Буроинъекционные сваи и другие виды: общие положения и применение, технология изготовления. Буроинъекционные сваи: устройство, виды, монтаж

Буроинъекционные сваи применяются, как правило, для усиления оснований у зданий, подвергающихся реконструкции. Достаточно широкое их использование обусловлено несколькими факторами. В первую очередь, буроинъекционные сваи обладают небольшими габаритами вместе с особыми техническими возможностями для применения. Эти конструкции позволяют работать в помещениях, высота которых - до двух метров, пробивать скважины сквозь железобетон, бетон диаметром до трехсот миллиметров и в глубину до пятидесяти метров. Малогабаритная установка может осуществлять бурение в помещении при расположенном снаружи силовом агрегате.

Буроинъекционные сваи имеют разновидности. Одним из видов являются конструкции, применяемые в новостройках для укрепления и ограждений для вертикальных откосов. Называются они «инъекционные анкеры». При этом применяются специальные анкерные установки.

В зависимости от грунтовых условий осуществляется выбор того либо другого инструмента для бурения. Буроинъекционные сваи имеют длину и диаметр в соответствии с заданной несущей способностью свай или воспринимаемого анкером усилия.

Бурение в грунтах неустойчивых и обводненных осуществляется с промывкой скважины при помощи глинистого раствора или с использованием

Устройство осуществляется с использованием армирования. При этом в соответствии с характером действующей нагрузки армирование осуществляется на всю длину либо в верхней части. Длину секции арматуры определяют в соответствии с высотой помещения. Армокаркас устанавливают после, до, либо во время опрессовки скважины.

Устройство предполагает наличие фиксирующих компонентов, центрирующих сваи в скважинах и обеспечивающих необходимую толщину защитного слоя в бетоне. При помощи сварных стыков обеспечивается соединение по длине и, соответственно, равнопрочность арматуры. По контуру сваи на расстоянии не менее диаметра самого стержня располагаются стержни. Обычно площадь сечения у продольной арматуры не меньше 0.5% площади сечения самой сваи.

Для усиления несущей характеристики сваи, за счет уплотнения грунта, осуществляется опрессовка стен скважины и свежеуложенного бетона.

Опрессовка может производиться различными способами.

Так, могут осуществлять закачку дополнительной порции раствора насосом через тампон, который разжимают в устье скважины, в устьевом патрубке или существующем основании. В этом случае опрессовку выполняют под давлением 0.2-0.3 Мпа на протяжении двух минут. Если удерживать давление в течение этого времени не представляется возможным, работу осуществляется повторно спустя час-два, пока не будет получен желаемый результат.

Опрессовку могут также производить на определенном участке сваи или в скважинный забой сквозь проходные шнеки.

Работы осуществляются и с использованием электроразрядной технологии. При этом производится электрогидродинамическая опрессовка скважинного забоя или стенок.

Еще одним методом является «повторная инъекция». В этом случае осуществляют опрессовку конкретного участка на стволе сваи при помощи инъекционного разрыва первичного вливания бетона.

Буроинъекционные сваи устраиваются в соответствии с определенным технологическим циклом, состоящим из нескольких операций:

Бурение.
Организация армированного каркаса.
Наполнение скважины смесью.
Опрессовка свежей смеси.

Следует сказать, что армированный каркас допускается к установке как после, так и до наполнения скважины смесью.

В последнее время происходит постоянное совершенствование используемого оборудования, технологических операций и приемов, что, несомненно, направлено на улучшение качества и несущей способности свай.

Буроинъекционные сваи (БИС) - технология, широко используемая как в промышленном, так и в гражданском строительстве. БИС представляют собою бетонные конструкции диаметром от 120 до 300 мм и глубиной заложения до 20 метров, изготовленные посредством инъекций бетонного раствора внутрь скважины в процессе ее бурения.

