Разновидности и устройство буроинъекционных свай

Технология применяется для оснований гражданских и промышленных сооружений. Буроинъекционные сваи выполняют методом подачи бетона под давлением в скважину. Смесь вводят посредством шнека, затем устанавливают каркас из арматуры на уровень отметки по проекту. Железобетонные конструкции делают диаметром 12 – 30 см и опускают на глубину до 20 метров.

Устройство буроинъекционных свай (БИС)

Используют густой бетон марок от М400 и больше, объем воды составляет 40 – 70% от кубатуры цемента. Бетон должен набирать прочность 15 МПа через неделю твердения, 30 МПа и более — через 28 суток. Сваи армируют объемными каркасами или закладывают внутрь единичные стержни. В ответственных случаях применяют металлические трубы или делают комбинированную основу. Вид армокаркаса принимают по расчету в соответствии со СНиП 2.02.03-1985.

Бетон готовят на объекте или доставляют с завода, при этом время подвоза не должно превышать 15 минут. В процессе обустройства тщательно контролируют скорость вращения шнека и количество ударов при заглублении оболочки, чтобы не выбрать лишний грунт. Иначе будет перерасход материалов на замещение вынутой земли, и арматура может быть установлена на неправильной высоте. Металлический каркас заглубляют непосредственно после извлечения бура или ставят уже в бетонную смесь.

Разновидности буроинъекционных свай

Отличие БИС заключается в способе наполнения раствором скважины. Стандартная технология выполнения инъекционной сваи изменяется в разных случаях и зависит от качества почвы и характеристик строения.

Виды буроинъекционных оболочек:

• скважины без обсадки;
• проход с установкой металлической оболочки;
• с винтовым погружением.

Первая технология используется в мало обводненных грунтах, при этом шнек выбирает землю, и бетононасос подает раствор внутрь забоя. Подбирается диаметр долота и транспортера. Обсадка из труб применяется в оплывающих и размывающихся грунтах, при этом увеличивается прочность элемента, экономится бетон.

Винтовые сваи не требуют начального прохода бурением. Труба снабжается лопастями и вкручивается в требуемом месте на нужную глубину. БИС бывают висячего типа, различаются также сваи-стойки, которые опираются основанием на стабильный слой грунта.

Без дополнительной обсадки скважины

Устройство опор методом непрерывного полого шнека (НПШ) больше применяется за границей, но и в России набирает популярность. Буровая колонна складывается из пустотелых шнеков и опускается в землю до монтажной отметки. Грунт поднимается на поверхность спиральным шнеком. Освободившееся пространство заполняют бетонным раствором, который поступает в скважину под давлением.

Преимущество метода в том, что его производительность больше, чем метода с монтажом обсадки в 5 – 10 раз. За счет давления раствора увеличивается компактность почвы вокруг сваи, одновременно уплотняются стенки прохода, за счет чего повышается прочность стержня.

Сокращается время работы техники, что ведет к улучшению экологии, если монтаж ведется в условиях города. Работы по установке свай без обсадки проводятся с меньшим количеством производимого шума, т.к. не нужно удалять землю с поверхности шнека.

С обсадкой скважины

Сущность обсадной технологии буроинъекционных свай заключается в использовании секционных многоразовых труб. Коллекторные элементы опускаются по мере бурения прохода и вынимаются после бетонирования очередного участка. Секции скрепляются с помощью технологичных стыков или методом сварки.

Бурение проводят вращением, ударами или вибрацией или используют составные способы. Для этого применяют станки бурения, домкраты и вращатели. Ствол зачищают после достижения нужной отметки и подают вниз арматурный каркас. Бетонирование проводят с непрерывным уплотнением смеси для очищения от воздушных пузырьков.

Очередность армирования и подачи раствора может меняться в зависимости от выбранной конструкторами технологии обустройства свайного фундамента. Устанавливают наклонные или отвесные стойки в тесных условиях, где нельзя применить другую технику. Обсадная технология используется в близости от соседних зданий, в нестабильных почвах, в дне водоемов.

С винтовой набивкой

Метод несущих винтонабивных стоек не требует бурения прохода перед установкой сваи, т.к. на трубу ставят лопастной наконечник. Труба погружается завинчиванием в грунт, при этом монтаж напоминает технологию устройства свайно-винтового основания. Сегменты арматурной конструкции сваривают или соединяют узлами из проволоки.

