Технология бурения скважин под сваи для фундамента

Принцип установки свай: поэтапная инструкция

Подготовка

Необходимо подготовить площадку для монтажа бетонного фундамента – убрать мусор, снять почву с растительностью. Разметить территорию, места, где требуется установить сваи. Установить вешки. Чтобы разметка была более точной, нужно использовать шнурку.

Шнуровка

Пробуривание скважины

Монтаж скважин необходимо проводить в местах, где установлены вешки. Когда бур достигнет необходимой глубины, вытаскивают, удаляют землю. Проводится трамбовка, засыпается песчаная подушка. Слой песка — 30-50 см.

Как установить обсадную трубу

Монтаж обсадной трубы необходим в местах, где почва имеет песчаный характер, болотистая местность. На грунтах с глинистым, суглинистым основанием, установка труб не обязательна. Процесс армирования проходит намного проще.

Пластиковые, металлические, асбестоцементные изделия можно использовать в качестве обсадной трубы. Можно купить трубы, предназначенные для скважин. Установленные элементы должны располагаться строго вертикально.

Монтаж арматуры

Чтобы провести армирование свай, необходим металлический рифленый прут, диаметром 12мм. Для возведения небольших строений достаточно 4-6 вертикально расположенных прутов. Для обвязки потребуется стержень, диаметром 4 мм.

Цилиндрическая конструкция должна быть меньше размеров скважины на 3-5 см. Обвязка стержней проводится вязальной проволокой, пластиковыми хомутами. Армирующий каркас должен возвышаться над землей, примерно на 30 см. Сборка производится на поверхности земли, каркас спускается в скважину, огражденную обсадной трубой.

Пример армирования

Заливка бетонной смеси

Лучший вариант для заливки свайных сооружений — бетон марки В12.5, В15. Для удобства заливки раствора вручную, можно использовать воронку с большим горловищем. После каждых 25-30 сантиметров бетонного раствора, рекомендуется проводить усадку, можно металлическим прутом. Позволит избавиться от пустот в фундаменте, заполнить ниши. После заливки, оставляют на 5-7 дней.

Основные аспекты выбора бурильных установок

Любая бурильная установка выбирается согласно определённым критериям.

Необходимо чтобы суммарные рабочие нагрузки при движении вниз и вверх наиболее массивных частей агрегата не превышали допустимые значения.

Расчетом рабочих динамических и статистических нагрузок занимаются профессионалы, допускаемые нагрузки должны быть указаны в паспортных данных оборудования.

Согласно транспортабельности бурильная установка выбирается с учётом условий рельефа, вида грунтов, погодных условий, условий местности и так далее. Учитываются также условия бурения, глубина и особенности скважины, ее устройства. Важным показателем является грузоподъёмность машины. Выбор агрегата согласно условию грузоподъёмности сводится к определению массы бурильных колонн и дополнительных инструментов.

Классификация

Буронабивной фундамент классифицируется в зависимости от технологии изготовления. На глинистых и других плотных грунтах используется методика НПШ (непрерывный полый шнек). Шнек представляет собой полую трубу, закрытую обратным клапаном, который не позволяет изымаемому грунту попадать в нее. К трубе крепится прочная спираль, поднимающая грунт на поверхность наподобие классического бура. При достижении нужной глубины в полость трубы подается под высоким давлением бетон. Он открывает клапан, постепенно заполняя скважину по мере поднимания шнека наверх. Чтобы сделать буронабивную сваю прочнее, в бетон, мощным вибратором, вводится армирующий каркас. После заливки свая оставляется до тех пор, пока раствор не наберет нужную прочность.

Вторая методика – устройство буронабивных свай с обсадной трубой, эта технология применяется на зыбких грунтах. Труба защищает скважины от обрушения при введении в нее армирующей конструкции или избыточного давления на залитый раствор. Для этого бурится скважина по диаметру трубы, которую помещают в нее при помощи вращения, вдавливания или просто устанавливают там. После этого бур извлекается из грунта, в скважину устанавливается арматура так, чтобы образовался защитный слой бетона около 60 мм. Затем заливается раствор с одновременным уплотнением, а обсадная труба постепенно извлекается из скважины.

Бурение ям под столбы своими руками

Решение проводить мероприятия по бурению ям для столбов самостоятельно требует знания основ устройства и особенностей применения того или иного оборудования. От этого зависят: объем затраченного времени, предупреждение травм, а также конечный результат.

