Проектирование буронабивных свай

Содержание

Устройство свайного фундамента – ключевой момент при строительстве зданий на слабых грунтах. Рассмотрены виды свай, ростверков, технология строительства.

Как устроен свайный фундамент

Свайный фундамент – это опорная конструкция под здание, состоящая из отдельно стоящих свай или свайного поля. Обычно их изготавливают из железобетона, но возможно использование не армированного бетона или бутобетона, что несколько уменьшает стоимость конструкции. Для повышения прочности и экономии бетона производят армирование свайного фундамента. В качестве арматуры обычно используется прутья из гладкой или профилированной стали. Фундаментные сваи обязательно устанавливают под углами здания, на пересечении внутренних несущих стен между собой и с наружными стенами. Если между обязательными сваями расстояние от 2 до 2,5 м и более, то между ними устраивают и промежуточные.

Виды свай и свайных фундаментов

Классификация ведется по видам, смотри раздел 6 СП 50-102-2003. В нем расписаны устройство свайного фундамента, его проектирование, а также виды свайных фундаментов.

По способу погружения они бывают:

  1. Забивные или вдавливаемые. Готовые погружают прямо в грунт или в лидерные (предварительно подготовленные) скважины.

    По материалу – бетонные, железобетонные, стальные, деревянные.

    По армированию:

    с ненапрягаемой арматурой, установленной продольно и поперечными дистанцирующими отрезками арматуры;

    с предварительно напрягаемой продольной прутковой или канатной арматурой с поперечной арматурой или без нее.

    По конфигурации сечения:

    поперечного – прямоугольные, квадратные, круглые, двутавровые и тавровые, круглые или квадратные с круглой полостью.

    продольного – цилиндрические, призматические и с боковыми наклонными гранями – трапецеидальными, ромбовидными, пирамидальными;

    по конструкции – цельные и составные;

    по виду нижнего конца – с плоским концом, с заостренным, с объемным уширенным – булавовидным, полые с открытым или закрытым окончанием и с камуфлетными пятами – со взрывными полостями.

  2. Железобетонные сваи-оболочки, погружаемые с полной или частичной выемкой грунта и не заполняемые бетоном. Могут быть и бетонируемые.
  3. Набивные бетонные и железобетонные. Грунт отжимается в стороны, свая бетонируется.
  4. Буровые бетонные и железобетонные. В пробуренную скважину:

    на растворе устанавливают готовые элементы;

    заливают бетон;

    устанавливают армирующий каркас и заливают бетон.

  5. Винтовые. Стальная труба с винтом на конце.
  6. Буровинтовые. Железобетонное изделие с винтом на конце вкручивается в грунт.

Типы свайных фундаментов:

  1. Из одиночных свай. Применяют для отдельных опор-колонн. Могут использоваться для оград или объектов небольшого размера.

  2. Фундамент – свайный куст. Несколько опор, на которых стоит конструкция. Разновидности свайного куста:

    кустовой – три сваи – треугольником, четыре – квадратом, пять – квадрат с центральной опорой, расстояние между ними от 2,5 до 3,5 диаметров свай;

    ленточный – забивка в одну или две линии, расстояние между опорами более трех поперечных размеров (или диаметров);

    сплошное поле – сваи забиты рядами и образуют сплошное поле с расстояниями от 3 до 6 диаметров.

Различия столбчатого и свайного основания здания

Общность в том, что основание не сплошное, а дискретное, с отдельными «точками» опоры.

Различия свайного и столбчатого фундаментов:

  1. В глубине заложения: сваи погружают на глубину более 5 м, столбы – немного ниже глубины промерзания грунта, т. е. на территории России это от 1 до 2,5 м.
  2. Столб передает нагрузку от здания на грунт своей подошвой, свая – и подошвой и боковыми поверхностями.

  3. Разной площадью сечения – свая длинная и тонкая, столб – широкий и короткий.
  4. Сваи могут использоваться на грунтах с невысокими несущими свойствами, например, на водонасыщенных, неоднородных, столбы – на плотных, однородных, с большой глубиной подземных вод и т. п.

