливаемые вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые под защитой обсадных труб с опрессовкой 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины;

изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины;

винтонабивные (см. "Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из винтонабивных свай", М., НИИОСП, 1979).

1.4. В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, буроинъекционные сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям-стойкам относятся сваи, которые опираются нижними концами на скалу. Висячие сваи изготавливаются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

1.5. Целесообразность применения буроинъекционных свай должна определяться конкретными условиями строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений.

При усилении оснований существующих фундаментов буроинъекционными сваями рекомендуется выполнять сравнения со способами химического и термического упрочнения грунтов основания, задавливания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов и другими. При строительстве новых объектов, сравнение выполняется с различными видами свай.

1.6. В рабочих чертежах свайных фундаментов должны быть указаны виды, количество и параметры свай (сечение и длина, а также несущая способность и соответствующая ей допустимая нагрузка на сваю), которые требуют дополнительных уточнений путем статического испытания свай в грунте до начала или в процессе строительства.

При необходимости проектная организация должна своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам исполнений, не задерживая выполнение строительных работ.

1.7. В проектах усиления оснований и других случаях применения буроинъекционных свай при реконструкции сооружений должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов по специальным маркам и реперам.

Программа и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства, должны включаться в состав проектной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

2.1. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

— усиление перегруженных оснований;

— усиление оснований в связи с повышением или изменением характера эксплуатационных нагрузок;

— строительство новых объектов рядом с существующими;

— строительство в стесненных условиях внутри действующих предприятий;

— исправление крена здания или отдельного фундамента;

— решение сложных задач при реконструкции фундаментов;

— строительство новых объекта в сложных грунтовых условиях.

2.2. Усиление оснований существующих зданий и сооружений (рис.2.1) производится обычно в следующих случаях:

при недопустимых по величине или неравномерных осадках сооружения или его части, вызванных уплотнением под нагрузкой сильносжимаемых грунтов, замачиванием просадочных грунтов, гниением деревянных свай, перегруженностью оснований и пр.;

при увеличении эксплуатационных нагрузок (замена оборудования более тяжелым, увеличение этажности зданий, расширение проезжей части мостов, эстакад и пр.).

Рис.2.1. Применение буроинъекционных свай:

а — усиление основания при аварийных осадках; б — усиление основания при недопустимых горизонтальных перемещениях;

1 — существующий фундамент; 2 — буроинъекционные сваи; 3 — слабый грунт; 4 — плотный грунт

Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.

2.3. Строительство новых объектов над, под, рядом с существующими или внутри их (рис.2.2) вызывает необходимость в усилении оснований последних для предотвращения их деформаций как при производстве работ, так и во время эксплуатации. Применение буроинъекционных свай в этих случаях позволяет предотвратить подвижки и утечки грунта, вибрации, удары и шумы при производстве работ. Кроме того, использование буроинъекционных свай позволяет исключить влияние рядом сооруженных объектов на существующие и выполнять работы в стесненных условиях.

Рис.2.2. Применение буроинъекционных свай:

а — строительство туннеля рядом с существующими зданиями; б — надстройка существующего здания;

1 — существующие фундаменты; 2 — новые фундаменты на сваях

2.4. Исправление крена может осуществляться двумя способами:

— усиление основания фундаментов в зоне максимальных осадок с последующим (с разрывом во времени до нескольких лет) усилением оснований фундаментов, оседающих под нагрузкой до необходимой отметки (рис.2.3);

— подведение свай под просевшую часть фундаментов с последующей принудительной посадкой остальных путем ослабления их основания, временно используя буроинъекционные сваи как анкера (рис.4.5б). Для ослабления оснований применяют замачивание, вибрацию, направленную выборку грунта и другие способы.

Рис.2.3. Исправление крена здания:

1 — положение фундаментов до начала усиления; 2 — буроинъекционные сваи I стадии усиления; 3 — сваи II стадии усиления; 4 — сваи III стадии усиления

2.5. Условия, при которых применение буроиньекционных свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться эффективным:

наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах (рис.2.4);

наличие плотных слоев грунта ограниченной толщины;

фундирование малонагруженных сооружений в грунтовых условиях II типа по просадочности.

