Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из буроинъекционных свай

Обновлено: 25.04.2024

Буроинъекционные сваи (БИС) используются при сооружении объектов, расположенных на участках плотной застройки: микрорайоны города, крупные промышленные предприятия. Это эффективная замена забивным опорам, во время работы с которыми появляются сильные динамические колебания в слоях грунта. Это нарушает целостность близлежащих сооружений. БИС решает проблему негативного действия на конструкции, расположенных по соседству со строительным участком.

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.

После засыхания состава скважина становится монолитной железобетонной опорой, на которую в последующем происходит установка фундамента дома.

Требования к армированию и бетонированию

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

Сечение устанавливаемого каркаса должно быть всегда меньше на 14 см, в отличие от диаметра пробуренной полости. Это позволяет избежать заклинивания каркаса в скважине.
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).
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.
Наибольшая длина арматуры — 11,7 м. Если требуется установка каркаса в скважину большего размера, то отдельные части свариваются друг с другом на стройплощадке.
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.

Перерасход раствора, который обусловлен заполнением скважины, пока из полости не появится чистый от шлама бетонный состав, должен быть не более 25% от запланированного объема заливки одной сваи.

Условия монтажа

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

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.
Процесс заливки бетоном производится при постоянных поступательно-возвратных передвижениях шнека.
Обязательное сохранение постоянного давления подачи бетонного раствора при наполнении полости, при его снижении требуется уменьшить время извлечения шнековой колонны.
После окончания процесса заливки бетоном МБУ должна отъехать от скважины. Грунт, который был выработан во время установки опоры, убирается с помощью экскаватора.
После очистки территории в устье скважины устанавливается кондуктор и выполняется заливка бетоном надземной части опорного столба.
Армирование сваи производится тут же по окончании наполнения полости бетоном и очищения устья скважины.

Внимание: Максимальный временной интервал между заливкой бетона и установкой каркаса не должен быть больше 20 минут.

Сфера использования

Чаще всего буроинъекционные столбы применяются в случае, если невозможно установить забивные сваи. Но это не единственная область их использования. Строители также могут воспользоваться этой технологией если:

Основное отличие буроинъекционных свай от буронабивных опорных столбов заключается в способе подачи инъекционного бетонного раствора в забой.

С учетом качественного состава почвы и близости прохождения подземных вод, технология постоянно усовершенствуется.

Так, сегодня существуют следующие способы:

Буроинъекционные опорные столбы с обсадкой отверстия монтируются в зонах с ослабленным грунтом, где часто происходит его пучение в зимний сезон. Обсадка выполняется с помощью металлических гильз, устанавливающихся в скважины. После заливают бетонный раствор.
БИС без дополнительной обсадки используется на стабильной почве с небольшим количеством подземных вод. Максимальный диаметр этих опор — 18 см. Пробуренную скважину армируют и заполняют бетоном зразу после достижения требуемой глубины.
Опоры с навивкой характеризуются особой технологией устройства. Скважины для них делаются с помощью специального наконечника в виде винта. Вместе с бурением производят армирование.

Обсадка скважин удорожает стоимость сооружения фундамента, но это гарантирует его устойчивость и продолжительное время эксплуатации.

Спецтехника для установки свай

Для организации буроинъекционных опор используют мобильные буровые установки (МБУ). При сооружении фундаментов чаще всего используют колесные МБУ.

Буровое оборудование МБУ находится на основной платформе, которая крепится к транспортному шасси на шарнирных соединений. С учетом вида платформы спецтехника бывает поворотной и фиксированной. Для бурения каждой следующей скважины МБУ с фиксированным механизмом необходимо изменять положение, при этом наличие поворотной техники позволяет машине бурить одновременно несколько скважин с учетом их расположения.

Основная рабочая часть МБУ — буровая колонна, состоящая из вертлюга, бура шнекового типа, подъемных цилиндров, вращателя и металлической мачты, по которой передвигается шнек.

Острие бура комплектуется заглушкой, предотвращающей заполнение скважины землей во время разработки полости. При окончании бурения, когда производится заливка бетоном, подаваемый по скважине раствор выдавливает из своего штатного места заглушку.

Нагнетание состава в шнек происходит за счет бетононасоса. МБУ подсоединяется к буровой колонне с помощью вертлюга, куда подключаются подающие шланги. Допустимое давление подачи бетонного раствора — 10 мПа.

Для установки в полость каркаса используют подъемные краны. При монтаже опор размером до 5 м арматура опускается в скважину под собственным весом, но во время работы с более длинными конструкциями для армирования дополнительно применяется виброгружатель.

Основные преимущества

Основным достоинством буроинъекционных опорных столбов считается абсолютное отсутствие вибрации при выполнении строительных работ.

