Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой

Обсадные трубы – незаменимые помощники в процессах добычи нефти, воды, газа и других богатств природы, без которых человечеству было бы сложно жить. Кроме того, такие конструкции помогают людям обрести крышу над головой, поскольку служат основой для монтажа свай. А ведь сваи буронабивные с обсадной трубой, технология монтажа которых не теряет своей популярности, являются одними из основных составляющих крепкого и надежного фундамента.

Устройство буронабивных свай

По сути, это – скважины, заранее спроектированные и сделанные по утвержденному эскизу, в которые устанавливают специальные каркасы из металла, заливаемые впоследствии раствором на основе цемента и песка. Чтобы избежать разрушения стенок скважины, ее полость уплотняют глиняным составом, причем, делают это под определенным давлением.

Обязательно ли нужны обсадные трубы для буронабивных свай? В редких случаях можно обойтись и без них, к примеру, когда работы ведутся на устойчивой глинистой земле. Если же грунт изобилует водой, то рисковать опасно, лучше использовать обсадные трубы для свай.

Устанавливают инвентарные обсадные трубы для буронабивных свай секциями, друг с другом скрепляют конструкции при помощи специальных зажимов либо сварки. Когда сваи готовы, обсадные конструкции либо демонтируют, либо оставляют на своем месте, заливая бетонным раствором, – все зависит от технологии.

Технология бурения

А как погружается свайная труба? Либо на основе технологии бурения с применением специальной техники, включая гидродомкраты, либо методом вибропогружения, либо путем вбивания трубы. Если говорить о бурении, то оно бывает двух типов:

При использовании ударного способа осадная конструкция, как правило, помещается в скважину вслед за забоем. Между тем если состояние грунта позволяет, то можно и до него. Случается, что глубина сваи больше размера обсадки. Что тогда делать? Следует применить секционный монтаж конструкции, а то и нарастить ее.

Вращательное бурение подразумевает рытье скважин, по длине достигающих размеров секции. Причем, каждая из них по мере готовности ям, опускается на дно. После заглубления конструкций их полость (при помощи того же бура) очищается от осыпавшейся земли.Зачастую для вращательного бурения задействуют штангу «Келли», которая осуществляет опережающее бурение, а именно: при углублении лопасти раздвигаются, чтобы сделать скважину нужной глубины, а при ослаблении напряжения – принимают прежние размеры, вписывающиеся в диаметр трубы. Таким образом, выходя наружу, бур сам чистит конструкцию, отбрасывая лишний грунт в стороны от скважины.

Элементы для монтажа

А какие инструменты, техника либо материалы нужны для того, что установить буронабивные конструкции, вне зависимости от того, сами вы будете проводить такие работы или наймете профессиональную бригаду?

Итак, запоминайте, что вам нужно иметь, что начать процесс:

• бункер-дозатор;
• уширитель;
• донный клапан;
• арматурный каркас;
• деревянные желоба;
• трубы;
• кондуктор (специальный – инвентарный);
• многосекционный вибросердечник;
• автобетоносмеситель, который можно заменить специальным приемным бункером;
• быстроразъемные хомуты;
• вибраторы;
• глинистый раствор;
• бетон;
• другое.

Стоимость работ

Цены на установку буронабивных свай на основе обсадных труб могут варьироваться в зависимости от таких факторов:

• вид и материал труб;
• необходимость разработки проекта;
• выбранного вида технологии;
• глубины скважины;
• диаметра конструкции;
• геологических особенностей на строительном участке (водонасыщенность, состав грунта, плотность почвы и т.д.);
• срока выполнения работ;
• наличия техники и материалов;
• уровня профессионализма бригады;
• качества используемых материалов и «девайсов»;
• объема работ.

Стоит обратить внимание! Если фирма-исполнитель не предоставит вам предварительную смету по общим затратам на работы, а цену назовет устно, непременно уточните, что входит в оговариваемую стоимость, включены ли в сумму расходы на покупку труб или вам их придется приобретать за собственный счет. Как правило, недобросовестные исполнители «играют» именно на таком – беря двойную цену за те либо иные материалы.

