Технология погружения буроопускных свай

В последнее время активно ведется жилищное и гражданское строительство в северных районах нашей страны. Для устройства фундаментов зданий и сооружений, возводимых в условиях вечной мерзлоты или других специфических условиях, лучше всего подходят буроопускные сваи. Любые фундаменты возводятся с учетом строгого последовательного исполнения всех звеньев технологической цепочки и соблюдением строительных норм и правил, а в северных климатических условиях при наличии постоянного промерзания грунтов к подбору и устройству свайных фундаментов нужно отнестись более ответственно.

Конструкция буроопускной сваи

Буроопускная металлическая свая представляет собой стальную трубу с толщиной стенок 4-12 мм длиной 4-36 м с различными наконечниками:

• Плоским, с отверстием для отвода воздуха.
• Тупым литым с отверстием.
• Эллиптическим.
• Без наконечника.

Выбирать конструкцию сваи с тем или иным наконечником рекомендуется в зависимости от условий погружения и особенностей возводимого строения. Металлические конструкции обязательно обрабатываются антикоррозийными составами.

Наряду с металлическими сваями широко применяются железобетонные конструкции цилиндрического или квадратного сечения, которые могут быть длинномерные или состоять из нескольких секций. Маркируются железобетонные конструкции буквами «С» (квадратное сечение) или буквами» «СО», что означает свая – оболочка. Наиболее часто применяют железобетонные сваи с рабочим сечением 250 х 250 мм или 400 х 400 мм и длиной до 16 метров.

Буроопускные сваи могут быть полыми или сплошными.

Схема конструкции буроопускной сваи

Пример маркировки металлической сваи

Для упрощения подбора свайных конструкций изделия обязательно маркируются. В качестве примера можно рассмотреть следующую маркировку, например, SM-426/10/8/Э/Т/У/09Г2С-4/БП. Это означает, что конструкция сваи металлическая с диаметром стволовой части в 426 мм с толщиной стенок 10 мм, длина составляет 8 метров, буква «Э» означает применение электросварной трубы по ГОСТУ10704-91,буква «Т» вид наконечника (тупой), буква «У» обозначает тип хвостовой части сваи (усиленный), «БП» означает, что данная свая выпускается без покрытия.

Преимущество свайного буроопускного фундамента

Буроопускные свайные фундаменты имеют ряд преимуществ:

1. Отсутствие земляных работ. Обычно перед началом работ по устройству фундаментов выполняются земляные работы по снятию растительного слоя и разработке котлованов или траншей для последующего монтажа несущих конструкций. Буроопускные сваи в качестве несущего основания не требуют разработки земляных котлованов, которые в условиях постоянного промерзания грунтов технологически тяжело выполнить.
2. Отсутствие сезонности выполнения работ. Производство работ по устройству свайного фундамента в вечномерзлых грунтах допускается в любые погодные условия и независимо от времени года, что крайне важно в таких специфических северных условиях.
3. Доступная и простая технология. В названии «буроопускные сваи» буквально в двух этих словах заключается вся технология устройства подобного несущего основания дома или сооружения.

Недостатки свайного буроопускного фундамента

К недостаткам этого вида свайного фундамента можно отнести следующее:

• В процессе производства работ по заполнению скважины цементно-песчаным раствором появляется избыточное тепло, что значительно увеличивает длительность вмораживания свайной конструкции, следовательно, увеличивается сроки строительства.
• Необходимость применения специальных авторастворовозов для изготовления и подогрева цементных смесей, что приводит к удорожанию строительства.
• Невозможность контролирования качества заполнения цементным раствором зазоров между стенками пробуренной скважины и телом сваи.

Некоторые недостатки вполне возможно устранить непосредственно на строительной площадке: например, для защиты от появления избыточной теплоотдачи строительных цементных растворов в полость металлической конструкции сваи заливают хладагент или охлаждающую жидкость.

Требования к свайным фундаментам в условиях мерзлоты

В северных климатических районах с постоянным промерзанием земляного основания возможно явление морозного пучения грунтов, которое свойственно глинистым и пылеватым почвам. Такое явление выпучивания замерзшего грунта может вызвать неравномерную осадку во время сезонного оттаивания верхнего слоя мерзлой почвы.

Чтобы исключить опасность неравномерной просадки здания, а, следовательно, возможного перекоса и опрокидывания несущих конструкций постройки, свайные фундаменты на мерзлых грунтах опускают на большую глубину. Поэтому так важно на стадии проектирования выполнить тщательный расчет величины опускания буроопускных свайных конструкций, учесть весь комплекс действующих геологических и гидрогеологических условий во время сезонного промерзания и оттаивания грунтов основания.

Буроопускные сваи обладают значительной способностью сопротивляться силе морозного пучения грунтов в условиях вечной мерзлоты. Правильное устройство свайного фундамента гарантирует устойчивость, прочность и долговечность всего здания или постройки.

Технология устройства буроопускных свай

Свайная технология применения буроопускных конструкций в качестве фундаментов разработана исключительно для сложных климатических условий вечномёрзлых скальных, твердомерзлых грунтов. Погружение свайных конструкций происходит в несколько этапов:

1. Устройство скважины в грунте диаметром большим по размеру на 50 или 100 мм, чем диаметр конструкции сваи.
2. Опускание опоры с квадратным поперечным сечением в полость подготовленной скважины на проектную глубину.
3. Заполнение бетонной смесью марки не менее М 300 с морозостойкими добавками зазоров между телом сваи и боковыми стенками скважины.
4. Демонтаж обсадных труб.

Когда буроопускная конструкция установлена, нужно подождать некоторое время для ее смерзания с окружающим грунтом, и лишь после этого свая готова к эксплуатации.

После завершения технологического процесса свайная буроопускная конструкция принимает нагрузку от веса дома или постройки и других факторов, и передает ее на нижние более крепкие грунтовые основания.

Обсадные трубы

Устройство свайных фундаментов буроопускным способом выполняется под защитой металлических инвентарных обсадных труб. Для предотвращения попадания земляной массы и грунтовой влаги, в пространство между телом сваи и скважины размещаются конструкции труб обсадки. После завершения процесса монтажа обсадные конструкции извлекаются.

В особых случаях, согласно проекту производства работ, обсадку оставляют в грунтовом массиве. Обсадные трубы могут иметь разные диаметры и для каждого конкретного случая можно подобрать свой размер. Внешнее сечение может быть в пределах от 620 мм до 2500 мм.

В грунт трубы обсадки погружаются с помощью следующих способов:

• Методом забивки труб.
• С помощью специального оборудования (вибростол).
• С применением бурового оборудования.

Процесс бурения грунта может выполняться ударным или вращательным методом.

Пример бурения скважины с обсадной трубой представлен на видео:

Виды буроопускных свай

В настоящее время заводы – изготовители производят металлические прямоугольные буроопускные конструкции с уширением внизу ствола, закрепленным элементом и ребрами жесткости. Несущую способность буроопускной конструкции обеспечивает специальная цилиндрическая вставка, расположенная между наконечником и телом сваи.

Разрешается применять также полые сваи с последующим заполнением бетонной смесью. Размеры буронабивных конструкций подбираются на основании расчетных данных.

Металлические буроопускные сваи

Способы погружения свайных опор

Погружение свайных буроопускных конструкций в промерзшие грунты проводится следующим способом:

1. Предварительное устройство скважины методом бурения.
2. Очистка пробуренной скважины от снега, воды и шлама. Разрешается оставлять в полости слой не более 150 мм.
3. Обязательное устройство песчано-гравийной амортизационной подушки с последующим механическим послойным уплотнением. Вместо мелкого гравия можно использоваться щебень мелкой фракции.
4. Заполнение скважины цементно-песчаным раствором в пропорции 1: 5 на 1/3 глубины. В процессе погружения свайной опоры раствор будет выдавливаться и равномерно заполнять пространство вокруг опорной конструкции.
5. Погружение металлической конструкции сваи в грунт с помощью специальной технологии. Обычно свая устанавливает в строго вертикальном положении в течение нескольких часов.
6. Заполнение зазоров между телом свайной конструкции и скважины цементно-песчаной (глинистой) смесью, которая после замерзания смерзается с грунтом и добавляет дополнительную устойчивость буроопускной конструкции.

При заполнении пазух свайного фундамента следует помнить, что рекомендуется использовать для этих целей мерзлый материковый грунт.

Процесс монтажа буроопускной сваи

Механизированный способ уплотнения амортизационной подушки заключается в ударном опускании фундаментной опорной конструкции квадратного сечения с большой высоты в скважину.

Погружение буроопускных свай

Буроопускной способ погружения свай можно проводить следующими методами:

1. Механизированный монтаж опор при помощи специальных механизмов. Для этой цели привлекается дорогостоящая грузоподъемная техника.
2. Метод предварительного оттаивания мерзлого грунта с помощью установки специальных игл (шпунтов). Размораживание происходит под действием пара или электрической энергии. Такой метод энергозатратный, хотя относится к несложным по исполнению. Метод оттаивания мерзлого грунта требует внимания и продолжителен по времени.
3. Использование при монтаже свай скважины меньшего диаметра. Забивка металлической конструкции сваи в мерзлый грунт проводится без предварительных подготовительных работ по устройству скважины. Такой метод рекомендован в пластичных мерзлых грунтах.

Погружение сваи механизированным способом

Каждый из этих методов погружения следует выбирать в соответствии существующих условий строительства домов и сооружений.

Если мерзлые грунты имеют пластичную структуру, то использование буроопускных свай является достойной альтернативой бурозабивной технологии устройства свайных фундаментов в условиях вечной мерзлоты.