Технология строительства буронабивных свай с ростверком

Преимущества и недостатки

Типы свайного фундамента разделяют в первую очередь по способу устройства на забивные, набивные и винтовые. Каждая модель конструктивного элемента характеризуется своими особенностями.

К общим достоинствам всех типов свай следует отнести следующие:

1. Применимость для всех типов грунтов и рельефов любой сложности. Там, где закладка ленточного или плитного основания будет неэффективной или нецелесообразной, используют опоры.

   Свайные фундаменты можно строить на неустойчивых, переувлажненных грунтах, участках с риском оползней или подтопления, заболоченных территориях, а также на склонах и впадинах.

2. Экономическая целесообразность. Закладка одиночных силовых элементов, связанных в единую конструкцию обвязкой, обходится на 30–40 % дешевле, чем строительство плитного или ленточного заглубленного основания.
3. Возможность подобрать силовой элемент для любых условий. Популярность свайной технологии обусловила рост предложений от производителей свай. Сегодня можно подобрать опоры с несущей способностью от 0,8 до 15 и более тонн, а для глубокой закладки используются составные элементы.
4. Небольшой объем земляных работ. Если в случае с заглубленным ленточным или плитным основанием нужно рыть котлован на проектную глубину, то для устройства набивных свай достаточно пробурить скважины в грунте, а забивные и винтовые столбы погружаются в почву посредством силового воздействия.

Недостатки свайной технологии:

1. Сложность инженерных расчетов. Технология свайного фундамента может удовлетворить практически все гидрогеологические и проектные условия, но для этого потребуется провести ряд инженерных вычислений. Перед проектированием конструктору необходимо изучить нормативные требования к строительству фундаментов, что учесть возможные нюансы для каждого типа опор.
2. Трудоемкость работ по обустройству подвальных помещений. Организовать строительство подземных помещений в пространстве между силовыми элементами возможно, но это приведет к значительному удорожанию проекта, которое практически перекроет выгоду от применения свайной технологии.

Для частного дома

Частные жилые дома и коттеджи отличаются сравнительно небольшим весом по сравнению с многоэтажками и промышленными объектами. Эта особенность позволяет отказаться от закладки дорогостоящего железобетонного ленточного или плитного основания в пользу заводских или самодельных свай.

Преимущества свайной технологии для частного строительства:

• возможность закладки фундамента своими руками (винтовые, набивные сваи);
• при необходимости доступны способы усиления основания (при строительстве пристроек, увеличении этажности, замене перекрытий в доме и т.д.);
• ремонтопригодность.

Почему не стоит строить частный дом на свайном фундаменте:

• значительные теплопотери за счет подъема дома над уровнем земли;
• трудоемкая процедура инженерных расчетов;
• на участке наблюдается высокая сейсмическая активность.

Разных видов свай

Выбор свай основывают на результатах гидрогеологических изысканий грунта, а также инженерных расчетов по проектным нагрузкам. Сравнительная таблица по плюсам и минусам для различных типов силовых конструкций:

Необходимые инструменты и стройматериалы для строительства

При возведении небольших кирпичных домов не требуется специальная тяжелая техника.

А для крупного строительства необходимо следующее оборудование:

• Автомобильный кран;
• Бетономешалка;
• Буровая машина или молот для скважин;
• Самосвал и экскаватор;
• Комплект бурильного инструмента;
• Трансформаторы для подключения специального оборудования.

Для буронабивного фундамента с ростверком необходимы следующие расходные и строительные материалы: армированный каркас, гидроизоляционные материалы, трубы разного назначения, бетонная смесь.

Посмотрите видео:

Для кирпичных домов такой вид фундамента характеризуется экономичностью на материалах и земляных работах, несложный технологическим процессом и универсальностью применения такого типа основания практически на всех видах почвы. Правильная технология строительства гарантирует длительный срок эксплуатации и жесткость всей конструкции.

Виды ростверков

Ростверк является объединяющей сваи конструкцией, основное предназначение которой равномерно распределить нагрузки от дома на фундаментные опоры. При этом необходимо учитывать, что сами сваи выставляются в процессе сооружения строго по вертикали, ростверк по горизонтали.

В строительстве домов на буронабивных сваях используются разные ростверковые конструкции, которые отличаются друг от друга материалами, а также местом расположения элемента. По материалам разделение такое:

Монолитный ростверк. Его заливают из бетонного раствора с возведением опалубки и укладки в нее армирующего каркаса.

• Сборный. Для этого обычно используют или металлические профили, или деревянные брусы. Вариант – сложный в производстве монтажных работ и низкой прочности соединения элементов фундамента.
• Сборно-монолитный. В частном домостроении не используется, потому что связан со сложностью изготовления элементов конструкции, которые соединяются между собой при помощи замков, шпонок и других деталей.

По способу расположения ростверка эта разновидность фундамента делится на два типа:

• с висячим ростверком;
• с заглубленным.

В первом случае горизонтальная конструкция не касается земли, во втором она частично погружена в грунт.

Усиление фундамента буронабивными сваями

Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб

Устройство буронабивных свай

Расчет несущей способности

Чтобы подсчитать требующееся количество опор, нужны два показателя − вес конструкции и несущая способность отдельно взятого элемента. Расчет прочности одной свайной опоры зависит от марки используемого бетонного раствора. Так, при изготовлении сваи из М 100, она выдерживает 100 кг на 1 см². При сечении 20 х 20 см, площадь будет равна 400 см², а опора сможет выдержать до 40 т.

Таким образом, несущая способность грунта намного меньше, чем у самой сваи. Согласно этому, расчет точного количества элементов и несущей способности всей свайно-ростверковой конструкции невозможен без учета прочности грунта. Ранее был приведен расчет для заложения опоры ниже уровня промерзания. Но при изменении сечения, совершенно другой будет площадь и несущая способность свайно-ростверкового основания.

Ростверк – объединяющий состав свайно-ростверковой конструкции, повышающий устойчивость основания. При выборе устройства свайного фундамента без него, потребуется расчет, который сможет гарантировать, что все элементы устанавливаются на достаточную глубину. Тогда можно быть уверенным, что конструкция не просядет, и не будет «выдавлена» влиянием сил морозного пучения.

Гидроизоляция

Возведение буронабивного фундамента требует защиты от негативного воздействия окружающей среды. Сохранение всей конструкции обеспечит грамотно выполненная гидроизоляция. Для её обустройства используются высококачественные обмазочные материалы. Они сумеют уберечь бетонный ростверк от лишней влаги. Его покрывают несколькими слоями материала. Учитывают технические характеристики рулонной гидроизоляции, свойства строительного материала стен.

В качестве обмазочных материалов можно использовать битумную мастику, обладающую различными наполнителями. Она усиливает прочность покрытия. Гидроизоляцией нельзя пренебрегать, если уровень грунтовых вод ниже подошвы основания дома. Применение обмазочных материалов обеспечит необходимый барьер для проникновения влаги в структуру конструкции.

Монтаж буронабивных свай

Скважины делают обычные или с расширенным основанием (для домов с несколькими этажами)

По размеченным точкам начинается бурение скважин, в которые устанавливается опалубка, если она предусмотрена. В зависимости от исполнения делаются обычные скважины или с расширением в основании. Со дна скважины необходимо удалить рыхлую землю и утрамбовать основание. После производится устройство песчаного основания. Для таких подушек подходит материал с модулем крупности выше среднего. Лучше всего использовать песок крупной фракции.

Армирование фундамента производится при помощи арматурного каркаса. Он заранее изготавливается и после устройства скважины опускается в неё. Если в конструкции отсутствует монолитный ростверк, то помимо арматурного каркаса в верхние части свай могут быть помещены металлические закладные детали. На них впоследствии можно смонтировать металлические ригели. О том, как сделать опалубку для буронабивных свай, смотрите в этом видео:

В завершении монтажа производится процесс бетонирования свай. Существует несколько видов бетонирования в зависимости от формы свай. Желательно производить этот процесс одним этапом без перерывов. Бетон необходимо тщательно вибрировать для устранения пустот.

Описание ростверка

Ростверком называют горизонтально расположенную часть свайного или столбчатого фундамента. Основное назначение этого элемента заключается в равномерном распределении нагрузки от всей постройки на сваи путем их объединения в единую конструкцию.

Назначение ростверка

Ростверк может располагаться на разных уровнях относительно поверхности земли, для их изготовления используются различные материалы, различным может быть их исполнение. В зависимости от этого ростверк различают по следующим признакам:

• Место расположения.
• Материал изготовления.
• Тип исполнения.

