Буроинъекционные сваи и их особенности
Отличительной особенностью таких свай является небольшой диаметр, редко превышающий 13 – 25 см и относительно большая глубина. Материалом для ствола буроинъекционых свай является мелкозернистый армированный бетон. Изготавливаются сваи путем инъекции бетона в скважину под давлением.Раствор для получения мелкозернистого бетона состоит из цемента, соответствующего марке раствора, требуемому сроку схватывания и агрессивности среды. Инертным заполнителем в растворе служит мелко- и среднезернистый песок, а пластифицирующей добавкой – бетонитовый порошок.Для устройства корневидных свай используют разнообразные растворы в зависимости от задач, которые они должны решить: цементные, цементно-песчаные, цементно-бетонитовые и растворы других составов. Устройство буроинъекционных свай для усиления фундаментов – наиболее частая область применения данных изделий.
1. Бурение скважины 2. Заполнение скважины мелкозернистым бетоном с одновременным подъемом буровой колонны 3. Установка армокаркаса в скважину 4. Инъекция цеметного раствора в нижнюю часть скважины через специальную трубку
В зависимости от видов грунта, залегающего под нижним концом, корневидные сваи подразделяются на висячие сваи и сваи-стойки. Конструкции, опирающиеся нижними концами на скалу, относятся к сваям-стойкам, а сваи, которые опираются на грунт нижним концом и боковой поверхностью – к висячим сваям. Последние применяются часто в сжимаемых грунтах. В зависимости от характера нагрузки буроинъекционные сваи армируются либо в верхней части сваи, либо на всю длину. Длина секции арматуры зависит от высоты помещения, в котором идут работы. Армированный каркас может устанавливаться как до опрессовки скважины, так и после нее, а также одновременно с ней. Арматура корневидных свай имеет специальные фиксирующие элементы, которые выполняют ее отцентровку в скважине для обеспечения проектной толщины бетонного слоя. Сварные стыки, соединяющие арматурные каркасы по всей длине сваи, обеспечивают равномерную прочность арматуры. Расстояние между отдельными стержнями продольной арматуры по контуру сваи должно составлять не меньше диаметра стержня.
Усиление методом цементации
Усиление фундаментов инъецированием, как иначе называется метод цементации, необходимо для кирпичного фундамента или какого-либо другого, кладка которого ослаблена по всей толщине. Такой способ используют в том случае, когда основание сохранило свою несущую способность, но не планируется увеличение нагрузки на здание. Усиление для бутового фундамента, который имеет, много пустот выполняется также этим способом.
По технологии, усиление фундаментов цементацией достигается при помощи бурения скважин диаметром от 4 до 11 см на такую глубину, чтобы до подошвы оставалось еще 30 см. Под большим давлением в полости свай с помощью насоса подается бетонная инъекция. В тех местах, где цоколь имеет трещины — есть проблемы, поэтому такие участки фундаментов методом цементации можно восстановить.
Усиление инъекционным закреплением
Помимо насыщения самого основания раствором, используют также метод инъецирования грунтов основания фундаментов буроинъекционными сваями. Такие сваи пробуриваются насквозь через основание и под углом загоняются в почву. Инъекционное введение раствора и смешивание земли с ним позволяет уплотнить грунт и придать ему улучшенные механические свойства. Проведение таких цементационных мероприятий по отношению к грунту можно усилить, если забивать сваи с двух сторон. Таким образом, усиление фундамента методом инъектирования почвы дает возможность повысить несущую способность фундаментов сооружений.
Усиление фундаментов буроинъекционными сваями
Это относительно новый метод для реконструкции. Он применяется в том случае, если обнаружены признаки осадки строения. Чаще всего осадка проявляется трещинами в стенах и самом фундаменте. Также буроинъекционные сваи применяют и для других случаев. В общем, процесс работ проходит по следующему плану:
- Через существующий фундамент бурят отверстия для свай. Для бурения используют специальные механизмы. Глубину и угол скважины рассчитывают, исходя из состава грунта, уровня осадки существующего здания, наличия грунтовых вод, нагрузки на основание.
- Для работы приготовляется раствор из смеси песка и цемента.
- Готовая смесь инъекционным методом под давлением подается в скважину. Такой метод позволяет полностью заполнить отверстие и уплотнить грунт вокруг будущей сваи. Бетонирование проводится одновременно с извлечением шнека от бура.
- Непосредственно после заполнения скважины в нее опускается каркас из арматуры способом вибропогружения.
- Проводится опрессовка свай после их изготовления.