Рис. 1.1 : Этапы создания буроинъекционных свай

Рассмотрим основные преимущества буроинъекционных свай:

Несущие характеристики данного вида свай в насыщенной влагой почве и грунтах склонных к пучению на порядок превосходят характеристики аналогов;
Буроинъекционные сваи обладают небольшими габаритами, в сравнении с буронабивными конструкциями, но при этом не уступают им в плане прочностных характеристик;
Буроинъекционная технология возведения свай не оказывает негативного воздействия на грунт и фундаменты уже возведенных зданий, такие сваи могут создаваться в густонаселенной черте города и на склонных к оползням территориях;
Экономичность - буроинъекционная технология в большинстве случаев реализуется без использования обсадных труб, что значительно удешевляет ее стоимость;
Минимальное количество земляных работ обуславливает высокую скорость монтажа фундамента из буроинъекционных свай.

Где применяются буроинъекционные сваи

К устройству буроинъекционных свай прибегают в случаях, когда в силу особенностей грунта другие виды свайных фундаментов применяться не могут. Также существуют случаи, когда именно буроинъкционные сваи являются наиболее предпочтительным вариантом.

Рис. 1.2 : Укрепление фундамента дома буроинъекционными сваями

Разберемся, в каких ситуациях лучше всего применять сваи буроинъекционного типа:

Необходимость укрепления уже возведенных перегруженных фундаментов (при надстройке помещений);
Для укрепления фундаментов при изменении эксплуатационных нагрузок построек (замена производственного оборудования на более габаритное, увеличение мостов);
При возведении построек в сильно застроенной черте города либо при строительных работах в условиях ограниченного пространства (на территории действующих заводов и предприятий);
Для исправления крена фундаментов, возникшего в результате их осадки;
При строительстве зданий на проблемной почве.

Буроинъекционные сваи очень часто применяются при реконструкции оснований, поскольку инъекционная технология позволяет выполнить укрепление проблемного фундамента не нарушая структуру грунта, на котором расположено здание и, тем самым, не усугубляя аварийную ситуацию.

Рис. 1.3 : Укрепление грунта буроинъекционными сваями

Виды буроинъекционных свай

Классификация буроинъекционных свай выполняется исходя из технологии из монтажа, согласного которой выделяют:

БИС без дополнительной обсадки скважины;
БИС с обсадкой скважины;
БИС с винтовой навивкой.

Буроинъкционные сваи без обсадки используются для создания фундаментов в нормальной почве, в которой содержится минимальное количество грунтовых вод. БИС без обсадки имеют ограничение в максимальном диаметре, который не может превышать 180 мм.

Тип подачи раствора при возведении БИС без обсадки выбирается исходя из их диаметра - это может быть как самотечная подача в уже пробуренную скважину, так и подача инъекционной трубой, которая наполняет скважину бетоном сразу по достижению буром ее забоя. БИС без обсадки обязательно укрепляются армокаркасом.

В почве с недостаточной несущей способностью (влагонасыщенных и склонных к сдвигам грунтах) практикуется укрепления скважин под БИС обсадными трубами. Такие трубы представляют собою металлическую гильзу, помещенную в пробуренную скважину, внутрь которой нагнетается бетонный раствор.

Рис. 1.4 : Устройство буроинъекционной сваи с обсадной трубой

Метод монтажа БИС с винтовой навивкой отличается от технологии возведения обычных БИС. Скважины для таких свай образуются посредством бурения грунта винтообразным наконечником закрепленным на инъекционной трубе. На стволе инъекционной трубы расположен армокаркас, он погружается в грунт одновременно с бурением скважины .

Оборудование для установки буроинъекционных свай

Скорость обустройства фундаментов из буроинъекционных свай непосредственно зависит от оборудования , которое используется для их установки
Для монтажа БИС применяются мобильные буровые установки с непрерывным полым шнеком (CFA), попросту говоря - инъекционной трубой. Визуально буровая колонна в CFA установках аналогична колонне обычных ямобуров - та же спиральные лопасти, однако внутри такой колонны расположен канал для подачи бетонного раствора.

Первый цикл работы CFA установок заключается в создании скважины под будущую сваю - грунт по лопастям буровой колонны поднимается наверх, пока не будет достигнута требуемая проектом глубина скважины. При этом инъекционная полость буровой колонны закрыта заглушкой, предотвращающей попадание в отверстие почвы.

