Буронабивные сваи: устройство и тонкости проведения строительных работ

Любое здание современного типа нуждается в надежной основе или фундаменте, что обеспечивает безопасность, устойчивость и надежность всего строения. Чаще всего застройщиками используется ленточный тип фундамента – он легок в установке, не требует больших физических или финансовых затрат, однако применять его можно далеко не на всех участках грунта. Твердые грунтовые породы порой находятся на большой глубине, что в несколько раз увеличивает объем земляных работ и повышает все виды затрат. Здесь целесообразно использовать фундамент на буронабивных сваях, устройство и тонкости проведения строительных работ по установке которого мы и рассмотрим в данной статье

Свайный тип установки фундамента известен даже новичкам в строительной сфере. Он довольно популяризирован, и его можно встретить при строительстве абсолютно любых зданий – будь то целые торговые центры или частные дома. Это объясняется, конечно же, надежностью установки (так как сваи равномерно распределяют нагрузку от здания на твердые породы почвы) и меньшими финансовыми затратами, так как монолитное фундаментное основание, а особенно основание хорошего качества, стоит куда больших денег.

Начнем с положительных моментов:

• Как уже было сказано, работа по установке любых свайных конструкций стоит куда дешевле монолитных или ленточных аналогов, при этом они обладают такой же высокой несущей способностью из-за равномерного распределения нагрузки;
• Конструкция буронабивных свай позволяет устанавливать фундамент здания на практически любых участках грунта, имеются в виду супесчаные породы и породы с высоким уровнем грунтовых вод;
• Срок работоспособности или срок службы буронабивных свай при грамотной планировке и установке может достигать 50 лет и более;
• В отличие от установки ленточного фундамента с забивными сваями, которые нуждаются в более-менее мягком поверхностном грунте для надежной забивки, буронабивные сваи размещаются в грунте уже после бурения отверстия, и не могут быть повреждены в результате механической или автоматической забивки;
• Установка буронабивных свай, по сути, не оказывает никакого давления на грунтовые породы, как в случае забивных свай, поэтому их можно использовать на территориях даже с высокой наземной загруженностью, когда рядом с будущей постройкой уже есть много зданий, что характерно для больших городов;

• Размещение фундаментов многих видов предполагает наличие специальной техники, которая, как правило, довольно габаритна и может нанести вред ландшафтной целостности вашей территории в отличие от буронабивных свай, установка которых может проводиться своими руками и редко требует какой-либо техники;
• Некоторые виды железобетона очень неустойчивы к таким процессам, как коррозия, она разрушает их внутреннюю структуру, что приводит к снижению надежности и устойчивости всей конструкции, в то же время качественные буронабивные сваи лишены этого недостатка и могут исправно работать без смотровых работ большое количество времени;
• Что касается больших городов с развитой канализационной системой или большим количеством подземных инженерных конструкций – буронабивные сваи не несут потенциальной опасности для этих коммуникаций, так как могут быть размещены в абсолютно любом месте и при желании передвинуты;
• Незначительный, но важный плюс – в отличие от других видов фундамент на буронабивных сваях устанавливается быстро и практически бесшумно.

• На первых этапах установки данного вида свай техник сталкивается с проблемой больших затрат бетона на отдельную сваю. К тому же в зависимости от вида грунта и его особенностей именно на этой территории сложно высчитать точный объем необходимого бетона – это объясняется тем, что почва вокруг установленной сваи обычно не утрамбовывается.
• Вторым значительным недостатком является большой объем именно ручных земляных работ. Проведение ручных работ дешевле и менее ресурсозатратно лишь в тех случаях, когда вы сами являетесь опытным застройщиком и понимаете все тонкости грамотной организации работы. В другом случае без помощи платных работников самостоятельная установка буронабивных свай может привести к плачевным результатам, что уже самому себе дороже.

• Следующий недостаток является общим для каждого вида фундамента и свайных конструкций – исключительная точность в вычислениях. Помните, что такие факторы, как уровень промерзания грунта, пучинистость почвы, уровень грунтовых вод, влияние внешних климатических факторов могут не побеспокоить вас на этапе установки свай, но обязательно напомнят о себе в будущем, так как факторы эти в большинстве своем могут изменяться.
• Важный недостаток – сложность или, вернее сказать, невозможность размещения подвального или цокольного помещения под зданием. При грамотной планировке вы сможете разместить небольшой погреб для овощей и продуктов под фундаментом здания, но даже в этом случае стоит быть осторожным – неравномерное распределение свай под зданием приводит к увеличению нагрузок на отдельные их участки. А это уже поломки, трещины и сколы.

