Лидерное бурение скважин под сваи

Процесс забивки ж/б свай – этапы

Если рассматривать полный процесс погружения свай, то его можно описать несколькими последовательными этапами:

1. доставка. Железобетонные сваи достаточно тяжелые изделия, которые нужно привезти, выгрузить и расположить на строительном участке так, чтобы минимизировать их перемещения в процессе забивки;
2. разработка плана работ. С учетом места расположения сваи и проекта работы, разрабатывается маршрут движения копера и молота по участку;
3. подготовка участка. В частности: вывоз мусора, удаление деревьев, выравнивание (если предполагается) и т.п. В некоторых случаях перед установкой свай выполняется рытье котлована;
4. разметка места установки свай;
5. нанесение разметки на сваю. Разметка наносится яркой краской с шагом в 1000 мм. Наличие меток позволяет контролировать степень и скорость заглубления сваи в почву;
6. настройка оборудования;
7. забивка свай выбранной технологией.

Примечание. В ходе монтажа каждой сваи выполняется контроль уровня ее отклонения от вертикальной оси. Допустимые отклонения содержатся в документе («Контроль качества возведения фундаментов из забивных и буронабивных свай»).

Ударный метод

Технология ударного воздействия базируется на применении специализированных агрегатов – копров, которые оборудованы молотами, способными вбивать опоры в слои почвы. Сила удара молота о сваю сообщает ей поступательную энергию, под действием которой она заглубляется, вытесняя и уплотняя слои грунта. Площадь уплотнения оказывается равной примерно 2-3 диаметрам сваи и создаётся непосредственно в поле механического воздействия.

Виды ударных установок

Забивающая установка Ударная установка может быть оснащена штанговым и трубчатым молотом. В штанговых машинах молот цилиндрической формы перемещается вдоль направляющих. При его падении на сваю в управляющей камере сгорания происходит повышение давления, в результате чего молот поднимается. Затем под действием силы тяжести он падает на сваю и цикл повторяется. Трубчатый молот оснащён неподвижным цилиндром со специальной направляющей конструкцией, называемой шаботом. Ударная часть представляет собой поршень с головкой, который при сгорании топлива воздействует на сваю. Фиксация сваи выполняется наголовником, закрепляемым к молоту. Благодаря этому верхняя часть забиваемой опоры не повреждается под ударным воздействием, а сообщаемая энергия распределяется равномерно по её поперечной площади.

Погружение заранее изготовленных свай способно существенно ускорить процесс их забивки и, соответственно, закладки фундамента при любых температурах окружающей среды.

Процесс бурения

Этот способ установки свай часто используется во время устройства фундамента на территории, которая близко находится возле строений. Эта технология дает возможность ускорить работы по закладке свайного фундамента.

Такой способ бурения не разрушает целостность Ж/Б конструкций. Причем метод позволяет достичь необходимой глубины, обеспечивая в то же время быстрый проход опасных и сложных участков на территории строительства.

Бурение лидерных скважин производится благодаря копровому оборудованию, оснащенному буровыми вращателями. Именно они заменяют свайные молоты. Основной момент — это соблюдение вертикального уровня.

Во время выполнения работ потребуется отбор земли. Этот процесс производится вручную. Если этого не выполнить, то лишний грунт не даст возможности поставить сваи. Благодаря забору почвы отметка повышается приблизительно на полметра.

Процесс погружения свай делится на ряд этапов:

1. На территории размечаются точками участки, на которых будут установлены сваи.
2. Привлекается специальная техника. Агрегаты устанавливаются на отмеченных участках.
3. Производится подготовка техники, проверяется показатель вертикального уровня.
4. Выполняется бурение скважин благодаря специальным шурфам.
5. Производится забивка железобетонных конструкций в землю.
6. Выполняется экспертиза всех установленных свай. Производится их сдача сотрудникам технадзора.

В последнем варианте бурение скважины производится без остановки технологического процесса. Это дает возможность сэкономить время и обеспечить отличное качество выполняемых работ.

Согласно руководству по проектированию свайных фундаментов к СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты»

п.2.4. Разновидностью забивных железобетонных свай до конструкции и способу погружения являются:

б) сваи, погружаемые в лидерные скважины, причем диаметр лидерной скважины должен быть не более меньшего размера поперечного сечения или диаметра сваи, а глубина должна быть меньше требуемой по расчету глубины погружения сваи не менее чем на 1м.

Лидерные скважины допускается предусматривать при необходимости вынужденной проходки глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции (например, просадочных и набухающих) в случаях, когда по результатам опытной забивки свай или по опыту строительства установлено, что погрузить сваи без лидерных скважин не представляется возможным;

п.8.13. В случае, если строительная организация не имеет молотов с энергией удара, удовлетворяющих условию формулы (45), то необходимо в проекте предусмотреть применение в процессе погружения лидерных скважин или подмыва. При невозможности по каким-либо причинам использования в рассматриваемом случае этих способов необходимо решить вопрос о допустимости применения свайных фундаментов из забивных свай меньшей длины или о переходе к применению буронабивных свай.

п.9.3. В случае, если по результатам инженерных изысканий установлено, что погружение забивных свай в просадочных грунтах затруднено, в проекте должно предусматриваться устройство лидерных скважин, диаметр которых следует назначать меньше размера сечения сваи до 50 мм.

Во избежание трудностей, связанных с забивкой свай в просадочные грунты, их следует погружать с устройством лидерных скважин.

Лидерные скважины пробуриваются по центру будущей сваи диаметром не менее 100 мм и не более стороны поперечного сечения сваи за вычетом 50 мм. Длина лидерных скважин должна быть меньше глубины погружения сваи на величину, равную 3d, где d — диаметр сваи, но не менее 1 м. Это необходимо для образования уплотненного ядра под нижним концом сваи, как это имеет место у забивных свай, погружаемых без устройства лидерных скважин. После устройства лидерных скважин целесообразно их залить водой 2 раза и выдержать не менее 1 сут. до начала забивки свай.

п.13.12. Для свай, воспринимающих выдергивающие нагрузки, допускается предусматривать погружение их в лидерные скважины только при диаметре скважины, меньшем, чем диаметр или сторона сечения сваи, на 15 см и более.

Разметка места под фундамент, который планируется сделать своими руками

Разметку необходимо выполнять точно и аккуратно. Следует обязательно контролировать расстояния, по уровню следить за высотой. Необходимо проверять углы, которые образуются фундаментом – все они должны быть по 90°.

Для того, чтобы выполнить точную разметку, необходимо приобрести 10-метровую рулетку, стальные прутки или заточенные колышки, молоток или топор, чтобы была возможность забивать эти колышки. Рулеткой понадобится проверять диагонали разметки, чтобы прямые углы были прямыми и все было ровно.

От того, насколько точно и правильно построено основание, зависит будущее сарая, который будет располагаться на нем. Следовательно, не стоит пренебрегать данным этапом. Это позволит избежать проблем в дальнейшем.

Буроинъекционные сваи

По своей сути буроинъекционные сваи ничем не отличаются от буронабивных. Разница лишь в технологии устройства. При буроинъкционном методе устройства свай бурение выполняется шнеком (буром) с осевой продольной полостью. После погружения бура на проектную отметку его начинают извлекать из скважины с одновременной подачей бетонной смеси под давлением. По окончании извлечения бура (шнека) получают скважину, заполненную бетоном. На завершающем этапе в неё вдавливается арматурный каркас.

Этапы технологии устройства буроинъекционных свай.

При такой методике к бетону предъявляют повышенные требования в части его состава и подвижности. Более жестким должен быть и каркас. Эти сложности с лихвой окупаются тем, что в данном случае можно избежать необходимости применения дорогостоящих обсадных труб. Их «извлекаемость» — хороший предлог для широкой дискуссии. В грунтах мягкопластичной консистенции после срока, необходимого для набора бетоном прочности, происходит «налипание» массы грунта на внешние стенки трубы, в результате чего извлечение по факту зачастую становится либо невозможным, либо требует очень мощного крана.

Вследствие необходимости бетононасоса и применения бура (шнека) с осевой полостью, этот «подвид» свайной технологии не нашел широкого распространения в частном строительстве.

III. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

3.1. В соответствии с СП 48.13330.2011 «Организация строительства» до начала выполнения строительно-монтажных работ на объекте Подрядчик обязан в установленном порядке получить у Заказчика проектную документацию и разрешение на выполнение строительно-монтажных работ. Выполнение работ без разрешения запрещается.

3.2. До начала производства работ по бурению лидерных скважин необходимо провести комплекс подготовительных работ и организационно-технических мероприятий, в том числе:

— назначить лиц, ответственных за качественное и безопасное производство работ;

— провести инструктаж членов бригады по технике безопасности;

— разместить в зоне производства работ необходимые машины, механизмы и инвентарь;

— устроить временные проезды и подъезды к месту производства работ;

— обеспечить связь для оперативно-диспетчерского управления производством работ;

— установить временные инвентарные бытовые помещения для хранения строительных материалов, инструмента, инвентаря, обогрева рабочих, приёма пищи, сушки и хранения рабочей одежды, санузлов и т.п.;

— обеспечить рабочих инструментами и средствами индивидуальной защиты;

— подготовить места для складирования материалов, инвентаря и другого необходимого оборудования;

— оградить строительную площадку и выставить предупредительные знаки, освещенные в ночное время;

— обеспечить строительную площадку противопожарным инвентарем и средствами сигнализации;

— составить акт готовности объекта к производству работ;

— получить разрешения на производство работ у технадзора Заказчика.

3.3. До начала бурения лидерных скважин под сваи должны быть выполнены следующие мероприятия и работы:

— принята от заказчика строительная площадка, подготовленная к производству работ;

— произведена геодезическая разбивка котлованов;

— разработаны котлованы под свайные поля;

— устроены въезды и выезды из котлованов;

— устроены монтажные площадки под сваебойный агрегат;

— произведена разбивка осей свайного поля и мест погружения пробных свай.

3.4. Геодезическая разбивка осей свайного поля заключается в обозначении их на местности. Разбивку ведут в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. При горизонтальной разбивке определяют и закрепляют на местности положение осей, а при вертикальной — расчетную глубину забивки свай.

Для этого параллельно главным осям здания вокруг котлована на расстоянии 2-3 м от его бровки устанавливают обноски (смотри Рис.2), положение которых фиксируют в разбивочном чертеже. На обносках рулеткой размечают основные оси свайного поля фиксируя их рисками и соответствующими надписями.

Рис.2. Инвентарная обноска

2 — струна из стальной проволоки; 3 — отвес

Лидерное бурение позволяет вертикально монтировать сваи на участке с плотным составом грунта. Этот способ наиболее актуален зимой, поскольку облегчает процесс вбивания шпунта во время сооружения фундамента.

Особенности проведения работ

На этапе проектирования специалисты определяют способ установки фундамента, а также уточняют требования к исполнителям и технологическому процессу.

Лидерная скважина для сваи бурится только после выполнения всех подготовительных мероприятий. Для начала нужно определить сечение свай. Размер скважин при лидерном бурении обязан быть на 4−6 см меньше, в отличие от диаметра железобетонной конструкции.

Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ

§ VI.1. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

VI.1.1. Общие сведения

В СССР фундаменты на буронабивных сваях применялись до недавнего времени в основном в мостостроении и портовом строительстве, однако в последние годы они получают все более широкое распространение в промышленном и гражданском строительстве.

В соответствии с технологией изготовления выделяются три основные группы (типа) буронабивных свай:

• – устраиваемых в сухих и маловлажных связных грунтах, не требующих специальных мероприятий по креплению стенок скважин;
• – изготовляемых в несвязных, слабых и обводненных грунтах, стенки скважин которых удерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором;
• – сооружаемых в аналогичных грунтовых условиях с креплением стенок при помощи обсадных труб (неизвлекаемых или инвентарных).

VI.1.2. Технология изготовления буронабивных свай в связных сухих и маловлажных грунтах

В сухих и маловлажных грунтах, например лессовых, буронабивные сваи устраиваются при помощи буровых агрегатов, снабженных рабочими органами, действующими по принципу вращательного бурения (шнековая колонна или ковшевой бур), разбуривающими в грунте скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины обсаживается для предотвращения обрушения грунта металлическим патрубком. Бурение производится с периодической выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой его в автотранспорт.

После достижения забоя скважины проектной отметки в необходимых случаях в нижней части или по длине скважины устраиваются уширения разбуриванием полости при помощи специального приспособления — уширителя. По окончании бурения скважина освидетельствуется, и после ее приемки в необходимых случаях в нее устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.

По окончании бетонирования скважины голова сваи формуется в специальном инвентарном кондукторе.

Наиболее часто по этой технологии изготовляются буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Буронабивные сваи этого типа нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве .

Егоров А.И., Рогачевскии Л.И. Применение буровых свай большого диаметра в промышленном и гражданском строительстве. Основания и фундаменты. V сборник КИСИ

Схема изготовления буронабивных свай по описанной технологии приведена на рис. VI-1.

Рис. VI-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай без применения обсадных трубVI.1.3. Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором

Указанная технология изготовления буронабивных свай используется при устройстве их в неустойчивых обводненных грунтах.

Бурение скважины осуществляется вращательным способом, однако в случае необходимости проходки скальных включений и прослоек могут быть применены сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Стенки скважины в этом случае удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Массовое устройство буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать большие объемы глинистого раствора, а затем либо восстанавливать, либо удалять со строительной площадки использованный раствор. Это создает определенные затруднения в проведении работ в зимних условиях, кроме того, при устройстве буронабивных свай с применением глинистого раствора затруднен контроль качества бурения скважин.

Принцип крепления стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, состоит в том, что избыточный напор создает гидродинамический поток воды из скважины в окружающий грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ этим методом является превышение уровнем воды в скважине уровня грунтовых вод. Величина превышения должна быть, как правило, не менее 3 м.

Описанный метод крепления стенок скважин от обрушения наиболее прост, однако является менее надежным, сложен в зимних условиях, требует безукоризненной организации работ.

По окончании бурения скважин и зачистки забоя в нее устанавливается арматурный каркас и скважина бетонируется. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). При бетонировании под водой применяют бетонолитные трубы с герметичными быстроразъемными стыками.

Бетонирование и формование головы свай производится так же, как и бетонирование свай в сухих грунтах.

Производство работ

Этапы лидерного бурения

Глубина создаваемых ниш должна составлять 90% от вертикального размера размещаемых свай. Если конструкции имеют не округлое, а многоугольное сечение, его используют вместо диаметра. Размер применяемого шнека зависит от габаритов изделий. Если сторона сечения сваи равна 0,3 метра, берется значение 0,2-0,25 м. При диаметре 0,35-0,4 м идее в ход шнек в 0,3-0,35 м. Скважину можно создавать разными методами: забирать почву полностью или частями с умягчением нижележащих слоев. Допустимо применять и разборный шнек. Нужно помнить, что удаляемая из ниши земля, покрывая ближние участки, увеличивает уровень поверхности грунта, на который ориентируются при создании полости. Поэтому ее нужно своевременно удалять. Еще один вариант – подготовить котлован с требуемым резервом.

Инструкция

По окончании проведения геологических исследований местности можно начинать подготовку к созданию углублений. Габариты бура выбираются с учетом размера и типа свай.