Бурение ям для столбов

Ручное бурение ям

Использование ручного инструмента, несмотря на кажущуюся простоту, имеет свои особенности. К ним можно отнести следующие моменты:

1. Бур «из магазина» не проходит первичной заточки у изготовителя, следовательно, эту работу выполняют самостоятельно напильником или соответствующим кругом угловой шлифовальной машинки.
2. С точки бурения необходимо убрать траву, а еще лучше – верхний слой дерна. В этом случае усилия оператора будут направлены на работу с грунтом, а не борьбу с растительностью.
3. Вводить рабочую часть инструмента на планируемую глубину проходки сразу не рекомендуют, да и это возможно только в мягких грунтах. Периодически следует вытаскивать рабочую часть, устраняя землю и проверяя ее целостность.
4. При достижении каменистых пластов рекомендуют использовать лом для разрыхления проблемного участка.

Бурение уширения при помощи бура на подготовленном участке

Если установлено до начала работ, что состав почвы имеет обширные каменные вкрапления, то следует использовать механизированные варианты бурения.

Особенности применения средств автоматизации для бурения

Механизированные буры – устройства, которые при работе требуют значительной физической силы и навыков, поэтому многие из них рассчитаны на совместную работу двух операторов. Предупредит травмы и обеспечит хороший результат выполнение следующих рекомендаций:

Перед началом работ проверяют целостность исполнительной части – целостность крепления, заточку режущих частей

Особое внимание обращают на первый контакт шнека с грунтом. Необходимо усилие для предотвращения обратного удара от вращения бура

Необходимо периодически проводить очистку шнека, в частности после прохождения небольших отрезков ствола

В противном случае физическая нагрузка при вытаскивании оборудования будет значительной. Следует учитывать специфику грунта. Если он мягкий, то при сильном надавливании бур уйдет в землю быстро, а удалить грунт станет проблематично. Неправильно подобранная насадка при жестком составе почвы затупит инструмент или приведет к «запиранию» проходки. При необходимости освоения ствола, длина которого требует применения дополнительных насадок, сверлят вначале основной рабочей частью, а впоследствии дополнительной.

Любой технике необходимы уход и периодическая смазка

Если необходимо сверлить отверстия в мерзлом грунте, то следует проводить поэтапные работы. Вначале инструментом в два раза меньше расчетного, а затем довести до требуемого основной насадкой.

Технология ТИСЭ

Особенность крепления столбов с использованием технологии ТИСЭ заключается в том, что нижняя часть отверстия под опору имеет расчетное расширение. Его исполнение производится специальными насадками на рабочей части бура как в ручном инструменте, так и механизированном оборудовании.

Схема устройства бура и углубления по технологии ТИСЭ

Отличия представлены способом крепления и рабочим охватом откидных лопаток. Последовательность действий заключается в следующем:

• разбуривается основной ствол;
• устанавливают откидные лопатки (в съемном варианте), погружают до нижней точки;
• поступательным вращением увеличивают нижнюю часть отверстия на диаметр захвата почвы лопатками.

Схема формирования ям с расширением

Фундамент ТИСЭ: порядок работ

В самой методике ТИСЭ есть некоторые рекомендации:

• Сваи заглублять примерно на 20 см ниже уровня промерзания для региона.
• Для армирования сваи используют четыре прута ребристой арматуры диаметром 10-12 мм. Располагать прутья нужно не ближе, чем 4 см от края.
• Если уклон участка больше 10%, выпуск арматуры необходимо связать с ростверком.
• Ростверк использовать или высокий — приподнятый на 150 мм над грунтом, или делать свайно-ленточный фундамент с мелкозаглубленной лентой. Второй вариант используют для тяжелых зданий, передать вес которых посредством свай невозможно, тогда делают ленту, которая увеличивает площадь передачи.

Схема армирования свайно-ростверкового фундамента с железобетонным ростверком (свайно-ленточного)

• Не стоит делать на дне скважины песчаную подсыпку: она не будет иметь нормальной плотности и работать не будет.
• Чтобы опора была надежной, применяйте вибраторы для бетона. Ручное вибрирование при помощи стержня арматуры неэффективно. Если в хозяйстве такого устройства нет, возьмите в аренду на время заливки фундамента: прочность повышается значительно.
• Опалубку для сваи делаете из толя, рубероида или пергамина, свернутого в трубку. Лучше чтобы она имела несколько слоев (2-3). Их скреплять ничем не нужно: скрутили чуть меньше, чем диаметр, вставили. Высота этой опалубки — на 15 см выше уровня грунта независимо от того есть уклон на участке или нет. Этот торчащий кусок желательно присыпать песком или грунтом, и уплотнить его вокруг. Это не даст развалить толь при заливке бетона.

