Технология буросекущих свай

Об устройстве надежной ограждающей конструкции аналогичной «стене в грунте» по необычной технологии устройства буросекущих свай.

Что такое буросекущие сваи

Буросекущие сваи (БСС) относятся к виду буронабивных свайных опор, широко используемых для передачи значительных усилий на плотные слои грунта на большую глубину. В готовом виде фундамент похож на настоящую стену из сплошного бетона, расположенную в грунтовом массиве. В отличие от забивных свай, погружаемых ударными механизмами, БСС изготавливаются непосредственно в готовой скважине без применения динамических воздействий. Опоры устанавливают сплошными рядами, частично перекрывая каждый сегмент соседнего элемента.

Созданной герметической конструкцией, как отсекающим барьером, защищают стенки котлована от осыпания почвы или конструкции фундаментов близлежащих сооружений от разрушения. Прочная и водонепроницаемая бетонная стена надежно выдерживает сдвигающие нагрузки от боковых земляных массивов и грунтовых пластов.

Сваи буросекущие относятся к виду классических набивных свайных опор с необычной схемой усиления внутренней полости арматурными каркасами.

Сферы применения

В промышленном и гражданском строительстве устройством буросекущих свай решается ряд задач, связанных с укреплением несущей способности фундаментов зданий и сооружений, расположенных в районах с плотной застройкой и в стесненных условиях в непосредственной близости от инженерных коммуникаций. Их применяют не только для ограждения котлованов, но и в других элементах с особыми условиями строительства:

• Устройство опорных оснований ленточных фундаментов.
• Стены подземных паркингов, складских помещений.
• Укрепление стен и фундаментных оснований объектов, находящихся в аварийном состоянии или исторических памятников архитектуры.
• Строительство подземных тоннелей железнодорожного полотна, автомагистралей, метрополитена, пешеходных переходов.
• Возведение фильтрационных дамб, плотин и других гидротехнических сооружений.
• Укрепление береговой линии и осыпающихся склонов.

Устройство защитного сооружения «стена в грунте» используется не только в строительстве. В экологии опоры БСС выполняют функцию надежного барьера, защищающего почвенный грунт от вредного воздействия промышленных отходов химического производства. Этим методом строятся стены шламонакопителей металлургических заводов, отстойников нефтеперерабатывающих комбинатов и других подземных сооружений хранения продуктов переработки крупных промышленных гигантов.

Такой же технологией пользуются в защите грунтов от горизонтальных смещений, возникновения оползней и деформации почвы от поперечных усилий.

Пошаговая технология

Установка буросекущих свай относится к разряду сложных технологических процессов, требующих предварительных расчетов и точной последовательности этапов работ. Выполнение полного комплекса технических условий гарантирует высокую результативность применяемой технологии.

В основе технологии БСС лежит принцип заполнения пробуренных скважин бетонной смесью. Для обеспечения прочности каждую вторую опору усиливают пространственным каркасом из стальных арматурных стержней. Размер поперечного сечения свайной конструкции составляет от 0,4 до 1,5 метров. Чаще всего применяют опоры сечением от 0.6 до 0,75 метра. Буросекущие конструкции устанавливаются на расстоянии, равном 90% диаметра, например, сваи диаметром 0,6 метра монтируют с шагом 0,6м х 0,9 = 0,54 метра.

Такой небольшой сдвиг при диаметре 60 см приводит к частичному перекрытию тела свай каждым последующим свайным элементом, это обеспечивает их сцепление между собой.

Размеры поперечного сечения, высота и глубина опирания буросекущей сваи зависят от особенностей проектного решения.

Подробный расчет свайных опор содержится в СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Последовательность выполнения работ:

1. Подготовительные работы. На участке под застройку проводятся инженерно-геологические изыскания с составлением отчета о типе, категории грунтов, уровня залегания грунтовых вод, степени их агрессивности. На основании полученных данных разрабатывается проект, в котором определяются расчетные характеристики буросекущих свай.
2. Разметочные работы. Особенность устройства стены в грунте заключается в том, что армирующие каркасы буросекущих свай размещают не в каждой скважине, а через одну опору. Чтобы понять тонкость такой установки, рекомендуется пронумеровать все сваи по порядку. Разметку мест бурения скважины проводят по прямой линии, на которой будут устанавливаться опоры на расчетном расстоянии.
3. Процесс бурения начинается с погружения в грунт обсадной трубы. Вращательный шнек и обсадная труба, вращаясь в разные стороны, погружаются в грунтовый массив. Продвижение обсадной трубы производится с небольшим опережением, чтобы исключить попадания подземных вод в трубную полость.
4. Последовательность бурения скважин. В начале производится бурение скважин для свай №1,3,5. После того, как первая и третья скважины пробурены, начинаются бурильные работы второй скважины, расположенной на второй линии между первым и третьим номером опор.
5. Для формирования буросекущих свай четного порядка, по всей внутренней поверхности скважин устанавливаются пространственные арматурные каркасы, выполненные из стальной арматуры. Расчет диаметра арматурных стержней, их количество и шаг установки производится на стадии проектирования.
6. Бетонирование. Заполнение скважины бетоном производится поэтапно: вначале бетонируются скважины № 1 и № 3, а затем свая с арматурой № 2.

Аналогичную последовательность работ производят циклично на первой и второй линии свайных конструкций.

Арматурные каркасы устанавливаются только в четные свайные опоры, так как у нечетных с каждой стороны отсекается 10 % от объема сваи.

Особенности заполнение бетоном подготовленных скважин:

• Обсадная труба, установленная в ствол скважины, постепенно заполняется пластичной бетонной смесью. Важно до окончательного схватывания бетонной массы вытащить из скважины конструкцию обсадной трубы. Нижняя часть – башмак, остается в скважине под массивом загруженной смеси.
• Монтаж арматурного каркаса производится до заполнения полости сваи бетоном. Однако бывают случаи, когда арматуру загружают после закачки смеси. В этом случае для погружения каркаса применяют специальный вибрационный механизм.

По окончания формирования бетонной стены из буросекущих свай, по верхнему периметру выполняется горизонтальный бетонный ростверк. Этот пояс служит дополнительным усиливающим элементом, выравнивающим поверхность стены.

На разных этапах бетонирования стволов буросекущих свай применяются марки бетона:

1. Для заполнения скважин первой линии – М 300.
2. Армированные скважины второй очереди – М 400.
3. Железобетонный ростверк – М 250.

Отличие буросекущих свай от буронабивных и буроинъекционных

Буросекущие сваи являются модифицированной версией буронабивных свай (БНС). Чтобы разобраться в различиях этих разновидностей буровых опор рекомендуется воспользоваться сравнительной рисунком и таблицей основных характеристик этих свай.

Таблица основных различий буросекущих и буронабивных свайных опор

Часто буросекущие сваи сравнивают с опорными висячими опорами – буроинъекционными сваями (БИС), монтаж которых во многом похож на технологию буронабивных конструкций. Однако есть существенные отличия в технологии устройства этих разновидностей буровых свайных опор. Сваи (БИС) применяют при строительстве объектов с повышенными требованиями прочности висячих опорных конструкций и для исключения осыпания земляных стенок пробуренной скважины. Технологический процесс примерно происходит одинаково, но для буроинъекционных свай применяется специальная техника. После того, как скважина разбурится до проектной отметки, через внутреннюю полость полого шнека сразу подается пластичный цементный раствор. Такой метод устраняет риск обрушения стен скважины и попадания различных включений в тело сваи.

Пример устройства буросекущих свай: