Буроинъекционные сваи: технология установки и устройство БИС

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:

1. Сечение устанавливаемого каркаса должно быть всегда меньше на 14 см, в отличие от диаметра пробуренной полости. Это позволяет избежать заклинивания каркаса в скважине.
2. 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).
3. 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.
4. Наибольшая длина арматуры — 11,7 м. Если требуется установка каркаса в скважину большего размера, то отдельные части свариваются друг с другом на стройплощадке.
5. 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:

1. 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.
2. Процесс заливки бетоном производится при постоянных поступательно-возвратных передвижениях шнека.
3. Обязательное сохранение постоянного давления подачи бетонного раствора при наполнении полости, при его снижении требуется уменьшить время извлечения шнековой колонны.
4. После окончания процесса заливки бетоном МБУ должна отъехать от скважины. Грунт, который был выработан во время установки опоры, убирается с помощью экскаватора.
5. После очистки территории в устье скважины устанавливается кондуктор и выполняется заливка бетоном надземной части опорного столба.
6. 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:

• необходима закладка фундамента на нестабильных грунтах;
• требуется укрепление основной конструкции, когда необходимо превысить расчетные нагрузки — утяжелить поверхность фасада облицовкой, соорудить мансарду, установить надстройку;
• необходимо сохранить естественный ландшафт от разрушений при строительстве;
• исправить крен здания из-за неравномерной усадки уже сооруженной коробки конструкции.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Стоимость работ по бурению скважин (глубина бурения).
2. Цена водо-песчаного или песчано-цементного состава (объем требуемого раствора).
3. Стоимость арматуры и сборка армированного каркаса.
4. Амортизация специальной техники, которая используется на стройплощадке.
5. 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.