- После твердения бетона свая и существующий фундамент начинают работать как одна конструкция. Нагрузка передается на более глубокие слои грунта. Разрушение стен прекращается.
В чем плюсы и минусы такой технологии? Основные преимущество таких свай:
- их можно устраивать большого диаметра и на большую глубину;
- при работе не возникает большой шум и динамическая нагрузка на соседние строения;
- буроинъекционные сваи удобны для использования на склоне с оползнем;
- высокая скорость изготовления.
К минусам таких конструкций относят необходимость использование дорогих материалов и оборудования.
В большинстве случаев сваи располагают под углом к поверхности грунта, это связано с тем, что они должны проходить сквозь существующий фундамент. Но существует и способ усиления фундамента вертикальными буроинъекционными сваями. Для этого скважины бурят рядом с лентой, а соединение их в единую конструкцию происходит путем бетонирования и увеличения подошвы существующего основания.
Технология изготовления
Буроинъекционные сваи в общем случае изготавливают следующим образом:
- бурят скважину;
- устанавливают арматурный каркас;
- производят инъекцию песчано-цементного раствора.
Однако грунтовые условия вносят в общую технологию устройства буроинъекционных свай свои коррективы:
- в маловлажных глинистых грунтах при помощи установки шнекового бурения бурится скважина диаметром 130-180 мм. Диаметр долота при этом превышает аналогичный параметр шнека на 6-10 мм. Такой прием обеспечивает затирание стенок более влажным грунтом. В подготовленную скважину опускается арматурный каркас и труба (шланг), через которую и производится инъекция рабочего раствора.
- Если слой грунта в пределах длины сваи обладает сильно поглощающими свойствами, скважина предварительно заполняется обойменным раствором. После этого туда опускается труба – арматура, нижний конец которой закрыт, а в стенках имеются отверстия (их закрывают резиновыми рукавами). После схватывания обойменного раствора в трубу-арматуру опускают инъекционную трубу для подачи цементного раствора. Рукава в процессе инъекции расходятся, разрывая обойменный раствор: в результате в нужных местах образуются уширения.
Существуют и конструкции винтонабивных свай. Скважину в этом случае формируют путем ввинчивания в грунт формирующего наконечника, полого внутри. Данный инструмент соединен с инъекционной трубой.
Рабочий раствор нагнетается одновременно с вывинчиванием наконечника подавлением 0,2-0,3 МПа.
При устройстве буроинъекционных свай любого типа состав раствора определяется опытным путем.
Готовится несколько замесов с различным соотношением цемента и воды. Если в каком-либо из образцов водоотделение раствора за сутки не превысило 2% — пропорции подобраны правильно.
Дома на винтовых сваях
Винтовая свая для дома представляет собой полую трубу с заостренным наконечником, имеющую винтовые лопасти.
Перед началом строительства дома на винтовых сваях необходимо разработать проект, в котором учесть все особенности этого вида основания.
При выборе опоры нужно изучить взаимосвязь между типом почвы и несущей нагрузкой сваи в зависимости от ее диаметра и длины.
Данные приведены в таблице.
| Тип почвы | При диаметре 76 мм | При диаметре 89 мм | При диаметре 108 мм | При диаметре 133 мм |
|---|---|---|---|---|
| Глина | 3,5 м | 2,5 м | 2,5 м | 2,5 м |
| Суглинок | 3 м | 2,5 м | 2,5 м | 2,5 м |
| Торф | Определяют пробным бурением | Определяют пробным бурением | Определяют пробным бурением | Определяют пробным бурением |
| Песок | 3 м | 2,5 м | 2,5 м | 2,5 м |
При строительстве дома на винтовых сваях необходимо правильно рассчитать количество и диаметр опор в зависимости от площади и веса постройки.
| Размеры основания, м | Количество опор, шт | Диаметр опор, мм |
|---|---|---|
| 10 х 10 | 25 | 89 |
| 9 х 9 | 16 | 89 |
| 8 х 8 | 16 | 89 |
| 7 х 7 | 16 | 108 |
| 6 х 6 | 9 | 108 |
| 5 х 5 | 9 | 108 |
| 4 х 4 | 9 | 108 |
| 3 х 3 | 4 | 108 |
Подготовительные работы
Рассмотрим, как построить дом на сваях своими руками. Винтовые сваи для строительства домов можно использовать на любом грунте, кроме скального и каменистого. Параметры опор зависят от проекта дома и несущей нагрузки. Чтобы определить месторасположения свай, необходимо зарисовать чертеж согласно проекту дома.
План строения разбивается на прямоугольники, после чего высчитывается их размер. На каждом углу прямоугольника и посередине каждой несущей стены должна находиться опора. Затем расстояние разбивают на равные промежутки, на которых тоже предусмотрена установка свай.
Разметка участка
Согласно чертежу расположения свай проводится разметка строительного участка. Места расположения опор намечаем колышками, между которыми протягиваем веревку по периметру и диагонали. Проверяем, чтобы образовались ровные прямоугольники, периметр которых располагался строго по линии.
Монтаж свай своими руками
Опора должна заходить в почву строго по уровню
Для устройства фундамента домов на винтовых сваях нужно пригласить нескольких помощников. Для выполнения полного цикла работ достаточно трех человек.
Этапы:
- На месте расположения каждой опоры сверлится ручным или механизированным буром отверстие глубиной 500-700 мм.
- В отверстие, которое находится на верхнем конце сваи, вставляется рычаг для вращения. При ввинчивании опоры через несколько витков проверяется, чтобы она входила строго по уровню. Если опоры будут установлены под наклоном, их несущая способность значительно снизится.
- Верхние концы свай обрезаются так, чтобы они находились в одной горизонтальной плоскости.
- Для большей надежности, долговечности и защиты от коррозии полые опоры заполняют цементным раствором.
Последним этапом является монтаж ростверка, служащего для равномерного распределения нагрузки от постройки.
Монтаж обвязки
Популярна обвязка из толстого бруса или металла
Вид ростверка выбирается в зависимости от материала, который будет использоваться при постройке стен. Перед установкой обвязки лучше провести коммуникации, чтобы перемычки не мешали их установке.
Для деревянного домика достаточно будет установить обвязку из толстого бруса. К голове сваи приваривается плоский металлический оголовок в форме квадрата, к которому будет крепиться брус. Затем прокладывается гидроизоляционный слой и крепится балка. Соединяются между собой деревянные элементы методом врубки и укрепляются гвоздями. Места расположения соединений должны находиться над сваей.
Для дома с мансардой устанавливаются усиленные оголовки с ребрами жесткости.
Для строительства одноэтажного дома из кирпича или пенобетона используется металлический ростверк. Двутавровая балка монтируется к голове сваи нижней частью, швеллер кладется на опору боковыми ребрами вниз.
При строительстве дома на сваях обязательно нужно придерживаться правил монтажа. При учете строго соблюдения норм и использования качественных материалов жилой дом простоит более 70 лет. При необходимости можно заменить одну или несколько опор на новые без изменения всей конструкции.
Цены на реконструкцию основания
Ремонт старого основания винтовыми сваями обходится дешевле, чем использование других типов силовых элементов, о чем можно судить из среднерыночных цен на винтовые и другие виды свай, приведенных в таблице:
| Тип опор | Усредненная стоимость ремонта деревянного дома, руб. |
| винтовые | от 150 тыс. |
| буронабивные | от 180 тыс. |
| буроинъекционные | от 170 тыс. |
| вдавливаемые | от 200 тыс. |
Что входит в стоимость?
К факторам ценообразования относятся:
- составление проекта;
- степень разрушения старого основания;
- демонтаж фундамента;
- вес и этажность дома;
- тип и количество опорных элементов;
- геологические особенности участка;
- необходимость проведения земляных работ;
- доставка строительных материалов и оборудования на площадку;
- монтажные работы;
- привлечение спецтехники;
- передвижение дома;
- выравнивание постройки по уровню;
- дополнительные работы (уборка стройплощадки, подвод электричества и т.д.).
Технология усиления
Существуют разные технологии усиления фундаментов буронабивными сваями. Один из таких способов базируется на использовании поперечных распределительных балок. Для начала необходимо вдоль стен разработать шурфы и установить крепления. Также обязательно в стенах как внутри, так и снаружи пробить продольные борозды и затем в них уложить разгрузочные балки.
Забивка буронабивных свай проводится на расстоянии 2,5 метра от стен. Поэтому по всему периметру здания необходимо сделать для них скважины на глубину около 2 метров, шаг между сваями должен составлять около 1,5 метров. Затем в них необходимо вставить арматурную конструкцию. После этого все сваи бетонируются. Забивка уже готовых свай не подразумевает заливание раствором.
