Проектирование усиления фундамента буроинъекционными сваями

Усиление фундамента и грунтов

Когда при обследовании основания выявляется необходимость усиления его несущей способности, используются технологии силикатизации, цементации грунтов, устройство разделения грунтов «стена в стене», монтаж через тело конструкции буроинъекционных свай.

Технологический процесс монтажа буроинъекционных свай делится на следующие этапы:

1. В теле фундамента под углом бурится отверстие, превышающее диаметр шнека установки, до подушки основания. Монтируется гильза, которая будет служить направляющим кондуктором.
2. Полым шнеком бурится скважина в грунте до проектной отметки, остатки грунта из скважины удаляются воздухом.
3. Приготавливается бетонная смесь, закачивается в скважину под давлением 1.5—5 бар до выхода на поверхность чистого. При этом, объём закачки должен превысить 2 объёма скважины, зайти в грунт через поры.
4. В заполненную цементной смесью скважину монтируется металлический каркас так, чтобы вокруг него оставался защитный слой бетона.
5. В случае проблемных грунтов или прохождении грунтовых вод монтируется по ходу бурения обсадная колонна из металлической трубы.

Применение буроинъекционных свай обеспечивает сохранность природного состояния грунта на соседних участках, не влияет на состояние ремонтируемого здания, окружающих строений.

Порядок монтажа буроинъекционных свай

Методы усиления под фундаментом грунта, улучшение его физических характеристик, увеличение несущей способности осуществляется методом инъекции:

1. Смолы — Sika Injection 201, 451; Sikadur 52, 53; MC Inject 2300 Plus; Манопур 143. Акрелатных эластичных гелей — Sika Injection 304/305, MC Inject G-L 95 DX.
2. Инъекционной микроцементной суспензии SikaRock Fill 10.
3. Цементного раствора с расширяющим вяжущим
4. Двухкомпонентной полиуретановой смолы Bast Meyco 355 A 3 Tix.

   Укрепление грунта методами инъекции

Эти способы позволяют создавать в грунте под фундаментом зоны с улучшенными физическими характеристиками по несущей способности.

Видео: Усиление фундаментов

Принцип технологии

Для буроинъекционных опор в земле делаются скважины диаметром до 40 см. При достижении необходимой глубины они наполняются водоцементным или цементно-песчаным составом, подающимися внутрь под большим давлением с помощью полого шнека. За счет подачи раствора под давлением его можно заливать и в горизонтально, и в вертикально сделанные скважины. Затем в еще не застывший бетон устанавливается армированное каркасное основание.

Требования к армированию и бетонированию

С учетом действующего СНиП существуют определенные требования к бетонированию и использованию армирования в буроинъекционных сваях. Технология установки:

1. Сечение устанавливаемого каркаса должно быть всегда меньше на 14 см, в отличие от диаметра пробуренной полости. Это позволяет избежать заклинивания каркаса в скважине.
2. Для армирования применяются пространственные каркасы, у которых продольные пояса находятся на одинаковом расстоянии по отношению друг к другу. Минимальное число продольных прутьев — 6 штук, класс арматуры — А3 (сечение — не менее 18 мм).
3. К армирующим каркасам предъявлены высокие требования относительно жесткости. Крепление элементов производится с помощью сварки, арматура должна быть дополнительно усилена стальными кольцами, находящимися с внешней части каркаса с дистанцией 2 м. Устанавливаются кольца с шириной 5−10 см, толщиной — 8−10 мм.
4. Наибольшая длина арматуры — 11,7 м. Если требуется установка каркаса в скважину большего размера, то отдельные части свариваются друг с другом на стройплощадке.
5. Для устройства буроинъекционных свай используется бетон М300 с классом сжатия не менее В22,5.

Также требуется заливка защитного бетонного слоя вокруг каркаса слоем не менее 7 см. Равномерное расположение арматуры в скважине достигается благодаря креплению фиксаторов на металлических кольцах жесткости.

Условия монтажа

Также существуют требования и к непосредственно процессу монтажа БИС. С учетом СНиП должны быть соблюдены следующие условия:

1. Во время постоянных работ можно бурить близлежащие скважины с шагом, который не превышает 3 диаметра уже находящейся сваи. Если дистанция меньше допустимой, разрабатывать новую опору можно только по истечении суток после заливки бетоном предыдущей опоры.
2. Процесс заливки бетоном производится при постоянных поступательно-возвратных передвижениях шнека.
3. Обязательное сохранение постоянного давления подачи бетонного раствора при наполнении полости, при его снижении требуется уменьшить время извлечения шнековой колонны.
4. После окончания процесса заливки бетоном МБУ должна отъехать от скважины. Грунт, который был выработан во время установки опоры, убирается с помощью экскаватора.
5. После очистки территории в устье скважины устанавливается кондуктор и выполняется заливка бетоном надземной части опорного столба.
6. Армирование сваи производится тут же по окончании наполнения полости бетоном и очищения устья скважины.

Буроинъекционные сваи — цены от СтройМастер

Буроинъекционные сваи широко используются при строительстве и реконструкции как жилых, так и промышленных объектов. В силу своих особенностей, их принято относить к висячим сваям. Такие сваи — один из видов буронабивных конструкций. В других странах, из-за некоторых технических особенностей, их называют «микросваями». Буроинъекционные сваи, как правило, используют на тех объектах, где по разным причинам нельзя применять забивку свай. Помимо этого, они находят применение в следующих случаях:

• при закладке фундамента в местах, характеризующихся подвижными или другими сложными грунтами;
• если необходимо укрепить фундамент уже существующего здания с целью в дальнейшем повысить проектную нагрузку — такой вариант актуален, например, при возведении надстройки;
• при проведении точечной застройки — с целью обезопасить соседние здания от последствий, вызываемых монтажными работами при забивании свай;
• если фундамент существующего здания дал неравномерную осадку, с помощью буроинъекционных свай крен можно ликвидировать.

Буроинъекционные сваи — схема устройства

Отличие в технологиях буроинъекционных и буронабивных свай

При установке буроинъекционных свай, в отличие от буронабивных, инъекционный раствор сразу подается в забой. Технология может видоизменяться с учетом особенностей местности, на которой ведутся работы. В грунтах, которые склонны к подвижности, обычно осуществляется обсадка скважины посредством металлических труб либо бентонитовых смесей. На глинистых грунтах с низким содержанием воды обсадка не используется.

Установка буроинъекционных свай без обсадки практикуется в том случае, если несущие элементы конструкции имеют диаметр не боле 18 см. Для бурения в данном случае применяется шнековая установка. Герметичность и прочность фундамента при таком виде работ достигается путем дополнительной затирки стенок влажным грунтом.

Для этого необходимо соблюсти следующее условие: диаметр шнека должен быть на 1-1, 5 см больше диаметра забойного молота.

Раствор может подаваться в скважину как через инъекционную трубу, так и самотечным методом — в зависимости от ее диаметра. Одни из видов буроинъекционных свай (имеющий винтовую навивку) не требует проведения работ по бурению. Скважину углубляет наконечник, прикрученный на инъекционную трубу, который ввинчивается в грунт.

Технические особенности буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи изготавливаются с обязательным применением армирующих конструкций. Если грунт на месте проведения строительных работ стабилен и имеет низкое содержание воды, оптимально будет сначала извлечь буровое оборудование, и только после этого заниматься установкой армированного каркаса.

Его элементы при этом необходимо соединить каким-либо методом (например, сваркой), чтобы обеспечить прочность и долговечность конструкции.

Если сваи устанавливаются на небольшую глубину, каркас можно ставить непосредственно после того, как был залит и еще не начал отвердевать инъекционный раствор — то есть, приблизительно в течение часа.

Действующая технология монтажа буроинъекционных свай предполагает закачку бетона объемом не менее 1, 25 и не более 2, 5 от размера самой скважины. В некоторых случаях возможен повышенный расход смеси. Чаще всего это бывает связано с неудовлетворительным состоянием стен скважины, в том числе в связи с отсутствием обсадки. Для того, чтобы исправить ситуацию, опрессовка смеси производится только после ее окончательного застывания.

В настоящее время предъявляют следующие требования к прочности бетонных растворов марки П4, используемых для буроинъекционных свай:

• через неделю после инъекции прочность должна составлять min 15 Мпа;
• по прошествии 4 недель min прочность должна быть 30 Мпа.

Использование буроинъекционных свай с целью усиления фундамента

Усилить фундамент с помощью этого вида свай можно путем бурения через имеющуюся конструкцию. Таким же образом возможно ускорить монтаж ростверкового фундамента. Для этих целей по всему периметру осуществляется монтаж ростверка, а затем через него производится бурение скважины.

При применении этой технологии, обязательно следить за высоким качеством опрессовки, поскольку она напрямую влияет на прочность и работоспособность свай. Любые работы, связанные с устройством фундамента с использованием буроинъекционных свай, требуют обязательной подготовки — расчетов, проектирования, а также использования специальной техники.

Очевидно, что без специальной подготовки осуществить это невозможно. Для того, чтобы качественно и надежно выполнить все необходимые виды работ, следует обратиться к профессионалам.

Буровые сваи

Технология устройства буронабивных свай

Буровые сваи классифицируются по способу устройства.

• буронабивные, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин,
• буронабивные, устраиваемые в скважинах, пробуренных в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с креплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами,
• буроинъекционные диаметром 150-250 мм, устраиваемые способом нагнетания мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины,
• буроопускные сваи, устраиваемые путём опускания в скважину железобетонной сваи и заполнения промежутка бетонной смесью.

Виды буронабивных свай отличаются способом устройства и назначением. Собственно, основной вид выполняется прямо по месту расположения методом бурения скважины, заполнения её бетонным раствором и армирования каркасом, заранее заготовленным на всю или частичную глубину скважины из железных стержней и проволоки.

В сложных грунтовых условиях, плывунных, песчаных и грунтах на уровне подземных водоносных слоёв устройство буронабивных свай (БНС) выполняется под защитой извлекаемых инвентарных обсадных труб или под защитой глинистого (бентонитового) раствора. Допустимо оставлять обсадные трубы в грунте, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 метров в сутки. Обычно это становиться известным по результатам инженерно-геологических изысканий и для устройства БНС используют более дешёвые оставляемые трубы.

Устройство БНС с обсадными трубами

Диаметр буронабивных свай определяется расчётом несущей способности и может находится в пределах 300-2000 мм, а глубина — ещё и уровнем залегания несущего опорного слоя грунта, и может достигать 76 м. Назначение буронабивных свай — обеспечение прочного фундамента для массивных зданий и сооружений за счёт большого диаметра и глубины погружения, позволяющей достичь малосжимаемых несущих пластов и обеспечения опорной пяты большой площади.

В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод устройства буронабивных свай непрерывным полым шнеком. Суть метода заключается в том, что бетонирование выполняется не с помощью отдельной бетонолитной трубы, а непосредственно через полость бурового шнека. По достижении буром проектной глубины в его полость под давлением подаётся бетон и по мере подъёма скважина заполняется бетоном. На последней стадии происходит погружение армокаркаса. После схватывания и выдержки бетона свая готова.

Устройство свай НПШ для фундамента нефтяного резервуара

Буроинъекционные сваи (БИС) имеют особое применение: укрепление старых, ветхих оснований зданий, а также в случае опасности оседания и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм происходит в непосредственной близости или сквозь массив фундаментной конструкции. Армирование БИС в этих случаях может и не производится.

Буросекущие сваи предназначены для устройства сплошной бетонной стены, способной нести функцию шпунтового ограждения котлована, служить фундаментом и стеной подвальной части здания. Выполняются методом последовательного бурения и бетонирования сначала нечётных скважин, а затем чётных с обеспечением их зацепления.

Расчёт свай

Расчёт фундаментных свай-стоек выполняется:

• По несущей способности грунта под пятой сваи,
• По прочности конструкции сваи,
• По имеющимся горизонтальным нагрузкам.

Последовательность подбора, изготовления, заглубления, проверки качества, испытаний свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Глубокопочвенное инъектирование и подъем фундаментов

Изменение прочности грунтов под строением может привести к серьезным последствиям – трещины в стенах, просадка полов, искривление дверных и оконных проемов – это и многое другое делает здание непригодным для использования. Чаще всего к таким неприятным последствиям приводит некачественная подготовка основания и устройства фундамента при строительстве или техногенное замачивание грунтов в процессе эксплуатации.

Технология глубокопочвенного инъектирования Uretek Deep Injection способна обезопасить от подобных перспектив еще на начальном этапе строительных работ, а также делает возможным решение возникших проблем в уже эксплуатируемых зданиях. Уникальность этого метода усиления грунтов в том, что, благодаря ему можно не только остановить просадку, но и поднять фундамент в проектное положение.

В основе метода лежит применение разработанного финскими специалистами полимерного материала, свойства которого позволяют усилить грунт, связывая его разнородные элементы между собой и повышая несущую способность основания. При этом воздействие на объект является минимальным и не страдает окружающая среда – материал абсолютно безвреден для живых организмов.

Традиционные способы поднятия фундаментов требуют значительных временных и финансовых затрат, а также выселения жильцов, проведения подготовительных работ, частичного или полного демонтажа конструкции и др.

Усиление грунтов основания и подъем фундаментов по технологии Uretek (метод Deep Injection) производится в кратчайшие сроки, без разбора конструкций, без использования крупногабаритного строительного оборудования, без остановки эксплуатации объекта. Работы выполняются независимо от температурного режима, погодных и временных условий (возможно проведение работ в ночные часы). Объект может эксплуатироваться сразу после завершения работ.

КАК ПОДНЯТЬ ФУНДАМЕНТ ЧАСТНОГО ДОМА?

Первый этап в работе по стабилизации и подъему фундаментов зданий- исследование грунта под ним методом динамического зондирования. На основании полученных данных инженер разрабатывает отчет с выводами о причинах деформаций и техническую схему укрепления с количеством и расположением точек бурения скважин. Следующий этап – укрепление грунтов. В основании пробуривают небольшие отверстия, и устанавливаются инъекционные трубки диаметром от 12 до 16мм (инъекторы). Через них

в грунт закачивается двухкомпонентный полиуретановый состав. В грунте происходит быстротекущая реакция расширения и полимеризации материала, при этом смола расширяется в 7-15 раз, происходит так называемый гидроразрыв грунта с заполнением образовавшихся трещин полимерами. Таким образом происходит армирование грунта затвердевшим полимерным составом и увеличение напряжения в массиве. Так как введение смолы производится порционно (по 1-2 кг в течение 10 секунд с паузой), то каждая следующая инъекция уменьшает пористость и увеличивает напряжение в грунте. В тот момент, когда напряжение в грунте превышает давление, необходимое для подъёма фундамента происходит движение фундамента вверх. На начальном этапе этот подъём составляет десятые доли миллиметра, однако этого достаточно, чтобы зафиксировать его с помощью лазерного оборудования (нивелир и приемник). Минимальная величина подъёма свидетельствует о том, что грунт способен воспринимать нагрузку от фундамента с достаточным запасом. Когда достигается необходимая плотность грунта, создается вертикально действующее давление, благодаря которому можно поднять фундамент частого дома на высоту до 20 см.

