Понедельник, 01 Май 2017

Устройство буронабивного фундамента с ростверком

При неблагоприятных геологических условиях свайно-ростверковый фундамент — это чуть ли не единственный способ обеспечить надёжную и долговечную опору для построек. Сегодня мы поговорим о технологии, которая используется там, где мелкозаглубленные сваи попросту не способны решить задачу.

 

Классическая свайная технология

 

Фундамент на буронабивных сваях можно назвать одним из старейших и, в то же время, самых технологичных типов оснований для капитальных построек. По сути своей процесс возведения фундамента сводится к бурению скважины, установке арматурного каркаса и закачке бетона с его уплотнением.

Несмотря на очевидную простоту, буронабивные сваи требуют пристального внимания на каждом этапе монтажного процесса. Поскольку заполнение полостей бетоном происходит без визуального контроля, вероятность ошибки довольно высока, а брак производства даже одной из десяти свай способен сделать весь фундамент непригодным к использованию.

 

Тем не менее, при соблюдении всех правил технологического цикла буронабивной фундамент — действительно универсальное решение. Такое основание помогает нивелировать изъяны геоморфологии участка, позволяет строить здания даже на илистых, сильно пучинистых и нестабильных грунтах, либо на участках со значительным уклоном. Обоснованием для строительства буронабивного фундамента может быть близость других строений или жилой застройки, из-за чего не допускается вибрационный метод погружения.

 

Распространённые заблуждения или как делать правильно

 

В основном ошибки при устройстве буронабивного фундамента являются следствием недостаточно качественной технической базы для выполнения работ. У технологии имеется ряд проблемных мест:

1. Скважина должна иметь жёсткую обсадку, исключающую осыпание грунта со стенок. Применяться для этого могут как обсадные трубы (извлекаемые, не извлекаемые, с теряемым наконечником), так и специальные скрепляющие растворы, например на основе тугопластичной глины.

2. Бурильный шнек должен быть оснащён «чистовой» головкой, не оставляющей на дне скважины остатков разрыхлённого грунта. В некоторых случаях прибегают к уплотнению дна скважины набивкой. Также возможно применение шнеков, которые ввиду особенностей конструкции сами уплотняют стенки скважины.

3. Закачка бетона должна выполняться под избыточным давлением ввиду невозможности провести виброусадку. При этом воздушные полости и оставшиеся фрагменты грунта всплывают на поверхность.

4. Процессы бурения, обсадки, заполнения и погружения каркаса происходят неотрывно друг от друга, скважина не может долго находиться в промежуточных состояниях.

 

 

Буронабивные сваи позволяют эффектно и быстро обустроить надёжный фундамент, но только в случае полного соответствия монтажа технологии и полноценной механизации процесса.

Эти и другие причины спровоцировали развитие нескольких отдельных технологий бурения и заливки. При выполнении работ специализированным подрядчиком степень участия заказчика сводится к минимуму, чего нельзя сказать о самостоятельном строительстве такого фундамента. Поэтому следует взять на заметку спектр технических решений и пытаться воспроизвести основные принципы по мере сил и технических возможностей.

 

При самостоятельном обустройстве фундамента с буронабивными сваями, с использованием простых средств механизации, невозможно полностью контролировать качество каждой сваи и гарантировать надёжность фундамента в целом.

 

Процесс бурения и подчистки скважины

 

Две базовые технологии устройства буронабивных свай носят названия CFA и DDS. Первая подразумевает бурение непрерывным полным шнеком, который частично уплотняет стенки скважины в области забоя. Вторая технология использует принцип раскатки скважины и не подразумевает выемки грунта. Он равномерно раздавливается по стенкам, придавая им дополнительную прочность.

Установка сваи по технологии CFA. 1 — бурение скважины (на слабых или осыпающихся грунтах одновременно подается обсадная труба вслед за буром); 2 — подъем шнека с грунтом и заполнение скважины бетоном под давлением; 3 — закладка арматурного каркаса

 

Основные недостатки этих технологий — необходимость привлечения специальных бурильных установок, как правило, весьма технологичных. Аналогов для самостоятельного проведения работ со столь высокой скоростью нет. Заменой технологии CFA можно назвать обычные крано-бурильные машины, используемые при бурении скважин на известняк или при установке опор ЛЭП.

Для изготовления скважины по технологии DDS могут использоваться те же технические средства, но с заменой бурильной головки на конус. При этом база бурильного станка должна обладать значительной массой, ведь погружение шнека происходит со значительным избыточным усилием. Естественно, не обойтись без применения гидродомкратов.

Установка буронабивных свай по технологии DDS. 1 — бурение без выемки грунта и его уплотнения по стенкам скважины; 2 — подъем бура с постепенным заполнением скважины бетоном под давлением; 3 — установка арматурного каркаса

 

В обоих случаях итоговое качество скважины остается довольно низким. Основную проблему здесь представляет осыпающийся грунт, полностью выбрать который со дна могут только специальные зачистные шнеки. Можно предложить уплотнение дна скважины с помощью массивной бетонной балки, которую сбрасывают с поверхности, трамбуя рыхлую насыпь.

В обязательном порядке после 10–15 циклов трамбования дно следует засыпать несжимаемым материалом (щебень, ПГС) и снова выполнить трамбовку. Реально так можно устроить скважины глубиной до 6–8 м, в более глубоких колодцах при трамбовании осыпаются стенки, и вся работа превращается в сизифов труд. Иначе добиться высокой чистоты сваи можно лишь с использованием ковшевых буров или зачищать вручную.