Усиление фундаментов буроинъекционными сваями
Это относительно новый метод для реконструкции. Он применяется в том случае, если обнаружены признаки осадки строения. Чаще всего осадка проявляется трещинами в стенах и самом фундаменте. Также буроинъекционные сваи применяют и для других случаев. В общем, процесс работ проходит по следующему плану:
- Через существующий фундамент бурят отверстия для свай. Для бурения используют специальные механизмы. Глубину и угол скважины рассчитывают, исходя из состава грунта, уровня осадки существующего здания, наличия грунтовых вод, нагрузки на основание.
- Для работы приготовляется раствор из смеси песка и цемента.
- Готовая смесь инъекционным методом под давлением подается в скважину. Такой метод позволяет полностью заполнить отверстие и уплотнить грунт вокруг будущей сваи. Бетонирование проводится одновременно с извлечением шнека от бура.
- Непосредственно после заполнения скважины в нее опускается каркас из арматуры способом вибропогружения.
- Проводится опрессовка свай после их изготовления.
- После твердения бетона свая и существующий фундамент начинают работать как одна конструкция. Нагрузка передается на более глубокие слои грунта. Разрушение стен прекращается.
В чем плюсы и минусы такой технологии? Основные преимущество таких свай:
- их можно устраивать большого диаметра и на большую глубину;
- при работе не возникает большой шум и динамическая нагрузка на соседние строения;
- буроинъекционные сваи удобны для использования на склоне с оползнем;
- высокая скорость изготовления.
К минусам таких конструкций относят необходимость использование дорогих материалов и оборудования.
В большинстве случаев сваи располагают под углом к поверхности грунта, это связано с тем, что они должны проходить сквозь существующий фундамент. Но существует и способ усиления фундамента вертикальными буроинъекционными сваями. Для этого скважины бурят рядом с лентой, а соединение их в единую конструкцию происходит путем бетонирования и увеличения подошвы существующего основания.
Усиление прочности тела фундамента
При определении тех или иных работ по усилению фундамента бывает достаточно повысить прочность тела конструкции, потерявшую проектные характеристики. Для восстановления качества, прочности, водонепроницаемости бетона применяется технология микроцементирования.
Микроцемент — минеральное вяжущее особо тонкого помола, производится методом воздушной сегрегации, имеет плавную градацию гранулометрического состава.
Инъекция микроцемента в тело бетона до выхода из трещин
Технология заключается в инъектировании в тело укрепляемой конструкции водной суспензии микроцемента под давлением 10—30 бар. Вот некоторые этапы процесса проведения инъектирования:
- В теле бетона под углом бурятся отверстия глубиной 2/3 конструкции, не доходя 40—50 сантиметров до подошвы основания. Отверстия делают через 50—60 сантиметров по периметру фундамента.
- Устанавливаются манжетные колонны или пакеры.
- Приготавливается водная суспензия микроцемента на специальном высокоскоростном смесителе (>2000 оборотов в минуту). Водоцементное отношение принимается в пределах 0.7—1.2.
- Производится закачка суспензии через манжеты, пакеры шнековым или плунжерным насосом до выхода раствора с обратной стороны или получение «стоп» при возрастании давления >30 бар.
- Суспензия проникает в поры бетона, раковины, волосяные и усадочные трещины. Давление в системе сбрасывается, пакер остаётся, поддерживает остаточное давление в теле конструкции.
Кроме эмульсии микроцементов при инъекции применяются: жидкое стекло, композиции на основе полимеров.
Методика усиления фундамента
Общий принцип усиления фундамента
Принцип усиления фундаментов довольно прост и заключается в следующем:
Через основание существующего фундамента бурят специальными пневматическими бурами отверстия на заданную глубину.
Затем в полученные скважины заливается под давлением бетон, который заполняет все пустоты и выдавливает воздух.
Как правило, подошва скважины имеет большую ширину, чем верхняя часть, поэтому грунт на дне уплотняется и увеличивается полезная нагрузка на плотные породы.
Благодаря надежному укреплению мощными бетонными конструкциями, практически полностью прекращается разрушительное действие грунтовых вод. Ведь сваи создают своеобразный толстый бетонный щит, который окружает поврежденную зону и забирает с нее всю нагрузку.
Метод довольно универсален, прекрасно подходит для укрепления практически всех существующих фундаментов, только состав бетона подбирается в каждом случае индивидуально.
Структура и составляющие бетона зависят от типа почвы, уровня грунтовых вод, глубины промерзания и структуры низинных грунтов. Понятно, что неотъемлемая часть таких растворов – это водоотталкивающие и морозостойкие ингредиенты.
Почему разрушаются фундаменты
Причины разрушения основания бывают различными
Важно понять, почему возникла проблема чтобы принимать меры к её устранению. Вот некоторые причины, приводящие к разрушению конструкции:
- Изначально неверный расчёт фундамента без достаточно полных гидрогеологических и геологических исследований грунтов на этапе проектирования.
- Нарушение технологии при приготовлении смеси для формирования ленты приводит к получению бетона с пониженной прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью. Это сказывается на несущей способности бетона, сроках эксплуатации.
- Перепланировка дома с критическими отступлениями от проекта, надстройкой этажа, мансарды.
- Изменение состояния грунтов и уровня грунтовых вод в течении времени эксплуатации. Это бывает по естественным причинам, подвижкой пластов при сейсмических колебаниях, изменению состояния и влажности грунтов при подъёме уровня грунтовых вод при строительстве нагруженного объекта в непосредственной близости.
- Нарушение гидроизоляции.
Частые ошибки при строительстве
Еще одним фактором могут стать ошибки на стадии строительства основания. Если для него использовались некачественные материалы или имела место неоправданная экономия, срок службы основания будет меньшим, и для того, чтобы продолжать эксплуатировать здание. Потребуется провести работы, которые создадут укрепление фундамента дома, и помогут строению простоять долгие годы.
Неправильная эксплуатация здания, например, отсутствие отопления в зимнее время также может поспособствовать разрушению основания. Увеличение этажности сооружений без усиления фундаментов таких зданий может поспособствовать дополнительной усадке.
Укрепление фундамента буронабивными сваями
Существует также и другой метод, который использует несущую способность арматурного каркаса и бетонного раствора. Но в нем не применяют опрессовку, а бетон подается обычными методами. Это усиление фундамента буронабивными сваями – один их методов, которые приносят позитивные результаты на проблемных объектах. Работа проводится схожими методами, как и для буроинъекционных свай. Усиление проводят таким образом:
- В местах, выбранных для монтажа свай высверливают скважины на глубину, необходимую для передачи нагрузки плотным слоям грунта. Почва в этих местах снимается, а существующий фундамент оголяется. Для устройства отверстий применяют шнековые буры.
- В скважину погружается опалубка. Для этого применяется обсадная труба из металла нужного диаметра.
- В обсадную трубу помещается арматурный каркас из стальных стержней, связанных в одну конструкцию. Он необходим для увеличения несущей способности сваи.
- Каркас необходимо связать с существующим фундаментом. Для этого применяют стальные балки, выпуски арматуры и другие способы.
- Скважина и соединение каркаса с фундаментом заполняется бетоном.
После застывания раствора траншея засыпается, а сваи и старый фундамент работают как единая конструкция.
Что такое буроинъекционные сваи
Использование буроинъекционных свай в усилении фундаментов
Это специальные бетонные конструкции, которые монтируются под углом 30-45 градусов под основание фундамента и принимают на себя основную нагрузку от поврежденного участка.
Технология монтажа и укрепления предельно простая, но сваи имеют одну ключевую особенность – их установить своими руками практически не возможно через сложность конструкции.
Как правило, в составе свай используется мелкозернистый бетон, арматура тут не практикуется, сваями можно усиливать практически любое основание. Соответственно, на их установку идет много бетона, диаметр скважины может составлять до 30 см, а глубина погружения – до нескольких метров.
Фактически, скважины бурятся до того момента, пока бур не остановится на прочных почвах ниже глубины промерзания. Только такие грунты способны выдержать нагрузку от поврежденного здания, а сваи при этом используются как основное усиление несущей конструкции.
Для чего фундаменты усиливают и какие типы свай применяются
Укрепление фундамента требуется в некоторых случаях:
- Неправильное проектирование и выбор конструкции с недостаточными прочностными и несущими характеристиками.
- Просадка грунта, в результате которой начало разрушаться строение.
- Необходимость усиления при надстройке здания, или при строительстве нового сооружения в непосредственной близости.
Для укрепления существующих фундаментов применяют практически все виды свай:
Также используется метод обжига для закрепления грунта. При нем не применяется непосредственно свая, но используется оборудование для устройства скважин, в которые потом подается топливо. После сжигания топлива в скважине основание становится более прочным и прекращается его осадка.
Усиливают все типы фундаментов – ленточные, свайные, плитные. Чаще всего реконструкция требуется для лент. Также укрепляют свайные фундаменты, если необходимо увеличить их несущую способность. Проще всего усилить свайные конструкции с высоким ростверком. При этом требуется минимум земляных работ.