Материал URETEK одинаково эффективно справляется и с разными типами грунтов, экологически безопасен, благодаря своим гидроизоляционным свойствам защищает грунты от деструктивного воздействия влаги. Вам не придется беспокоиться о состоянии фундамента жилища десятки лет – доказано тридцатилетним опытом работы на самых разнообразных объектах во многих уголках нашей планеты.

Буроинъекционные сваи и их особенности

Отличительной особенностью таких свай является небольшой диаметр, редко превышающий 13 – 25 см и относительно большая глубина. Материалом для ствола буроинъекционых свай является мелкозернистый армированный бетон. Изготавливаются сваи путем инъекции бетона в скважину под давлением. Раствор для получения мелкозернистого бетона состоит из цемента, соответствующего марке раствора, требуемому сроку схватывания и агрессивности среды. Инертным заполнителем в растворе служит мелко- и среднезернистый песок, а пластифицирующей добавкой – бетонитовый порошок. Для устройства корневидных свай используют разнообразные растворы в зависимости от задач, которые они должны решить: цементные, цементно-песчаные, цементно-бетонитовые и растворы других составов. Устройство буроинъекционных свай для усиления фундаментов — наиболее частая область применения данных изделий.

1. Бурение скважины 2. Заполнение скважины мелкозернистым бетоном с одновременным подъемом буровой колонны 3. Установка армокаркаса в скважину 4. Инъекция цеметного раствора в нижнюю часть скважины через специальную трубку

В зависимости от видов грунта, залегающего под нижним концом, корневидные сваи подразделяются на висячие сваи и сваи-стойки. Конструкции, опирающиеся нижними концами на скалу, относятся к сваям-стойкам, а сваи, которые опираются на грунт нижним концом и боковой поверхностью – к висячим сваям. Последние применяются часто в сжимаемых грунтах. В зависимости от характера нагрузки буроинъекционные сваи армируются либо в верхней части сваи, либо на всю длину. Длина секции арматуры зависит от высоты помещения, в котором идут работы. Армированный каркас может устанавливаться как до опрессовки скважины, так и после нее, а также одновременно с ней. Арматура корневидных свай имеет специальные фиксирующие элементы, которые выполняют ее отцентровку в скважине для обеспечения проектной толщины бетонного слоя. Сварные стыки, соединяющие арматурные каркасы по всей длине сваи, обеспечивают равномерную прочность арматуры. Расстояние между отдельными стержнями продольной арматуры по контуру сваи должно составлять не меньше диаметра стержня.

Недостатки при обустройстве

Использование буроинъекционной технологии имеет и определенные недостатки. Так, во время обустройства этих свай, в отличие от набивных и буронабивных опор, нет искусственного уплотнения почвы. То есть их несущая возможность находится на уровне природного состояния.

Использование буроинъекционных опор зачастую является невозможным из-за угрозы выдавливания бетонного состава из почвы грунтовыми водами до его полного засыхания. Этот процесс может произойти при сооружении оснований в песчаных обводненных почвах с высоким коэффициентом фильтрации, а также активным передвижением подземных вод.

Некоторые сомнения относительно качества уже изготовленных фундаментов может вызывать и технология их обустройства. Нередко появляются сложности во время погружения арматурного каркаса в бетон, который при низком давлении опускается на глубину не больше 75−85% длины опоры. Последующее погружение армирования, которое происходит под повышенным давлением, приводит к нарушению целостности арматуры, ее выпиранию из стен опоры. То есть нижний участок сваи находится почти без армирования.

Устройство буроинъекционных свай

Буроинъекционные сваи, технология производства которых требует особого внимания, призваны создать фундамент высокой надежности. Само устройство буроинъекционных свай гарантирует устойчивость конструкции. Их производят с использованием армирующих элементов.

В оптимальной ситуации после извлечения бурового инструмента, которым выполняют скважины, следует погружать каркас из арматуры. Сегменты, составляющие этот каркас, скрепляют сваркой или проволокой. Стыки должны быть прочными и обеспечивать работоспособность «скелета».