Помимо этого, к достоинствам можно отнести:

увеличение прочностных характеристик основания и непосредственно конструкции дома;
снижение сроков строительства, так как установка буроинъекционных опор максимально автоматизирована и не нуждается в малоквалифицированных подсобных рабочих;
способность произвести монтаж в стесненных условиях;
снижение материальных затрат является следствием сокращения времени строительства;
возможность выполнения установки без смещения слоев грунта;
огромный спектр использования — несущие конструкции домов, стенки котлованов, сооружение основания;
с помощью буроинъекционной технологии можно возводить здания на участках в которых использование традиционных свай невозможно из-за опасности нарушения целостности рядом находящихся домов;
можно производить работы в зимнее время.

Буроинъекционные сваи — современная и высоконадежная технология, имеющая множество неоспоримых достоинств.

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.

Но сегодня пока не известно ни одной серьезной аварии, которая связана с деформацией основания из буроинъекционных опорных столбов. Их сфера использования в последнее время только увеличивается.

Формирование стоимости

Чаще всего во время устройства буронабивных свай производится целый комплекс строительных работ: разметка свайного поля, бурение скважин, сварка арматурных каркасов, установка армирования в полости, заливка бетонного раствора в скважины с использованием глубинного вибратора. То есть общая стоимость буроинъекционных свай состоит из следующих частей:

Стоимость работ по бурению скважин (глубина бурения).
Цена водо-песчаного или песчано-цементного состава (объем требуемого раствора).
Стоимость арматуры и сборка армированного каркаса.
Амортизация специальной техники, которая используется на стройплощадке.
Доплата, если рабочий процесс осложняется с учетом особенностей местности (тип и сложность рельефа).

Правильно рассчитанный и грамотно установленный фундамент на буроинъекционных сваях подойдет для сооружения любых конструкций на неустойчивых грунтах. В отличие от ленточного основания, фундамент на сваях стоит гораздо дешевле. Установку буроинъекционных свай стоит доверять лишь опытным строителям. Только так получится сделать действительно прочную основу здания.

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

Настоящие Рекомендации разработаны впервые, что вызвано возросшим объемом применения фундаментов из буроинъекционных свай в промышленно-гражданском строительстве. Рекомендации предназначены для расчета свай и усиливаемых фундаментов, содержат сведения, касающиеся производства работ, подбора составов инъекционного раствора и выбора технологического оборудования.

Применение Рекомендаций позволит в большинстве случаев существенно снизить стоимость работ, а также производить работы без останова действующих предприятий. Рекомендации разработаны сотрудниками НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР канд. техн. наук Б.В.Бахолдиным, Х.А.Джантимировым, канд. техн. наук А.В.Вронским, канд. техн. наук Б.Л.Фаянсом и одобрены Ученым советом института.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на расчет и проектирование фундаментов из буроинъекционных свай и технологию их изготовления. Разработаны в развитие главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" и СНиП III-9-74** "Основания и фундаменты. Правила производства и приемки работ".

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.02.01-87. - Примечания изготовителя базы данных.

1.2. Буроинъекционные сваи являются одной из разновидностей набивных свай. Они отличаются большой гибкостью (80 - 120); малым диаметром (120 - 250 мм); материалом ствола (цементный раствор); способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

1.3. Существует несколько видов свай, отличающихся по конструкции и способу изготовления:

изготавливаемые вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые под защитой обсадных труб с опрессовкой 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины;

изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины;

винтонабивные (см. "Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из винтонабивных свай" (М., НИИОСП, 1979).

1.4. В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, буроинъекционные сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям-стойкам относятся сваи, которые опираются нижними концами на скалу. Висячие сваи изготавливаются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

1.5. Целесообразность применения буроинъекционных свай должна определяться конкретными условиями строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений.

При усилении оснований существующих фундаментов буроинъекционными сваями рекомендуется выполнять сравнения со способами химического и термического упрочнения грунтов основания, задавливания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов и другими. При строительстве новых объектов сравнение выполняется с различными видами свай.

1.6. В рабочих чертежах свайных фундаментов должны быть указаны виды, количество и параметры свай (сечение и длина, а также несущая способность и соответствующая ей допустимая нагрузка на сваю), которые требуют дополнительных уточнений путем статического испытания свай в грунте до начала или в процессе строительства.

При необходимости проектная организация должна своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам испытаний, не задерживая выполнение строительных работ.

1.7. В проектах усиления оснований и других случаях применения буроинъекционных свай при реконструкции сооружений должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов по специальным маркам и реперам.

Программа и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства должны включаться в состав проектной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

2.1. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

для усиления оснований существующих зданий и сооружений;

при строительстве новых объектов в непосредственной близости от существующих;

при строительстве новых объектов в сложных грунтовых условиях.