Рациональные советы

Буронабивные конструкции с креплением стенок углубления или без оного, с уширениями либо без них советуют использовать для возведения фундаментов строений разного назначения (жилые дома, общественные здания, производственные цеха и т.д.) при значительных горизонтальных и вертикальных нагрузках, а также на территориях с непростыми геологическими данными а, следовательно, сложными условиями строительства. Например:

1. В случае пересечения сваями слоев с твердыми материалами (камнями, остатками бетона, строительных конструкций).
2. При прорезке проблемного грунта (содержащего валуны, твердую глину и другие вещества, мешающие осуществлять погружение свай из труб либо забивку конструкций качественно).
3. Когда на участке слои плотных грунтов (залегания под опорами свай) радикально отличаются по отметкам
4. В стесненных условиях:

• в оползневых районах;
• рядом со строениями, склонными к разрушениям из-за использования технологии вибропогружения либо забивки;
• сваи буронабивные с обсадной трубой следует задействовать там, где строительные участки насыщены неоднородными глинистыми массами жидкой консистенции, вперемешку с песком.

Это важно знать! Если территория изобилует агрессивными водами (производственными или природными), от применения буронабивной технологии лучше отказаться.

Буронабивные металлические сваи из труб можно монтировать без крепления полости скважины при таких обстоятельствах:

• используются элементы по длине не превышающие 30 метров;
• горизонт грунтовых вод не доходит до пяты сваи;
• место для строительства богато глинистой почвой тугопластичной, полутвердой и твердой густоты (например, набухающим грунтом, глинистым составом).

Стоит обратить внимание! При возведении гражданских строений профессионалы не советуют использовать буронабивные сваи, стенки которых нужно укреплять глиной, но решать, безусловно, вам.

Преимущества использования обсадных труб

Чем хороши буронабивные сваи, установленные на основе технологии использования обсадных труб? Итак, знакомьтесь со списком преимуществ:

• стабильное качество бурения;
• идеальная вертикальность;
• возможность прорези жестких слоев;
• защита конструкции от грунтовых вод;
• экономия бетона;
• возможность разбуривания;
• из-за отсутствия вибрационного воздействия на грунт возможность монтажа рядом с существующими строениями;
• точный контроль процесса бурения;
• исключение появления шеек при заполнении скважины;
• возможность извлечения из скважины валунов;
• высокая надежность конструкции;
• уменьшение числа ошибок при монтаже;
• благодаря возможности уширения можно использовать несущую способность конструкции максимально полно;
• высокая производительность, если сравнивать такой тип свай с буронабивным обычной направленности.

Видео-фрагмент бурения с обсадной трубой

Технологию установки буронабивных свай с обсадной трубой нельзя назвать простой, поэтому исполнителей для таких работ лучше искать среди профессионалов.

Бетонирование свай применяется при устройстве загородных построек и коттеджей на слабых и рыхлых грунтах. Изначально технология возведения обсадных труб (ВПТ) использовалась в ходе оборудования скважин нефтяной и газовой индустрии. Однако с течением времени представленный способ возведения надежных опор плавно перекочевал в домашнее строительство. Благодаря методике выполнения, оборудованные опорные элементы препятствуют осыпанию почвы как во время бурения скважины, так и после окончания всех земляных работ.

Особенности технологии и варианты установки

За счет высокой плотности материала трубы достаточно легко входят в почву, предотвращая осыпание земли. Как правило, обсадные элементы при оборудовании буронабивных свайных опор изготавливаются по секциям. Каждый составная деталь скрепляется друг с другом при помощи сварочного аппарата и вспомогательных крепежных приспособлений.

В некоторых случаях после окончательной заливки свай возведенный обсадной «кожух» демонтируется. Однако нередки случаи, когда в момент вхождения в грунт поверхность трубы сильно прикипает к земле, что заставляет застройщиков для экономии сил и времени бетонировать непосредственно сами обсадные элементы.

Единственный минус исследуемой технологии – отсутствие возможности осуществления контроля над просачиванием грунтовых вод. В случае установки обсадной трубы через водный слой увеличивается риск того, что поток размоет часть неокрепшего бетона.

Для максимальной защиты от такого неприятного момента следует в ходе очистки внутренней полости обсадной трубы следить за влагосодержанием извлеченного грунта и в случае его чрезмерной насыщенности перед бетонированием добавить в раствор специальные присадки-стабилизаторы.