Устройство свайного фундамента из забивных свай, основные различия и применение

Свайный забивной фундамент может быть изготовлен на любых конструкциях, описанных в подразделе 2. п. 1 этой статьи.

Названия они будут носить по названию использованной забивной сваи.

Забивные погружают в грунт на заданную расчетом глубину одним из способов:

  • забивкой паровым, механическим или дизельным молотом;
  • вибропогружением с помощью одного из нескольких разновидностей вибропогружателей;
  • статическим вдавливанием, используя большую массу вдавливающей установки;
  • комбинацией или попеременным использованием нескольких способов.

На оголовках устраивают ленточный или балочный решетчатый ростверк или ростверк в виде сплошной плиты.

Устройство ростверка свайного фундамента

Ростверк – решетка из монолитного железобетона, соединяющая оголовки. Устраивается для размещения несущих наружных и внутренних стен.

Ростверк бывает:

  • низкий или заглубленный – верхняя плоскость или срез находится на уровне или ниже уровня грунта, в этом случае он схож с мелкозаглубленным фундаментом, но от него отличается опорой не на грунт, а на сваи;
  • повышенный или поверхностный – нижняя плоскость находится на грунте, но не опирается на него, на пучинистых грунтах требуется песчаная подушка;
  • высокий или приподнятый – при пучениях грунт его не достает, требует устройства забирки – легкой стенки от грунта до ростверка.

Конструкция ростверка может быть:

  • сборной – готовые балки устанавливаются концами на забитые сваи, стыки соединяют цементно-песчаным раствором;
  • сборно-монолитной – готовые балки делают с выпусками арматуры, стыки арматуры сваривают и в опалубке заливают бетоном;
  • монолитной – арматурные каркасы балок ростверка устанавливают в опалубку, соединяют по определенным правилам и заливают бетоном.

О правилах устройства ростверков и армирования стыков стен и углов смотри тут (статьи «Армирование ленточного фундамента» и «Армирование столбчатого фундамента»).

Технология устройства свайных фундаментов

Технология сооружения таких фундаментов в общем виде содержит следующие этапы:

  • Подготовка стройплощадки.

    Она заключается в срезке плодородного грунта и выравнивании территории для движения сваепогружающей техники.

    Готовят площадку для складирования готовых свай или для их изготовления.

    Все действующие коммуникации под площадкой отмечаются ограждениями или переносятся за территорию свайного поля. Отводятся подземные воды и ливневые стоки.

  • Разметка мест погружения свай или свайного поля.

    Разметка ведется с использованием разметки главных осей сооружения, вынесенных за пределы фундамента на обноски. В нужные точки погружения забивают колышки в соответствии с проектом фундамента или свайного поля.

    Делается горизонтальная и вертикальная разметка.

  • Процесс погружения свай.

    Лебедкой свая подтягивается в зону сваебойного механизма, стрелой подъемника поднимается и устанавливается в точку погружения.

    Свайный фундамент: основные разновидности и 2 методики самостоятельного устройства

    Проверяется вертикальность или нужный угол захода в грунт и производится погружение выбранным способом.

  • Срезание оголовков свай, достигших заданного отказа, но не погруженных на заданную глубину. Отказ задается как величина погружения за минуту или за несколько десятков ударов.

    Если нужно срезать несколько оголовков, то это делают отбойным молотком, если с десятков – используют сваерезки. После разрушения бетона арматура срезается на определенной высоте с учетом запаса для связи с ростверком.

  • Строительство решетчатого ростверка или монолитной плиты.

    Изготавливается и монтируется опалубка под монолитный ростверк. Устанавливаются и увязываются каркасы балок на углах и стыках с внутренними несущими стенами. Контролируются зазоры для защитного слоя между опалубкой и стержнями каркаса, в т. ч. и снизу.

    Бетонный раствор нужно заливать сразу весь или частями. Но при заливке частями перерывы не должны быть более 2 – 3 часов. Вибрирование бетона обязательно. Укрывать необходимо зимой, а также жарким летом.