2.2. Усиление оснований существующих зданий и сооружений (рис.2.1) производится обычно в следующих случаях:

при недопустимых по величине или неравномерных осадках сооружения или его части, вызванных уплотнением под нагрузкой сильно сжимаемых грунтов, замачиванием просадочных грунтов, гниением деревянных свай, перегруженностью оснований и пр.;

при увеличении эксплуатационных нагрузок (замена оборудования более тяжелым, увеличение этажности зданий, расширение проезжей части мостов, эстакад и пр.).

Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.

Рис.2.1. Применение буроинъекционных свай:

а - усиление основания при аварийных осадках; б - усиление основания при недопустимых горизонтальных перемещениях

2.3. Строительство новых объектов над, под, рядом с существующими или внутри их (рис.2.2) вызывает необходимость в усилении оснований последних для предотвращения их деформаций как при производстве работ, так и во время эксплуатации. Применение буроинъекционных свай в этих случаях позволяет предотвратить подвижки и утечки грунта, вибрации, удары и шумы при производстве работ. Кроме того, использование буроинъекционных свай позволяет исключить влияние рядом сооруженных объектов на существующие и выполнять работы в стесненных условиях.

Рис.2.2. Применение буроинъекционных свай:

а - строительство туннеля рядом с существующими зданиями; б - надстройка существующего здания

2.4. Условия, при которых применение буроинъекционных свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться эффективным:

наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах (рис.2.3);

наличие плотных слоев грунта ограниченной толщины;

фундирование малонагруженных сооружений в грунтовых условиях II типа по просадочности.

Рис.2.3. Применение буроинъекционных свай:

a - усиление оснований фундаментов под оборудование; б - фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях

2.5. Буроинъекционные сваи используются также в качестве элемента "сетчатых стен в грунте", применяемых как подпорные стены, в том числе для противооползневой защиты (рис.2.4).

Рис.2.4. Применение буроинъекционных свай:

а - противооползневая защита; б - сваи-анкера как элемент "стены в грунте"

3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

3.1. Технологическая последовательность изготовления буроинъекционных свай следующая:

установка арматурного каркаса;

инъекция цементно-песчаного раствора.

Рекомендуемый парк смесительного, бурового и инъекционного оборудования помещен в приложении (табл.1-9).

3.2. В зависимости от грунтовых условий, а также от области применения рекомендуются следующие технологические схемы изготовления буроинъекционных свай:

а) в маловлажных глинистых грунтах (обычно I или II тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию, показанную на рис.3.1а. Скважина диаметром 13-18 см бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо, чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 0,6-1,0 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом, поднимающимся по шнеку из забоя и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-IM или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас, затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу;

б) в грунтовых условиях по п.а при диаметре вертикальной скважины более 18 см целесообразно бетонировать скважину свободным сбрасыванием раствора с осадкой конуса 13-18 см. При этом каркасы длиной до 5 м можно устанавливать в свежеуложенный раствор (рис.3.1б);

Рис.3.1. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай в маловлажных глинистых грунтах:

I - бурение скважины, II - установка армокаркаса, III - бетонирование сваи;

1 - буровой став, 2 - армокаркас, 3 - инъекционный шланг, 4 - готовая свая, 5 - бункер для выбуренного грунта, 6 - бункер для бетона, 7 - дыхательная трубка

в) в слабых, оплывающих грунтах необходимы специальные меры по креплению скважин. На рис.3.2 показана технология изготовления свай с помощью обсадных труб. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина, обсаженная трубами.

Рис.3.2. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с помощью извлекаемых обсадных труб
(I - IV в водонасыщенных грунтах, I, V, VI - в сухих):

I - бурение скважины, II, VI - установка армокаркаса, III, V - бетонирование сваи, IV - опрессовка скважины и извлечение обсадных труб (1 - обсадные трубы, 2 - армокаркас, 3 - инъекционная труба, 4 - оголовок со штуцером, 5 - шланг растворонасоса, 6 - готовая свая)

После извлечения бурового инструмента и установки каркаса обсаженная скважина заполняется раствором через инъекционную трубу или гибкий шланг. После заполнения скважины раствором инъекционная труба извлекается, на верхнюю секцию обсадных труб навинчивается крышка со штуцером для шланга к растворонасосу или компрессору, через который свежеуложенный раствор опрессовывается по мере извлечения обсадных труб. Регулируя давление и расход раствора, можно получить уширение в свае на необходимом уровне.

В тех случаях, когда забой скважины сухой, раствор заливается в обсадные трубы сверху без инъекционной трубы или шланга.

Установка фирмы "Бауэр" выполняет сваи по указанной технологии с обсадными трубами с теряемым наконечником;

г) в грунтовых условиях по п.в устойчивость оплывающих стенок скважины может быть обеспечена применением бентонитового раствора в качестве промывочной жидкости при бурении шарошечным долотом (рис.3.3). В этом случае опрессовка выполняется через инъекционную трубу, оборудованную сальником с тампоном, устанавливаемым в устье скважины;

Рис.3.3. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с промывкой скважин бентонитовым раствором:

I - бурение скважин шарошечным долотом; II - установка арматурного каркаса; III - установка инъекционной трубы и заполнение скважины раствором; IV - установка тампона и опрессовка скважины с забоя; IVа - опрессовка скважины с устья (1 - буровой став, 2 - армокаркас, 3 - инъекционная труба, 4 - усиливаемый фундамент. 5 - устьевой лоток, 6 - тампон с сальником, 7 - уширенная часть сваи, 8 - готовая свая)

д) при наличии в пределах длины сваи сильнопоглощающего слоя грунта применяется технология изготовления буроинъекционных свай с трубчатым армированием (рис.3.4). По этой технологии пробуренная скважина заполняется цементно-бентонитовым (обойменным) раствором. Затем в скважину опускается труба-арматура с закрытым нижним концом и отверстиями в стенках, закрытыми резиновыми рукавами. Через 10-24 ч после схватывания обойменного раствора в трубу-арматуру опускается инъекционная труба с двойными тампонами и подается цементный раствор. При этом резиновые рукава расходятся и разрывают обойменный раствор, образуя уширение в нужном месте;

Рис.3.4. Схема устройства микросвай с трубчатой арматурой:

а - устройство скважины; б - заполнение скважины; в - установка арматуры; г - опрессовка скважины

1 - обсадная труба; 2 - инъекционная труба; 3 - трубчатая арматура; 4 - инъектор с двойным тампоном

е) при изготовлении буроинъекционных свай с винтовой навивкой по стволу (так называемых винтонабивных) скважина образуется путем ввинчивания в грунт полого формующего наконечника, соединенного с вращателем инъекционной трубой (рис.3.5), в которой устанавливается арматурный каркас. Свая образуется при вывинчивании наконечника и подаче растворонасосом в полость, образующуюся в грунте, цементно-песчаного раствора под давлением 0,2-0,3 МПа.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

Настоящие Рекомендации разработаны в развитие выпущенных в 1982 г. "Рекомендаций по проектированию и устройству фундаментов из буроинъекционных свай". Рекомендации предназначены для расчета свай и фундаментов, а также содержат сведения по рациональной области применения и вопросам технологии производства работ. Применение Рекомендаций позволит в большинстве случаев снизить стоимость работ и производить работы без остановки действующих предприятий.

Рекомендации разработаны в НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР старшим научным сотрудником Джантимировым Х.А. при участии к.т.н. Бахолдина Б.В., к.т.н. Вронского А.В., к.т.н. Ф. * Б.Л., инж. Лурье В.М. под руководством к.т.н. Федорова Б.С.

* Брак оригинала. - Примечание изготовителя базы данных

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.03-85, здесь и далее по тексту.

1.2. Буроинъекционные сваи являются одной из разновидностей набивных свай. Они отличаются большой гибкостью (80-120); малым диаметром (120-250 мм); материалом ствола (цементный раствор); способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

1.3. Существует несколько видов свай, отличающихся по конструкции и способу изготовления:

изготавливаемые вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые под защитой обсадных труб с опрессовкой 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины;

изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины;

винтонабивные (см. "Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из винтонабивных свай", М., НИИОСП, 1979).

При усилении оснований существующих фундаментов буроинъекционными сваями рекомендуется выполнять сравнения со способами химического и термического упрочнения грунтов основания, задавливания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов и другими. При строительстве новых объектов, сравнение выполняется с различными видами свай.

При необходимости проектная организация должна своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам исполнений, не задерживая выполнение строительных работ.

Программа и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства, должны включаться в состав проектной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

2.1. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

- усиление перегруженных оснований;

- усиление оснований в связи с повышением или изменением характера эксплуатационных нагрузок;

- строительство новых объектов рядом с существующими;

- строительство в стесненных условиях внутри действующих предприятий;

- исправление крена здания или отдельного фундамента;

- решение сложных задач при реконструкции фундаментов;

- строительство новых объекта в сложных грунтовых условиях.

2.2. Усиление оснований существующих зданий и сооружений (рис.2.1) производится обычно в следующих случаях:

при недопустимых по величине или неравномерных осадках сооружения или его части, вызванных уплотнением под нагрузкой сильносжимаемых грунтов, замачиванием просадочных грунтов, гниением деревянных свай, перегруженностью оснований и пр.;

Рис.2.1. Применение буроинъекционных свай:

а - усиление основания при аварийных осадках; б - усиление основания при недопустимых горизонтальных перемещениях;

1 - существующий фундамент; 2 - буроинъекционные сваи; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт

Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.

Рис.2.2. Применение буроинъекционных свай:

а - строительство туннеля рядом с существующими зданиями; б - надстройка существующего здания;

1 - существующие фундаменты; 2 - новые фундаменты на сваях

2.4. Исправление крена может осуществляться двумя способами:

- усиление основания фундаментов в зоне максимальных осадок с последующим (с разрывом во времени до нескольких лет) усилением оснований фундаментов, оседающих под нагрузкой до необходимой отметки (рис.2.3);

- подведение свай под просевшую часть фундаментов с последующей принудительной посадкой остальных путем ослабления их основания, временно используя буроинъекционные сваи как анкера (рис.4.5б). Для ослабления оснований применяют замачивание, вибрацию, направленную выборку грунта и другие способы.

Рис.2.3. Исправление крена здания:

1 - положение фундаментов до начала усиления; 2 - буроинъекционные сваи I стадии усиления; 3 - сваи II стадии усиления; 4 - сваи III стадии усиления

2.5. Условия, при которых применение буроиньекционных свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться эффективным:

наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах (рис.2.4);

наличие плотных слоев грунта ограниченной толщины;

фундирование малонагруженных сооружений в грунтовых условиях II типа по просадочности.

Рис.2.4. Применение буроинъекционных свай:

а - усиление оснований фундаментов под оборудование; б - фундамент мостовой опоры в сложных грунтовых условиях;

1 - сваи; 2 - крупнообломочный материал; 3 - фундамент

2.6. Буроинъекционные сваи используются также в качестве элемента "сетчатых стен в грунте", применяемых как подпорные стены, в том числе для противооползневой защиты (рис.2.5).

Рис.2.5. Применение буроинъекционных свай:

а - противооползневая защита: б - сваи-анкера как элемент "стены в грунте"

3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

3.1. Технологическая последовательность изготовления буроинъекционных свай следующая:

установка арматурного каркаса;

инъекция цементно-песчаного раствора.

Рекомендуемый парк смесительного, бурового и инъекционного оборудования помещен в приложениях 1-4.

а) в маловлажных глинистых грунтах (обычно I или II тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию, показанную на рис.3.1а. Скважина диаметром 13-18 см бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо, чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 0,6-1,0 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом, поднимающимся по шнеку из забоя, и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-1М или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас, затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу, опущенные в забой скважины;

в) в слабых, оплывающих грунтах необходимы специальные меры по укреплению скважин. На рис.3.2 показана технология изготовления свай с помощью обсадных труб. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина, обсаженная трубами.

Рис.3.1. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай в маловлажных глинистых грунтах:

а - при диаметре сваи 13-18 см; б - при диаметре более 18 см.

I - бурение скважины, II - установка армокаркаса, III - бетонирование сваи, 1 - буровой став, 2 - армокаркас, 3 - инъекционный шланг, 4 - готовая свая, 5 - бункер для выбуренного грунта, 6 - бункер для бетона, 7 - "дыхательная" трубка

Рис.3.2. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с помощью извлекаемых обсадных труб (I-IV в водонасыщенных грунтах; I, V, VI - в сухих):

I - бурение скважины; II, VI - установка армокаркаса; III, V - бетонирование сваи; IV - опрессовка скважины и извлечение обсадных труб (1 - обсадные трубы; 2 - армокаркас; 3 - инъекционная труба; 4 - оголовок со штуцером; 5 - шанг растворонасоса; 6 - готовая свая)

Установка фирмы "Бауэр" выполняет сваи по указанной технологии с обсадными трубами с теряемым наконечником;

Содержит требования, необходимые при составлении проектов производства работ, а также требования по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов.

Для инженерно-технических работников, связанных с проектированием, строительством и приемкой работ при возведении оснований, фундаментов и подземных сооружений.

Настоящее Пособие разработано к СНиП 3.02.01-83 "Основания и фундаменты". В Пособии приводятся дополнительные требования, соблюдение которых необходимо при составлении проектов производства работ, требования по производству и приемке работ, связанных с устройством оснований и фундаментов. Пособие разработано на основе выполненных за последние годы научных исследований в области фундаментостроения, отечественного и зарубежного опыта применения прогрессивной технологии строительного производства и новых средств механизации строительно-монтажных работ.

Пособие состоит из девяти разделов: общая часть, естественные основания, уплотнение грунтов, строительное водопонижение, закрепление грунтов, сооружения, устраиваемые способом "стена в грунте", свайные фундаменты, шпунтовые ограждения и анкеры, опускные колодцы и кессоны.

В каждом разделе приведены как традиционные способы производства работ, так и новые способы строительства оснований и фундаментов.

В разделе "Естественные основания" содержатся основные положения по возведению фундаментов мелкого заложения; главное внимание уделено сохранению природного состояния грунта от возможного замачивания, промерзания и т.д.

В раздел "Уплотнение грунтов" включен материал по новым методам уплотнения слабых и водонасыщенных песчаных грунтов виброустановкой ВУУП-6, а также уплотнения просадочных грунтов предварительным замачиванием с применением энергии глубинных взрывов.

В разделе "Строительное водопонижение" даны рекомендации по предотвращению возможных вредных последствий в результате осуществления водопонизительных работ, основные параметры трубчатых и каркасно-стержневых фильтров заводского приготовления.

В разделе "Закрепление грунтов" внесены изменения и дополнения, новые разработки, отвечающие требованиям СНиП 3.02.01-83 и практике строительства.

В Пособии описан способ буросмесительного закрепления илов, получивший в последнее время широкое распространение, а также новые рецептурные варианты силикатизации и смолизации грунтов.

В разделе "Сооружения, устраиваемые способом "стена в грунте" приведены характеристики и марки вновь разработанных и выпускаемых землеройных механизмов, новые способы устройства противофильтрационных завес и уточнены противофильтрационные характеристики материалов заполнения.

В раздел "Свайные фундаменты, шпунтовые ограждения и анкеры" включен материал по вибрационному погружению и извлечению металлического шпунта, по применению вибрационной технологии изготовления набивных свай. Впервые в этот раздел Пособия включен подраздел "Инъекционные анкеры".

В разделе "Опускные колодцы и кессоны" приводится новый материал по опусканию колодцев способом задавливания. Впервые даны рекомендации по снижению сил трений при опускании колодцев с помощью различного рода обмазок и электроосмоса, по применению анкеров для удержания колодцев от всплытия.

Пособие разработано НИИОСП им. Н.М.Герсеванова (доктора техн. наук Смородинов М.И. - разд.1, 7, 8, 9; Сорочан Е.А. - разд.2; кандидаты техн. наук Галицкий В.Г. - разд.3; Федоров Б.С. - разд.7; Александровский Ю.В. - разд.7, 9; Березницкий Ю.А. - разд.9; Бахолдин Б.В. - разд.8; Светинский Е.В. - разд.8; Четыркин Н.С. - разд.8; Таргулян Ю.О. - разд.8; инженеры Арсеньев А.А. - разд.1, 7, 9; Кацов К.П. - разд.7; Мещанский А.Б. - разд.4; Курденков Л.И., Мотузов Я.Я. - разд.5; Бобровский Я.М. - разд.8; Джантимиров X.А. - разд.8; Остюков Б.С. - разд.9; Наумкина И.Д. - разд.8); ВНИИГС (д-р техн. наук Цейтлин М.Г. - разд.7, 8; кандидаты техн. наук Зубков В.М. - разд.3; Перлей Е.М. - разд.7, 8, 9; Феоктистова Н.В. - разд.7; Раюк В.Ф. - разд.9; Никольская Г.Н. - разд.7; Азбель Г.Г. - разд.7; Верстов В.В. - разд.8; Серебро А.Я. - разд.9; Мишаков В.А. - разд.8; инженеры Анисимов В.М. - разд.3; Шик С.П. - разд.9; Трофимов В.Е. - разд.8; Финкельштейн С.Р., Гдалин С.В. - разд.8; Придчин К.А. - разд.8; Алмазов А.Н. - разд.9); ГПИ "Фундаментпроект" (инженеры Моргулис М.Л. - разд.4; Рабинович И.С. - разд.4; Шароватов В.И. - разд.5; Коньков Н.К. - разд.7, 9; Ханин Р.Е. - разд.8; Лешин Г.М. - разд.8); ЦНИИС (кандидаты техн. наук Глотов А.М. - разд.8; Тюленев Е.А. - разд.8; Головачев А.С. - разд.8; Школьников И.Е. - разд.8); Гидроспецпроект (канд. техн. наук Хасин М.Ф. - разд.7; инж. Катульский В.В. - разд.5); НИИСП (канд. техн. наук Янкулин М.Г. - разд.7); НИИОУС (канд. техн. наук Сорокин В.В. - разд.7); ВНИИОМШС (канд. техн. наук Шпарбер А.А. - разд.6); ЛИИЖТ (канд. техн. наук Перминов Н.А. - разд.9); БТИСМ (канд. техн. наук Ивахнюк В.А. - разд.9; инж. Кочерженко В.В. - разд.9); НИИСК (канд. техн. наук Рыжов А.М. - разд.3; инженеры Курдюцкий Ю.М. - разд.3; Степура И.В. - разд.5); Крымский НИИпроект (канд. техн. наук Кильвандер Э.Я. - разд.5); Ростовский ПромстройНИИпроект (канд. техн. наук Голованов А.Н. - разд.5; инж. Уснов Ю.А. - разд.5).

Раздел 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Требования настоящего Пособия должны соблюдаться при производстве и приемке работ по устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений всех видов.

Работы, выполняемые при возведении мостов, автодорог, гидротехнических, мелиоративных и других сооружений, должны производиться с учетом особенностей этих сооружений.

1.2. Земляные, каменные, бетонные и другие работы должны выполняться с учетом требований соответствующих СНиП или других документов, утвержденных Госстроем СССР или с ним согласованных.

1.3. Очередность и способы производства работ по устройству оснований и фундаментов должны быть взаимно увязаны с работами по прокладке подземных инженерных коммуникаций, строительству подъездных дорог на стройплощадках и другими работами нулевого цикла.

1.4. Работы по устройству оснований и фундаментов без проектов производства работ запрещаются. Проект производства работ разрабатывается на основе общего проекта и проектной документации по организации строительства.

1.5. При устройстве подземной части сооружения необходимость водопонижения, уплотнения и закрепления грунта, устройства шпунтовых ограждений, замораживания грунта, возведения фундаментов методом "стена в стене" и проведения других работ устанавливается проектом сооружения, а организация работ - проектом организации строительства.

Необходимость выполнения перечисленных работ может быть установлена и в процессе разработки проекта производства работ по устройству оснований и фундаментов или при вскрытии котлованов и при устройстве оснований и фундаментов. В этих случаях решение об их выполнении принимается проектной и строительной организацией совместно с заказчиком.

1.6. При производстве работ должны соблюдаться правила Госгортехнадзора, технической инспекции и т.д., правила производства работ при прокладке и переустройстве подземных сооружений, благоустройстве городских территорий и устройстве дорожных покрытий, а также положения об охране подземных и надземных инженерных сооружений.

1.7. Строительно-монтажные, погрузочно-разгрузочные и специальные работы должны выполняться с соблюдением правил техники безопасности, пожарной безопасности, производственной санитарии и правил, оговоренных в разделах данного руководства.

1.8. Законченные при устройстве оснований и фундаментов отдельные ответственные конструкции должны приниматься техническим надзором заказчика с составлением актов промежуточной приемки этих конструкций.

1.9. При возведении фундаментов на грунтах с особыми свойствами (просадочные, насыпные, вечномерзлые и др.), а также под особо ответственные сооружения в период строительства должны быть организованы наблюдения за перемещениями фундаментов и деформациями сооружения. Объекты и методика наблюдений устанавливаются в проекте с учетом затрат, необходимых для устройства реперов и марок и осуществления наблюдений.

1.10. При обнаружении несоответствия фактических инженерно-геологических и гидрогеологических условий, принятых в проекте, допускается корректировка проекта производства работ.

На основании уточненных в процессе осуществления строительства объемов работ составляется объектная (локальная) исполнительная смета. Если стоимость фактических объемов указанных работ превышает исчисленную стоимость в сметном расчете, то увеличение сметной стоимости этих работ производится заказчиком в пределах общей сметной стоимости строительства предприятия, сооружения по сводному сметному расчету за счет средств на непредвиденные работы и затраты или за счет уточнения на основании рабочих чертежей сметной стоимости строительства других объектов, входящих в состав предприятия, сооружения.

Раздел 2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ

2.1. Перерыв между окончанием разработки котлована и устройством фундамента, как правило, не допускается. При вынужденных перерывах должны быть приняты меры к сохранению природных свойств грунта.

ограждение котлована и грунтов основания водонепроницаемой стенкой (шпунтовой, ледогрунтовой и т.п.) с погружением ее на 1 м в слой относительно водоупорного грунта (глина, суглинок);

снятие гидростатического давления путем глубинного водоотлива из подстилающих слоев, содержащих воды;

исключение притока воды в котлован через дно путем временного понижения уровня подземных вод с помощью иглофильтровых установок, водослива из скважин-фильтров при песчаных грунтах или электроосмоса при супесях и глинах и суглинках;

исключение динамических воздействий во время откопки котлованов землеройными машинами с помощью защитного слоя грунта недобора;

защиту грунта основания от промерзания или сохранение мерзлого состояния грунтов на все время эксплуатации сооружения.

2.3. Размеры котлована в плане должны назначаться по проектным габаритам фундамента с учетом конструкции его ограждения и крепления, конструкции опалубки и способов водоотлива и сооружения фундамента.

2.4. В рабочих чертежах котлована должны быть данные о расположении в пределах котлована надземных, подземных сооружений и коммуникаций, указаны горизонты подземных, меженных и высоких вод, а также рабочий горизонт воды.

Одним из эффективных способов повышения эксплуатационного ресурса фундамента является его усиление буроинъекционными сваями.

При реализации такой технологии существующее сооружение не испытывает значительных нагрузок и вибраций.

Эта особенность делает метод применимым для реконструкции аварийных зданий, памятников архитектуры, а также домов на плотно застроенных участках.

Преимущества метода

Широкое применение методики обусловлено такими преимуществами:

Возможность монтажа в труднодоступных для строительной техники местах, а также в зонах с сильными промышленными вибрациями.
Эффективность при восстановлении оснований со значительными деформациями, в том числе силовых конструкций, построенных из «дикого» камня.
Применимость к методике классических принципов и формул для расчета количества опор.
Высокая несущая способность восстановленной силовой конструкции, что особенно важно для участков с рыхлым, песчаным и слабым грунтом.
Буроинъекционные сваи служат защитой от оползней, а также предотвращают проникновение грунтовых вод.
Представленный тип силовых элементов имеет меньшие габариты по сравнению с буронабивными сваями, но не уступает им в плане несущей способности и срока службы.
Устройство буроинъекционных опор можно проводить при любых геологических условиях на участке.