Разновидности установки

Существует несколько способов погружения обсадных труб в почву:

• ударный тип (в сопровождении с бурением обсадные элементы заходят в грунт посредством давления гидравлических домкратов, параллельно установленных на специальные буровые приспособления), наращивание обсадной конструкции выполняется в том случае, когда требуемая глубина свайных опор превышает размер оборудованной обсадки.
• вращательный тип (в данном варианте первоначально выполняется устройство центральной скважины на длину приобретенной обсадной секции, погружаемой одновременно с бурением; после установки первого элемента процесс бурения продолжается с одновременным выставлением второго секционного изделия и т.д. до достижения необходимой глубины; по завершении укладки всех обсадных конструкций из образовавшейся полости вычищается осыпавшийся грунт посредством использования буровой установки)

Как правило, для бурения целесообразнее использовать технику, оборудованной штангой Келли. Главным достоинством такого бура является эффект опережения при высверливании скважин. В процессе функционирования лопасти изделия раздвигаются на установленное расстояние, а при снижении вертикального давления возвращаются в начальное положение, соответствующее диаметру внутренней полости трубы.

При возвращении бура в изначальное положение за шнеком (специальным транспортирующим устройством) поднимаются излишки почвы из обсадной конструкции и за счет кругового вращения раскидываются по периметру обустраиваемого углубления.

Необходимый инструментарий и приспособления

Для более оперативного выполнения всех монтажных работ потребуется заблаговременно подготовить следующие инструмент и материалы:

• уширитель для пяты сваи;
• каркас из арматурных прутьев;
• бетонолитную обсадную трубу;
• автоматизированную бетономешалку;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• раствор глины;
• деревянные доски, из которых будут изготавливаться желоба;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• составной вибросердечник;
• дозирующий бункер;
• головной кондуктор.

Использование электрического и автоматизированного оборудования существенно упрощает процесс строительства, а также экономит временные и трудовые ресурсы.

Общая технология возведения

Устройство набивных свай с обсадными трубами не требует глубоких строительных навыков и знаний. По общему принципу в установленную обсадную конструкцию выполняется монтаж каркаса из арматуры и осуществляется заливка внутренней полости бетоном. Из особенностей изготовления надлежит выделить следующие моменты:

1. Выполняется заливка скважины бетонным раствором (примерно на метр от длины трубы).
2. Осуществляется вертикальное перемещение обсадного элемента, таким образом, чтобы толщина слоя бетона в трубе составляла 30-40 см.
3. Поочередно выполняем описанные пункты до достижения необходимой высоты.

За счет неровности стенок скважины бетон максимально заполняет образовавшиеся пустоты, тем самым надежно укрепляя сформированный опорный элемент и фиксируя его на своем месте.

Важные особенности

Каркас из арматуры укладывается не на всю длину углубления, а вблизи поверхности земли. Сразу же после выполнения бетонирования необходимо заглубить арматурную конструкцию не более чем на 1,5-1,8 м.

При отсутствии сыпучести грунта процесс бурения скважины целесообразнее реализовать без применения обсадных труб. В таком варианте каркас фиксируется на стенках вырытой скважины и осуществляется заливка бетоном.

В ситуации, когда на слабых или изобилующих грунтовой водой почвах буронабивная скважина формируется без серьезной обсадки, то целесообразно перед заливкой бетона добавлять с погружением бура глинистую смесь. Посредством смешивания тонкодисперсной глины и воды приготавливается слегка вяжущий состав, который образует надежный защитный слой, препятствующий обильному проникновению влаги. В дальнейшем излишки глины выдавливаются наружу бетонным раствором.

Буронабивные сваи на сухих и слабовлажных почвах

Процедура изготовления буронабивных свайных опор подразумевает выполнения следующих действий:

• установку и закрепление бурового механизма;
• бурение скважины;
• избавление от излишков грунта;
• заливку бетона;
• установку каркаса из арматурных прутьев.

Общее описание хода работ

Буровая установка, функционирующая по технологии вращательного бурения, формирует скважину требуемой глубины и сечения в строгом соотношении с требованиями подготовленного проекта и используемого оборудования. Для предотвращения возможного обвала грунта рекомендуется в устье скважины установить металлический патрубок.

По достижению необходимой глубины в нижней части оборудованного углубления посредством использования уширителя подготавливается полость, играющая роль «пятки» свайной опоры. Затем, выполняется извлечение грунта и установка каркаса из арматуры. Далее, опускаем на дно скважины бетонолитную обсадную трубу и монтируем приемную воронку.

Завершающий этап – бетонирование внутренней полости труб и обработка голов свайных опор специальный кондуктором. Представленный способ позволяет обустраивать буронабивные свайные опоры диаметром от 500 до 1200 мм и длиной до 35 м.

Буронабивные сваи на грунтах с избыточным содержанием грунтовых вод

Наиболее рациональным признано использование буронабивных свайных опор в ходе установки основания на неустойчивых почвах. За счет доступности конструкции в ходе бурения скважины сваи оборудуются с дополнительной фиксацией стенок, образуемых посредством избыточного давления влаги или раствора глины.

Устройство скважины осуществляется как ударным, так и вращательным способом. В случае прохождения бура через твердые скальные породы целесообразно применять специальные сменные рабочие насадки ударного вида.

Ход работ

Устройство буронабивных свайных опор с фиксацией раствора из глины:

1. Установка бурового механизма и изготовление скважины.
2. Изготовление расширительной плоскости.
3. Монтаж каркаса из арматурных прутьев.
4. Установка обсадных труб.

Для регулирования неконтролируемого разброса извлекаемых масс по периметру буровой установки в ее направлении монтируются под уклоном деревянные желоба, изготавливаемые из любых подручных материалов.

В ходе работ через бур подается раствор из глины, основным предназначением которого является противодействие обрушению почвы создаваемым гидравлическим давлением. В конечном итоге при постоянной циркуляции состава на боковых стенках образуется глинистая корка.

Посмотрите видео, как происходит монтаж опор своими руками.

По завершении мероприятий, связанных с бурением скважины и очистки отработанного забоя, в пробуренную скважину устанавливается армированный каркас. Заключительным этапом технологии ВПТ является фиксация бетонолитных обсадных труб. С началом бетонирования трубу извлекают из скважины по аналогично описанному выше способу, а оборудованную сваю подвергают формовке.

В случае использования секционных конструкций с подъемом каждого из составных участков необходимо разъединять соединительные хомуты, тем самым снизив удельный вес обсадной конструкции и сократив усилия по ее извлечению.

Монтаж свайных опор с фиксацией обсадной трубы

Достоинствами представленной технологии является широкий спектр ее применения в различных условиях гидрогеологической обстановки. Обсадные элементы в зависимости от степени прикипания могут извлекаться из грунта, как во всех указанных выше случаях по методике ВПТ, или же параллельно фиксироваться в почве вместе с изготавливаемой сваей.

Существенным отличием данной методики является способ соединения составных частей. Поскольку при слабых грунтах обратный ход труб не затруднен, профессионалы советуют использовать классические соединительные хомуты из металла, однако при устройстве буронабивных скважин на грунтах со сложной структурой целесообразнее всего соединительные элементы фиксировать сварочным аппаратом.

Рекомендуем посмотреть видео, как производится устройство опор с фиксацией трубы.

Установка обсадных труб выполняется посредством вдавливания в почву путем использования специальных домкратов, ударных приспособлений или вибрационным способом.

Заключение

В завершение хотелось бы обратить внимание, что изготовление буронабивных свай по принципу ВПТ – один из наиболее эффективных способов возведения надежной опоры. Все недостатки этой технологии, связанные с использованием спецтехники и завышенными расходами, с лихвой перекрываются практичностью и продолжительным периодом эксплуатации. В связи с этим еще на стадии проектирования дома следует взвесить все «за» и «против» каждой технологии и на основе проведенного анализа грунта установить для себя наиболее подходящий тип.

При строительстве любого здания достаточно важным моментом является правильный выбор типа фундамента. Во многом это зависит от особенностей почвы на участке строительства и плотности застройки. При большой вероятности сдвига грунта или при плотной застройке территории рекомендуется устанавливать фундамент из буронабивных свай в обсадных трубах.