Фундамента ТИСЭ — подвид  свайно-ростверкового фундамента. И технолоигя его изготовления ничем не отличается. Вся разница в процессе бурения. Других нет. Порядок работ и технология изготовления свайно-росветкового фундамента описаны тут. А в этой статье лучше дадим несколько практических советов.

Сложности при бурении

Если грунт сильно сыпучий — мелкий песок —  стенки скважины могут осыпаться. Чтобы этого не произошло, налейте воды. Песок уплотнится и будет держать форму. Вода поможет и в том случае, если грунт очень сухой и плотный. Пробурив несколько десятков сантиметров, залейте в скважину воду. Она размягчит грунт, его можно будет порубить лопатой или другим приспособлением, а потом вынуть при помощи бура.

Пробурить скважины под фундамент ТИСЭ своими руками нелегко, но возможно даже в одиночку

Сложности создают мощные корни деревьев и кустов. Их нужно порубить. Для этого топорище приваривают (прикрепляют) к рукоятке. Резко опуская его в лунку, измельчают корни.

Как формировать расширение

После достижения проектной глубины скважины к буру прикрепляют плуг. Он может фиксироваться в двух положениях: для формирования пятки в 50 или 60 см. Плуг привязывается к веревке.

Это плуг, за счет которого формируется куполообразное расширение

Опускаете бур вниз, веревка натянута, плуг прижат. Веревку отпустили, он под собственным весом опускается вниз. Начинаете вращать (идет тяжело — режущая поверхность большая), лезвие разрезает грунт, формируя утолщение.

Вращать можно и по часовой стрелке и против. Если по часовой, то старайтесь вниз не давить: углубляться не нужно. При вращении против часовой происходит только разрезание грунта без углубления, но возникает другая проблема: грунт ссыпается под бур, выталкивая его вверх.

Оптимально порядок работ такой: прокрутили несколько раз против часовой стрелки. Как почувствовали, что лезвие уперлось в свод, делаете несколько обороть по часовой стрелке, набирая в корпус бура срезанный грунт. Вытаскиваете бур, высыпаете грунт. Повторяете несколько раз, пока не сформуется расширение (грунт перестанет набираться).

На твердых грунтах работа с раскрытым плугом может быть проблематичной. Тогда можно формировать расширение поэтапно. Сначала выставить плуг на самое маленькое расстояние, потом его увеличить до нужного размера.

Заполнение бетоном

Если уровень грунтовых вод невысокий, никаких проблем не возникает: заливаете, обрабатываете вибратором. Все.

Если уровень грунтовых вод высокий, пятку можно заливать сразу после того, как ее сформировали. Нужно будет только вставить арматуру. Ее тогда вяжете до начала бурения. Заливку основной части скважины можно оставить «на потом».

Выставив арматуру и опалубку начинают заливать бетон

Если воды много и прибывает она быстро, понадобится большой мешок из плотной пленки  с дыркой внизу. Вставляете его в скважину и льете бетон. Так как он плотнее, он вытесняет воду. Залив пятку, вытаскиваете мешок. Он пригодится для следующих свай.

В видео ниже продемонстрирована технология строительства фундамента со сваями ТИСЭ и высоким ростверком.

Технология выполнения бурений

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.

Как происходит завинчивание свай ямобуром

Выбирается оптимальное место постановки автобуровой, чтобы была возможность работать по всему свайному полю, не портя ландшафт участка заказчику.
Под контролем специалиста происходит закручивание первых, основных свай, от которых вымеряется по диагоналям свайное поле.
Погружение свай производится с особой точностью, аккуратностью, до глубины ниже уровня промерзания грунта

Повышенное внимание уделяется вертикальности установки свай, что проверяется лазерным или жидкостным уровнем со всех сторон.
После установки всех свай вымеряется уровень всего свайно-винтового фундамента по горизонтали, и производится точная обрезка свайных стволов по высоте.
Затем в стволы заливается бетон, и привариваются оголовки.
Далее производится обвязка фундамента.

Технология бурения

Арматура для буронабивныхх свай

В процессе изготовления опорных систем строителям приходится сталкиваться с различными условиями климата, грунта, наличием и особенностями расположенной рядом инфраструктуры. Выбор технологии осуществляется на основе имеющихся данных.

Забуривание свай может осуществляться по такой технологии:

• Буронабивная. Проводится на особо плотных грунтах при отсутствии глубинного и поверхностного давления. Главным условием изготовления скважин является сохранение целостности их стенок после извлечения шнека. Отверстие заполняется бетоном и армируется. Для защиты колонны от сырости и реагентов во влажных почвах устанавливается внешняя опалубка из рулонных материалов или труб соответствующего размера.
• Набивная. В данной методике предусмотрена предварительная установка в отверстие обсадной трубы. При этом можно бурить сваи одновременно или с последующим опусканием труб. Такая технология востребована при работе на неустойчивых грунтах, а также в городских условиях плотной застройки и горизонтального движения почвы. Если нужно бурить под сваи на значительную глубину, проводится поэтапное соединение секций с помощью замков, муфт или сваркой. При высокой влажности полость осушается и закрывается снизу заглушкой. Затем проводится армирование и заполнение канала бетоном. Для выполнения обсадки используются трубы из стали, асбестоцемента, пластика и полипропилена.
• Забивная. Плюс метода в том, что работа проводится с уже готовыми изделиями, не нуждающимися в дополнительной обработке. В промышленном строительстве используются бетонные изделия с напряженной арматурой, отличающиеся высокой прочностью и устойчивостью к сырости. В частном хозяйстве могут использоваться пропитанные антисептиком и гидрофобными средствами деревянные бревна с заостренными концами. В зависимости от условий, опускание свай осуществляется вдавливанием или ударным методом.
• Винтовая. Довольно эффективная технология, хорошо зарекомендовавшая себя на всех типах грунтов кроме скальных. Отверстия делаются в соответствии с диаметром ствола изделия или несколько меньше. После ввинчивания достигается двойной эффект — боковое обжатие трубы и широкое опирание лопастей на расположенную рядом с ней почву. Ствол подрезается по размеру и заполняется бетоном.

Набивная свая

Забивная

Винтовая

Каждая технология имеет свои плюсы и минусы, обусловленные сложностью установки свай, материальными затратами, прочностью и долговечностью опор. Решение принимается после тщательного анализа всех сопутствующих проекту данных.

Как избежать ошибок при бурении

Нехватка опыта у бурильщиков-самоучек чаще всего видна в следующем:

1. Слишком глубоко опускают бур, из-за чего обсадная труба пересекает водоносный предел. Решение: приподнять обсадную трубу либо вставить в нее другую более короткую, после чего ранее установленную трубу необходимо удалить.
2. Обсадная труба не достигла необходимой глубины, из-за чего внизу обвалился грунт и производительность скважины сразу же упала. Решение: необходимо вынуть грунт желонкой, после этого погрузить трубу на нужную глубину.
3. Насос был смонтирован слишком низко, из-за чего скважина засорилась песком. Решение: насос необходимо извлечь и выбрав при помощи желонки песок, установить его правильно. Правильное положение определяется следующим образом: работающий насос опускают постепенно до тех пор, пока в откачиваемой им воде не обнаружится песок. После чего насос немного приподнимают, пока он не начнет качать чистую воду. Как правило, правильное положение насоса составляет 1-2 метра от дна.

Своевременная прочистка необходима скважинам всех типов. Признаками того, что водному сооружению необходим сервис могут стать: наличие в потоке воздушных пробок, рывки в выходе воды, присутствие различных примесей в воде (песка, ила).

Если упустить момент чистки, продуктивность скважины может больше не восстановится. Чтобы восстановить нормальное функционирование проводят продувку водяным или воздушным компрессором. Наиболее радикальные методы очистки – при помощи электричества или кислоты. Однако данные методы довольно рискованны и их выполнение лучше доверить специалистам.

Таким образом, домашняя скважина своими руками требует такого же внимания к уходу и обслуживанию, как и глубокие артезианские сооружения

Пробурить самостоятельно водяной источник не сложно, но нужно соблюдать осторожность во время работ и позвать на помощь пару друзей

Преимущества буронабивных свай:

• Процесс строительства малошумный, что позволяет устанавливать сваи вблизи жилых зданий.
• Снижен объём земляных работ, так как удаление грунта из скважин минимально.
• Несущая способность свай очень высока, они выдерживают большие горизонтальные и вертикальные нагрузки.
• Можно исключить армирование нижних частей свай, не имеющих передающих нагрузок.
• Буронабивные сваи можно делать любого диаметра, что облегчает расчёт горизонтальной нагрузки.
• Устройство буронабивных свай можно организовать при резко изменяемых рельефах оснований прочной почвы.
• Сокращены сроки и стоимость строительства.

Начало работ

Для монтажа потребуется просверлить в земле несколько углублений. Обычно каждую опору устанавливают на расстоянии 2,5 метра от соседней. Для расчёта количества столбов нужно просто разделить на этот коэффициент длину периметра ограды. Также необходимо прибавить дополнительные стойки для ворот и калитки.

Чтобы забор стоял на земле крепко, нужно учесть несколько факторов:

• Материал, из которого он будет изготовлен. От этого зависит толщина стоек и минимально необходимое заглубление.
• Размеры будущего палисадника. Зная высоту и ширину, можно корректно подобрать нужный материал.
• Состояние почвы в месте бурения лунок под столбы. Оценив этот параметр, можно понять, сколько дополнительных укреплений стоек необходимо.

Укладка бетона

Схематическое отображение составляющих элементов буронабивного основания После того как процесс бурения завершен, сооружена опалубка и каркас, можно выполнять заливку бетонной смеси. Бетон укладывается слоями с поэтапным уплотнением – штыковкой. Для этого подходит только «тяжелый» раствор. Этот термин подразумевает использование следующих «тяжелых» заполнителей:

• кварцевый песок;
• щебень/гравий (прочных пород).

Бетонирование каждой буронабивной сваи выполняется непрерывно. Это означает, что временной промежуток между укладкой каждого слоя не должен превышать 1 часа. Процесс полного схватывания бетона завершается по истечении 28 дней, после чего можно нагружать полученную фундаментную конструкцию.

АРМИРОВАНИЕ СВАЙ

Пробурив отверстия на глубину заложения, в них изымают со дна рыхлый грунт и ещё дно трамбуют. Затем на опорную часть засыпают крупный песок и также трамбуется. После подготовки таким образом скважины, в них опускается арматурный каркас сваи. Каркас отрывают от подготовленного основания на 50мм и закрепляют в уровне земли деревянными брусками. После заливки бетона защитный слой концов арматуры составит 50мм. Каркас может состоят из 3-х, 4-х и 6-и прутков металлопроката, диаметром 12-:-14мм. Пример армирования смотри схему на картинке 4. Если хотите точнее выяснить армирование сваи, используйте программу Мономах 4, раздел колонна. А также в ней можете рассчитать армирование неразрезной балки (ростверка). Нужно вынести горизонт на арматуре каждой сваи, то есть отметку верха заливки свай.

Расчет свайного фундамента

При проектировании свайного фундамента обязательно выполняется его расчет на предполагаемые нагрузки. Для этого необходимо знать вес всего здания, почвенный состав основания и его несущую способность на глубину хотя бы до 4 метров. Если основание состоит из слабого грунта, то желательно пройти его до более прочного слоя грунта. В случае, если сваи не достигают прочного слоя, они называются висячими, если доходят до него, – сваями-стойками. По принятому диаметру сваи, и ее длине определяется ее несущая способность в данном грунте.

При проектировании свайного фундамента обязательно выполняется расчет на предполагаемые нагрузки.

Далее, зная общую нагрузку на грунт и несущую способность одной сваи, можно найти количество свай для данного дома. Сваи устанавливаются под несущими стенами с шагом не менее 2 м. Сверху свай устраивается железобетонный ростверк, который может быть как малозаглубленным, так и полностью возвышающимся над землей.

Основная классификация

Все буровые и буронабивные установки подразделаются по множеству критериев в зависимости от конструкции, вида работ и условий бурения.

По виду бурения:

• вращательные;
• ударные;
• шнекового типа.

По методу защиты стен скважины:

• защищаемые;
• не защищаемые с помощью извлекаемых и не извлекаемых обсадных труб.

По способу работы:

• с вращающимися рабочими элементами;
• с непрерывным извлечением через шнековую спираль.

В зависимости от вида передвижения:

• с шагающим механизмом на платформе;
• на гусеничном ходу;
• на пневматическом ходу;
• стационарные.

По типу привода:

• электромоторные;
• пневмоприводные;
• гидроприводные;
• с ДВС.

Видео процесса бурения и бетонирования буронабивной сваи при помощи буровой установки BAUER BG24H

Устройство редуктора

В качестве редуктора может использоваться гайковерт для разбортовки большегрузных автомобилей, так называемая «мясорубка».

Выбор редуктора определяется:

• Крутящим моментом на выходной валу
• Передаточное число
• Твердость материала
• Наличием подшипников

Крутящий момент для ручных механизмов должен быть не меньше 4500 Нм. Более мощные редукторы имеют более высокий срок эксплуатации, но стоят дороже.

Передаточное число рекомендуется выбирать от 1:60

Используемые в быту редукторы обычно имеют передаточное число 1:64 и крутящий момент 550 Нм, твердость 58-62 HRC.

Желательны выбирать устройство с подшипниками – они более долговечны.

Нельзя забывать о периодическом смазывании редуктора, избегать его перегрева. Смазка предотвращает шестерни от утоньшения, а перерывы в работе помогут в периодическом охлаждении редуктора. Опыт показывает, что менять смазку в редукторе нужно после 15-20 завинченных свай. Тогда редуктор прослужит очень долго.