Цены на работу под ключ

Большинство отечественных производственных предприятий предлагают услугу укрепления основания по среднерыночной стоимости от 1800 до 4600 руб./м в зависимости от диаметра свай.

Представленные в таблице цены являются ориентировочными, поскольку окончательная стоимость услуги под ключ зависят от исходных условий и сложности работы.

Диаметр буроинъекционной опоры, мм	Стоимость работ под ключ, руб./м
150	1800
180	2100
200	2400
220	2900
250	3200
300	3700
320	3900
350	4200
400	4500
450	4700

Что входит в стоимость работ?

Перед выполнением работ застройщик предложит заказчику смету с подробным описанием процессов и статей расходов. Как правило, в техническом задании отражены такие моменты:

составление плана работ;

расчет допустимых нагрузок;

доставка стройматериалов и оборудование;

устройство обсадных труб;

В чем заключается методика?

Технология реконструкции основания буроинъекционными сваями предполагает трудоемкие подготовительные работы, в том числе:

выемка грунта с наружной и внутренней стороны существующего фундамента;
бурение скважин с помощью перфоратора или установкой шнекового бурения.

Согласно технологии, шурфы пробивают в шахматном порядке с шагом 80 – 120 см.

Для фундамента под многоэтажные дома и другие тяжеловесные конструкции реализуют усиление опор армированием. Технологическую операцию проводят одиночной арматурой, сварными каркасами, прокатом черных металлов или стальными трубами.

В слабых и плавающих грунтах укрепляют скважины с помощью обсадных труб, которые могут быть извлечены после заполнения раствором.

Следующим этапом в шурфах закрепляют инъекционные шланги или трубки диаметром 50 мм с помощью цементно-песчаного раствора. Когда забой скважины сухой, заливать раствор можно сразу в обсадные трубы.

Затем в скважину подают раствор под давлением 0,2 – 0,3 МПа с помощью турбулентно-насосной станции. При этом бетон может растечься в теле основания и в контактирующем с ним грунте в радиусе 0,5 – 1 м.

Расход бетонного раствора зависит от степени повреждения основания, а также свойств почвы. На практике расход бетона составляет 20 – 40% от объема ремонтируемой части силовой конструкции. На заключительном этапе проводят опрессовку бетона избыточным давлением, в результате чего раствор еще глубже проникает в поры фундамента и почву вокруг.

Отличительные особенности укрепления оснований данным видом опор

Буроинъекционные сваи являются одним из типов набивных опор. Они отличаются относительной гибкостью, небольшим диаметром (d=150-450мм), и способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

Частота бурения шурфов, глубина, а также состав цементного раствора зависят от следующих факторов:

тип старого основание и степень его повреждения;
инженерно-геологические особенности участка;
уровень подземных источников.

В процессе устройства опор существующее основание не подвергается значительным ударным и вибрационным нагрузкам. Это позволяет осуществлять реконструкцию старых сооружений без угрозы их повреждения, а также проводить работы на территориях, склонных к оползням.

Для каких оснований подходит способ?

Методика усиления буроинъекционными опорами применима для следующих типов оснований:

Бетонные, железобетонные и бутовые ленточные основания. Отличительная особенность технологии заключается в бурении скважин в форме конуса, куда затем помещают обсадные трубы, армокаркасы и заливают всю конструкцию раствором.
Столбчатые, свайные и свайно-ростверковые основания. Технология позволяет устраивать новые силовые элементы под существующий ростверк или заменять деформированные опоры на буроинъекционные сваи.
Монолитные плитные основания. Чтобы усиление фундамента было эффективным, выбирают сверхпрочный бетон.

Буроинъекционные опоры являются универсальными силовыми элементами, которые используют для реконструкции всех типов оснований.

Целесообразность методики ограничена необходимостью выбора в некоторых случаях дорогостоящих марок бетона и большого расхода строительных материалов. Композитный состав раствора в свою очередь зависит таких факторов, как предельные нагрузки, уровень подземных источников, тип грунта и его точка промерзания.

Заключение

Усиление существующих фундаментов буроинъекционными сваями относится к методам стабилизации деформаций силовых конструкций. Технология создавалась с учетом развития осложнений на различных участках, поэтому является практически универсальным решением.

Основное преимущество силовых опор заключается в отсутствии динамического воздействия как на почву, так и на существующее основание под домом.

Упрочнение фундамента буроинъекционными опорами требует больших затрат труда и значительных финансовых вложений, но эффективность метода компенсирует эти недостатки. В результате восстановительных работ останавливается процесс деформаций, а отреставрированное основание способно прослужить еще не менее 50 лет.

Читайте также: