Буронабивной свайный фундамент — что это за технология

Устройство буронабивного фундамента

Этот тип основания применяется не только в промышленном, но и частном строительстве. Возведение фундамента на буронабивных сваях требует спецтехники, но это быстрее и дешевле, чем заливка популярного ленточного основания. Важная особенность буронабивного фундамента – возможность его самостоятельного устройства с применением ручных или мотобуров.

Перед началом работ необходимо приготовить инструмент и материалы:

• рулетка, моток шнура, набор колышков и молоток для разметки;
• бур для скважин – ручной, с электрическим приводом или на ДВС;
• опалубка из рубероида, пластика, железобетона или асбестоцемента, чтобы их можно было оставить в скважине, для промышленного строительства понадобятся съемные обсадные трубы;
• арматура для опор и ростверка;
• инструмент для приготовления бетонного раствора, цемент, щебень, песок.

Необходимые расчеты

Чтобы правильно провести расчет количества буронабивных свай необходимо определить общую массу здания (вес стенок, плит перекрытий, коммуникаций, мебели и т.д.). Учитывая, что сваи изготавливаются из бетона М300, со стандартным армированием, несущую способность одной буронабивной сваи можно найти по таблице:

Диаметр сваи, мм	Площадь опоры, см²	Несущая способность, кг	Объем бетона, м³	Количество вертикальных прутков арматуры, шт	Расход арматуры, пог. м
150	177	1062	0,0354	3	7
200	314	1884	0,0628	4	9
250	491	2946	0,0982	4	10
300	707	4242	0,1414	6	14
400	1256	7536	0,2512	8	18

При помощи портативных буров можно подготовить скважины диаметром до 200 мм, поэтому они чаще всего применяются в частном строительстве.

Чтобы рассчитать заглубление опоры, необходимо узнать глубину промерзания грунта в местности и прибавить 20 сантиметров. Например, если промерзание достигает 1,3 м, то буронабивные сваи погружаются на глубину 1,5 м. На пучинистых, сыпучих, болотистых и подвижных грунтах потребуются дополнительные исследования, а при заглублении нужно будет добираться до пластов с твердой породой.

Для расчета количества свай потребуется массу здания поделить на несущую способность одной опоры, а полученный результат умножить на коэффициент погрешности 1,2. Он учитывает возможные неточности при определении массы ростверка, мебели, снеговой нагрузки.

Подготовка и разметка

Планировка фундамента начинается со схемы свайного поля, на которой указываются расстановка буронабивных опор. Для этого на углах участка, чтобы убедиться, что он прямоугольный, нужно замерить диагонали, они должны быть равными.

Первые четыре буронабивные сваи устанавливаются по углам, остальные должны быть равномерно распределены под несущими стенками. В местах, где будут делаться скважины, забиваются колышки.

Расстояние между буронабивными сваями с ростверком по технологии не должно превышать 2 м, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж

После подготовительных этапов можно приступать к монтажу буронабивных свай своими руками. Ручным, механическим или электрическим буром проделываем скважины на заданную глубину, согласно разметке.

В скважины опускается заранее изготовленные арматурные каркасы, устанавливаются обсадные трубы. Они могут быть из металла, пластика, рубероида, асбеста, железобетона. В частном строительстве они служат несъемной опалубкой для будущих буронабивных свай. Главное условие – точная вертикальная установка по уровню.

Пространство между обсадными трубами и скважиной заполняется грунтом, которые периодически утрамбовывается. При этом требуется контролировать вертикальность трубы. Высоту свай проверяют гидравлическим или лазерным уровнем, чтобы обвязка была горизонтальной. Если трубы выше, их срезают, арматурный каркас остается как основа для связывания ростверка.

В подготовленную опалубку заливается бетонный раствор марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Залитые буронабивные сваи оставляются до полного схватывания цемента в течение 2-3 недель.

Заливка ростверка

Чтобы достигнуть максимальной прочности буронабивной фундамент соединяется ростверком – железобетонной лентой или рамкой. Он равномерно распределяет давления на все сваи. Устройство ростверка схоже с технологией строительства стандартного ленточного фундамента. Единственное отличие – его нижняя часть находится на весу, не упираясь и не заглубляясь в грунт. Основой ростверка служат оголовки свай, поднятые над землей на проектную высоту.

Ширина ростверка равняется толщине несущих стен, высота – для деревянных, пенобетонных стен равна ширине. Для каменных и кирпичных зданий – на 50% больше ширины. Ростверк заливается в несколько этапов:

Плюсы и минусы

К достоинствам забивных свай следует отнести:

Возможность использования на всех типах грунтов, исключая скалистые.
Опоры способны выдерживать значительные нагрузки.
Срок службы свай превышает период эксплуатации дома.
Технология производства позволяет стволам переносить не только вертикальные, но и горизонтальные воздействия подвижных слоев грунта

Это особенно важно при большой глубине погружения.
Установка свай занимает немного времени.
Объемы земляных работ или использованного строительного материала невелики.
Возможность производить работы в течение всего года в любых условиях.. Недостатками следует считать:

Недостатками следует считать:

• Отсутствует возможность создания подвалов, цокольных этажей и прочих заглубленных помещений.
• Необходимость использования специальной техники.
• Значительные неудобства при погружении для жителей близлежащих домов.
• Имеется опасность нарушения режима работы фундамента соседних зданий при слишком плотном приближении строительства.

ВАЖНО!
Сложности с обустройством подвалов в большей степени являются следствием неготовности грунта, а не типом основания. Даже при отсутствии помехи в виде опор, строительство подземных помещений вызывает непреодолимые затруднения из-за высокой пучинистости, обводненности или неустойчивости грунтов.

Выбор метода

Бетон заливается внутрь скважин, укрепленных арматурой По сути буронабивные сваи – это буровые сваи.

Название буронабивные является обиходным.

Если рассматривать структуру, то такая опора – это скважина с помещенным в неё армированием, залитая раствором бетона.

Установка буронабивных свай может производиться различными методами.

Метод	Грунт	Описание
Циркуляции глинистой смеси (позволяет обойтись без применения обсадной трубы)	Неустойчивый с высоким уровнем влажности	Шахта замыкается в единый цикл с отстойником. Затем в неё под давлением подают бентонитовый раствор, который, смешиваясь с грунтом, создает на стенках прочную глиняную корку. После внутрь устанавливается армирующий остов, который заливается бетонным раствором, выталкивающим глину.Во избежание растрескивания монолита опоры бетон подается непрерывно до полного заполнения шахты.
Сухой (неприменим при наличии на участке агрессивных или промышленных вод)	Полутвердый, тугопластичный, твердоглинистый	С помощью ковшевого бура или шнековой колонны бурится скважина и в основании расширяется. Бетон заливается в опалубку, которую переставляют по мере заполнения и застывания раствора. Голова сваи формируется в инвентарном кондукторе, в зимнее время обязательно утепляется.
Обсадной трубы	Без ограничений	В подготовленную шахту методом забивки, вибрации, погружения или при помощи гидродомкрата опускают соединенные между собой обсадные трубы.Полость внутри бетонируется и утрамбовывается, для чего трубе придаютполувращательное и возвратно-поступательное движение.
Фундекс (утраивается без динамического воздействия на грунт)	В зонах повышенной сейсмической активности	Отработка скважины производится выдавливанием чугунным наконечником без выемки грунта. По достижении необходимого заглубления в шахту опускается труба, которая армируется и бетонируется. По мере заполнения бетоном трубу поднимают.

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.

Технология производства буронабивных бетонных опор

Устройство фундамента на основе свай позволяет намного уменьшить финансовые и трудовые затраты на земляные работы. Эта технология также значительно сокращает сроки возведения домов и иных сооружений. Но такой метод строительства не подходит, когда дом планируется строить с подвалом.

Скважины для свай выполняются буровыми механизмами. Когда достигнуто необходимое заглубление, получившийся колодец армируется металлическим каркасом. Заполняется подготовленным бетонирующим раствором. Изготовление этих свайных опор может производиться по следующим технологиям: с обсадными трубами, с глиняным затвором, посредством уплотнения грунта.

Пример расчета буронабивного свайного фундамента

До начала работ следует определить требуемое количество опорных элементов и их диаметр.

При выполнении расчетов следует учитывать тип и характеристики грунта на участке, уровень залегания грунтовых вод и глубину промерзания. Для частного дома эти показатели можно определить самостоятельно, пробурив скважину.

Минимальный диаметр буронабивных свай при длине элемента менее 3 м должен составлять 30 см.

Исходные данные для расчета:

• дом из кирпича, толщиной наружных стен 640 мм;
• внутренняя несущая стена толщиной 380 мм, длиной 8 метров;
• размер дома 7×8 метров;
• высота этажа 3 метра.

Расчет нагрузок на фундаменты выполняем с учетом удельного веса используемых при строительстве материалов и конструкций.

Таблица 2. Удельный вес основных материалов.

Материал	Масса кг/м3
Кирпич	1800
Железобетон	2400
Пиломатериал сосна	500
Металлическая черепица (кг/м2)	70

Сбор нагрузок

1. Стены:

Масса стен = 7м (длина) × 2 + 8 м(ширина) × 2 × 3(высота) × 0,64 (толщина стены) + 8 × 3 × 0,38 (внутренняя стена) × 1800 кг/м3 (плотность кирпича) × 1,2 (К – поправочный коэффициент) = 116 294,4 кг.

1. Монолитные перекрытия:

Масса перекрытий = 7 м (длина) × 8 м (ширина) × 0,12 (толщина) × 2400 (удельный вес монолитного железобетона) ×1,3 (К) = 20 966 кг.

1. Крыша двускатная деревянная:

Масса крыши = 7,5 м3 пиломатериала × 500 кг (удельный вес древесины) = 3 750 кг.

1. Кровля:

Масса кровли = 7 × 8 × 1,3 (наклон ската) ×70 кг (вес 1м2 металлочерепицы) = 5 096 кг.

1. Железобетонный ростверк:

Под кирпичные стены толщиной 64 см принимаем ростверк из монолитного армированного бетона сечением 60 см× 50 см. Длина ростверка равна длине несущих стен

Масса ростверка = 7×2+8×2 +8 × 0,6 × 0,5 × 2400 (удельный вес железобетона)×1,2(К) = 32 832 кг.

Вес дома с ростверком = 116 294 + 20 966 + 3750 + 5096 + 32 832 = 178 938 кг.

Расчет несущей способности сваи

Для устройства фундамента частного дома изготавливаем сваи диаметром 30 см, длиной 2 метра.

Площадь сечения сваи S = πR² =3.14 × 15² = 706 см2.

Для заливки свай используем бетон В12,5, прочностью 261,8 кгс/см2.

Несущая способность одной сваи =706 × 16,05 = 11 331 кг.

Необходимое количество свай = 178 938 / 11 331 = 16 штук.

Шаг свай = 38/16 = 2,37 м.

Для более точного расчета следует учитывать удельный вес всех строительных материалов и конструкций.

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.

Изготовление свай

Пока не упоминалось еще одно несомненное достоинство буронабивных свай – универсальность технологии.

Она заключается в том, что ее можно одинаково успешно применять как на крупных промышленных объектах – с использованием серьезной буровой и прочей техники, так и при строительстве небольших частных домов, большую часть работ выполняя при этом вручную с минимальным привлечением машин и механизмов.

Один из примеров выполнения работ на небольшом объекте с привлечением ямобура показан на видео:

https://youtube.com/watch?v=EC66CmFX9oo

Расчет буронабивных свай и их несущая способность

При использовании технологии на серьезных крупных объектах все необходимые параметры закладываются при проектировании, обязательно выполняемом в таком случае. Несущая способность свай, изготавливаемых механизированным способом, достигает 200-400 тонн, порой доходя до показателя 600 тонн на одну сваю.

При частном строительстве обычная несущая способность сваи редко превосходит 10 тонн.

Диаметры свай

В соответствии с потребностями объекта меняется и диаметр используемых свай. Например, при частном домостроении применяются буронабивные сваи следующих диаметров и несущей способности:

Диаметр сваи, м	Несущая способность, т	Объем бетона, куб. м
0,40	7,536	0,2512
0,30	4,242	0,1414
0,25	2,946	0,0982
0,20	1,884	0,0628
0,15	1,062	0,0354

Каркасы и бетон для буронабивных свай. В случае применения технологии на крупных объектах используются сваи гораздо больших диаметров и значительно большей длины. Конкретные необходимые параметры берутся из проектно-сметной документации на объект.

При возведении частных домов для изготовления буронабивных свай рекомендуется использовать бетон класса В22,5 (ближайший аналог по марке – М300), в небольших зданиях и сооружениях допускается  В20 и В15 (соответственно, М250 и М200). От качества материала во многом зависит качество получаемой буронабивной сваи.

Обязательным составным элементом любой буронабивной сваи является находящийся в ней сварной пространственный арматурный каркас. По требованиям СНиП он должен представлять собой продольную арматуру, равномерно распределенную по всей окружности сваи. Минимальное количество арматурных стержней – 6, каждый диаметром 18 или более мм. Используется сталь класса АIII.

Данные требования являются обязательными при строительстве крупных объектов. При возведении фундамента для частного дома или бани требования менее строгие. В большинстве случаев используются 4-6 стержней арматуры диаметром 10-12 мм, перевязанных между собой или готовые треугольные металлические каркасы.

Преимущества и недостатки свайно-ростверкового фундамента

Каждый из перечисленных видов фундамента обладает достоинствами и недостатками, которые учитываются при проектировании, чтобы не допустить перерасхода материалов, деформаций и трещин в несущих конструкциях. Среди самых распространенных типов фундамента у проектировщиков есть выбор между ленточным, плитным, свайно-ростверковым и свайным. Если сравнивать плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента, с другими разновидностями оснований, то срф во многом выигрывает.

В действительности преимущества свайно ростверкового фундамента намного перевешивают недостаткиИсточник lowcarb-ernaehrung.info

Свойства фундамента с ростверком определяют следующие преимущества его использования:

• применим для любых грунтов, в том числе подвижных и неустойчивых, водонасыщенных или торфяных;
• удобен при строительстве дома в местности с неоднородным рельефом (например, на склоне);
• не требует большого расхода материалов;
• имеет значительный срок службы;
• проведение монтажа слабо зависит от погодных условий – допускаются работы при температуре воздуха вплоть до -10°C;
• отличается устойчивостью и имеет неплохую несущую способность.

На водонасыщенных грунтах возведение фундамента требует особого мастерства и точных расчетовИсточник termeszetvedelem.hu

Минусы:

• существуют ограничения, связанные с несущей способностью: фундамент используется только для одно- и двухэтажных зданий;
• строительство цокольного этажа или подвала возможно, но связано со сложными и затратными проектными решениями;
• монтаж требует высокой точности, поэтому настоятельно рекомендуется доверить его специалистам;
• монтажные работы предполагают использование спецтехники.

Плюсы фундамента на буронабивных сваях

Фундаментное основание из таких свай обладает следующими преимуществами:

• Универсален. Подходит почти для любого грунта, кроме совсем каменистого.
• Неровность участка или его близость к воде вовсе не препятствие для свайного фундамента. Уровень строения всё равно задают непосредственно расположением несущих опорных элементов.
• Экономичен. Денег на постройку такого фундамента расходуется гораздо меньше, по сравнению с другими типами.
• Работы можно проводить в любое время года, сроки установки — достаточно быстрые.
• Не нужно использовать спецтехнику, можно построить такой фундамент своими силами, что ещё раз говорит о его бюджетности.
• Свайный фундамент не требует масштабных земляных работ, поэтому лишнее повреждение окружающего ландшафтного дизайна исключено.
• Подобные фундаменты устойчивы к вертикальному движению грунтом, поскольку их основание располагается ниже точки промерзания.
• Высокая несущая способность. Фундамент держит весовую нагрузку даже от тяжёлого здания. Обязательное условие — гидроизоляция между ленточным элементом и стенами постройки. Так можно уберечь от разрушения разные по свойствам материалы.

Недостатки основания из свай

• Слабая теплоизоляция пола. Возможно попадание в дом сквозняков и прохлада. Рекомендуют обустраивать на первых этажах домов с таким фундаментом теплые полы.
• Нет возможности оборудовать в доме подвал. Но если такой фундамент, например у бани, то там подвал ни к чему.
• Расход бетона больше, по сравнению с забивными сваями. Поскольку нет уплотнения грунта около сваи в процессе ее изготовления.
• Изготовление свай сложно контролировать.

Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ

§ VI.1. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

VI.1.1. Общие сведения

В СССР фундаменты на буронабивных сваях применялись до недавнего времени в основном в мостостроении и портовом строительстве, однако в последние годы они получают все более широкое распространение в промышленном и гражданском строительстве.

В соответствии с технологией изготовления выделяются три основные группы (типа) буронабивных свай:

• – устраиваемых в сухих и маловлажных связных грунтах, не требующих специальных мероприятий по креплению стенок скважин;
• – изготовляемых в несвязных, слабых и обводненных грунтах, стенки скважин которых удерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором;
• – сооружаемых в аналогичных грунтовых условиях с креплением стенок при помощи обсадных труб (неизвлекаемых или инвентарных).

VI.1.2. Технология изготовления буронабивных свай в связных сухих и маловлажных грунтах

В сухих и маловлажных грунтах, например лессовых, буронабивные сваи устраиваются при помощи буровых агрегатов, снабженных рабочими органами, действующими по принципу вращательного бурения (шнековая колонна или ковшевой бур), разбуривающими в грунте скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины обсаживается для предотвращения обрушения грунта металлическим патрубком. Бурение производится с периодической выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой его в автотранспорт.

После достижения забоя скважины проектной отметки в необходимых случаях в нижней части или по длине скважины устраиваются уширения разбуриванием полости при помощи специального приспособления — уширителя. По окончании бурения скважина освидетельствуется, и после ее приемки в необходимых случаях в нее устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.

По окончании бетонирования скважины голова сваи формуется в специальном инвентарном кондукторе.

Наиболее часто по этой технологии изготовляются буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Буронабивные сваи этого типа нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве .

Егоров А.И., Рогачевскии Л.И. Применение буровых свай большого диаметра в промышленном и гражданском строительстве. Основания и фундаменты. V сборник КИСИ

Схема изготовления буронабивных свай по описанной технологии приведена на рис. VI-1.

Рис. VI-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай без применения обсадных трубVI.1.3. Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором

Указанная технология изготовления буронабивных свай используется при устройстве их в неустойчивых обводненных грунтах.

Бурение скважины осуществляется вращательным способом, однако в случае необходимости проходки скальных включений и прослоек могут быть применены сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Стенки скважины в этом случае удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Массовое устройство буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать большие объемы глинистого раствора, а затем либо восстанавливать, либо удалять со строительной площадки использованный раствор. Это создает определенные затруднения в проведении работ в зимних условиях, кроме того, при устройстве буронабивных свай с применением глинистого раствора затруднен контроль качества бурения скважин.

Принцип крепления стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, состоит в том, что избыточный напор создает гидродинамический поток воды из скважины в окружающий грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ этим методом является превышение уровнем воды в скважине уровня грунтовых вод. Величина превышения должна быть, как правило, не менее 3 м.

Описанный метод крепления стенок скважин от обрушения наиболее прост, однако является менее надежным, сложен в зимних условиях, требует безукоризненной организации работ.

По окончании бурения скважин и зачистки забоя в нее устанавливается арматурный каркас и скважина бетонируется. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). При бетонировании под водой применяют бетонолитные трубы с герметичными быстроразъемными стыками.

Бетонирование и формование головы свай производится так же, как и бетонирование свай в сухих грунтах.

Краткий итог

Под методом «Буронабивные сваи» подразумевают скважину, с внедренным каркасом из металлических прутов, который впоследствии заливается бетонной смесью. Подобный тип фундамента имеет массу положительных сторон. Прост в реализации, отсутствие вреда для рядом стоящих построек, у бригады появляется возможность возвести здание на проблемных грунтах.

Монтаж с обсадной трубой предполагает использование дополнительных материалов и буровой спецтехники. Во первых, такая технология максимально предотвращает осыпание земли в скважину. Более того благотворно отражается на качестве возводимых бетонных опор.

Буроопускные сваи с ростверком обрели широкую популярность. Нагрузка от здания за счет этого каркаса распределяется равномерно на все опоры, а гидроизоляция продлевает срок службы фундамента.

Теперь вы больше знаете, что такое «Буронабивные сваи». Этот информационный урок, надеюсь дал вам знания об основах строительства. Желаю успешно воплотить их в жизнь.

C уважением БЕТОН-инфо.