Устройство буронабивного фундамента

Буронабивные сваи – описание и область применения

Основная идея устройства фундаментов при помощи буронабивных свай  – возведение несущих элементов не путем их забивки или вдалбливания в грунт как для забивных свай, а путем их создания непосредственно на месте, без негативных последствий, как правило, сопровождающих такую рода деятельность. Самое максимальное воздействие, оказываемое на почву – это бурение скважины, которое достаточно просто выполнить без привлечения громоздкой техники и сопутствующих этому отрицательных моментов.

Описанные выше свойства буронабивных свай делают их незаменимыми при строительстве в следующих условиях:

• застройка жилых или промышленных кварталов в стесненных условиях города, когда устройство ленточного фундамента или монолитной плиты практически невозможно;
• наличие слабых грунтов или сильно обводненной почвы, делающих невозможным использование других конструкций фундамента, кроме свайного;
• строительство рядом с водоемами или на затапливаемых участках;
• в случаях, когда геологические исследования показали глубокое залегание твердых пород, которые способны воспринять нагрузки строящегося здания;
• в случаях сложного рельефа местности (перепад отметок по высоте, обрывы, грунты с большим содержанием камней и т.д.).

Во всех указанных случаях основным путем решения проблемы является устройство свайного фундамента. При этом предпочтительным вариантом является использование буронабивных свай.

Всем вышеперечисленным далеко не исчерпываются достоинства технологии устройства фундаментов при помощи буронабивных свай. Но для более подробного их изучения необходимо ознакомиться с существующими разновидностями данной технологии. Также фундамент можно изготовить при помощи винтовых свай. Информацию по изготовлению и установке винтовых свай своими руками можно почитать здесь

Перед перечислением разновидностей конструкций буронабивных свай обязательно необходимо отметить, что все работы должны выполняться в соответствии со Сводом правил СП 24.13330.2011, в котором содержится актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 под названием «Свайные фундаменты». Именно в этих нормативных документах четко прописаны требования к фундаментам и правила производства работ по их устройству.

Буронабивные изделия без обсадной трубы

Само понятие «набивная свая» подразумевает большое количество методов изготовления этих изделий и их конструкции. Однако, для всех видов набивных свай характерно одно — технология установки. В грунте делается скважина, которая обязательно заливается бетоном.

Впервые такие сваи были предложены для использования в 1899 году, сегодня технология ее установки и способ заполнения скважины бетоном зависят от нескольких факторов:

• механовооруженность строительства фундамента;
• геологические условия;
• гидрогеологические условия;
• эксплуатационные требования к фундаменту.

Среди современных тенденций устройства набивных изделий является увеличение площади опирания сваи на грунт, с помощью повышения несущей способности, использование в строительстве жилых помещений коротких свай, создание организаций специализирующихся на устройстве набивных изделий.

Устройство сваи может производиться двумя основными способами: набивным и забивным. При забивном методе процесс устройства сваи происходит на строительной площадке, в процессе строительства фундамента. В данном случае срезаются оголовки забитых изделий, отчего происходит потеря железобетона. Порой эти потери составляют около одной пятой всего объема забитых в грунт изделий. Набивной метод может использоваться даже в условиях плотных городских застроек, а также при ремонте или реконструкции объекта.

Набивной метод это прекрасный способ избежать больших потерь, увеличив при этом надежность фундамента при его возведении в сложных условиях. Среди основных способов установки набивных свай по этому методу можно выделить:

• пробивка скважины;
• раскатка скважины;
• установка буронабивного изделия.

Основные преимущества буронабивной технологии устройства фундаментов

Технология буронабивных фундаментов основана на принципе распределенной нагрузки между ключевыми точками возводимого строения и организации связующих элементов, которые обеспечивают единство конструкции, а также устойчивость к грунтовым изменениям.Схема с размерами устройство ленточного фундамента со сваями Основные составляющие конструктивные элементы фундамента:

• буронабивные сваи, представляющие собой вертикальные железобетонные опоры различного способа изготовления, основание которых заглубляется на уровень ниже точки промерзания грунта в конкретной местности, и расположенные равномерно по точкам несущих нагрузок, полученных путём расчётов; Схема устройства буронабивных свай
• связующая железобетонная конструкция, которая обеспечивает горизонтальную стабильность свайного основания и устойчивость к грунтовым сезонным воздействиям, может быть выполнена в виде:
  • мелкозаглублённой ленточной связки;
  • подвешенного ростверка;
  • ростверка монолитного типа.

Можно выделить следующие преимущества применения буронабивных фундаментов.Пример заливки буронабивного основания под большое здание

1. Устройство основы здания по данной технологии может быть выполнено на любых грунтах, кроме скальных. Это обусловлено тем, что буронабивные свайные опоры располагаются ниже уровня промерзания на, так называемых, неподвижных грунтах, что исключает их вертикальное движение при сезонных грунтовых подвижках.
2. Данный способ обустройства основания является оптимальным при возведении фундамента построек на неровных участках местности, в частности, с большими перепадами по высоте. В этом случае плоскость основы выравнивается равномерно распределенными сваями, которые принимают на себя основную нагрузку, что даёт сочетания экономичности фундамента и его надёжности.
3. При устройствах основы здания буронабивного типа отпадает необходимость в проведении масштабных земляных работ. Это также экономит время, снижает трудоёмкость и сохраняет окружающий ландшафт.
4. Замена земляных работ бурением скважин под сваи позволяет проводить строительные работы по устройству фундамента под новое здание в непосредственной близости от существующих построек. При этом исключаются отрицательные механические воздействия на окружающие строения и подведённые подземные коммуникации.
5. Устройство фундаментов по буронабивной технологии может быть выполнено своими руками достаточно быстро за счёт его несложного строительства, что делает данный способ востребованным для частного строительства.

Схематическое изображение буронабивного фундаментаВсе вышеперечисленное позволяет считать технологию свайных буронабивных фундаментов оптимальным решением при строительстве оснований практически любых зданий и сооружений.

Как своими руками создать буронабивную свайную конструкцию?

После того как будут пробурены все скважины, застройщик может начать заливку буронабивных свай своими руками. Этот процесс требует соблюдения технологий, предусматривающих поэтапное проведение всех работ. Застройщика в этом вопросе поможет пошаговая инструкция, благодаря чему им удастся минимизировать ошибки и возвести надежные и долговечные несущие конструкции.

Буронабивной фундамент своими руками создается следующим образом:

1. Сооружается опалубка, тип которой определяется исходя из того, какая будет задействовать для свай технология. Если диаметр скважины не превышает 50 см, то можно использовать кусок рубероида, который сворачивается в виде цилиндра и погружается в отверстие. При возведении коттеджей и легких построек, для опалубки можно задействовать полимерную трубу. Для более массивных сооружений следует использовать асбоцементную трубу, которая позволит улучшить несущие способности фундаментной конструкции. Если скважины имеют большой диаметр, то застройщику придется задействовать щитовую опалубку, которая обычно применяется при заливке столбчатого фундамента.
2. Армирование опалубки. Использование металлических каркасов при создании буронабивных свай позволяет обеспечить им максимальную прочность, надежность и долговечность. Для создания каркаса застройщикам придется задействовать 4 стержня (вертикальных), диаметр которых должен превышать 10 мм. Между арматурой в нескольких местах устанавливается металлическое кольцо, которое будет фиксировать диаметр каркаса. Поверх такой конструкции осуществляется обвязка. Собственноручно сделанный арматурный каркас устанавливается в скважину таким образом, чтобы верхние прутки выступали из бетона. Это нужно для того, чтобы впоследствии выполнить связку сваи с ростверком.
3. При заливке буронабивных свай, технология предусматривает использование бетона, марка которого стартует с показателя В22,5. Чтобы предотвратить обрушение грунта, которое приведет к созданию неравномерной бетонной конструкции, на устье следует установить загрузочную воронку. Через нее будет осуществляться подача бетонной смеси в отверстие, котором присутствует опалубка и армированная конструкция. Если застройщик будет использовать крупнофракционный наполнитель для бетона, то ему следует в процессе заливки применять насадку глубинного вибратора. Технология создания буронабивных свай запрещает использование в качестве наполнителя для бетонной смеси кирпичного боя.
4. Создание ростверка является финальным этапом возведения буронабивной фундаментной конструкции. Застройщик должен соорудить опалубку по всему периметру фундамента. Щиты между собой фиксируются шпильками, а внутрь закладывается арматура. Ростверк для такого типа фундамента не может пропускать инженерные коммуникации, поэтому их проводят под ним.

После завершения бетонирования проводится демонтаж опалубки. Из-под ростверка удаляется песок, а образовавшиеся пустоты защищаются от случайного засыпания грунтом листовым материалом. Самостоятельное создание такой фундаментной конструкции позволит застройщику сэкономить до 40% своего бюджета.

Особенности конструкции

Достоинств буронабивной свайный фундамент имеет множество:

• возможность работать в условиях плотной застройки;
• сниженные динамические нагрузки на рядом стоящие фундаменты;
• малый объем земельных работ;
• практичность;
• всесезонность возведения;
• возможность выполнения работ своими руками;
• функциональность основы на любых типах грунтов;
• долгий срок эксплуатации.

Основная особенность устройства буронабивных свай в том, что элементы не вбиваются в землю силой, они «врастают» в грунт, посредством бурения скважин и заливки бетонной смеси. Проще говоря, в отверстие грунта ставится обсадная труба и заполняется раствором. Слабонесущие почвы требуют именно такого основания, так как при данном способе опора приходится на нижние плотные слои с минимальной функцией сжатия.

Практикуемый надежный и чуть высокий по стоимости вариант строительства свайного бурового фундамента с утеплителем позволяет снизить риск деструкции при естественных подвижках грунта. Выполняются работы с применением пенополистирола, имеющего жесткую структуру. Выкладка листов происходит на гидроизолирующий слой с последующей присыпкой грунтом. В случае возникновения пучения, пенополистирольный лист самортизирует и предотвратит возможные подвижки.

Расчет буронабивного фундамента с ростверком

Прежде, чем начинать монтировать фундамент из буронабивных свай с ростверком, необходимо все очень тщательно просчитать. Только правильные параметры и цифры позволят добиться нужного результата и обеспечить прочность, надежность, длительный срок эксплуатации будущего здания.

Расчет буронабивных свай

В процессе расчета свай определяют такие величины: длина опор, диаметр, число и схема расположения. Диаметр обычно берут в диапазоне 15-40 сантиметров, оптимальным считается сечение в 20 сантиметров. Для более точных расчетов можно воспользоваться специальными таблицами с указанием диаметра опор и их несущей способности, актуальной для разных материалов.

Если есть значение несущей способности отдельной сваи, по формуле высчитывают расстояние между ними:

l = P/Q – тут:

• l – оптимальное расстояние между опорами
• Р – показатель несущей способности сваи
• Q – нагрузка на погонный метр основания (массу здания делят на длину самого ростверка)

Так, для дома весом 50 тонн, который строится на глинистой почве на опорах сечением 20 сантиметров, нужно 27 опор (50000 килограммов / 1884 килограмма = ). Также помнят о правиле: расстояние между сваями должно быть равно минимум трем их диаметрам. То есть, если берутся сваи сечением 20 сантиметров, расстояние между ними должно быть как минимум 60 сантиметров. Для плотного грунта цифру увеличивают на четверть.

Монтировать основание под дом нужно по предварительно составленной схеме, в основе которой лежит СНиП, требующий выполнения таких правил: сваи должны быть в углах здания, вдоль несущих стен и под входной группой.

Также желательно устанавливать опоры под тяжелыми элементами (печь, камин, котельная и т.д.). Глубина бурения зависит от того, на какой глубине обнаружены несущие грунты, от уровня промерзания почвы в регионе. Обычно бурят на глубину метра.

Расчет монолитного ростверка

Когда создается буронабивной фундамент с ростверком, технология предполагает точный просчет самого монолитного каркаса: его высоты и ширины. Чтобы получить значение ширины, используют формулу:

В = М/L*R – тут:

• В – ширина ленты
• М – вес здания
• L – показатель длины ростверка
• R – точное значение несущей способности верхнего слоя почвы

Формулу используют и для мелкозаглубленного основания, и для ростверка нулевой высоты. Висячий ростверк считают по другой технологии, достаточно сложной – в таком случае расчеты лучше предоставить выполнить профессионалам.

Ширина ростверка обычно равняется 35-50 сантиметрам. Для коттеджа средней величины вполне будет достаточно ширины в 40 сантиметров и высоты в 30-50 сантиметров, что зависит от предполагаемого заглубления.

Расчет армирования

Когда создается фундамент, буронабивные сваи с ростверком обязательно должен объединять армированный каркас. Армируют рифлеными стальными прутами диаметром 10-12 миллиметров, вяжут гладкой вязальной проволокой сечением от 6 миллиметров.

Положение СНиП диктуют такие правила:

• Число прутьев в продольном поясе – минимум 4 с расстоянием до 10 сантиметров
• Шаг между поперечными перемычками в продольном поясе – до 30 сантиметров, между соединяющими вертикальными – до 40 сантиметров
• Толщина защитного слоя бетона – минимум 5 сантиметров со всех сторон, чтобы избежать коррозии металла.

Чтобы понять, как рассчитывать количество арматуры, можно взять простой пример. Так, если создается монолитный ростверк периметром 9х7 метров, а условные габариты обвязки составляют 40х40 сантиметров, для армирования используются два продольных пояса с тремя стержнями диаметром 14 миллиметров каждый. Значение шага между прутьями равно 10 сантиметрам, пояса объединяют перемычки из прутьев диаметром 11 миллиметров с шагом в 20 сантиметров.

Выполнение расчета:

• Определение общей длины стержней в верхнем продольном поясе: 9+9+7+7 = 32 метра (периметр ростверка), 32х3 = 96 (длина трех прутьев) 96 х 2 = 192 (длина, нужная для двух поясов).
• Перемычки используются длиной 30 сантиметров, располагаются на расстоянии в 20 сантиметров. Для обоих поясов ростверка нужно: 2х(32/0.2) = 320 штук по 30 сантиметров = 96 метров.
• Длина вертикальных перемычек, объединяющих оба каркаса. Длина их такая же, 30 сантиметров, для квадратного ростверка = 96 метров.

Получается, что в данном случае нужно закупать 192 метра арматуры сечением 14 миллиметров и 96 + 96 = 192 метра сечением 11 миллиметров для перемычек.

Вязальную проволоку рассчитывают так: на одно соединение тратится 40 сантиметров материала. Количество соединений равно: 4х(32/0.2) = 640 штук по 40 сантиметров = 256 метров.

Устройство наземной части фундамента

Существует несколько вариантов оснований, опорой для которых служит буронабивной фундамент:

1. Свайно-монолитный. Комбинированный тип основания, при котором поверх свайного поля заливается монолитная плита. Применяется преимущественно на плотных грунтах и для строений с большой массой. Достоинства: высочайшая несущая способность. Недостатки: большой объем бетонных работ и высокая стоимость.
2. Свайно-ленточный. Ленточный фундамент на сваях — оптимальный вариант для загородного дома. Монолитная фундаментная лента, заливаемая при помощи опалубки, опирается на буронабивные сваи, передавая до 40% веса дома на опоры. Достоинства: простота выполнения, низкая стоимость, надежность. Недостатки: на болотистых грунтах необходимо устройство висячего ленточного основания, которое самостоятельно рассчитать и выполнить практически невозможно.
3. Свайно-ростверковый. По конструкции напоминает свайно-ленточное основание, но вместо монолитной ленты нагрузку от строения воспринимает ростверк. Фундамент с ростверком отлично подходит для небольших дачных домиков, бань, хозпостроек. Достоинства: простой монтаж, возможность самостоятельного обустройства металлического висячего ростверка. Недостатки: относительно низкая несущая способность.

При выборе наземной части для буронабивного фундамента необходимо учитывать характеристики будущего дома (массу, площадь), типы грунтов на участке и финансовые возможности. Рассчитывая стоимость комбинированного фундамента, не забывайте включить в смету работы и материалы по утеплению, гидроизоляции, отделке.

Этапы строительства буронабивного фундамента

Ключевым этапом при строительстве фундамента является предварительная подготовка. Она подразумевает исследование участка и отработку проектно-технической документации на основании полученных результатов. Геологическое заключение позволяет определить необходимую длину труб. Их нижняя точка должна быть расположена ниже уровня промерзания более чем на 15 см. Количество опор зависит от предполагаемой массы будущего дома и снега. Расчетная нагрузка для буронабивного фундамента на одну сваю составляет в пределах 1500 кг при длине до 2 м и сечении 0,15–0,25 м.

Процесс устройства основания разделен на несколько этапов:

• Земляные работы. Согласно проектной документации готовятся скважины. Предварительно участок под БНФР очищается от верхнего слоя почвы.
• Обустройство изоляции. На пучинистых грунтах и при большой влажности ставят металлические трубы, обработанные антикоррозийным составом. В условиях устойчивой твердой почвы используется рубероид, скрученный в форме труб с запаянными стыками.
• Армирование. Внутрь скважин помещается арматура. При этом нужно убедиться, чтобы она не касалась грунта во избежание коррозии. Верх арматурного каркаса должен выходить за пределы труб на ¾ высоты ростверка.
• Бетонирование. В скважины постепенно заливается раствор. Обязательно нужно удалять пустоты, используя строительные вибраторы или прочие подходящие инструменты.
• Изготовление ростверка. Для надежности буронабивной фундамент с заглубленным ростверком должен обладать размерами от 0,3 м по высоте, превышая при этом ширину стен на 0,1 м. Ростверк может быть «висячим» (в условиях обустройства на участках с неровным рельефом) или заглубленным. Также его можно сделать не только ленточным, но и монолитным заглубленным. По форме изготавливается каркас из древесины.
• Обустройство подушки. Этап характерен только в случае сооружения фундамента на буронабивных сваях с монолитным ростверком. Снимается слой грунта, укладывается песчаная подушка и гидроизоляция.
• Изоляция. На внутренние части опалубки крепятся теплоизоляционные материалы.
• Армирование. Внутри опалубки помещается каркас из арматуры, который скручивается с прутьями, торчащими из балок.
• Заливка раствора. Повторяется процедура, выполняемая при бетонировании скважин. Для полного высыхания конструкции требуется порядка 28 суток.

Бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ)

При бетонировании свай методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) применяются бетонолитные трубы герметичной конструкции из секций с быстроразъемными стыками с внутренним диаметром 250…325 мм. Суть метода заключается в следующем:

Укладку бетонной смеси при большой глубине сваи допускается осуществлять в несколько этапов, неизбежно вызываемых технологическими перерывами, связанными с извлечением (демонтажем) отдельных секций бетонолитных и обсадных труб.

При бетонировании высота укладки бетонной смеси до начала подъема обсадной трубы должна задаваться возможно большей, но такой, чтобы уложенный бетон не начинал схватываться до подъема обсадной и бетонолитной трубы. Во всех случаях высота столба бетона в скважине на каждом этапе должна не менее чем на 2 м превышать низ ножевой секции обсадной трубы.

В течение всего процесса бетонирования обсадным трубам придается возвратно-вращательное движение во избежание их засасывания.

Для уплотнения бетонной смеси и обеспечения лучшего контакта бетона с грунтом извлечение трубы производится поступательными и вращательными движениями с последовательным подниманием ее на 20…30 см и опусканием на 10-15 см.

В процессе производства работ постоянно контролируют следующие параметры:

Контроль прочности бетона, укладываемого в скважину, осуществляют путем отбора проб бетонной смеси из каждой поступающей на строительную площадку партии смеси. Согласно п. 2.1. ГОСТ 1810-86 в партию включают бетон, формируемый на одном технологическом комплексе из бетонной смеси одного номинального состава по одной технологии в течение не менее одной смены. Набор прочности осуществляется в тех же условиях, что и в стволе сваи.

Для определения действительной несущей способности буронабивных свай проводят статические испытания вдавливающей нагрузкой или применяют динамический метод. Масса ударной части молота для динамических испытаний доходит до 25 т при несущей способности свай до 4000…4500 тс.

Для определения сплошности буронабивных свай применяют ультразвуковые, акустические и прочие неразрушающие методы контроля. Они позволяют обнаружить дефекты типа разрывов и неоднородностей с размерами до 10% от диаметра, а также определить фактическое положение подошвы свай.

В фундаментах мостов применяют забуриваемые стальные трубы диаметром 1…1,5 м с последующим заполнением их бетоном. Такие конструкции могут использоваться в свайных ростверках, а также в безростверковых опорах.

Стальные трубы погружают с помощью буровых машин, например, КАТО 50 THC, которые одновременно вдавливают стальную трубу и с помощью ударного грейфера извлекают грунт из ее внутренней полости. После погружения стальной трубы её заполняют бетоном, а при необходимости армируют каркасом.

Формирование стоимости

Бюджет строительства и цена буронабивных свай зависит от нескольких факторов, которые могут оказать достаточно сильное влияние на итоговую сумму. В частности, следует учесть:

сезон. Зимой услуги монтажников обойдутся дороже. Ранней весной и поздней осенью повышается количество грунтовых вод, может понадобиться использование обсадных труб и т.п.;

тип грунта. Чем прочнее грунт, тем дешевле обойдутся работы по устройству свай;

назначение и размер строения, вид используемого строительного материала. Определяют статическую нагрузку на фундамент;

технология изготовления буронабивных свай (определяется проектом);

параметры свай (глубина заложения, наличие пятки, диаметр, тип каркаса);

количество свай;

условия работы (например, работа в условиях плотной застройки обойдется дороже).

Ориентировочная стоимость монтажа буронабивной сваи диаметром 150 мм. приведена в таблице. При диаметре в 200 мм. смета возрастет на 35-40%.

Буронабивные сваи отличаются длительным сроком эксплуатации (более столетия) и при этом, отвечают всем требованиям по надежности, прочности, несущей способности и срокам строительства.