Виды ростверка по месту расположения

В зависимости от расположения относительно уровня земли различают следующие виды ростверка:

Основные виды ростверка

• Высокий. Такой тип располагается над поверхностью земли на расстоянии 25 см и выше. Это позволяет создавать дополнительную вентиляцию пола и предотвращать появление плесени и сырости. Кроме того возвышение над землей дает возможность осматривать состояние фундамента и своевременно ремонтировать его. Также пространство под полом вполне можно использовать в качестве дополнительной зоны для хранения садового инвентаря и прочих инструментов. Недостатком такого ростверка является отсутствие возможности обустроить подвальное помещение.
• Низкий. Ростверк такого типа располагается на одном уровне с поверхностью земли. Для его сооружения удаляют небольшой слой грунта для создания своеобразной воздушной подушки. В результате соприкосновения ростверка и почвы не происходит. Преимуществом такого типа можно назвать отсутствие пространства, через которое может уходить неопределенное количество тепла. Недостатком является обязательное создание изоляции для воздушной подушки, в противном случае грунт будет осыпаться в открытое пространство.
• Заглубленный. При таком типе ростверка помещение отличается комфортностью за счет сохранения тепла, надежностью и долговечностью. Процесс изготовления подразумевает подготовку траншеи, установку свай, монтаж опалубки и заливку бетона в готовую конструкцию.

Виды ростверка в зависимости от типа исполнения

В зависимости от конструктивного исполнения ростверк может быть двух видов:

• Монолитный.
• Сборный.

В первом случае ростверк выполнен в виде цельной плиты или замкнутой балки. Основное применение – строительство малоэтажных зданий. Второй вид предполагает сборку конструкции из отдельных элементов, оснащенных специальными крепежами. Процесс изготовления сборного ростверка считается трудоемким и затратным, поэтому его применяют при строительстве многоэтажных домов и промышленных зданий.

Материал для изготовления ростверка

Изготовить ростверк можно из следующих материалов:

Основные материалы для изготовления ростверка

• Дерево. Ростверк деревянный отлично подходит для возведения домов из бруса и бревен. Конструкция характеризуется высокими прочностными характеристиками, экологичностью и безопасностью. Однако дерево требует особого внимания и дополнительной защиты. В частности деревянный ростверк следует обработать гидроизоляционным составом, антипиреном и антисептическим раствором.
• Железобетон. Стальная арматура в сочетании с качественным бетоном позволяет получить прочную, надежную и долговечную конструкцию, устойчивую к износу. Благодаря этому все строение безупречно прослужит долгие годы. В наших предыдущих статьях можно прочитать о правилах выбора и расчета арматуры для фундамента.
• Металл. Ростверк из двутавровых балок или швеллеров отличается прочностью и надежностью, однако он имеет один недостаток – необходимость применения строительной техники для подъема тяжелых грузов.
• Бетон. Такой ростверк имеет существенный недостаток – при изгибе конструкции могут появиться трещины, которые в свою очередь являются причиной разрушения ростверка. И в этом случае может потребоваться ремонт фундамента. Однако при возведении малоэтажных строений и при наличии большого количества опор такой ростверк вполне может использоваться.

Виды буровых свайных оснований

Самыми распространенными видами буровых опор являются буронабивные, буросекущие и винтовые сваи. Кроме этого к буровым фундаментам можно отнести забойные конструкции – скважины, заполненные щебеночной засыпкой с послойным уплотнением; опоры с расширительной пятой, возводимые с помощью взрывных работ и полые опоры, смонтированные с помощью вибросердечника.

Буронабивные сваи

Виды бетонных буронабивных свай (в том числе – железобетонные) получили широкое распространение благодаря возможности выполнять работы по усилению старых и разрушенных фундаментов в городских условиях при плотной застройке. При выполнении усиления фундаментов старых зданий вблизи существующих автомобильных дорог, подземных коммуникаций метрополитенов, существующих высотных зданий, не происходит разрушение существующих конструкций, при этом не требуется запрещать эксплуатацию объектов на время производства реставрационных работ.

Скважины для устройства буронабивных свай выполняют с помощью буровых агрегатов, при достижении проектной отметки, бур вынимается и освобождается от грунта. В скважину опускается предварительно изготовленный каркас из арматуры, который заполняется бетонной смесью через воронку. Смесь подается в полость конструкции непосредственно из бетоносмесительной установки или премного бункера для бетонной смеси.

При устройстве буронабивных свай в основном применяются следующие технологии:

• С использованием обсадной трубы.
• С использованием глинистого раствора.
• С использованием проходного шнека.
• С применением двойного вращателя (Double Rotary).
• С использованием уплотнения грунта.

Буронабивные сваи обладают не только достоинствами, стоит отметить присущие конструкциям недостатки:

• Небольшая несущая способность.
• Высокая трудоемкость буровых работ.
• Сложность крепления скважин в легких и водонасыщенных грунтах.

Буросекущие сваи

Буросекущие сваи по краям котлованов Технология установки буросекущих свай в основном идентична установке буровых свай. Применяется процесс установки буросекущих свай для создания полноценных подпорных «стен в грунте». Буросекущие опоры ничем не отличаются от буронабивных свай, только их установка проводится в одну линию с шагом, равным нулю. Конструкции, возведенные по методу устройства буросекущих свай, применяются для строительства подземных сооружений: автомобильных парковок, подземных тоннелей и переходов, их разрешено монтировать на большой глубине (до 30 метров).

Винтовые сваи

Винтовые сваи — такой тип свай, которые при заглублении ввинчиваются в грунт с одновременным вдавливанием под усилием. Сваи состоят из металлической основы (ствола) с наваренными или литыми лопастями.

Винтовые сваи широко используются для любых типов зданий, что обусловлено коротким сроком, необходимым для завершения установки фундаментов.

Основание из винтовых свай обладает высокой несущей способностью, способно выдерживать большие нагрузки на сжатие и выдергивание, особенно в пучинистых грунтах.

Металлическая винтовая свая одновременно является опорной частью фундамента, буром и анкером, который препятствует выдавливанию конструкции.

Основное назначение винтовых свай – возведение фундаментов для легких жилых и хозяйственных построек разного назначения.

Чтобы предупредить преждевременный износ винтовых свай из металла, важно предварительно перед погружением в грунт выполнить антикоррозийную защитную обработку

Бурокасательные сваи

Ограждение котлована из бурокасательных свай. Этот тип фундамента применяют в том случае, когда сваи воспринимают горизонтальные и вертикальные нагрузки от воздействия грунтовых пород и фундаментов близлежащих существующих зданий, обычно способ незаменим при работе в районе плотной застройки, а также используется для ограждения глубоких котлованов и при необходимости прорезки насыпей в грунтах с твердыми включениями.

Преимуществами этого метода являются:

• Возможность проводить работы в стесненных условиях в районах с существующей плотной застройкой.
• Технология не нуждается в организации дополнительного водоотведения и водоотлива.
• Применение технологии установки бурокасательных свай намного сокращает продолжительность работ.

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.

Расчет несущей способности

Общий вид готового буронабивного основания строения Чтобы подсчитать требующееся количество опор, нужны два показателя − вес конструкции и несущая способность отдельно взятого элемента. Расчет прочности одной свайной опоры зависит от марки используемого бетонного раствора. Так, при изготовлении сваи из М 100, она выдерживает 100 кг на 1 см². При сечении 20 х 20 см, площадь будет равна 400 см², а опора сможет выдержать до 40 т.

Таким образом, несущая способность грунта намного меньше, чем у самой сваи. Согласно этому, расчет точного количества элементов и несущей способности всей свайно-ростверковой конструкции невозможен без учета прочности грунта. Ранее был приведен расчет для заложения опоры ниже уровня промерзания. Но при изменении сечения, совершенно другой будет площадь и несущая способность свайно-ростверкового основания.

Ростверк – объединяющий состав свайно-ростверковой конструкции, повышающий устойчивость основания. При выборе устройства свайного фундамента без него, потребуется расчет, который сможет гарантировать, что все элементы устанавливаются на достаточную глубину. Тогда можно быть уверенным, что конструкция не просядет, и не будет «выдавлена» влиянием сил морозного пучения.

Подведем итоги

Когда строится здание с буронабивным свайным основанием, расстояние от одной опоры до следующей принимается из условий:

• Не меньше 1 м;
• От 3 до 6 диаметров сваи;
• На основании расчета. Нормы относятся к требованиям, а не к рекомендациям;
• Для нужного значения можно изменить в расчете параметры бетонного столба -площадь основания или боковой поверхности (глубину прохождения грунта);
• Результат практических исследований отличается от табличных данных;
• Застройщик, имеющий опыт работы на этом участке, сокращает затраты на подготовительные исследования и минимизирует вероятность просчета.