Далее, в буровую колонну насосом нагнетается бетонный раствор и происходит поднятие колонны с одновременным заполнением скважины бетоном. Все современные CFA-установки выполняют подачу бетона под давлением, в результате чего он уплотняется и свая получает большую прочность. Затем на установку вместо буровой колонны монтируется вибропогружатель и в заполненную бетоном скважину опускается армирующий каркас .

Рис. 1.5 : Установка для бурения под буроинъекционные сваи БМ-881

Строительная компания "Богатырь" обладает парком современного оборудования для бурения лидерных скважин под буроинъекционные сваи:.

БМ-881 - установка, обладающая мощным силовым агрегатом, способным выполнять бурение скважин под БИС даже в промерзшем грунте;
КГ-12м - наша "тяжелая артиллерия", оборудованная навесной установкой СО-2 , которая может бурить скважины под сваи глубиной до 30 метров.

Устройство буроинъекционных свай

Для создания БИС используется бетонная смесь на основе цемента марок М400 и выше, с густотой не выше 29%. Соотношение цемента песка и воды - 1:1:0,4 либо 1:2:0,7. В состав раствора добавляют песок мелких фракций, размером не более 1 миллиметра.

Фактическая прочность бетона буроинъекционной сваи должна составлять не меньше 15 МПа спустя 7 дней после ее создания, и не меньше 30 МПа спустя 28 дней.
Для армирования, в зависимости от габаритов БИС и типа грунта, могут использоваться как единичные арматурные прутья, так и арматурные каркасы. В исключительных ситуациях для армирования могут использовать стальные трубы

Рис. 1.6 : Армокаркас для укрепления БИС

Тип армокаркаса определяется в зависимости от особенностей грунта и несущей нагрузки, которую будет испытывать свая. Каркас может быть либо однородным по все длине БИС (в неустойчивой почве), либо смешанным (сваренный цилиндрический каркас в месте наибольшего изгибающего давления на сваю, и одиночная арматура по остальной длине БИС) в нормальных грунтах.
Армокаркас изготавливается из горячекатной арматуры классов А5 и А4, диаметр которой для конструкций разного размера определяется требованиями СНиП 2.02.03-85.

Усиление аварийных оснований посредством БИС необходимо выполнять сразу же после обнаружения их осадки, первые признаки которой - растрескивание стен. Также усиление является важной частью процесса подготовки существующих помещений к надстройке.

Рис. 1.7 : Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Процесс усиления фундамента БИС выполняется в несколько этапов:

Проводятся проектные расчеты и определяется оптимальный диаметр и глубина заложения свай;
Рабочая площадка подготавливается к работе, развертывается буровая установка ;
По периметру аварийного фундамента создается ростверк, соответствующий проектным расчетам;

Содержание статьи

Еще одна достаточно интересная технология усиления грунта и фундаментов - буроинъекционные сваи, являющаяся разновидностью традиционных буронабивных конструкций.

По своему характеру их относят к висячим сваям. За рубежом их принято называть «микросваи». Используются, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Сфера применения технологии

Чаще всего технология буроинъекционных свай применяется при невозможности установки забивных элементов, но этими случаями сфера применения конструкции такого типа не ограничена.

Подобные сваи применяются для:

Кроме того, буроинъекционные (БИС) сваи применяются для усиления и предотвращения разрушения уникальных природных ландшафтов. При помощи данной технологии были выполнены профилактические работы по сохранению Мелового утеса в Святогорской Лавре (Донецкая область, Украина).

Виды буроинъекционных свай

Основное отличие данной технологии от буронабивных свай заключается в способе подачи инъекционного раствора (бетонной мелкозернистой или цементно-песчаной смеси) непосредственно в забой.

В зависимости от условий и свойств грунта, а также наличия грунтовых вод, могут применяться несколько типов конструкций:

Некоторые особенности устройства инъекционных опор

Сваи данного типа выполняются в основном с применением армирующих конструкций, при этом используют различные технологии установки:

Подача инъекционного раствора может осуществляться через полый буровой шнек или по специальной трубе, которая может извлекаться или оставаться в толще бетона. От выбора определенной технологии будет зависеть окончательная цена буроинъекционных свай, при извлечении технологических труб конструкция будет стоить дешевле.

