Бурение шурфов под сваи своими руками

В каких случаях необходимо обследование?

Необходимость шурфования возникает в следующих случаях:

• при надстройке здания в высоту;
• перед проведением капитального ремонта или реставрации здания;
• при выявленном несоответствии конструкции основания строения существующим чертежам;
• при появлении проседания фундамента и стен, трещинах и деформациях несущих конструкций;
• при сильном морозном пучении почвы;
• при сильном разрушении старого фундамента;
• при сильных просадках, связанных с сезонным колебанием уровня грунтовых вод или после землетрясений;
• при изменениях уровня грунтовых вод, связанного с массовой застройкой или строительством поблизости гидротехнических сооружений;
• при проектировании и строительстве поблизости других зданий;
• при строительстве зданий вплотную к существующему;
• при проведении реставрационных работ в домах-памятниках архитектуры или монументах;
• при модернизации строения с увеличением массы строительных конструкций;
• при изменении назначения здания, особенно когда речь идет о переоборудовании в общественное или производственное здание с увеличением нагрузки на конструкции;
• при переоборудовании производства – замене оборудования, увеличении его веса или изменение мощности, силы вибрации, ударов и т.д.

Обследование фундамента частного дома производится обычно при надстройке мансарды или второго этажа, модернизации кровли, сильном проседании конструкций или трещинах стен.

Если фундамент треснул, необходимо шурфить фундамент, чтобы определить причину и методы его ремонта

Технология лидерного бурения скважин под сваи

Бурение скважин для последующей установки свай

Лидерные скважины представляют собой специально устроенные углубления, в которые позднее устанавливаются сваи из железобетона. Технология позволяет обеспечить строгую вертикальность положения опор, что бывает трудно на твердом грунте. Для создания скважин применяются буровые установки. Диаметр углубления зависит от того, каким способом планируется размещать вертикальную опору. Если это забивка или вдавливание, для получения искомого числа нужно измерить сечение сваи в наиболее толстом месте и отнять от него 5 сантиметров. При вибропогружении достаточно, чтобы углубление было на 1-2 см более узким, чем диаметр опоры. Иногда на особенно трудных почвах делают ниши, равные по этому параметру самой конструкции.

Преимущества и недостатки

При использовании лидерного бурения скважин под сваи снижается вероятность нарушения целостности последних. Поскольку конструкции находятся под землей, проверить их на отсутствие повреждений непросто, и подготовка специальных отверстий под опоры помогает сохранить их в надлежащем состоянии. Среди других плюсов применения бурения можно отметить:

упрощение пробивания твердого грунта;
облегчение погружения вертикальной опоры в готовое углубление;
экономию времени на земельные работы;
уменьшение сопротивления почвы установке сваи;
минимизацию шумовых помех и вибрационных колебаний, что особенно важно, если поблизости от обустраивающегося фундамента расположены другие здания;
возможность использования на грунтах различных типов;
облегчение вертикальной установки опор.

Минусы технологии – необходимость в аренде специального оборудования и приглашении бригады рабочих. Прежде чем приступить к обустройству скважин, нужно рассчитать смету всех затрат, которые пойдут на реализацию фундамента.

Ситуации, когда необходимо бурение скважин под фундамент

Свайно-ростверковый фундамент

Свайные фундаменты устраиваются при большой нагрузке на основание, и во всех случаях, когда проведение масштабных земляных работ по существующим условиям площадки невозможно. Препятствием к разработке котлована для других конструктивных схем фундамента становятся природные условия, перепады рельефа участка, поверхностное залегание грунтовых вод.

В районах вечной мерзлоты Крайнего Севера фундамент на сваях — единственное проектное решение строительства. Расчётная величина заглубления бурения скважин принимается ниже значения точки промерзания грунта данной местности.

Помимо геологических особенностей, на производство работ влияют искусственные факторы. К ним относятся прохождение под строительной площадкой подземных коммуникаций, застройка на ограниченном участке внутри квартала.

Глубина свайного фундамента высчитывается отдельно для каждого географического района. Бурение скважин применяется в условиях, технически не позволяющих применить метод механической забивки свай, при буронабивной технологии. На вертикальность забивки сваи влияют остатки снесённого здания в слоях породы, строительный мусор, песок.

Материалы

Несъемная опалубка:

•  (самый экономичный вариант).
• Трубы ПВХ (желательно оранжевые для внешней канализации).
• Асбесто-цементные трубы.
• Любые другие трубы, которые имеют подходящий диаметр, хорошею геометрия, достаточную прочность и жесткость (трубы дымохода и т.п.)

Материалы для столба с уширением. Несъемная опалубка: рубероид

1. Арматура. Д10-Д12. Для арматурного каркаса вязальная проволка.
2. Бетон М150-М400. Цемент+песок речной крупный + щебень 5-20фр (чем меньше фракция щебня тем лучше).
3. Несъемная опалубка: рубероид.
4. Мусорный мешок (плотный 120л). Для формирования пятки (уширение внизу столба).
5. Скотч. Для крепления мусорного мешка и для скрепления рубероида. Стретч-пленка для скрепления рубероида.

Конструкция и варианты «мясорубок»

«Мясорубки» – это ручной инструмент, состоящий из электрического или гидравлического привода с креплением на оголовок сваи и системы рычагов для фиксации инструмента и передачи момента на сваю.

Требования к приводу

В качестве привода рационально выбрать дрель достаточной мощности. В отсутствии на площадке электричества потребует передвижного генератора.

Мощность дрели должна быть не менее 2 кВт;
Важно также, наличие реверса и изменение скорости вращения.

Конечно, можно использовать гидромотор. Но дрель купить проще, и проще заменить если сломается. И переносная гидростанция, нужная для работы мотора, пригодится вам где-то еще едва ли.

Если вы решили использовать вместо дрели другие двигатели, они должны быть не хуже.

Требования к редуктору

Редуктор нужен в конструкции чтобы увеличить момент на оголовке сваи и уменьшить обороты:

• Редуктор должен выдерживать крутящий момент не менее 4500 Нм;
• Передаточное отношение должно быть больше 1:60.

Выбирая УКМ отдавайте предпочтение конструкциям на подшипниках.

Так же обратите внимание на удобство смены смазки. Рекомендуется замена смазки после монтажа 20 свай

После приобретения, хорошо набейте редуктор новой смазкой (а там ее будет мало). Рекомендуется заменить смазку на долее подходящую: например, на пластичную смазку для ШРУСов.

Переходник

Переходник выглядит, как 2 крепления-адаптера (для дрели и редуктора) и раму соединяющую их воедино. Как на фото:

Цель: чтобы редуктор относительно дрели не проворачивался. Иначе при работе придется держать и дрель, и редуктор.

Насадка, рычаги и прочее

Наш сваекрут будет передавать крутящий момент на сваю через насадку. Усилия на оголовок значительные и возможно смятие сваи. А это брак. Есть два варианта насадки: внутренняя и внешняя. Отличаются лишь тем, что вставляестя или надевается насадка на сваю.

У насадки должно быть отверстие куда будет вставляться палец. Хорошо сделать это отверстие овальным.

Чтобы вращалась свая в грунте, а сваекрут, к раме нужно приделать рычаг. У рычага может быть шарнир, позволяющий качаться вверх-вниз, но не вправо-влево. Это нужно для удобства закручивания высоких свай и управления с земли без помостов.

Как производится бурение скважин под сваи

Обустройство скважинзабивки ЖБ свай
Рис. 1.1: Разработка скважин под сваи шнековым буром

обустройства скважины
Рис

1.2: Бурение скважин с применением бетонитового раствора

Важно: применение таких растворов существенно увеличивает продуктивность бурения – они минимизируют силы трения между грунтом и буровой колонной, снижают плотность почвы под наконечником бура, и под давлением вымывают осыпавшийся грунт на поверхность. Также происходит дополнительное укрепление скважины за счет отвердевания раствора на ее стенках, что препятствует дальнейшим обвалам породы.

Рис

1.3: Бурение скважин под сваи

Согласно СП 50-102-2003:

Согласно п.7.2.2 при выполнении расчетов несущей способности висячих забивных, вдавливаемые всех видов и свай-оболочек, погружаемые без выемки грунта , необходимо учитывать коэффициенты условий работы по таблица 7.3.

Способы погружения забивных и вдавливаемых свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов

Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай

на боковой поверхности

2 Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре:

а) равном стороне квадратной сваи

б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи

в) на 0,15 м менее стороны квадратной или диаметра сваи круглого сечения (для опор линий электропередачи)

п.9.4. В случае если по результатам инженерных изысканий установлено, что погружение забивных свай в просадочные грунты затруднено, в проекте должно быть предусмотрено устройство лидерных скважин, диаметр которых в грунтовых условиях I типа следует назначать менее диаметра сечения сваи (до 50 мм), а в грунтовых условиях II типа — равным ему или менее (до 50 мм). В последнем случае глубина лидерных скважин не должна превышать толщину просадочного от замачивания слоя грунта.

13.8. Для свай, воспринимающих выдергивающие нагрузки, допускается предусматривать погружение их в лидерные скважины, при этом разница между поперечным размером сваи и диаметром лидерной скважины должна быть не менее 0,15 м.

п. 15.2.11 При необходимости пробивки в процессе погружения свай слоев или прослоек плотных грунтов в целях сокращения продолжительности забивки свай, обеспечения их сохранности и погружения до заданных отметок применяют лидерные скважины. В этих случаях лидерные скважины устраивают обычно на 5 см меньше диагонали поперечного сечения погружаемой сваи на глубину до подошвы плотной прослойки.

15.2.12 Лидерные скважины рекомендуется применять также при забивке свай в водонасыщенные глинистые грунты, которые не успевают уплотняться в процессе забивки свай, что может привести к вертикальным деформациям грунтов и вызвать выпор погруженных ранее свай, разрушение стыков составных свай, разрушение фундаментных конструкций близрасположенных зданий и сооружений.

15.2.13 Глубину лидерных скважин назначают опытным путем, но не более 0,9 длины свай, а для лидерных скважин, указанных в 15.2.12, независимо от их диаметра глубина может быть определена из условия устойчивости их стенок по формуле:

где Z_сч— предельная глубина устойчивой скважины, м;

с_u— недренированное сопротивление глинистого грунта сдвигу, кПа;

γ_I — расчетное значение удельного веса грунта, кН/м .

п.15.2.26 При соответствующем обосновании расчетом и согласовании с проектной организацией допускается изменение расположения винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником в процессе производства работ (извлечение свай при встрече с местными скоплениями галечника, крупными валунами и т.п. и повторное погружение свай).

В подобных случаях (наличие включений) допускается применение лидерных скважин диаметром, не менее чем на 0,1d меньшим диаметра ствола сваи d , и расположением их забоя не менее чем на 1 м выше отметки расположения нижних концов свай.

п.15.2.27 При устройстве бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником в неустойчивых грунтах вместо устройства лидерных скважин следует выполнять рыхление грунтов шнековым буром (без подъема его при бурении) в пределах грунтового массива (цилиндра), диаметр которого не менее чем на 0,1d меньше диаметра ствола сваи d и отметка низа массива не менее чем на 0,5 м выше проектной отметки расположения нижних концов свай.

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.

Глубина

При расчетах глубины шурфов опираются на следующие правила:

1. Для обследования фундамента необходим шурф, по глубине равный высоте подземной части фундамента. Следует вырыть яму до самого основания, до той точки, где бетон опирается в грунт.
2. В некоторых случаях может потребоваться более глубокий шурф. Его заглубляют на 10-20см ниже залегания подошвы. Делать это можно лишь в том случае, если вы уверены в том, что состояние фундамента удовлетворительно.
3. Когда речь идет о шурфовании перед началом строительства, за основу берется проектная глубина основания, которое планируется возвести.
4. Слишком заглубленные шурфы в условиях неустойчивого грунта требуют укрепления с помощью деревянных щитов или откосов.

Необходимая техника для бурения скважин

Буровое оборудование, приспособления и технику условно классифицируют по трём видам:

Схема мобильных буровых установок

• Буровые инструменты, ручные и механизированные. Шнек приводится в движение человеком или двигателем.
• Буровые установки. Собранные на металлической сварной раме оборудование для шнекового бурения и движущий привод.
• Самоходные установки, поставленные на колёсный или гусеничный ход.

Ручные инструменты используются в частной малоэтажной постройке, ограничены диаметром отверстия 300 мм. Ручное бурение отверстий на плотных тяжёлых почвах неэффективно. Механизированные инструменты рассчитаны на производство работ глубиной до 2 метров. В движение механизм приводит электродвигатель или гидромотор. Рамные установки позволяют бурить отверстия глубиной до 4 м, диаметром до 320 мм. Составной шнековый бур наращивают по мере заглубления.

Самоходные буровые установки используются в многоэтажном, промышленном строительстве. Установки высокой мощности и большой производительности одинаково точно производят вертикальное бурение горизонта, работают под углом. Наклонное бурение под фундамент востребовано при горизонтальном смещении грунта. Наклонные сваи встречаются в фундаментах мостов, столбов ЛЭП, портовых сооружений. Средняя глубина пробивки фундаментных скважин самоходных установок 8–15 м, что достаточно для сложных и вечномёрзлых грунтов Большое распространение имеют комплексные машинные механизмы, способные не только бурить почву, но и забивать сваи.

Самоходный буровой станок

Буронабивной свайный фундамент своими руками

Представленная ниже пошаговая инструкция предусматривает самостоятельное возведение свайного фундамента в буронабивном исполнении с ростверком сверху. Это наиболее востребованный вариант среди частников, так как реализовать его несложно. Для работ нужны лишь трубы из асбестоцемента, бетонный раствор и стальная либо стеклопластиковая арматура.

Устройства выполняется в пять этапов:

Установка асбестоцементных труб и укладка в них арматуры.

Для изготовления буронабивных свай требуются асбестоцементные трубы диаметром 300–400 мм. Они послужат гарантией, что фундамент будет иметь хорошую несущую способность как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. И в отличие от стального варианта асбестоцемент не заржавеет в земле.

Скважины для опор проще всего сделать с помощью ручного бура с бензиновым либо электрическим двигателем. Глубина этих отверстий должна получиться в итоге на 30–40 см ниже точки промерзания грунта.

Свайные столбы располагаются по периметру строения и под несущими стенами внутри с шагом до двух метров. После выбуривания скважин на их дне насыпается песчаная подушка толщиной в 10–15 см. Затем сверху в качестве опоры под сваи заливается бетон еще на 25–30 см. И уже в этот не застывший раствор устанавливаются трубы из асбестоцемента. При этом они должны выступать над землей минимум на 30 см.

Чтобы трубы оставались строго в вертикальном положении, они обсыпаются песком, который повергается в процессе этого утрамбовке. Далее производится армирование опорных столбов. Для этого используется 3-4 прута из стали либо стеклопластика сечением 10–12 мм.

Армирующие стержни необходимо разместить по центру трубы на равном удалении друг от друга. Для упрощения монтажа их еще на земле можно связать поперечинами-распорками из проволоки. По высоте эти вертикальные пруты должны оказаться выше верхнего края трубы, выступая из последней на 15–20 см. После армирования эту несъемную опалубку остается лишь залить бетоном, следя чтобы внутри раствора не образовалось пустот.

Уже через 3–4 дня на получившиеся опоры можно монтировать ростверк из железобетона (с укладкой опалубки, армированием и заливкой бетонной смеси), стального швеллера либо бруса. В итоге между ним и землей должно оказаться просвет в 25–30 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, его при пучении может попросту выдавить вверх и снести вместе с постройкой.

В завершении обустройства, лучше всего уже после возведения стен, опоры и ростверковую конструкцию следует закрыть с боков обшивкой. Здесь прекрасно подойдет профнастил для крыши или фасада либо декоративный кирпич. Только сначала надо уложить все коммуникации. Благо водопровод и канализация в доме на сваях проводятся между опор без дополнительных ухищрений и сверления бетона.

Ручное бурение

Классическая схема ручного бурения скважины

Бурить скважину для сваи фундамента вручную – физически тяжёлый и трудоёмкий процесс, имеющий смысл только при небольших объёмах и малой глубине отверстий. Применяется на глинистых, пучинистых грунтах. Сопротивление плотного грунта тяжело преодолевается, трудно выдержать вертикальность бурения отверстия. Ручными инструментами работают вдвоём, усилия одного человека неэффективны.

Большое распространение в частном домостроении получили буры ТИСЭ. Аббревиатура ТИСЭ расшифровывается как «Технология индивидуального строительства и экологии». Отличает бур конструкционное решение, дающее возможность получить подземное расширение. Расширение увеличивает площадь опоры и несущую способность сваи. Земля при бурении под фундамент режется кромками и поднимается на поверхность.

Механизированные инструменты снижают трудозатраты. Главное в процессе – удерживать бур в строго вертикальном положении. Для производства работ необходимо 2 человека. Мотобуры работают на бензине, смеси бензина и масла. Электрические земляные буры работают от сети, имеют недостаточную мощность, двигатель перегревается от нагрузки, поэтому в строительстве фундамента не используются.