    Подробное ТТК на устройство свайного фундамента разрабатывается на конкретный объект строительства. Обычно это делается на больших стройках.

Вопросы и ответы по теме

По материалу пока еще не задан ни один вопрос, у вас есть возможность сделать это первым

Буронабивные сваи – одна из проверенных временем технологий постройки фундаментов для различных условий строительства и типов возводимых зданий. Технология строительства происходит по следующим этапам:

  1. Бурение;
  2. Очистка скважины от рыхлой земли;
  3. Установка арматурного каркаса;
  4. Заливка бетона в скважину.

Технические характеристики и особенности применения

Преимущества буронабивных свай:

  • Устройство буронабивных свай обеспечивает высокую несущую способность;
  • Эффективное распределение и передачи веса;
  • Подходит для любых типов грунта. Главное условие применения – возможность добраться до твердых пластов.

Данный тип основания нашел применение в строительстве многоэтажных комплексов, в качестве основания мостов, производственных зданий и ответственных сооружений (военные и инфраструктурные объекты государственного значения).

Технологии буронабивных свай

Длительное применение технологии буронабивных свай, дало различные направления ее развитию. Сегодня различают следующие основные способы создания буронабивных конструкций:

Технология Fundex

Используется в сейсмически неустойчивых районах. Тело сваи имеет постоянный диаметр, а в основании уширяется. Глубина конструкции может быть 45 метров и больше. Применяются для возведения объектов особой (повышенной) опасности, в военном строительстве. Чугунный наконечник раскатчика грунта остается в качестве опорной пяты конструкции. Грунт при бурении скважины не вынимают – его уплотняют от оси сваи к ее краям. Технология – безударная, что позволяет сохранить прочностные качества неплотного грунта.

Технология Double Rotary

Сочетает в себе две технологии: технологию полного шнека с одновременным вращением обсадных труб. Технология позволяет безопасно строить в пределах других объектов в городских условиях, на сыпучем грунте.

Технология CSP (буросекущие сваи)

Для устройства свайной конструкции использует установки с двойным вращателем с чередованием армирования свай. Сначала устанавливаются конструкции без каркаса, а после между ними разбуривается грунт с усечением готовых бетонных свай. В эти скважины уже заливаются бетонные столбы с предварительным армированием.

Устройство и расчет фундамента на буронабивных сваях

Используется как способ установки фундаментной стены для котлованов с сыпучим грунтом, сильно обводненных участков.

Технология CFA

Метод выбуривания с заполнение сваи бетонным раствором от ее пяты, каркас бетонной колонны погружается в скважину после ее заполнения раствором.

Технология установки буронабивных свай под обсадной трубой с келли-штангой («casing»)

Напоминает технологию Double Rotary, но имеет ряд отличий. Обсадная труба подается секциями с опережением бурения шнеком с телескопической штангой Келли, которая раздвигается при углублении скважины. Когда скважина готова, в нее устанавливают каркас и при заливке постепенно извлекается с помощью той же келли-штанги.

Технология устройства буронабивных свай вибрационным способом

Один из способов создания данной конструкции на сыпучих неплотных грунтах путем передачи вибраций на обсадную трубу.

Расчёт цены

Стоимость работ необходимо просчитывать в каждом случае отдельно. Множество нюансов при расчете могут повлиять на цену различную сторону. Основные параметры, влияют на затраты следующим образом: все зависит от требуемой глубины конструкции, ее диаметра, типа грунта, на котором проводятся работы типа выбранной технологии и количества применяемой техники, применяемой для устройства буронабивных свай.

Для определения стоимости необходим расчет буронабивных свай согласно предварительным геологическим изысканиям и требованиям к фундаменту по прочности и другим параметрам.

Стоимость производства работ

Технология Стоимость
Фундекс от 1500р./м.пог.
CFA от 1900р./м.пог.
DDS от 1500р./м.пог.
CSP от 3000 р./м.пог.
Double Rotary от 3000 р./м.пог.
Вибропогружение от 2000 р./м.пог.
Келли-штанга от 3000 р./м.пог.