Последовательность монтажных работ:

Подготавливают будущую площадку. Делать ее идеально ровной не обязательно. Нужно удалить растения и верхний слой, богатый органическими веществами, а также собрать мусор. Следует продумать, где будет размещаться оборудование, предназначенное для бурения лакун и монтажа опорных конструкций.
Проводят разметку местности. Для максимальной точности стоит использовать лазерный нивелир. Возможны и иные методы (например, с применением строительной рулетки), но тогда для достижения строгости замеров потребуется больше времени. В местах, где планируется создать углубления, выставляются колья.
Оборудование размещается в полагающихся зонах и подготавливается к работе

Важно проверить индикатор вертикального уровня.
Производится собственно выбуривание ниш. При выполнении работ нужно ориентироваться на заранее подготовленный проект

В нем описывается, в какой последовательности создавать полости и забивать опоры. Его нужно соблюдать строго, в противном случае есть риск повредить соседние ниши вибрационными или ударными воздействиями. Обычно за один раз все конструкции не делают. Глубина скважин должна соответствовать строительным нормативам.
Когда ниша готова, в нее монтируется свая. Можно делать это ударами специального молотка, снабженного двигателями, или воспользоваться вибрационным погружателем.

Когда сваи будут смонтированы, проводится их проверка. Результат должны рассмотреть работники технадзора.  После этого можно переходить к дальнейшим запланированным этапам строительных работ.

Как выбрать?

Выбор того или иного способа забивки свай в первую очередь определяется особенностями грунта. Так, ударное оборудование недопустимо применять в почвах с твердыми вкраплениями (камнем, щебнем, гравием). Не подойдет метод забивания и при близком расположении стройки с эксплуатируемыми объектами, магистральными трубопроводами. Одним словом, там, где запрещены шумы и вибрации.

Метод вибропогружения оптимален для водонасыщенных и песчаных грунтов, однако недоступен, если речь идет о плотных и малоподвижных, тем более – скальных почв.

Немаловажным критерием выбора является расход свай и, соответственно, стоимость работ. Как правило, для помещений регулярной эксплуатации выбирать приходится между ЖБ и винтовыми сваями. Несущая способность железобетонных опор выше, однако они устанавливаются с тем же шагом, что и винтовые. То есть, сократить их количество не удастся.

А вот для грунтов со значительными перепадами высоты или на обводненных почвах лучше применять винтовые сваи. Железобетонные (даже при использовании составных модификаций) в данном случае имеют тенденцию проваливаться, чего не случается с винтовыми аналогами благодаря их более широкому основанию. Кроме того, последние можно нарастить до необходимой длины – до тех пор, пока основание не упрется в прочные слои.

Если сравнивать трудоемкость методик, то все сваи, устанавливаемые забивным методом, требуют меньшего времени на установку. Как правило, для этого на участок нужно лишь доставить спецтехнику, которая двигается по нему на гусеничном ходу. За смену такие установки способны забивать до 40 свай, то есть создавать целый фундамент в большинстве случаев.

Введение в грунт винтовых свай подразумевает использование электромеханического оборудования или ямобура, с помощью которых в монтажное отверстие устанавливается редуктор, он и обеспечивает вкручивание опор. Если к стройплощадке затруднен доступ или по другим причинам не удается воспользоваться специальным оборудованием, возможна ручная установка свай. Процесс получится длительным и трудоемким.

Технология выполнения бурений

Чтоб избежать обрушения земли, нужно укреплять скважину патрубком из металла

Процесс бурения на сегодняшний день имеет большой спрос для заложения фундамента. Чтоб избежать обрушения земли, нужно укреплять скважину патрубком из металла. Большое количество помещений строятся именно на основе свайного элемента и ростверка. Все это помогает добиться более высокой устойчивости и прочности, которые выше, чем у ленточного основания при таких условиях.

Стоит отметить, что бурение максимально способствует созданию более крепкого свайного фундамента и ростверка в его конструкции. Если использовать эту методику, то можно максимально снизить размер нагрузки постройки на почву. Заложения оснований нового здания возле уже возведенного происходит за счет применения забивки шпунтового ограждения. Данное действие спасет здание от дополнительного давления.

Это действие достаточно востребовано для строительных работ на неустойчивом грунте, который имеет низкий уровень плотности и повышенную сейсмическую деятельность. Заложения такого свайного фундамента  и ростверка может происходить в различных сезонных периодах. Наиболее популярные скважины считаются буронабивные виды.

Какие разновидности бывают по способу погружения?

Сваи – силовые элементы фундамента, воспринимающие давление от конструкции и передающие его на несущий пласт, который может находиться на значительной глубине (до 30 м). Как правило, выше несущего пласта расположены нестабильные, слабые и перенасыщенные влагой слои почвы.

Эта особенность позволяет возводить дома и другие сооружения не только на твердой почве, но также на заболоченных местах и на открытой воде. Сваи могут быть погружены строго в вертикальном положении или под проектным углом.

Свайным фундамент называют группу опор, объединенных между собой ростверком – специальной конструкцией, которая удерживает основание дома и отвечает за равномерное распределение веса по всем подземным силовым элементам.

Забивные

По материалу изготовления силовые элементы делятся на типы:

• железобетонные;
• металлические;
• деревянные.

Для строительства тяжеловесных и многоэтажных зданий используют железобетонные столбы, легковесных домов в один или два этажа – металлические и деревянные.

В большинстве случаев забивные опоры имеют квадратное сечение со стороной от 150 до 500 мм.

Длина изделий редко превышает 25 м. Нижней конца столба заострен или имеет пирамидоидальную форму, благодаря чему легче преодолевает сопротивление грунта. Удары дизель-молота забивная опора воспринимает верхней торцевой частью, усиленной оголовком. Погружение в грунт ведут до тех пор, пока нижний конец не упрется в плотную породу до предела.

Преимущества изделий:

• значительная грузоподъемность;
• продолжительный срок службы;
• отсутствие необходимости подготавливать скважины.

Минусы технологии: недостаточная надежность при строительстве на просадочных грунтах и неравномерная осадка в местах, где почва характеризуется различной плотностью.

Буроопускные

Согласно буроопускной технологии, силовые элементы погружаются в заранее подготовленные шурфы, при этом диаметр скважин должен превышать размер сечения опор на 5–10 см. После погружения пространство между грунтом и землей заполняют связующим раствором, который после застывания увеличивает прочность конструкции.

Метод применяют при строительстве на твердомерзлой и пластично-мерзлой почве. Фундаментные работы ведутся при температуре окружающей среды не ниже 0,5оС.

Свайно-винтовые

Лопасти в процессе погружения дополнительно уплотняют почву, повышая несущую способность основания.

По материалу изготовления винтовые сваи делятся на железобетонные и стальные конструкции. Первый тип опор отличается повышенной несущей способностью, поэтому применяется при строительстве кирпичных и других тяжеловесных сооружений.

Металлические винтовые сваи изготавливают из стальных труб с диаметром сечения от 57 мм. Для строительства жилых домов (каркасно-щитовых, деревянных, из пенобетона) подходят стержни диаметром 108 мм и размахом лопасти 250–350 мм.

Буронабивные

Буронабивная методика применяется для строительства тяжелых сооружений на грунтах, которые характеризуются слабой несущей способностью. Силовые элементы создаются непосредственно на рабочей площадке.

В заранее подготовленной скважине устраивают утрамбованную песчаную подушку. Затем в шурф помещают обсадную трубу, армирующий каркас и заливают конструкцию бетоном. Буронабивная технология считается самой сложной, поскольку достоверно рассчитать грузоподъемность такого основания практически невозможно. При этом фундаментные работы можно провести самому без использования спецтехники.

Комбинированные

Данный тип свай относится к специальным конструкциям, поскольку сочетает сразу несколько технологий, чтобы удовлетворить исходным инженерно-геологическим условиям.

Например, когда несущий пласт находится предельно глубоко, то комбинируют забивную и буронабивную методики.

Монтаж выглядит следующим образом:

1. Вначале способом лидерного бурения в грунте устраивают шурф, куда помещают обсадную трубу.
2. Затем дизель-молотом забивают железобетонную опору.
3. Когда конец изделия упрется в плотный грунт, сверху закладывают монолитную конструкцию путем армирования и бетонирования скважины.