Анкерная свая: конструкционные особенности и область применения

Технология установки свай буронабивного типа

Этот тип устройства свай может выполняться без усиления стенок пробуренного участка, с использованием раствора из глины для исключения возможности обрушения структуры стен. Их монтаж включает последовательность операций, включающих в себя:

1. Бурение скважины на необходимую глубину (5-12м), зависящую от типа грунта, уровня залегания грунтовых вод и воспринимаемых нагрузок.
2. Заглубление в скважину трубы обсадного типа, имеющую диаметр около 30см и извлечение отколовшихся и осыпавшихся структур с поверхности боковой стороны.
3. Постепенное заполнение внутреннего пространства скважины раствором из бетона с уплотнением уложенных слоев.
4. Медленное извлечение конструкции трубы при достижении уровня уложенного бетонного основания в 1м с сохранением целостности сформованного образования. Труба поднимается до тех пор, пока уровень, занимаемый смесью во внутреннем пространстве обсадной конструкции, не составит 0,3-0,4м. Далее цикл повторяется, при этом в процессе затвердевания и уплотнения, часть бетона и цементного раствора может проникать в соседние со структурой сваи слои, обеспечивая повышение их прочности.

Технология устройства буроинъекционных свай и анкеров «БУРАН»

Отличительная особенность применения анкерных систем типа «БУРАН» – в использовании пустотелых, винтовых штанг и теряемых буровых коронок. Это позволяет объединить процессы бурения и инъектирования скважины, а также выполнять работы без использования обсадных труб. Установка производится последовательным забуриванием штанг в грунт под проектным углом или вертикально. Первая штанга должна быть оснащена буровой коронкой, последующие наращиваются в процессе бурения с помощью муфт. По окончанию работы штанги остаются в грунте в качестве армирующего элемента сваи или тяги анкера. Эта технология успешно зарекомендовала себя в различных областях транспортного, городского, гидротехнического и подземного строительства, а также горной промышленности.

Применение буроинъекционных свай и анкеров «БУРАН»

Применяются в качестве временных и постоянных элементов при новом строительстве и реконструкции:

• Крепление ограждающих конструкций котлованов
• Крепление бортов котлованов и выработок
• Крепления откосов
• Крепление сводов и порталов тоннелей, выработок
• Опережающие крепления при проходке
• Устройство свайных фундаментов и анкерных креплений
• В составе противооползневых сооружений
• Усиления фундаментов
• Крепление шпунтовых ограждений

Элементы конструкции анера “БУРАН”

Винтовая пустотелая штанга (ТВШ) – основной несущий элемент анкерной системы Буран. Трубчатая штанга является более выгодной, чем полнообъёмный стержень с равным ей сечением. Штанги изготавливаются из легированной конструкционной стали, соответствующей ГОСТ 4543-71 Стандартная длина штанг в зависимости от типоразмера составляет 2, 3, 4 и 6 м. На поверхность трубчатой винтовой штанги наносится крупная сплошная резьба трапециевидного профиля с развальцованными канавками для подачи цементного раствора. Сплошная резьба позволяет делать нарезку трубы любой длины, а также обеспечивает соединение и отсоединение частей штанги при их монтаже на строительной площадке.

Буровая коронка – навинчивается на передовую штангу и обеспечивает забуривание сборной колонны винтовых пустотелых штанг в грунт и выпуск бурового и инъекционного цементных растворов, подаваемых через внутреннюю полость винтовых штанг в процессе бурения и последующей опрессовки. Изготавливается из ковкого чугуна или стали 45Л, имеет от 2-х до 4-х выпускных отверстий диаметром 8-10 мм. Тип и размер подбирается в зависимости от вида проходимых грунтов и диаметра используемых штанг, применяются буровые коронки диаметром от 51 до 175 мм.

Соединительная муфта – обеспечивает комплектование штанг в единую тягу. Изготавливается из легированной конструкционной стали соответствующей ГОСТ 4543-71. Длинна 105-170 мм. Муфты оснащены по центру внутренней пластиковой кольцевой прокладкой-фиксатором, обеспечивающей равномерность и герметичность закручивания штанг. Конструкция муфт соответствует ГОСТ 24246-96.

Центратор – обеспечивает центральное положение колонны трубчатых винтовых штанг в процессе бурения и равномерное покрытие защитным слоем цементного раствора.

Фиксирующая гайка и опорная плита – обеспечивают прочность узла закрепления трубчатых винтовых штанг «БУРАН» на конструкциях или грунтовых откосах. Фиксирующие гайки и опорные плиты выпускаются со сферической опорной поверхностью, для образования шарнирного соединения в узле закрепления. Данная конструкция позволяет воспринимать сжимающие и растягивающие усилия.

Конструкция анкеров, отличие от других крепежных соединений

Классический анкер является комбинированной металлической конструкцией, состоящей из нераспорной (корпуса или основания) и распорной (рабочей) частей. Основание может представлять собой болт, винт, шпильку или гвоздь, распорная часть может иметь форму втулки, конуса, гильзы и т.д. При использовании крепежного элемента рабочая часть расширяется и за счет трения и сопротивления материала удерживает конструкцию в материале основания.

Основное отличие анкера от близкого по конструкции и назначению дюбеля состоит в материале изготовления. Дюбель состоит из мягкой части, как правило, пластиковой, в которой зафиксирован крепежный элемент, например, саморез. Принцип закрепления дюбеля основан исключительно на силе трении между рабочей поверхностью крепежного соединения и основанием.

Так как анкер обычно изготовлен из легированной стали либо иных металлов (латуни, алюминия), то его принцип закрепления основан не только на трении между основной и рабочей частями, но и на сопротивлении материала. Анкеры способны выдерживать более серьезные динамические нагрузки, чем крепежные соединения с использованием дюбеля.

Анкерные сваи

Анкерная (винтовая) свая – это стальная труба (ствол) с заостренным наконечником и с и приваренными лопастями определенной формы с одной стороны и с оголовком для фиксации объекта с другой стороны. Для защиты металла от ржавчины на эти металлические сваи наносится антикоррозийное полимерное покрытие.

Стволы анкерных свай зачастую изготавливают из стали марки Ст20 (ГОСТ 8731 74) либо стали 09Г26-6

Стволы свай рекомендуется изготавливать из стали прочностью не менее Ст20

По ГОСТ 8731 74 или 09Г26-6 (ТУ 14-3 -5 0 0–7 6).

Привариваются лопасти к стволу двухсторонним швом с обязательным условием, что высота катета составляет не мене толщины самой лопасти, накладки привариваются односторонним швом. Провар и в том, и в другом случае должен быть сплошным во всю толщину накладок и лопастей.

Винтовые сваи применяются

• В малоэтажном строительстве при организации фундамента (дачные дома, частные коттеджи, таун-хаусы из дерева, кирпича, газобетона и т.п.);
• При постройке каркасно-щитовых сооружений (ангары, склады, ФОК и т.п.);
• При установке рекламных щитов (выполняют роль опорного столба);
• В качестве опор для заборов, калиток;
• Для сооружений, находящихся в воде (причалы, мостики, пирсы) т.д.

Преимущества фундамента на анкерных сваях

По сравнению с применением ленточной или столбчатой технологии, фундамент на анкерных сваях имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Увеличение производительности в несколько раз;
• Хорошее сцепление с грунтом, достигнутое за счет полного заполнения буровой скважины цементной смесью;
• Не требуется применение обсадных труб при работе на неустойчивых грунтах;
• Изготавливаются из качественной стали с хорошими показателями пластичности и ударной вязкости;
• Цементный раствор надежно защищает сваи от развития коррозии;
• За счет незначительных пластичных и эластичных деформаций не нужно преднапряжение анкерных свай;
• При необходимости можно нарастить сваи на строительной площадке посредством использования дополнительных штанг и муфт;
• Высокая надежность даже в случае подтопления территории;
• Высокая несущая способность;
• Длительный эксплуатационный период, превышающий 50 лет.
• Отличаются способностью противостоять пучению в зимнее время, подземным водам и прочим негативным факторам.

Технология установки анкерных свай

Количество свай, их типоразмер и расстояние между ними рассчитывается еще до начала строительства

Во внимание берутся: данные инженерно-геодезических изысканий, степень провисания материала ростверка, расчетные нагрузки на будущий фундамент

Монтаж анкерных свай выполняется либо вручную с помощью круглого прутка и трубы путем вкручивания свай в грунт, либо с использованием специального ямобура.

При стандартных условиях анкерные сваи должны ввинчиваться в несущий (плотный) слой грунта ниже уровня его промерзания. При неоднородности грунта анкерные сваи устанавливаются на различную глубину и выравниваются по уровню.

Анкерные сваи универсальны, с их помощью можно строить небольшие коттеджи даже на лесных склонах среди деревьев, не опасаясь то, что корневая система растений будет повреждена, либо в других местах, где строительство осложнено географическими реалиями.