Если сваи небольшие, то допускается погружать каркас в уже закаченную инъекционную смесь.

Устройство буроинъекционных свай

Подача используемого раствора осуществляется с помощью полого бурового шнека или трубы, которая извлекается или остается в массе бетона. В работе применяют насосы, создающие давление до 30 атмосфер. Инъекцию по созданию сваи выполняют до тех пор, пока смесь не станет выходить из устья скважины.

Технология устройства буроинъекционных свай определяет объем смеси в 1,25 – 2,5 от объема созданной скважины. В некоторых ситуациях этого объема может не хватить, что связано с рыхлостью стенок и просачиванием смеси в грунт.

Рекомендованный раствор для инъекционных работ — марки П4. В проекте закладываются характеристики прочности бетона. Использованный раствор должен обеспечить выход на определенный уровень прочности в положенное время.

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 буроинъекционные 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.

Совет эксперта! Буроинъекционное укрепление значительно уменьшает объем земляных работ (нет необходимости рыть котлован вокруг здания), что существенно ускоряет темпы реконструкции.

Рис. 1.3: Укрепление грунта буроинъекционными сваями

Области применения буроинъекционных свай

Усиление несущих конструкций сооружений

Буроинъекционные сваи рекомендованы к применению в случае повышения требований к несущей способности объекта (увеличение количества этажей, расширение мостов и эстакад, установка более тяжелой промышленной техники), а также при аварийной осадке зданий и сооружений из-за изменения геологических условий, износа или перегруженности несущих конструкций. Благодаря современной технологии установки, буроинъекционные сваи могут применяться для укрепления фундаментов уже существующих построек даже в условиях плотной городской застройки, а также на площадках с проблемными геологическими условиями.

Усиление несущих конструкций сооружений при аварийной осадке	Усиление несущих конструкций сооружений при недопустимых горизонтальных перемещениях
1 — существующий фундамент; 2 — буроинъекционные сваи; 3 — слабый грунт; 4 — плотный грунт

Создание новых объектов вблизи уже существующих сооружений

Строительные проекты, предусматривающие создание какого-либо объекта на минимальном расстоянии от уже существующего, относятся к числу наиболее технически сложных. Для того, чтобы защитить фундамент и стены построек от вибрации и повышенных нагрузок в период строительства и последующей эксплуатации нового объекта, их укрепляют при помощи буроинъекционных свай. Использование свай дает возможность минимизировать риски деформации, неправильной осадки и подвижки грунта в процессе строительных работ. Благодаря применению малогабаритных буровых машин и мобильных бетонозаводов, выполнить работы по установке буроинъекционных свай можно даже в условиях ограниченного пространства (строительство туннеля, надстройка зданий, укрепление существующего фундамента, создание подземных парковок).

Строительство туннеля рядом с существующими зданиями	Надстройка существующего здания
1 — существующие фундаменты; 2 — новые фундаменты на сваях

Коррекция крена здания

Повышение уровня грунтовых вод, переувлажнение грунта и износ несущих конструкций часто часто приводят к сильной неравномерной осадке сооружений, возведенных на традиционном плитном или ленточном фундаменте. Единственным способом остановить разрушение исторических зданий в подобных случаях является использование буронабивных свай. Существует две технологии устранения крена:

• Фундамент усиливается сваями в точке максимальной осадки, через необходимый промежуток времени проводится усиление также других точек фундамента, просевших до нужной отметки;
• Наиболее просевший участок фундамента укрепляется путем ввода свай, затем другие зоны фундамента искусственно опускаются до той же отметки путем ослабления оснований по методике замачивания или выборки грунта.

Коррекция крена здания 1 — положение фундаментов до начала усиления; 2 — буроинъекционные сваи I стадии усиления; 3 — сваи II стадии усиления; 4 — сваи III стадии усиления

Строительство на проблемных грунтах

В целом ряде случаев установка буроинъекционных свай становится единственным способом создания долговечных и устойчивых фундаментов под различные объекты. Особенно рекомендовано использование свайных несущих конструкций в следующих случаях:

• Работа на грунтах с крупными скальными включениями или сильными показателями просадки;
• Строительство на участках с уклоном более 8%;
• Создание фундамента на слабых грунтах при недостаточной толщине глубоко залегающих твердых пород;
• Строительство на участках с «плывунами» или высоким уровнем грунтовых вод.

Усиление оснований фундаментов под оборудование	Фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях
1 — сваи; 2 — крупнообломочный материал; 3 — фундамент

Создание фундамента «стена в грунте»

Фундамент типа «стена в грунте» относится к числу наиболее прогрессивных типов опорных конструкций и позволяет возвести масштабные высотные сооружения даже на малосвязных, слабых и переувлажненных почвах. Также сооружения типа «стена в грунте» широко применяются в качестве подпорных стен для защиты от оползней, а также противофильтрационных завес, предохраняющих подземные сооружения от грунтовых вод. Суть технологии «стена в грунте» заключается в создании узкой траншеи или ряда скважин, которые заполняются цементной смесью. При работе в условиях плотной застройки «стена в грунте» из буронабивных или буроинъекционных свай позволяет в кратчайшие сроки создать прочные опорные конструкции и избежать повреждения фундаментов соседних зданий.

Подпорные стены для противооползневой защиты

Создание фундамента «стена в грунте»

День сегодняшний

Сегодня классификация свай по способу заглубления приводится в действующем Своде правил СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»:

• забивные (вдавливаемые) железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки или в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств;
• сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;
• набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;
• буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;
• винтовые;
• бурозавинчиваемые.

В свою очередь, набивные сваи по способу устройства подразделяются на:

1. набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;
2. набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом;
3. набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин с последующим заполнением их бетонной смесью.

Буронабивные сваи по способу устройства подразделяются на:

1. буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод – с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
2. буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
3. буронабивные сваи с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня;
4. буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;
5. буроинъекционные диаметром 0,15 – 0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважин по разрядно-импульсной технологии;
6. буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком;
7. сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;
8. буроопускные сваи с камуфлетной пятой.

Далеко не все из перечисленного применимо на строительных площадках Санкт-Петербурга. Ограничения связаны с особенными инженерно-геологическими условиями в черте города, которые характеризуются наличием большой толщи слабых пылевато-глинистых водонасыщенных грунтов, имеющих низкие прочностные свойства и обладающих тиксотропностью (то есть при динамических воздействиях переходящих в плывунное состояние).

Рис. 2. Статистика использования разного вида свай (по Ван Импе).

В 2004 году Ван Импе, председатель международного комитета по фундаментостроению, представил следующую статистику использования разного вида свай в Европе:

• буронабивные сваи большого и малого диаметра занимают 52 % рынка;
• забивные сваи – 42 %;
• винтовые сваи – 6 %.

Почему именно буронабивным и набивным сваям большого и малого диаметра принадлежит пальма первенства? Ответ прост. Потому что только с их помощью удается решать сложный спектр конструктивных задач по устройству высокоэффективных свайных оснований. Только они делают возможным восприятие несущим слоем грунтов высоких (от 4000 до 25000 кН) нагрузок от высотных зданий и сооружений. Эти виды свай широко используются при строительстве внутри застроенных территорий, поскольку, являясь щадящими технологиями, исключают вибрационные и динамические воздействия на конструкции расположенных в непосредственной близости к строительной площадке существующих зданий. В практике международного строительства известны примеры устройства свай в районах с распространением слабых грунтов глубиной погружения до 75 м. В Санкт-Петербурге сваи с максимальной глубиной погружения 47,5 м были использованы при строительстве перехода на Ладожском вокзале.

Технология выполнения

Технология бурения 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.