Подача осуществляется при помощи бетононасосов, при этом давление раствора может достигать 20-30 атмосфер.
Инъекцию бетона необходимо выполнять до тех пор, пока бетонная смесь не станет выходить из устья скважины.
При этом стоит помнить о том, что по технологии объем закачанного бетона должен составлять 1,25-2,5 объема самой скважины. Если скважина приняла более этого количества, что бывает при плохом состоянии ее стенок при отсутствии обсадки, необходимо дать смеси застыть, и после этого произвести окончательную опрессовку.
Для инъекций применяются растворы марки П4 (по удобоукладываемости). Предъявляются требования и к прочностным характеристикам бетона. Его состав должен обеспечить через семь дней после заливки прочность не менее 15 Мпа, а через четыре недели не меньше чем 30 Мпа.

Усиление фундаментов

Усиление фундаментов буроинъекционными сваями может осуществляться их бурением через существующую конструкцию.

Такая же технология применяется для повышения скорости выполнения монтажа ростверковых фундаментов:

По всему периметру фундамента монтируется ростверк необходимой конструкции.
После этого прямо через него бурятся скважины необходимой глубины.
Все дальнейшие операции стандартные - инъекция, армирование, опрессовка сваи. Особое внимание необходимо уделять качеству опрессовки, от нее во многом зависят рабочие характеристики сваи.

Стоит помнить о том, что возможность применения данной технологии монтажа или усиления фундамента может быть определена только специальными расчетами. Поэтому самостоятельно монтировать, а тем более проектировать такие конструкции не стоит.

Все работы должны выполняться только профессионалами, тем более что выполнение работ требует применения специального оборудования.

Буроинъекционные конструкции являются современным наследием традиционных свай. Они не только не уступают своим предшественникам по ключевым параметрам, но и обладают рядом уникальных преимуществ. Главное отличие заключается в формировании тела сваи непосредственно в скважине, за счёт чего удаётся избежать такой неприятной процедуры, как забивка. Низкий уровень вибрации при устройстве свайного поля позволяет безопасно использовать эту технологию на неустойчивых грунтах и в условиях плотной городской застройки.

Технологии монтажа

Для устройства буроинъекционных свай применяется несколько технологий монтажа. Наибольшей популярностью пользуются методы, которые не предполагают установку обсадных труб, – большинство специалистов отрасли считают их более экономичными и эффективными.

1. Бурение скважины. 2. Извлечение буровой колонны. 3. Подача расствора цемента. 4. Инъекция цементного раствора через специальную трубку.

DDS

На первоначальном этапе происходит создание скважины при помощи специальной установки. Во время бурения стенки канала уплотняются породой. После достижения расчётной глубины подаётся цементный раствор, а сам бур поднимается на поверхность. На завершающем этапе армирующий канал погружается в бетонную массу, придавая ей после застывания дополнительную прочность.

CFA

Эта технология предполагает использование непрерывного полого шнека, который поднимает часть грунта наружу. Остальные стадии проводятся аналогичным технологии DDS образом.

Используемое оборудование

При реализации вышеупомянутых технологий необходимы следующие виды спецтехники:

буровые вышки,
вибропогружатели,
бетононасосы.

При создании свай по методике DDS применяется раскатчик, который уплотняет стенки канала. Исключением являются лишь области с твёрдой породой, для бурения которых используют так называемый забурник. Технология CFA предполагает эксплуатацию непрерывного шнека, через полый канал которого подаётся бетонная смесь.

Цена производства буроинъекционных конструкций специалистами «БурСтройАльянс»

При составлении сметы на выполнение работ по устройству свайного поля учитываются геометрические характеристики свай (длина, сечение), параметры бетонной смеси и армирующего каркаса, а также геологические факторы. На стоимость работ могут повлиять неподготовленность площадки, срочность выполнения работ и прочие обстоятельства. Так или иначе, мы стараемся выставлять приемлемые цены, которые полностью соответствуют качеству выполненных работ. Ждём ваших звонков и обращений!