 

Обсадка сваи

 

Защитить скважину даже от частичного обрушения хорошо помогают обсадные трубы. Обойтись без обсадки можно только при сочетании двух факторов:

1. В момент монтажа уровень грунтовых вод находится ниже пяты сваи.

2. Грунт сложен плотными осадочными породами без прослоек супеси, плывунов и водоносных горизонтов.

 

 

На грунтах текучей консистенции или при обильном поступлении воды в скважину обсадка строго рекомендована. Для неё используют вертикально перемещаемые трубы (ВПТ). Это инвертарные изделия многократного использования, которыми каждая бурильная бригада снабжена в полном объёме. Однако, в отличие от средств механизации, ВПТ в аренду не сдаются, их придётся закупать отдельно. Рентабельно это делать при устройстве поля из 30–50 свай и более.

 

Обсадные трубы собираются секционно и погружаются в скважину по мере бурения, обычно с небольшим отставанием от забоя. При особых геологических условиях, таких как наличие плывунов и селевых карманов, трубы могут опережать забой. Трубы остаются в скважине до завершения закачки бетона.

 

Закачка бетона

 

Технологии CFA и DDS предполагают использование полого бура. Через осевое отверстие посредством насоса бетон подаётся в скважину, при этом скорость заполнения и извлечения бура тщательно контролируются. Так в массиве сваи гарантированно не образуется примесей грунта, а за счёт избыточного давления заполняются все полости и неровности стенок.

 

Необходимость постепенной закачки бетона со дна связана не только с требованием полного заполнения без образования полостей. При сбросе бетонной смеси с высоты более 5–6 м гарантировано её расслоение, ещё сложнее таким образом закачивать скважины, частично заполненные грунтовыми водами. Способом решения этой проблемы при самостоятельном устройстве буронабивного фундамента можно назвать гасители скорости падения, встроенные в арматурный каркас. Однако они требуют тщательного расчёта, в основном из-за трудностей заполнения участков под лопатками.

Имитировать работу полого бура можно с помощью бетонолитных труб. Это также инвентарные изделия, которые не получится арендовать отдельно от бурового комплекса. Набор канала для заливки состоит из нескольких труб длиной от 1 до 4 м и приёмной воронки, объём которой рассчитывается по размеру скважины.

 

Монтаж труб для закачки бетона проводят сразу после окончания бурения. Извлекают их либо по мере наполнения скважины бетонной смесью, либо в самом конце. В процессе закачки бетона в любом случае необходимо организовать контроль расхода смеси. После того как уровень бетона поднимается на высоту одной ВПТ обсадку поднимают домкратами и снимают верхнюю освободившуюся секцию. Некоторые бурильные станки обладают устройствами, производящими одновременное поднятие обсадных и бетонолитных труб. Следует помнить, что в итоге уровень бетона постепенно будет снижаться и его необходимо восполнять.

 

Погружение каркаса

 

Армирующий каркас может погружаться либо до заливки скважины бетоном, либо после окончательного заполнения. Первый вариант самый простой, достаточно лишь надёжно закрепить армирование, защитить его от сдвигов и выдержать защитные слои. Метод погружения каркаса в залитую скважину считается более оптимальным, ведь так гарантированно не образуется незаполненных участков. Однако это сопряжено с рядом трудностей.

 

Главная из них — требование к высокой конструкционной прочности каркаса и его способности сохранять форму и пространственное положение. Обычно для буронабивных свай используют системы армирования, произведенные фабрично. Другая трудность в том, что погружение каркаса происходит до поднятия обсадки. В таком случае для извлечения ВПТ приходится прикладывать гораздо большее усилие, зачастую не обходится без вибрационного и полуповоротного воздействия. Без специального оборудования это выполнить практически невозможно.

 

Обвязка и заливка ростверка

 

Буронабивные сваи заливают с образованием приямка, дно которого располагается не выше верхнего плотного слоя осадочных пород. Хвосты армирующего каркаса оставляют свободными для перевязки с армированием ростверка. После закачки бетона их отмывают водой. Связка с армированием ленты ростверка выполняется посредством Г-образных и Т-образных гнутых анкеровок с перехлёстом не менее 50-ти номинальных диаметров рабочей арматуры.

Есть два варианта расположения ростверка. Он может быть заглубленным и опираться на плотный слой глины, либо располагаться полностью над землёй без опоры. В первом варианте влияние ошибок монтажа очень велико. Например, если скважина не была должным образом подчищена, после уплотнения грунта под пятой сваи она перестает выполнять несущую функцию и, наоборот, еще сильнее нагружает фундамент.

При надземном расположении ростверка он выполняет функцию распределения нагрузки по свайному полю. Это считается лучшим решением для гражданского строительства: сваи легко переносят осадку и со временем вся конструкция становится стабильной. Но такой фундамент требует тщательного проектирования по нагрузочной способности. Вторым минусом можно назвать сложности в сооружении опалубки, ведь естественного ограждения грунтом не имеется. Обычно практикуется насыпание отвала грунта, на который опирается нижняя плоскость опалубки. Боковые поверхности ограждают обычными дощатыми щитами и якорят их в верхнем слое почвы.

 

http://www.rmnt.ru/ - сайт RMNT.ru

Для того, чтобы оставлять комментарии, авторизируйтесь на сайте: