Трубы для буронабивных свай и устройство обсадных труб

Технология бурения с защитой стенок скважин

Применяется также технология бурения с защитой стенок скважин от обрушения путем заполнения ее специальным глинистым раствором устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;

Технология сооружения буронабивных свай с бурением скважин под

а)- 1 стадия — крепление устья скважины обсадной трубой;
б — 2 стадия — извлечение грунта под защитой глинистого раствора;
в — 3 стадия — установка в скважину арматурного каркаса;
г — 4 стадия — бетонирование скважины методом ВПТ.

буровой станок;
короткая обсадная труба;
глинистый раствор;
рабочий орган бурового станка;
арматурный каркас;
бетонолитная труба с воронкой;
заслонка;
забетонированный столб

устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;
производится извлечение грунта из скважины под защитой бентонитового глинистого раствора;
в скважину устанавливают арматурный каркас;
скважину бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).

Бурение скважин свай под защитой инвентарных обсадных труб наиболее часто применяют для фундаментов мостов.

Для крепления стен скважин используют инвентарные стальные обсадные трубы диаметром 1,2; 1,5; 1,7; 2,0 м. Они состоят из стыкуемых резьбовыми конусными пробками промежуточных секций длиной 2, 4 и 6 м и ножевой секции с режущей коронкой с зубьями.

При применении этой технологии сначала проводят подготовительные работы:

срезку бульдозером с погрузкой в автосамосвалы с помощью погрузчиков и складирование в отведенное место растительного слоя грунта, планировку рабочей площадки и устройствоподъездов;
разбивку и закрепление осей опоры и каждой сваи на базе геодезической разбивочной основы;
доставку и сборку бурового, кранового и бетонолитного оборудования;
подготовку площадки из железобетонных плит под буровую машину и другое оборудование, установку инвентарной опорной плиты бурового стола.

После выполнения всех подготовительных работ бурение скважин производят в следующем порядке:

№	Порядок работ
1	после установки буровой машины в рабочее положение с помощью стрелового крана устанавливают нижнюю часть обсадной трубы с ножевой секцией, последующие секции объединяют между собой конусными резьбовыми пробками (общая длина обсадной трубы назначается из условия возвышения ее над уровнем рабочей площадки на 1,5 м для возможности размещения обжимного хомута);
2	обсадные трубы погружают домкратами в грунт вращательно-вдавливающими движениями на проектную глубину;
3	удаляют грунт из полости обсадной трубы различными способами: в песчаных, глинистых грунтах пластичной, полутвердой и твердой консистенции применяют ударный грейферный или шнековый способ бурения, в водонасыщенных песках, плывунах и илах грунт разрабатывают желонкой с обратным клапаном (в процессе бурения непрерывно совершаются возвратно-вращательные и поступательные движения обсадной трубы);
4	грунт, извлекаемый из скважины, складируют в специальные емкости и затем вывозят в заранее отведенные места, грунт из скважин фундаментов русловых опор загружают на плашкоуты из инвентарных понтонов КС
5	по мере необходимости обсадную трубу наращивают очередными секциями при помощи стрелового крана, все секции заранее очищают от грязи (на строительной площадке организуется участок для очистки и мойки обсадных труб)
6	бурение производят на всю глубину, для контроля после установки станка на место бурения на его мачте, примерно в 1 м от поверхности земли (рабочего мостика), наносят линию условного нуля, от которого ведется отсчет
7	при разработке неустойчивых грунтов в скважине поддержи-вают уровень воды на 1…1,5 м выше уровня воды в реке дляпредупреждения наплыва воды и грунта в скважину
8	после достижения проектной отметки перед установкой арма-турного каркаса забой тщательно зачищают от бурового шлама
9	в ходе буровых работ постоянно следят за характеристиками проходимых грунтов, для контроля соответствия проектной геологии и выявления необходимости замены рабочего органа данные бурения заносятся в журнал бурения скважин; перед каждой установкой новой секции обсадной трубы, а также при изменении характеристик грунта лотом замеряют глубину скважины и определяют отметку дна;
10	в процессе бурения осуществляют постоянный контроль положения ножа обсадных труб относительно уровня разрабатываемого грунта

Наращивание обсадной трубы автокраном

По окончании бурения контролируют глубину скважины и качество зачистки забоя скважины путем медленного опускания рабочего органа и пробного забора бурового шлама со дна скважины.

Виды набивных свай

Буронабивные сваи делятся на подвиды, и главным критерием является технология изготовления:

Метод непрерывного полного шнека. Шнек – это полая труба, имеющая обратный клапан, благодаря которому изымаемый грунт в нее не попадает. На трубе закреплен спиральный бур. Пространство скважины заполняется бетоном под давлением. Конструкция усиливается армирующим каркасом, который вводится с помощью мощного вибратора.
Метод обсадной трубы. Применяется для зыбкого грунта. Наличие трубы необходимо, чтобы грунт не обрушивался в момент введения арматуры или под давлением раствора. В грунте бурят скважину, соответствующую сечению трубы. В нее вдавливают обсадную конструкцию. Затем производится извлечение бура и установка арматуры, покрытой защитным слоем бетона (0,6см). После этого заливают бетонную смесь и извлекают обсадную трубу.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Конфигурация ростверка буронабивных опор выбирается исходя их схемы размещения свай в фундаменте:

Обвязка ленточным ростверком применяется при последовательной схеме расположения, которая используется для обустройства фундаментов под малоэтажные здания (опоры размещаются под контуром стен дома);
Плитным ростверком обвязываются свайные поля фундаментов многоэтажек, в которых сваи размещены по всему периметру сооружения.

Важно: на этапе формирования буронабивных свай опоры армируются каркасом, длина которого на 30-50 см. превышает длину бетонного тела сваи

Выступы арматуры необходимы для последующего соединения с арматурным каркасом обвязки.

В зависимости от уровня возвышения над грунтом классифицируют 3 вида ростверков:

Низкие (опущенные в почву ниже уровня ее промерзания либо так, чтобы верхний контур обвязки находился на одном уровне с грунтом);
Повышенные (уложенные на поверхность грунта);
Высокие (поднятый над грунтом на высоту 20-30 см) .

Рис: Виды ростверков буронабивных свай

Последовательность монтажа ростверка буронабивных свай следующая:

По периметру расположения обвязки обустраивается слой песчано-щебеночной подсыпки толщиной 20-30 см, при необходимости откапыванием понижается уровень грунта;
Поверх подсыпки формируется опалубка, сбивающаяся из строганных досок. Опалубка фиксируется посредством боковых распорок;
Внутренние стенки опалубки перекрываются гидроизоляционным материалом (клеенкой, рубероидом);
Из арматурных стержней собирается армокаркас, который укладывается в опалубку и приваривается к выступам арматуры буронабивных свай;
Производится заливка ростверка бетоном. Заполнение опалубки выполняется одномоментно, без пауз. После заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Процесс обустройства ростверка буронабивных свай

Важно: по завершению монтажа ростверка выдерживается 30 дневная пауза на набор бетоном прочности, по истечению времени фундамент из буронабивных свай становится пригодным к дальнейшему строительству

Достоинства и недостатки основания

Пластик является универсальным, недорогим, химически неактивным строительным материалом. Столбчатый фундамент из труб ПВХ можно легко возвести самостоятельно при наличии минимальных знаний и навыков по данному вопросу. Достоинства и недостатки такой конструкции приведены в таблице далее.

№	Плюсы применения пластиковых труб	Минусы созданной конструкции
1	материал легко разрезать на фрагменты нужной длины, трубы защищают бетон от почвенных вод	основание столбчатого типа исключает возможность сооружения подвального помещения, погреба, либо подсобки, под постройкой
2	в работе не требуется использовать грузоподъемную технику	трубы могут лопаться при падении температуры ниже -15 градусов, по этой причине находящиеся над поверхностью земли их части утепляют и облицовывают
3	использование труб позволяет возвести основание в максимально короткие сроки и быстро приступить к строительству дома, либо другой постройки	допустимая нагрузка на один столб составляет примерно 4 тонны, поэтому на таком основании строят относительно нетяжелые сооружения
4	уменьшенные затраты на сооружение фундамента из-за более низкой стоимости рабочих материалов и экономии на услугах строителей, земляных работах: по сравнению с монолитным типом они меньше практически в 3 раза	план расположения фундаментных опор должен быть составлен с максимальной точностью, потому что при просадке какой-либо из них вся конструкция деформируется, вплоть до полного разрушения возведенного строения
5	возведенное на возвышающихся над поверхностью земли опорах здание, защищено от подтоплений, которые могут случиться во время дождей и паводков, также в этом случае подводить и обслуживать в дальнейшем коммуникации легче, быстрее	по сравнению с ленточным или плитным основанием, столбчатое – относительно недолговечно: срок его эксплуатации составляет от 50 до 80 лет, а у монолита – 100-150 лет

Залитая раствором опора из канализационной трубы

Классификация свай

Буронабивные сваи различаются по форме, материалу, способу изготовления и технологии армирования.

Сваи могут быть в форме цилиндра одного сечения или разного, в том числе с уширением нижнего конца.
Материал — бетон, смесь бетона и арматурной стали, раствор цемента и песка.
По способу армирования бывают с армированными каркасами по всей длине или её части.

Способ изготовления будет зависеть от того, какие геологические и гидрогеологические условия на строительной площадке. Также на выбор технологии повлияет и тип рабочего оборудования.

Можно выделить основные способы изготовления свай:

Обустройство специальных креплений стен скважин.
Обустройство стен таким образом, который защищает их обрушения: чаще всего для этого применяют глиняный раствор или воду под большим давлением.
Крепление стен скважины с помощью обсадных труб: неизвлекаемых или инвентарных.

В Своде правил под названием — СП 50-102-2003 есть полная классификация всех видов буронабивных свай. Там описано, как проектируются различные виды фундаментов, в основе которых установлены сваи.

Решение о применении того или иного вида свай в качестве фундамента или ограждающей стенки принимают, основываясь на результатах проведённых инженерно-геологических работ. Изыскания помогут определить свойства грунта и наличие грунтовых вод.

Принцип формирования буронабивных свай

Буронабивная свая представляет собой углубленную в грунт скважину определенной протяженности

Буронабивная свая представляет собой углубленную в грунт скважину определенной протяженности (в зависимости от проектных данных, которые выводятся путем определения особенностей почвы и общего веса будущего здания). Пробуренная скважина заполняется бетонной смесью, а в качестве формы для размещения бетона в скважине используется обсадная труба для буронабивных свай. На деле технология формирования опорных столбов под фундамент выглядит так:

На отмеченное место устанавливают специальные буровые установки и приступают к бурению скважины;
Затем в получившееся отверстие медленно вставляют трубу, стыкуя её по отдельным частям до получения обсадной колонны нужной длины.
Из полости установленной трубы извлекают весь грунт, отслеживая уровень его увлажненности на предмет наличия плывунов в выработке или подземных источников, которые могут размывать сваю.
Теперь приступают к заполнению обсадной колонны бетонным раствором. При этом раствор заливают не более чем на 1 м, после чего масса хорошо трамбуется.
Следующий этап — медленный подъем трубы до тех пор, пока уровень бетона в нижней её части не будет достигать 40 см.
В этой точке работ технология требует очередного этапа заполнения колонны раствором. Таким образом происходит набивание всей пустоты в грунте бетонной смесью.
На отметке 1,5-2 метра от поверхности земли проводят армирование колонны (сваи). Для этого в скважину, заполненную бетонным раствором, вставляют армирующие стальные пруты, которые выступают над поверхностью сваи для будущего сцепления их с ростверком.

Единственный минус такой технологии в том, что оператор не может контролировать плотность и качество утрамбованного раствора. К тому же имеется риск размывания бетонной смеси грунтовыми водами.

Устройство буронабивного свайного фундамента

Конечно, применение механизированных средств позволяет значительно сократить время установки фундамента, однако, обладая соответствующей информацией можно самостоятельно произвести все работы. Для этого человеку необходимо в первую очередь отметить места будущего расположения свай на участке.

Организовать бурение можно при помощи специализированной техники, а можно вручную буром. Каждая скважина должна быть не менее 15 и не более 40 сантиметров.

Существует другая технология, согласно которой скважина у поверхности должна быть около двадцати сантиметров, а на дне около сорока. Глубина, на которую свая уходит в грунт около двух метров.

Главное условие — глубина отверстия должна быть больше той, на которую промерзает почва. Иногда скважины делают не глубокими, но усиливают угловыми колодцами большей глубины.

Если грунт плохой плотности, необходимо делать дополнительную опалубку. Чтобы усилить несущую способность основания дополнительно проводят вертикальное армирование — пруты толщиной 12 мм через каждый метр скручивают проволокой. Такой фундамент, независимо от рыхлости почвы, способен выдержать большие нагрузки.

Расчет основных характеристик

Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее

Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее, для чего принимаются следующие факторы:

Несущая способность. Зависит от размера столба. Если это элемент в 300 мм, то она выдержит нагрузку в 1,7 тонны, конструкция диаметра в 450 мм выдержит уже от 4,3 тонны.
Оптимальное расстояние. Высчитывается исходя из общей массы строения и расчетной несущей способности, которую выдержит изготавливаемая буронабивная свая.
Материал изготовления. Выбор марки бетона – основной показатель прочности. Регламентом СНиП рекомендуется применять в производство буронабивных свай марки бетона от М200 и выше.

Несущая способность сваи определяется по данным, таблица которых приведена выше. Максимальный шаг свай составляет 2 метра, минимальный равен формуле диаметр скважины Х3.

Чтобы понять, как именно делать основания, смотрите чертеж, приведенный ниже. Следует помнить, что важным фактором является площадь поперечного сечения и форма свайного элемента. В частности, это может быть цилиндрическая конструкция с уширением пяты, а также могут быть созданы специальные уширения, способствующие приданию дополнительной прочности.

Расчет длины даст примерная таблица:

Тип монтажа	Длина (м)	Минимальный диаметр (мм)	Максимальный диаметр (мм)
Без укрепления стенки	2-6	300	1000
С применением шнека	2-8	500	1000
С применением обсадной трубы	4-10	800	1200

Технологии устройства

Вся последовательность обустройства достаточно проста: • Сначала при помощи специального бурового оборудования в грунте делают скважину, которая будет иметь необходимую ширину и глубины; • Теперь необходимо в образовавшуюся полость опустить обсадную трубу, ее освобождают от ненужной земли; • В трубу фиксируют арматурный каркас, связанный заранее; • Трубу заполняют бетонной смесью; • Остается только извлечь трубы из скважины. Эта последовательность излагает только основную суть, но конечно, такой фундамент на буронабивных сваях имеет свои особенности.

Схема монтажа с уширением

C обсадной трубой

При использовании буронабивных свай можно использовать обсадные трубы, которые имеют различные размеры и формы. По международным стандартам обсадные трубы могут иметь сечение 620-2500 миллиметров по внешнему краю и 640-2580 миллиметров по внутреннему. Причем трубы могут быть весьма протяженные, поэтому их необходимо правильно фиксировать о грунт. Обсадные трубы представляют собой трубы, которые не дают осыпаться грунту при заливки бетонной смесью. Такие трубы также используют для производства газовых, нефтяных, водных или других скважин. Чтобы добиться большой протяженности скважины применяют отдельные секции труб, которые скрепляются между собой при помощи электродуговой сварки или специальных стыков-зажимов. Но общая длина трубы не может быть более 30 метров. Обсадная труба удаляется после выполнения фундаментных работ. Но в некоторых случаях, проект может предусматривать не вынимать обсадные трубы.

Обсадные трубы для бурения под сваи

Впоследствии такие трубы будут закрывать саму сваю от проникновения грунтовых вод и являться дополнительным защитным слоем. Такие конструкции используют в областях с глинистыми грунтами, на супесях, песках, там, где грунтовые воды могут разрушить или помешать правильному твердению бетонной массы еще на стадии отвердевания раствора. Такие мероприятия необходимо предусматривать еще на этапе выполнения проекта. Бурение скважин для обсадных труб можно проводить вращательным или ударным способами.

Бурение с применением обсадной трубы

Вращательный способ бурения предполагает непосредственное ввинчивание специального оборудования для бурения скважин и последовательное наращивание протяженности. При ударном способе, оборудование забивается в грунт и извлекается вместе с грунтом. Обсадные трубы могут погружаться в скважину разными способами. Самым простым является забивка труб при помощи специальных инструментов. Также можно использовать специальное оборудование для вибропогружения отдельных секций трубы. Можно применять буровое оборудование.

Установка арматурного каркаса в скважину

Какие буровые установки мы продаём?

Сегодня, все бурильные машины, реализуемые нами, можно разделить по самыми эффективным и популярным методам возведения буронабивных свай:

С обсадной трубой и телескопической келли-штангой.
CFA — с непрерывным полым шнеком и одновременной инъекцией.
Малогабаритные буровые установки для работы на склонах и в стеснённых условиях.

Буровые установки с келли-штангой и обсадной трубой.

Буровые машины с келли-штангой очень распространены, т.к. благодаря тому, что подобной телескопической удочки, келли-штанга может раскладываться на секции и увеличивать глубину бурения. Современные характеристики буровой установки позволяют возводить этим методом буронабивные сваи от 450мм до 2500мм, глубиной до 60—70 метром, но в России самыми распространёнными диаметрами считаются 600-1500 мм, при глубинах до 40 метров.

Привод буровой установки гидравлический, на мачте установлены один или два вращателя, вращающие келли-штангу со шнеком и обсадную трубу, внутри которой происходит выемка грунта. Чаще, для погружения обсадной трубы используют обсадной стол, который позволяет работать с большими диаметрами труб на большой глубине.

Принцип работы буровой машины с обсадной трубой.

Как правило, работа буровой установки с обсадной трубой и келли-штангой делится на этапы:

Погружение трубы.
Выемка грунта.
Погружение армокаркаса.
Погружение бетонолитных труб ВПТ.
Бетонирование сваи.
Выемка обсадной трубы.

Производительность буровой машины с обсадной трубой.

За одну рабочую смену, обычно, возводят одну буронабивную сваю диаметром 1000мм и глубиной 28 метров, а для работы необходим машинист буровой установки(оператор) и 2 помощника, трактор или экскаватор для уборки вынутого грунта, кран для сборки установки и обсадной колонны.

Не мало и не дешево, но зато, такая самоходная буровая установка, наверное, это сегодня единственный способ возведения буронабивных свай в сильно обводнённых грунтах.

Буровая установка CFA. Описание.

Эти самоходные буровые машины, способны возводить буронабивные сваи диаметром до 1500мм и глубиной до 42 метров. Суть этого метода в том, что шнек (он является неделимым и с внутренним бетоноводом) забуривается до проектной отметки сразу, без промежуточной выемки грунта, а потом подаётся бетон под избыточным давлением через шнек с одновременной выемкой шнека.

Для работы буровой установки по методу CFA не требуется ни обсадные трубы, ни бетонолитные.

Принцип работы буровой машины CFA.

Как правило, метод возведения буронабивных свай CFA делится на этапы:

Забуривание шнека.
Подача бетона.
Выемка шнека с одновременным уплотнением сваи бетоном.
Погружение армокаркаса.

Производительность буровой установки CFA.

За одну рабочую смену, обычно, возводят 7-8 буронабивных свай (есть рекорды и по 13) диаметром 1000мм и глубиной 28 метров, а для работы необходим машинист буровой установки (оператор), 1 помощник, трактор или экскаватор для уборки вынутого грунта.

Кран для сборки не требуется, если у Вас буровые установки Llamada – они собираются автоматически самостоятельно, для других производителей кран нужен только для сборки буровой установки, в дальнейшей работе он не нужен.

Самоходная буровая установка для буронабивных свай CFA – это самое эффективное и экономично решение возведения свай, но существует ограничения у данного метода: Это трудность возведения буронабивных свай CFA через верхний слой текущей воды, но для этого есть решения с частично погружаемой обсадной трубой, которая остаётся в качестве оголовка сваи.

Малогабаритные буровые установки для работы на склонах и в стеснённых условиях.

Малогабаритные или универсальны буровые машины используются для установки буроинъекционных анкеров. Компактные размеры позволяют буровым установкам выполнять буронабивные (Буроинъекционные) сваи даже в подвалах зданий. Процесс установки буроинъекционного анкера можно разделить на следующие этапы:

Забуривание анкера с одновременной промывкой для выемки шлака и остатков грунта.
Подача бетона через анкер под избыточным давлением для заполнения сваи.

Суть работы буровой установки при использовании, при этом методе, заключается только в забуривании анкера. Буроинъекционный анкер остаётся в сваи, являясь её армокаркасом. Диаметры таких свай – 50-300мм, при глубинах до 40 метров.

Буронабивной фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Монтаж буронабивных свай можно произвести самостоятельно, прльзуясь рунным буром для скважин.

Проектирование

Перед установкой буронабивных свай проводят расчеты.

Опора должна заглубляться, как минимум, на 0,2м ниже отметки, на которой промерзает грунт.

Чтобы узнать, сколько свай вам будет необходимо, общий вес дома делят на значение несущей способности одной сваи, а затем полученное число перемножают на 1,2.

Подготовительные работы

Свайное поле размечается согласно схеме. Во всех прямоугольных участках замеряют длины диагоналей. Полученные значения должны быть одинаковыми.

Максимальный шаг между сваями составляет 2м, но при этом он не должен быть более трех диаметров опор.

Установка

Чтобы пробурить скважину, берут ручной бур. Затем производят установку обсадных труб и арматуры. Обсадная конструкция может быть металлической, пластиковой, железобетонной или рубероидной.

В процессе строительства частных домов обсадные конструкции обычно являются несъемными. Устанавливать их нужно, четко соблюдая вертикаль. Для проверки точности пользуются строительным уровнем.

Свободное пространство вокруг обсадной трубы засыпается землей и трамбуется. Высота трубы проверяется с помощью гидравлического или лазерного уровня. Если труба оказалась выше поверхности, ее надо будет срезать, оставив лишь арматуру, за которую будет цепляться ростверк.

Бетонирование буронабивных свай проводят с применением бетона класса М-300. Его трамбуют с помощью вибратора. Время высыхания и укрепления сваи – 3 недели.

После высыхания свай приступают к заливке ростверка.

Метод устройства набивных свай

Преимущества буронабивной технологии

Основным положительным моментом является соотношение стоимости и надежности свайного основания. Фундамент представляет собой дешевую и ровную опору, выдерживающую до 10 т давления. Обсадные стержни ставят в любом грунте, а продолжительность эксплуатации составляет около века.

Выделяют преимущества буронабивной технологии с установкой обсадных оболочек:

скорость монтажа;
круглогодичное строительство с использованием добавок в бетон против замерзания;
вкручивание свай и наполнение бетоном в плотно застроенном регионе мегаполиса без применения тяжелых агрегатов;
низкий уровень шума при работе.

При вибрации и завинчивании используют модифицированные технические механизмы, которые компактно транспортируют и удобно размещают в условиях небольшой строительной площадки.

Устройство труб для буронабивных свай и способы монтажа