Изучив все описанные выше плюсы и минусы, стоит сформулировать четкое определение буронабивных свай. Сваи буронабивного типа (некоторые называют этот тип «бурозаливной») – это такие сваи, для установки которых в почве предварительно выкапываются или бурятся отверстия нужной глубины и диаметра. Затем туда помещается армирующий каркас, который впоследствии заливается цементом (некоторые застройщики сначала заливают сваю цементом, а затем армируют под определенным давлением). После прохождения этих этапов работы и затвердевания бетона сваи соединяются между собой железобетонным основанием, и в итоге получается такой же ленточный фундамент, но уже на буронабивных сваях.

На данный момент отдельный стандарт ГОСТ по установке именно буронабивных свай отсутствует, однако существует отдельный список норм и правил, которых должен придерживаться техник при установке любого вида фундамента свайного типа. Это СНиП 02.03, 02.01 и 03.01. Каждое из данных правил было введено в производство еще в конце XX века, однако общие их положения ввиду незначительных изменений в процессах установки свай не изменились и по настоящий момент.

Если придерживаться требованиям СНиПов, до процесса установки буронабивных свай необходимо произвести расчеты геологического, гидрометеорологического и геодезического характера. Уже после проведения точных вычислений стоит выбрать: подходящий тип буронабивных свай именно для вашей территории, размер самих свай или опор. Некоторые из геологических и гидрометеорологических данных вы можете вычислить самостоятельно, с помощью эксперта-техника либо обратиться за фактической информацией в ближайшие гидрометцентры.

Нормы СП предполагают влияние климатических факторов и на сам процесс установки. Здесь технику рекомендуется:

• проводить размещение буронабивных свай во влажных почвах при термальных условиях внешней среды не ниже -10 гЦ;
• провести весь спектр мер для предотвращения замерзания бетонного состава до процесса заливки в скважину;
• обеспечить исправную работу техники в определенных условиях внешней среды.

В большей степени данные требования касаются, конечно же, условий среды при низких температурных значениях, так как большинство проблем возникает из-за процессов пучинистости почвы (для минимизации этих процессов следует использовать данные по промерзанию грунта на вашей территории). При высоких температурах, как правило, проблем с работоспособностью техники и заливкой раствора не наблюдается.

Кроме описанных рекомендаций, следует провести определенный комплекс мероприятий по подготовке территории для установки буронабивных свай.

Этот комплекс предполагает:

• установку заграждений и предупреждающих табличек на границах проведения работ;
• освобождение территории от всех ограничивающих передвижение или постройку элементов – они будут замедлять как процесс постройки, так и оказывать лишнее влияние и нагрузку на грунт (если объекты габаритные);
• удаление травяного покрова и всевозможных кустарников с места строительства – отдельные растительные элементы могут препятствовать проведению работ;
• обеспечение площадки водоотводными конструкциями – это как пригодится для будущей эксплуатации уже построенного дома, так и будет полезно в процессе самой застройки из-за не всегда благоприятных погодных условий или слишком высокого уровня грунтовых вод;
• организовать территорию постройки таким образом, чтобы вся необходимая для бурения и заливки техника могла беспрепятственно попадать на объект и перемещаться по нему.

Изготовка качественного фундамента на буронабивных сваях отличается некоторыми характерными особенностями. Это касается, как правило, характеристик используемых элементов крепления, фиксации и уплотнения как скважины, так и свайных конструкций. Рассмотрим характеристики элементов фундамента буронабивного типа. Первым важным элементом являются опалубки, их устройство и характеристики. Они уже были упомянуты чуть выше в материале в качестве фиксирующего элемента арматурных частей.

Возможно, многие из вас привыкли к пониманию опалубки как именно деревянного или железного элемента для придания форм бетону или железобетонным конструкциям.

Отчасти это технология касается и строительства свай, однако в этом случае в качестве опалубки могут выступать:

• цилиндрический свернутый рубероид (целесообразно в случае, если диаметр отверстия не превышает 50-60 сантиметров) – этот элемент обеспечит дополнительную гидроизоляцию арматурных частей в процессе заливки;
• асбестоцементная труба – она прочнее других аналогов, упрочняет всю конструкцию и оберегает от непреднамеренных механических повреждений;
• трубы ПВХ, ПП или трубы из других полимеров (этот тип применим для небольших, негабаритных и легких строений, пример тому – небольшой домик, банька, здание не более 2-3 этажей).

Опалубки могут быть как съемные, так и несъемные даже после заливки бетона. Техниками чаще всего используется первый тип, второй тип обеспечивает дополнительную фиксацию и гидроизоляцию железобетонного фундамента, однако первый более экономичен. Заметьте, что при использовании некоторых видов полимерной опалубки стоит учитывать уязвимость некоторых видов к прямому солнечному свету. При упоминании опалубки стоит сказать о способе крепежа стенок отверстия путем применения обсадной трубы – она выполняет в какой-то степени похожую функцию, однако чаще всего не вынимается из трубы, хотя бережливые застройщики и застройщики с ограниченными финансами могут поступать иначе.

Многие неопытные строители не обращают внимания на такой важный параметр, как качество и правильная установка армированных элементов в буронабивном фундаменте. Часто допускаемой ошибкой в определении роли арматурных частей для свай является просто их наличие или отсутствие. Иначе говоря – если они есть, то уже хорошо. Это в корне неверный подход, и он может быть применим для небольших частных строений, но если будете игнорировать данный фактор при постройке крупногабаритных зданий, вы рискуете надежностью всей постройки.

Исходя из норм СНиПа, арматурный каркас представляет собой конструкцию от 4 и более вертикальных стержней с диаметром не менее 10 мм. Сама конструкция арматурного каркаса, по сути, является цилиндром – скреплением стержней специальными горизонтальными хомутами (металлическими, как правило). Стоит заметить, что при погружении арматурного каркаса в подготовленную скважину верхушки стержней должны на 20-40 сантиметров выпускаться из высшей проектной точки скважины (либо из точки обсадной трубы, опалубки) – это необходимо для последующего крепления железобетонного фундамента.

Отметим, что размещение армированного каркаса при бутобетонной закладке (с использованием щебня или бутового камня, которые вгоняются в бетон путем оказания вибраторного давления) может быть проблематично. В этом случае армированные элементы размещаются не по всей высоте конструкции, а только в верхней части сваи. Такой метод применяется в двух случаях: когда застройщик хочет укрепить сваи натуральным путем; при желании сэкономить на бетонной смеси.

Еще один важный момент в установке буронабивного фундамента – это правильное размещение ростверка и соответствие его функций требуемым характеристикам. Важна ли грамотная установка ростверка, или достаточно просто разместить его на сваях – вопрос скорее риторический. Ростверк выполняет главную функцию в работе фундамента – распределяет оказываемое давление и нагрузку от здания на сваи или грунт. Отличие ростверка буронабивного фундамента от ростверка обычного ленточного типа в том, что он опирается не на грунтовые породы в подготовленных траншеях, а на концы армированных стержней, вырастающих над сваей.

Запомните, в зимнее время велик риск деформации почвы из-за процессов пучинистости – для фундамента свайного типа это распространенная проблема, поэтому во избежание повреждения самого фундамента стоит оставлять зазор 15-20 сантиметров между его основанием и землей. Если вы уже установили ростверк и высота от земли ниже приведенной – советуем расположить под ростверк 5-сантиметровый слой пенопласта, он воспрепятствует вспучиванию и обычно восстанавливает свои формы в более теплый период.

Стоит привести пошаговую инструкцию, при использовании которой и после проведения описанных выше предосторожностей и мер техник сможет построить качественный буронабивной фундамент своими руками.

Итак, строитель должен придерживаться следующих действий:

• выполнение измерительных и разметочных работ – для грамотного их проведения техниками подготавливаются или заказываются специальные чертежи с учетом как территориальных, так и технических особенностей постройки;
• определение вида свай – висячие сваи (которые не достигают плотного грунта) и сваи-стойки (свайные конструкции, опирающиеся на твердые породы), первый тип больше применим на спорных участках грунта – с высоким уровнем грунтовых вод, с возможными сдвигами грунта и с большой пучинистостью почвы в зимний период;
• установка бурильной установки на точке бурения;

• проведение бурения скважины необходимых технику значений глубины и диаметра (два этих параметра выбираются заблаговременно до начала постройки в зависимости от габаритов здания и вида грунтовых пород);
• ввод глиняного раствора – это необходимо для предотвращения процессов осыпания стенок отверстия, да и потом – глиняная поверхность не пропускает влагу от грунтовых вод и становится своеобразным естественным внутренним укреплением отверстия;
• шламовые элементы (или те же продукты бурения – всевозможные породы, примеси, напластования, получаемые при бурении) должны быть извлечены на поверхность буровым раствором или механическим способом (все зависит от вида бурения);

• если объект большой и габаритный, а будущие свайные элементы требуют исключительного армирования, застройщик использует специализированную технику для погружения арматурных элементов на всю глубину уже прорытой скважины (в зависимости от глубины этот процесс может проходить под давлением);
• после помещения в отверстие, арматурные элементы фиксируются упорами, такими упорами могут быть опалубки, разновидности которых мы рассмотрим ниже;
• после вышеописанных процедур отверстие заполняется бетоном (в зависимости от глубины свайной конструкции бетон может доставляться специальной техникой или вручную, однако бетонирование в любом случае не должно длиться дольше 3 часов – это норма СНиП);
• дальнейшие действия предполагают бурение и заполнение скважин уже в другой точке по описанной схеме, очередные измерительные действия и скрепление всех свай железобетонным ленточным фундаментом.