Инъекционные сваи, установленные завинчиванием, имеют преимущества:

• невысокая стоимость обсадки и низкие трудозатраты;
• быстрое устройство фундамента;
• возможность установки самостоятельно;
• не требуется предварительная вемка грунта.

Винтовые сваи часто выбирают для строительства частного дома. Лопасти ставят не только на конце, но и по всей поверхности трубы, если на участке рыхлая почва. Обсадка со временем подвергается коррозии и снижает защиту, кроме того, труба трудно завинчивается в прочных слоях, например, скальных.

Преимущества БИС

БИС ставятся на различную глубину, которая выбрана расчетом, при этом диаметр определяется в зависимости от нагрузки надземного строения. Метод без установки обсадки экономит средства за счет отсутствия металлических оболочек. Такой вариант применяется повсеместно, где есть водонасыщенные почвы. В сухих бетон быстро твердеет (отдает влагу), и нет возможности полноценно разместить арматурные вставки.

Шнековая выемка земли позволяет одновременно заполнять проход раствором, поэтому бетонирование начинают сразу после достижения отметки заглубления. Такой вариант набивки исключает осыпание стенок забоя и обрушения боковых слоев, поэтому часто используется недалеко от существующих оснований.

Методику БИС осуществляют не только для нового строительства, но и при корректировке наклона просевшего строения.

Оборудование для установки

Закладка стержнейведется с применением специальной техники. С помощью подручных приспособлений и инструментов также можно поставить буроинъекционные стержни, но только для малых строений загородного типа.

Разные установки на базе силового агрегата отличаются техническими параметрами и мощностью. Навесные приспособления с мощной помпой монтируются на любом автомобиле. Используются самоходные МБУ — мобильные буровые установки с колесным или гусеничным ходом. Для строительства зданий больше используются автомобильные платформы, т.к. они более мобильные.

Базовая колонна содержит элементы:

• шнековый бур;
• вращатель;
• вертлюг;
• металлическая мачта;
• гидроподъемник.

Машины для бурения бывают поворотные и фиксированные. Первые с одной точки разрабатывают несколько проходов по периметру, а второй тип требует перебазировки после каждой скважины.

Технология выполнения

Бурение передает нагрузки на грунтовой массив, поэтому есть ограничение по одновременной установке определенного числа свай. Если расстояние между стержнями меньше нормативного значения, устройство соседней стойки разрешается после твердения раствора в предыдущем стволе.

Нужно следить, чтобы на пути бура не встречались слои с галькой или валунами. Наконечник сверла может отклониться при прохождении таких напластований, и свая будет выполнена неправильно. Бурение может остановиться из-за трудности преодоления, или разрушится острие.

Бетононасос развивает давление до 25 – 30 атмосфер и инъекция проводится, пока смесь не будет выходить из устья забоя. Объем раствора составляет 1,5 – 2,5 от кубатуры скважины. Если ушло больше бетона, тподача приостанавливается до застывания и делается опрессовка. Ситуация возникает при слабых грунтах или в отсутствии обсадки.

Усиление фундамента буроинъекционными сваями

Укрепление оснований в аварийном состоянии с помощью инъекционных оболочек делают после появления трещин на стенах, что говорит о просадке. Усиление опоры здания нужно при выполнении надстройки этажа или увеличении нагрузки на перекрытие строения.

Этапы усиления опорной части здания:

• исследование объекта, проектный расчет для нахождения требуемого диаметра и протяженности стержней;
• подготовка площадки к работе, установка буровой техники;
• возведение аварийного балочного ростверка по периметру существующего основания;
• бурение проходов, заполнение оболочек раствором с армированием и опрессовкой;
• выравнивание земли и устройство отмостки.

Работу выполняют специалисты, т.к. без технических знаний можно разрушить основание и достичь эффекта ослабления.

Рекомендации по применению

БИС устраивают, если нет возможности выполнить сваи забивным способом. При этом окружающая почва ослабляется и земля наплывает в стволе, что вызывает повышение объема выработки и увеличение рабочего диаметра сваи.

Буроинъекционные стержни используют в случае:

• усиления опорной части здания, стен котлована, подпорных стенок;
• возведения основания в грунтах со сложными характеристиками;
• строительство в условиях плотной застройки квартала;
• устранения наклона и просадки здания.

Расчет стойки предполагает сбор нагрузок и определение их вида. Если предполагается сдвиг, кручение или разрыв, помимо сжатия, армирование выполняется по всей длине оболочки. Перед выбором проводят изыскание для нахождения агрессивных водных потоков в грунте и определения их влияния на материал стойки.