Различные виды анкерных свай

Для специфических сложно осуществимых задач были изобретены специальные виды анкерных свай. Так, грунтовые анкеры якорного типа предназначены для закрепления плавучих нефтегазовых платформ. Они состоят из стального пустотелого корпуса, на котором расположен оголовок и наконечник. Внизу снаружи на концевой поверхности имеются канавообразные продольные надрезы. В этой же части только внутри находится заряд небризантного взрывчатого вещества, в качестве которого может использоваться артиллерийский порох. Для подрыва заряда предусмотрен электрозапал.

Также существуют пустотелая анкерная свая с коническим утолщением в области нижнего конца, грунтовой свайный анкер со стальным пустотелым корпусом, оснащенным наконечником и прилегающими с внешней стороны к корпусу поворотными попарно симметричными лопастями и пр.

Наиболее распространенные современные анкерные сваи

Анкерные сваи TITAN

Грунтовые анкера «Атлант»

• Dsh941r c32 30ма тип ас дифференциальный автомат

• Доска для бойлов своими руками

• Баня соколиная гора ремонт

• Вентиляция помещений виды вентиляции

• Белые столбы сумасшедший дом

Расчет и основные этапы строительства

Перед началом строительства рассчитывают количество свай необходимую опорную площадь, а также основные параметры ростверка.

Полевые работы:

• разметка участка;

• рытье траншей и шурфов под опоры;
• подготовка скважины: устройство песчаной подушки, гидроизоляционного слоя, армированного каркаса;
• возведение свай;
• укладка песчаной подушки под ленту;
• монтаж армированного каркаса в траншее;
• заливка бетонного раствора под монолитную ленту.

О возведении свайно-ленточного фундамента своими руками можно узнать из этой статьи.

Замена свайного основания на ленточное

Со временем любой фундамент приходит в негодность. Чаще всего встречается замена оснований для домов на деревянных балках, которые с годами попросту разрушаются. Также исчерпать свой потенциал прежде времени могут бетонные сваи, если изначально не соблюдалась технология возведения фундамента.

Заметить этот можно по внешним признакам:

• крен сооружения;
• разрушение стен;
• трещины в доме;
• проседание конструкции.

Предотвратить полное разрушение дома можно путем замены фундамента на винтовых сваях на ленточный. Для этого заново проводят расчеты, определяют несущую способность грунта относительно веса постройки и выводят прикладным методом параметры для ленты.

Замена фундамента под всем домом – сложная процедура, для которой нужно приглашать специальную бригаду. Строители поддомкрачивают каркас дома, частично демонтируют старые балки, делают новый фундамент и возвращают сооружение на место.

В некоторых случаях целесообразно перенести дом на новый участок. Для этого поднимают каркас сооружения и загоняют под него специальные катки с рельсами, которые непосредственно и перевозят сооружение на место, где уже установлен новый ленточный фундамент.

Возведение для гаража

Когда под строительство гаража выделен участок с нестабильным грунтом и неровным рельефом, целесообразно строить ленточно-свайный фундамент. К тому же этот метод не требует расхода большого количества строительных материалов.

Существует несколько методов устройства свай:

1. Бурение скважин под опоры.
2. Забивка в грунт.
3. Ввинчивание металлических опор.

Для строительства буро-забивных свай необходимо подготавливать скважины, закреплять ее стенки глинистой смесью или использовать инвентарные трубы. Затем, соблюдая технологию, в шурфы заливают бетонный раствор. Забивные сваи вводятся в грунт острым концом посредством специальных установок.

Деревянные забивные опоры – дешевый строительный материал, но у него есть ограничение по нагрузкам. Если планируется возведение гаража с кирпичными или пенобетонными стенами, нужны более надежные сваи.

Поэтому в частном строительстве популярны винтовые металлические сваи, которые вкручиваются в земельный массив автоматически и не требуют подготовки участка. Последний метод предпочтительней для землевладельцев, которые ищут быстрый, сравнительно энергоемкий и надежный способ устройства фундамента под гараж.

Перед началом строительства подготавливается поле – делается разметка по периметру будущего гаража и отмечаются места для входа свай в грунт. Для гаража на две машины достаточно 4 или шести свай. Винтовые балки вкручивают в землю до тех пор, пока их конец не упрется в твердые породы. Конец опоры на нужной высоте обрезается, а внутренность трубы заполняется бетонным раствором.

Чтобы жестко соединить опоры между собой и сохранить геометрию основания, делается ростверк. Эта часть фундамента может быть заглубленной, иметь нулевую высоту или находится выше уровня земли.

Вариант заглубления выбирается по:

• типу грунта,
• рельефа участка,
• а также нагрузки, которую передает гараж на грунт через основание.

Чтобы гараж прослужил десятки лет, необходимо преждевременно анализировать геологию поля под застройку, сделать расчеты и выбрать параметры основания.

Можно ли делать пристройку на винтовых сваях к ЛФ?

Любые пристройки (веранды, котельные, жилые комнаты и не только) увеличивают нагрузку, которую дом оказывает на грунт через основание.

Чтобы избежать деформации стен дома, под пристройку устанавливают свой фундамент, который должен быть жестко связан с основной конструкцией. Расчеты для свайно-винтового фундамента ведут аналогичным описанному ранее образом.

Особенность монтажа состоит в том, чтобы жестко связать две монолитные ленты между собой в местах соприкосновения. Для этого в стене ростверка для дома делают отверстия для арматуры. Длину углубления принято делать равной 35 диаметрам прута.

Срок службы

Срок службы винтовых конструкций разный, на него повлияют:

Толщина используемой для винта стали.
Антикоррозийное покрытие, его наличие, толщина, тип. Чем толще и лучше слой, тем дольше покрытие защитит конструкцию от коррозии

Важно, чтобы оно было при монтаже в химически активные грунты.
Химическая активность почв. Если она низкая, то без покрытия столб продержится больше века, а если активность высокая (например, в торфах, морских грунтах и т

д.), то срок службы без покрытия составляет всего 30 лет, а с покрытием — около 80.

Учитывая это, перед тем как погружать сваи в землю, их нужно покрыть защитными составами.

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.

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.

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.

Принцип устройства висячих свай

Висячие конструкции применяют в работе с прочными пластами грунта, залегающего на большой глубине. Задача таких опор — пройти сквозь толщу слабой почвы и закрепиться нижним концом в прочном грунтовом слое. Достижение поставленной цели возможно только при грамотном расчете длины висячей сваи, который учитывает следующие показатели:

1. Плотность материала, из которого она состоит.
2. Рабочая длина.
3. Характеристика особенностей грунта: подвижность, рыхлость, насыщенность влагой.
4. Расчетная нагрузка будущей постройки: чем больше её значение, тем глубже должна быть установлена висячая свая.

Усиленный буровой шнек

Для решения вышеуказанной проблемы в ООО ТЕХНОПРОК-61 разработаны, защищены двумя патентами РФ и успешно выпускаются с 2009 г. буровые шнеки диаметром 63*мм (усиленные), которые практически при одинаковой производительности с традиционным шнеком данного диаметра, имеют замковые соединения повышенной прочности и рациональные конструктивные параметры, делающие эти шнеки особо выгодными при сооружении буроинъекционных скважин в грунтах до VI категории по буримости. Буровые шнеки изготавливаются длиной 1м и оснащаются усовершенствованным резьбовым замковым соединением по ГОСТ 24328-80, соответственно с резьбами СП19 и СП22. Усиленные буровые шнеки при необходимости могут комплектоваться переходником любого типа и применяться на малогабаритных буровых установках типа БУМ, УКБ 12/25, КМ-10, МГБ -50П, СКБ и др.

Разновидности

Как бы просто ни был устроен монолитный фундамент, на деле оказывается, что здесь действуют множество факторов, заметно влияющих на надежность крепления. Соответственно, и фундаментные болты имеют множество разновидностей.

По конструктивным особенностям

По конструктивным особенностям фундаментный анкерный болт разделяют на следующие виды.

• Изогнутый – состоит из шпильки, шайбы и двух гаек. Один конец штыря имеет изогнутую форму – крюк. Согласно ГОСТ максимальная длина изделия достигает 180 см. Применяется анкер для крепления металлических и железобетонных конструкций. Шайба может быть разных размеров для оборудования с разными монтажными отверстиями. Применяют крепеж, если высота фундамента не зависит от глубины заделки анкера.
• С анкерной плитой – на нижнем резьбовом конце штыря имеется анкерная плита, закрепляемая при помощи резьбовых гаек. Плита и обуславливает надежность крепления в бетоне. Строение может иметь разное, что определяется строением фундамента. Максимальная длина изделия – 5 м. Используется анкер для крепления металлических и железобетонных конструкций. Этот вариант устанавливается для бетонирования. Имеет меньшую глубину заделки, а поэтому применяется тогда, когда высота основания зависит от глубины заделки.
• Составной с анкерной плитой – в дополнении к резьбовой шпильке и анкерной плите появляется муфта, что позволяет соединить две части анкерного болта. Таким образом выполняют стяжку двух конструкционных элементов, монтируемых методом поворота или надвижки. Общая схема монтажа такова: в фундамент бетонируют часть шпильки с муфтой, затем устанавливают механизм и вкручивают верхнюю часть в муфту. Длина вкручивания составляет не менее 1,6 от диаметра резьбы.
• Съемный – монтируется в заливной фундамент. Анкерная плита может иметь разные исполнения: сварная, литая, плоская анкерная плита. Этот вариант разработан для фиксации в бетонный, кирпичный или каменный фундамент. Чаще всего их используют для крепления прокатного оборудования, поскольку оно подвергается высокой динамической нагрузке. Также съемный крепеж требуется в тех случаях, где, как показывает практика, болты придется заменять со временем. Съемный болт монтируется несколько иначе: в фундамент бетонируют только анкерную часть, а шпильку устанавливают после обустройства фундамента.
• Прямой – самая простая модификация, состоящая из металлического штыря и гайки. Длина может достигать 140 см. Этот вариант рассчитан на установку в готовый твердый фундамент, когда деформационные нагрузки исключаются. Прямой анкер крепят на клеевой или цементный раствор и удержание он обеспечивает за счет сил склеивания. Обычное их применение – строительные работы.
• Распорный с коническим концом – устанавливается в готовый фундамент, предварительно для него высверливается отверстие. Фиксируется крепеж при помощи разжимных цанг или цементным раствором. Крепеж также используют в строительных работах, но при сооружении конструкций, подвергаемых вибрационной нагрузке.

Фундаментный анкер-болт (разновидности)

По условиям эксплуатации

Крепеж различается по условиям эксплуатации:

• расчетные – анкер воспринимает нагрузку, возникающую при работе оборудования, и передает ее фундаменту;
• конструктивные – их главной задачей является обеспечение стабильной работы механизмов и предотвращение случайных сдвигов. При этом стойкость к опрокидыванию или смещению обеспечивается главным образом весом самой конструкции или машины.

По методу установки

По методу установки различают такие виды фундаментных болтов:

• устанавливаемые до бетонирования – большинство видов закрепляются таким образом: изогнутые, с анкерной плитой и так далее;
• устанавливаемые в готовый фундамент – это прямые и распорные. Для их монтажа необходимо высверливать отверстие в бетоне. Анкер, который фиксируется в готовое основание, запрещается использовать при возведении высотных зданий, поскольку ветровая нагрузка для них является основной.

Производство фундаментных анкерных болтов запечатлено в этом видео:

Где используются составные сваи

Под «составными» понимаются ЖБ сваи, составленные из нескольких связанных между собой элементов. Главное преимущество таких изделий – их длина. Составные сваи могут достигать длины 36 метров, чего при использовании свай цельного типа добиться практически невозможно из-за крайней сложности транспортировки и забивки таких конструкций. Смысл любого свайного фундамента в том, что основания свай, использованных для его монтажа, должны опираться на слои плотных и прочных грунтов. В случае, когда их подошва так и не смогла достигнуть почвы с нужной несущей способностью, прочностные характеристики самого основания будут невысоки, и со временем оно может просесть. Таким образом, необходимость использования составных свай возникает в том случае, когда толщина грунтов с неудовлетворительными несущими свойствами больше длины стандартных цельных свай. Заметим, что к числу почв с неудовлетворительной несущей способностью относятся следующие виды грунтов:

• Торфяники и почва с большим процентным содержанием торфа.
• Илистые и заиленные грунты.
• Текучие и сильно сжимаемые виды почв.

Впрочем, на таких грунтах допустим только свайный фундамент, так как прочие виды оснований в любом случае будут иметь явно недостаточную несущую способность. Кроме того, составные конструкции идеально подходят при реконструкции уже действующих фундаментов. В этом случае можно значительно усилить несущую способность такого фундамента, забивая сваи в ограниченном пространстве, где невозможно использовать сваи цельного типа. Впрочем, при этом также есть ограничения, так как минимальная длина секции составной сваи – 5 м. Кроме того, составные сваи идеальны для монтажа фундамента на отдаленных строительных объектах, куда сваи стандартной длины доставить или невозможно, или же крайне нецелесообразно с экономической точки зрения. Наконец, составные сваи – выбор многих небольших субподрядчиков в строительном бизнесе, которые просто не имеют техники, позволяющей забивать сваи при их длине свыше 12 метров (стандартное ограничение колесного копра).