Процесс установки любого фундамента базируется на четких и сухих цифрах. Как бы ни хотелось думать иначе, но малейшая ошибка в установке фундамента – и вы можете обеспечить себя и свое строение постоянными ремонтами с земляными работами и множеством финансовых затрат. Избежать этого просто – всего лишь стоит учитывать как можно более широкий спектр факторов, способных повлиять на надежность вашего фундамента. Это, конечно, касается и фундамента на буронабивных сваях.

Приведем полный список параметров, которые, так или иначе, оказывают влияние на безопасность установки буронабивного фундамента:

• площадь и длина фундамента/ростверка, а также его высота, площадь боковой поверхности и подошвы – так вы сможете рассчитать среднее давление от здания на отдельную часть фундамента и сваю (не забывайте учесть параметры внутренних перегородок);
• средние затраты бетона или бутовых элементов – это позволит высчитать возможности жесткости и прочности отдельной сваи – здесь стоит учитывать присутствие или отсутствие осадных труб, опалубки, гидроизолирующих элементов (не забывайте, что начальные планируемые затраты бетона почти в 100% случае чуть ниже объема, затрачиваемого в итоге);

• нагрузка и давление на отдельную сваю, и нагрузка на породу от веса здания и фундамента;
• требования и рекомендации к армированному каркасу должны быть соблюдены – это диаметр от 1 см, количество, длина и вес арматурных стержней, диаметр и шаг хомутов крепления по СНиП для вашего строения;
• характеристики опалубки (в зависимости от используемого вами материала для опалубки эти значения по ГОСТу сильно варьируются);
• кроме всего этого, учитывайте внешние климатические условия, которые уже были упомянуты выше.

Часто случается, что к воздвигаемым частными застройщиками зданиям не могут быть применены некоторые из видов расчетов, это может быть оправдано такими факторами, как установка дополнительных конструкций и элементов на территории (к которым до строительства не могут быть применены точные расчетные операции), применение индивидуального вида фундамента (иностранные, малопопулярные или не так широко известные типы фундамента) и некоторые другие. Это распространенная ситуация на сегодняшний день, так как возрастает число индивидуальных проектов, становится все больше смелых дизайнерских решений в постройке зданий. В таком случае застройщик должен воспользоваться нормами, правилами и таблицами с данными в СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.03.01-87, СНиП 52-01-2003 и ГОСТ Р 52086-2003. Изучение этих документов позволит вам определить оптимальное количество свайных элементов, вычислить глубину укладки свай, нагрузку на почву и фундамент именно на вашей территории, и наверняка будет полезным для начинающих строителей.

Процесс расчета буронабивного фундамента прост. Для начала нужно рассчитать вес всех конструкций фундамента, учесть примерный вес мебели, людей, стеновых преграждений, лестниц, надстроек, нагрузки от снега или дождя. Следующим этапом будет определение несущей способности отдельной сваи, она будет зависеть от таких параметров, как диаметр и длина сваи, характеристики арматурного каркаса, нагрузок грунтовых пород и их свойства. Вы можете вычислить несущую способность свай исходя из данных, полученных путем штамповых испытаний

После расчетных мер строителем проводятся корректировочные работы, которые включают оптимизацию количества свай (если количество нечетное, оно, как правило, округляется до четного числа) и проверку всей конструкции на наличие повреждений и трещин. Количество свай, как и расстояние между ними, определяется весом постройки и диаметром самих свай. При размещении свай учитывайте, что их установка по углам и местам сопряжения стен у здания обязательна. В противном случае нагрузка и давление на определенные участки фундамента могут быть приближенными к критическому значению.

Ознакомившись с рекомендациями специалистов, можно понять, что не стоит пренебрегать правилами установки буронабивных свай. Любой фундамент – основа здания, его «сердцевина». Основательная неточность в просчетах – и считайте, что вместо положенных 100 лет, ваш дом простоит всего 30-40. Учитывайте этот факт при желании сэкономить на качестве бетона или на количестве армированных стержней, не забывайте пользоваться нормами СНиПов и ГОСТов, они созданы не для ограничения вашей деятельности и не для сковывания действий на объекте, а лишь для вашей безопасности и безопасности других людей.

О том, как сделать буронабивные сваи своим руками, смотрите в следующем видео.