Рис.2.4. Применение буроинъекционных свай:

а — усиление оснований фундаментов под оборудование; б — фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях;

1 — сваи; 2 — крупнообломочный материал; 3 — фундамент

2.6. Буроинъекционные сваи используются также в качестве элемента "сетчатых стен в грунте", применяемых как подпорные стены, в том числе для противооползневой защиты (рис.2.5).

Рис.2.5. Применение буроинъекционных свай:

а — противооползневая защита: б — сваи-анкера как элемент "стены в грунте"

3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

3.1. Технологическая последовательность изготовления буроинъекционных свай следующая:

установка арматурного каркаса;

инъекция цементно-песчаного раствора.

Рекомендуемый парк смесительного, бурового и инъекционного оборудования помещен в приложениях 1-4.

3.2. В зависимости от грунтовых условий, а также от области применения рекомендуются следующие технологические схемы изготовления буроинъекционных свай:

а) в маловлажных глинистых грунтах (обычно I или II тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию, показанную на рис.3.1а. Скважина диаметром 13-18 см бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо, чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 0,6-1,0 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом, поднимающимся по шнеку из забоя, и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-1М или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас, затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу, опущенные в забой скважины;

б) в грунтовых условиях по п.а при диаметре вертикальной скважины более 18 см целесообразно бетонировать скважину свободным сбрасыванием раствора с осадкой конуса 13-18 см. При этом каркасы длиной до 5 м можно устанавливать в свежеуложенный раствор (рис.3.1б);

в) в слабых, оплывающих грунтах необходимы специальные меры по укреплению скважин. На рис.3.2 показана технология изготовления свай с помощью обсадных труб. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина, обсаженная трубами.

Рис.3.1. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай в маловлажных глинистых грунтах:

а — при диаметре сваи 13-18 см; б — при диаметре более 18 см.

I — бурение скважины, II — установка армокаркаса, III — бетонирование сваи, 1 — буровой став, 2 — армокаркас, 3 — инъекционный шланг, 4 — готовая свая, 5 — бункер для выбуренного грунта, 6 — бункер для бетона, 7 — "дыхательная" трубка

Рис.3.2. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с помощью извлекаемых обсадных труб (I-IV в водонасыщенных грунтах; I, V, VI — в сухих):

I — бурение скважины; II, VI — установка армокаркаса; III, V — бетонирование сваи; IV — опрессовка скважины и извлечение обсадных труб (1 — обсадные трубы; 2 — армокаркас; 3 — инъекционная труба; 4 — оголовок со штуцером; 5 — шанг растворонасоса; 6 — готовая свая)

После извлечения бурового инструмента и установки каркаса обсаженная скважина заполняется раствором через инъекционную трубу или гибкий шланг. После заполнения скважины раствором инъекционная труба извлекается, на верхнюю секцию обсадных труб навинчивается крышка со штуцером для шланга к растворонасосу или компрессору, через который свежеуложенный раствор опрессовывается по мере извлечения обсадных труб. Регулируя давление и расход раствора, можно получить уширение в свае на необходимом уровне.

В тех случаях, когда забой скважины сухой, раствор заливается в обсадные трубы сверху без инъекционной трубы или шланга.

Установка фирмы "Бауэр" выполняет сваи по указанной технологии с обсадными трубами с теряемым наконечником;

г) в грунтовых условиях по п.в устойчивость оплывающих стенок скважины может быть обеспечена применением бентонитового раствора в качестве промывочной жидкости при бурении шарошечным долотом (рис.3.3). В этом случае опрессовка выполняется через инъекционную трубу, оборудованную сальником с тампоном, устанавливаемым в устье скважины;

д) при наличии в пределах длины сваи сильнопоглощающего слоя грунта применяется технология изготовления буроинъекционных свай с трубчатым армированием (рис.3.4). По этой технологии пробуренная скважина заполняется цементно-бентонитовым (обойменным) раствором. Затем в скважину опускается труба-арматура с закрытым нижним концом и отверстиями в стенках, закрытыми резиновыми рукавами. Через 10-24 ч после схватывания обойменного раствора в трубу-арматуру опускается инъекционная труба с двойными тампонами и подается цементный раствор. При этом резиновые рукава расходятся и разрывают обойменный раствор, образуя уширение в нужном месте;