Устройство буронабивных свай

Чтобы сделать правильный и качественный фундамент с использованием названной выше технологии, необходимо знать, что такое буронабивные сваи. Кстати, ранее мы рассказывали, как сделать буронабивные сваи своими руками.

Буронабивные сваи – это сваи, забитые по особой технологии, которая предполагает бурение скважины и ее последующую заливку бетонным раствором с обязательным армированием металлическими прутьями. При строительстве частных загородных домов на участках с преобладанием слабого осыпающегося грунта в скважине дополнительно обустраивают опалубку (узнайте больше о том, как сделать опалубку вокруг дома). Если грунт устойчивый и плотный, а риск осыпания стенок опалубки минимален, то опалубку можно не устанавливать. При строительстве жилых домов или других зданий в больших масштабах во внимание принимаются соответствующие нормы и правила, поэтому в качестве опалубки используются обсадные трубы. В любом случае буронабивная свая представляет собой армированное бетонное тело.

Чаще всего армирование конструкций выполняется каркасами заводского производства продольно-поперечного типа. Горизонтальные элементы выполнены из рифленой арматуры диаметром от 12 до 20 мм, для изготовления вертикальных перемычек используется гладкая арматура диаметром от 8 до 15 мм. Сборка каркаса осуществляется с использованием электродуговой сварки. Готовое изделие покрывают составом, который предотвращает образование очагов коррозии на поверхности металла.

Для создания бетонного тела используется бетон марки М200-М300. Особенностью таких смесей является морозостойкость до 200 циклов замерзания и оттаивания и высокий класс водонепроницаемости.

Отличительной особенностью буронабивных свай является отсутствие ограничений по нагрузке. Несущая способность опоры определяется габаритами сваи и составом грунта ( потребуется геологическое исследование грунта под фундамент). Например, свая диаметром 10 см, установленная на гравелистом или песчаном грунте, способна нести нагрузку от 150 до 270 кг. Свая диаметром 50 см на аналогичном типе грунта выдерживает нагрузку от 5 до 9 тонн. При строительстве на участке с преобладанием мелкого водонасыщенного грунта одна свая диаметром 10 см может держать вес до 250 кг, в то же время свая диаметром 50 см способна противостоять нагрузке до 12 тонн.

В зависимости от конструкции буронабивные сваи делятся на два вида:

• Сваи цилиндрической формы. Ствол в этом случае имеет одинаковое сечение по всей длине.
• Сваи с расширенной опорной подошвой характеризуются большим диаметром трубы в нижней части. В этом случае конструкция отличается повышенной устойчивостью в грунте и большой грузонесущей способностью.

Особенности использования буронабивных свай

По технологии обустройства буронабивные сваи делятся на несколько видов:

• Опоры, формирующиеся без оболочки.
• Опоры с постоянной оболочкой.
• Опоры с извлекаемой оболочкой.

Первый вариант используют на плотных устойчивых грунтах, которые характеризуются тугопластичностью и твердостью. Чаще всего в таких местах риск осыпания грунта сводится к минимальному значению. Особое внимание следует уделить при этом общей протяженности сваи, она не должна превышать 30 метров.

Второй вид буронабивных свай подходит для строительства на глинистом и песчаном грунте или с преобладание супесей и высоким уровнем грунтовых вод. Советуем также ознакомиться с нашей статьей на тему: как построить фундамент на песчаном грунте.

Третий вариант идеален для проблемных грунтов с высоким риском осыпания стенок скважины. Установка обсадной трубы в этом случае предотвращает обрушение стенок и защищает полость от грунтовых вод. Буронабивные сваи с обсадной трубой устанавливают на местности, где имеют место оползневые грунтовые явления. Также названную технологию рекомендуется использовать в регионах, где грунт характеризуется сложным геологическим составом. Оптимальным вариантов можно назвать фундамент на буронабивных сваях в условиях повышенной стесненности.

Способы погружения обсадной трубы

Обсадные трубы погружают в грунт несколькими способами:

• Ударное бурение предполагает погружение трубы в процессе бурения скважины. В зависимости от характеристик грунта труба может идти впереди забоя или после него. Наращивание обсадной трубы осуществляется по необходимости.
• Вращательное бурение предполагает первоначальное прохождение скважины на длину одной секции и последующую установку трубы. Далее выполняется бурение следующего участка по аналогичному принципу и установка дополнительной секции обсадной трубы.

Этот процесс мы детальнее рассматривали в статье «Бурение скважин под сваи: техника и технология».

Технология устройства буронабивных свай с использование обсадной трубы

Монтажные работы по обустройству буронабивных свай с обсадными трубами требует предварительной подготовки необходимого оборудования и материалов. В частности речь идет о следующем:

• Оборудование для бурения скважин.
• Автоматизированная бетономешалка.
• Глубинный вибратор для уплотнения бетонного раствора внутри обсадной трубы.
• Устройство, с помощью которого будет осуществляться погружение и извлечение обсадной трубы.
• Армирующий каркас из металлических прутьев (читайте также про армирование буронабивных свай).
• При необходимости деревянные доски, из которых можно соорудить желоб для подачи бетонного раствора внутрь обсадной трубы.

При недостаточном бюджете на строительство можно использовать ручные приспособления для бурения скважин и погружения обсадной трубы. Однако следует учесть, что в таком случае придется потратить много сил и времени.

Использование обсадной трубы

Все строительные процессы выполняются в несколько этапов. В случае с обустройством буронабивных свай все действия выполняются в определенной последовательности.

На первом этапе выполняется разметка свайного поля. Вначале определяют расположение угловых скважин, далее выполняют разметку торцевых стен. Чтобы правильно вывести прямой угол между стенами, можно воспользоваться правилом «египетского треугольника». В этом случае необходимо отмерить по одной грани 3 метра, по другой – 4 метра. Для получения угла 90 0 расстояние между этими точками должно составлять 5 метров. Также проверить правильность углов можно сверкой диагоналей, они должны быть равными.

Далее процесс предполагает доставку и установку оборудования, с помощью которого будет осуществляться бурение скважин.

Непосредственно процесс установки буронабивной сваи предполагает выполнение следующих действий:

1. С помощью специального бурового оборудования бурят скважину заданной ширины и глубины.
2. Используя другое оборудование, обсадную трубу погружают в грунт до определенной отметки. Если труба имеет недостаточную длину, то ствол наращивают аналогичным элементом. При этом в большинстве случаев используется резьбовое соединение.
3. Грунт, осыпавшийся в полость трубы, извлекают.
4. Внутрь обсадной трубы помещают заранее подготовленный каркас из арматурных прутьев.
5. Полученную конструкцию набивают бетонной смесью с помощью специального подающего канала бетоносмесителя. Подача бетона осуществляется определенными порциями и сопровождается постоянной трамбовкой смеси. Это необходимо для удаления воздушных пузырьков из бетона.
6. Завершающим процессом является посекционным извлечением обсадной трубы. В процессе подъема обсадной трубы происходит одновременное уплотнение бетонной массы благодаря ее возвратно-поступательным движениям.

Преимущественные моменты технологии

Установка буронабивных свай с извлекаемой обсадной трубой имеет несколько преимущественных моментов:

• Скважина быстро и качественно набивается бетонным раствором.
• Все проводимые мероприятия на любом этапе работ полностью безопасны.
• Буронабивная свая характеризуется достаточно высоким несущим потенциалом.
• Установка подобного вида опор может осуществляться в слабом грунте с высоким насыщением воды. При этом стенки скважины полностью защищены от осыпания грунта.
• Использование технологии с обсадными трубами позволяет четко контролировать рабочий процесс на всем его протяжении, а также сопоставлять проектные геологические и инженерные условия с реальными значениями. в частности речь идет о возможности контроля над процессом бурения при достижении плотных несущих слоев грунта.
• Подобная технология дает возможность в процессе бурения скважины доставать крупные камни и валуны.
• При обустройстве буронабивных свай с обсадными трубами вибрационные и динамические колебания почвы полностью исключаются.
• Эксплуатация опор, установленных по рассматриваемой технологии, возможна в любых климатических условиях.

Установка буронабивных свай

Установка буронабивных свай с использование обсадных труб является одной из высокоэффективных технологий. С ее помощью возводятся надежные, крепкие и долговечные конструкции.