Для крепления нижней части скважины последнюю бурят несколько большего диаметра, чем у обсадной трубы. В изготовленную скважины до самого конца опускают обсадную трубу (неизвлекаемую или инвентарную), которую заполняют бетоном.

Слабые грунты могут оказаться на любой глубине образуемой скважины. Если стенки скважины устойчивы не по всей длине, вначале скважину бурят без обсадной трубы. При этом диаметр образуемой скважины делают несколько больше, чем у обсадной трубы. Затем трубу до дна скважины заполняют бетоном и при необходимости извлекают ее краном.

Когда известно, что слабые грунты распологаются в нижней части скважины, ее бурят вначале без обсадной трубы. Затем ее вставляют в пробуренный участок скважины. Дальше погружают трубы при помощи пригруза массы рабочего органа буровой установки.

В случаях расположения слабых грунтов только в верхних частях скважин скважины бурят с применением обсадной трубы лишь в пределах участка слабых грунтов. Извлекают обсадную трубу тогда с помощью гидравлического выдергивателя, который работает в комплексе с инвентарной обсадной трубой и вибратором. Закреплять стенки скважин можно также железобетонными кольцами, большинство которых имеет одинаковые с металлическими трубами размеры наружного диаметра, но стоимость их в несколько раз меньше последних.

Буронабивные сваи повышенной несущей способности в сложных инженерно – геологических условиях можно устраивать с использованием свай – оболочек, широко применяемых в транспортном строительстве. В грунт сваи – оболочки погружаются одним из трех способов: без выборки грунта из оболочки, с выборкой грунта, а также в предварительно пробуренные скважины.

Для погружения сваи по первому способу не требуется вырабатывать грунтовое ядро внутри оболочки. Для погружения таких оболочек применяют ударные или вибрационные механизмы.

Устройство фундамента из буронабивных свай самостоятельно

Этот способ применяют для проходки однородных слабых грунтов, если представляется без нарушения прочности ствола сваи образовать и уплотнить грунтовое ядро.

При проходке неоднородных грунтов с твердыми скоплениями в сложных инженерно – геологических условиях, в которых сваи оболочки испытывают со стороны грунта значительные сопротивления, их рекомендуется погружать с удалением грунта из ее полости. В этих случаях сваи погружают с помощью колцевого вибратора, имеюшего отверстие для погружения рабочего органа, вырабатывающего грунт внутри оболочки. При указанном способе могут возникать большие лобовые и боковые напряжения.

Прочность оболочки в этом случае определяют нагрузками не от сооружения. А от сопротивления грунта. Это обстоятельство приводит к излишнему увеличению прочности тела сваи. Этого недостатка не имеет способ погружения свай – оболочек в предварительно пробуренные скважины. При этом можно легко заделывать низ сваи – оболочки в плотный грунт, а также устраивать бетонную пробку или уширенную пяту.

Для увеличения несущей способности сваи по грунту и более полного использования прочностных характеристик материала, основание сваи уширяют или уплотняют. При необходимости делают и то и другое.

Для устройства уширений свай применяют специальные устройства – уширители. Рабочим органом таких утройств являются уширители режущего или вдавливающего типа. Уширители первого типа оснащены ножами, и в процессе образования полости уширения обеспечивается выдача разработанного грунта на поверхность непрерывно или циклично.

Устройство полости уширения и ее форма зависят от направления раскрытия режущих рабочих органов, а также от расположения шарниров вращения дают возможность открывания рабочих органов вверх. Полученная при этом полость уширения имеет вид усеченного конуса. Такая форма особенно целесообразна при разработке несвязных грунтов, когда устойчивость образованных обратных откосов обеспечивается с помощью глинистого раствора.

Уширителем с нижним расположением шарниров вращения можно образовать сферический свод с примыкающим основанием в виде перевернутого конуса. Применять уширители этого типа целесообразно только в связных грунтах, так как сводчатое нависание грунта при разработке несвязных грунтов даже с закреплением глинистым раствором более опасно, чем обратный откос.

Для ряда грунтовых условий целесообразно устраивать уширения методом вдавливания. С этой целью можно использовать уширитель свай гидравлический (УСГ) или уширитель свай механический (УСМ).

2.2 Выбор технологической схемы

Исходя из геологических условий строительства возведение свай будет производиться при помощи обсадных труб.

где i1 – снятие растительного слоя;

i2 – предварительная планировка;

i3 – устройство основания;

i4 – укладка дорожных плит;

i5 – бурение;

i5’ – вывоз изъятого грунта;

i6 – монтаж арматуры;

i7 – бетонирование;

i8 – отрывка котлована под ростверк.

До начала устройства буронабивных свай должны быть выполнены следующие работы:

— разбиты и закреплены на местности оси опор и свай в свайном поле;

— устроена площадка из железобетонных плит ПАГ по песчаному основанию для стоянки и перемещения буровой установки;

— очищены от налипшего грунта и цементного молока внутренние поверхности секций инвентарных обсадных труб.

В связи с близким расположением буронабивных свай в каждой «полуопоре» устройство буронабивных свай, в основании промежуточных опор, должно производиться поочередно в каждой «полуопоре», согласно схеме Рис.5.

Бурение скважины ведется под защитой обсадной трубы, входящей в комплект оборудования буровой установки. Обсадная труба состоит из секций длинной 1, 2 и 3 метра и режущего наконечника. Режущий наконечник монтируется на нижнем фланце первой секции обсадной трубы.

Проходка скважин производится вращательным способом бурения и начинается с бурения скважины обсадной трубой, соединенной с ротором буровой установки, до погружения трубы на глубину 2…2,5 метра, что обеспечивает требуемую вертикальность скважины.

Грунтовая пробка извлекается из обсадной трубы короткими рейсами бурового шнека, закрепленного на телескопической штанге установки. Дальнейшее погружение обсадной трубы производится за счет возвратно – вращательно – поступательного движения создаваемого с помощью обсадного стола.

После погружения первой секции обсадной трубы бурение скважины продолжается на глубину, равную половине длины следующей обсадной трубы. Рабочий орган извлекается из скважины, производится наращивание обсадной трубы и она погружается на глубину забоя.

В аналогичной последовательности ведется проходка скважины до проектной отметки.

При достижении рабочим органом буровой машины проектной отметки погружение обсадной трубы прекращается во ибежание разрыхления грунта в забое скважины. Контроль за глубиной проходки осуществляется с помощью бортового компьютера, находящегося в кабине буровой установки.

3 Выбор комплекса машин

Исходя из технологической схемы производства работ произведем подбор комплекса машин.

Исходные данные:

1. Размеры площадки под устройство опоры моста – 25х25 м;

2. Диаметр скважины – 1500 мм;

3. Глубина скважины – 23 м;

4. Заглубление за одну проходку – h = 1…1,5 м;

5. Объем грунта, извлекаемого из скважины за одну проходку — Vгр=2,64 м3 ;

6. Общий объем грунта, извлекаемый из одной скважины – Vгро =34,5 м3 .

3.1 Срезка растительного слоя

Размер площадки – 25х25 м.

, м3 ;

где

— толщина растительного слоя, =0,25 м.

Для сравнения расчитаем два бульдозера ДЗ-110 и ДЗ-384. По приведенной стоимости машино-часа выберем марку бульдозера:

, руб/м2 ;

где

— стоимость машино-часа работы бульдозера (719,95 руб. для ДЗ-110 и 1700,81 руб. для ДЗ-384); . — эксплуатационная часовая производительность бульдозера.

Эксплуатационная часовая производительность бульдозера ДЗ-110:

, м2 /ч.

где

— норма времени, ч., =1,4 ч. на площадь S=1000 м2 (ЕНиР 2-1-5). м2 /ч.

При работе бульдозеров в переувлажненных грунтах, в которых буксуют или вязнут гусеницы тракторов, Н. вр. и Расц. умножать на 1,15.(Е2-1-22).

руб/м2 .

Эксплуатационная часовая производительность бульдозера ДЗ-384:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *