Технология бурения скважин под сваи
Бурение скважин под сваи при довольно стремительном развитии строительства становится все более популярным.
Для того чтобы грунт не обрушался, устье скважины необходимо укрепить дополнительным металлическим патрубком.
Большинство зданий возводится именно с использованием технологии строительства на сваях. Это позволяет достичь не только высокой устойчивости и прочности, но и сократить сроки строительства и его стоимость.
Этот процесс способствует максимальному укреплению фундамента здания. Применение данной технологии позволяет значительно снизить нагрузку построенного здания на грунт и не создает дополнительной нагрузки на фундаменты соседних, уже возведенных сооружений, что позволяет не допустить дополнительных динамических нагрузок. Когда идет строительство нового здания около уже существующего, используется забивка рядного шпунтового ограждения, уберегающего старые сооружения от дополнительных нагрузок и не допускающего обрушения грунта.
Это весьма актуально при строительстве на неустойчивой почве с низкой плотностью грунта и в местах повышенной сейсмической активности. Установка подобного фундамента позволяет проводить строительство в различных климатических условиях вне зависимости от времени года.
Схема процесса бурения скважин под фундамент.
Наиболее распространены и пользуются спросом буронабивные скважины. Зачастую после бурения возникают проблемы с осыпанием грунта. Для устранения подобной проблемы внутри скважин производится установка специальных труб, предотвращающих осыпание грунта и помогающих сохранить форму скважины до тех пор, пока не закончится строительство.
Устанавливают сваи в грунт не только когда идет строительство новых домов, а также они могут использоваться для укрепления фундамента уже построенного здания, для укрепления склонов.
Общие сведения о буронабивных сваях
До недавнего времени фундаменты на буронабивных сваях в основном использовались в портовом строительстве и мостостроении, однако в последнее время они получили более широкое применение в гражданском и промышленном строительстве.
Существует 3 основных типа буронабивных свай:
- Устраиваемых в маловлажных и сухих связных грунтах, которым не требуются специальные мероприятия по укреплению стенок скважин;
- Изготовляемых в слабых, обводненных и несвязных грунтах, стенки скважин которых придерживаются от обрушения сильным давлением воды;
- Возводимых в аналогичных грунтовых условиях с закреплением стенок с помощью обсадных труб (инвентарных или неизвлекаемых).
Строительство буронабивных свай в маловлажных и связных сухих грунтах
Схема устройства буронабивной сваи.
Монтаж буронабивных свай в маловлажных и сухих грунтах, например, лессовых, производится с помощью буровых агрегатов, которые снабжены рабочими механизмами, действующими по технологии вращательного бурения (ковшевой бур или шнековая колонна), разбуривающими скважину в грунте необходимой глубины и диаметра в зависимости от проекта и используемого оборудования. С целью предотвратить обрушение грунта устье скважины обсаживают металлическим патрубком. Производится бурение с периодической выемкой грунта на поверхность с последующей отгрузкой его в автотранспорт.
По достижении забоя скважины проектной отметки при необходимости по длине скважины или в ее нижней части устраивают уширения путем разбуривания полости с помощью специального приспособления под названием уширитель. После окончания бурения скважина освидетельствуется и после ее приемки при необходимости в нее производят монтаж арматурного каркаса и бетонируют.
Бетонирование производится посредством вертикально перемещающейся трубы. Используемые бетонолитные трубы – секционные, со стыками разных конструкций. Когда производится монтаж свай по данной технологии, к стыкам бетонолитных труб особых требований по герметичности не предъявляется, поэтому основная задача стыков – обеспечить надежное и быстрое соединение секций труб. Бетонную смесь подают в приемную воронку бетонолитной трубы с помощью специального приемного бункера или непосредственно из автобетоносмесителя.
Схема бурения скважин с расширением
Бетонную смесь приготавливают на месте или доставляют централизованно. Бетонолитная труба по мере бетонирования извлекается из скважины. Уплотнять бетонную смесь в скважине при этом можно при помощи вибраторов, которые укрепляют на приемной воронке бетонолитной трубы.
Закончив бетонирование скважины, голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе. По данной технологии наиболее часто производят монтаж буронабивных свай диаметром 400, 500, 600, 1000, 1200 мм и до 30 м длиной. Буронабивные сваи такого типа находят широкое применение в гражданском и промышленном строительстве.
Технология возведения буронабивных свай с укреплением стен скважины от обрушения излишним давлением глинистого раствора или воды
Данная технология используется когда производится монтаж буронабивных свай в обводненных неустойчивых грунтах.
Бурение скважины производят вращательным способом, но при необходимости проходки скальных прослоек могут быть использованы сменные рабочие детали ударного типа (долота, грейферы). Стены скважины в данном случае поддерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором в скважине.
Схема бурения скважин с применением глинистого раствора
Массовый монтаж буронабивных свай связан с необходимостью заготовки и транспортировки больших объемов глинистого раствора, а в дальнейшем либо восстановлением, либо удалением со строительной площадки применяемого раствора. Это создает некоторые трудности в проведении работ зимой, кроме того, при установке буронабивных свай с использованием глинистого раствора усложнен контроль качества бурения скважины.
Принцип крепления стенки скважины избыточным давлением воды, которая была залита в скважину, превысив уровень грунтовых вод, заключается в том, что излишний напор образует гидродинамический поток воды в окружающий грунт из скважины. При этом создаются силы, которые препятствуют оплыванию и обрушению стенок скважины. Условием, которое необходимо при производстве работ данным методом, является превышение уровня грунтовых вод уровнем воды в скважине. Величина превышения должна составлять, как правило, не меньше трех метров.
Описанный выше способ крепления стенок скважин от обрушения считается наиболее простым, однако является не вполне надежным, труден в зимних условиях и требует безупречной организации работ.
После того как бурение скважины и зачистка забоя окончены, в нее производится установка арматурного каркаса, скважину бетонируют способом вертикально перемещающейся трубы. Если бетонирование происходит под водой, пользуются бетонолитными трубами с быстроразъемными герметичными стыками. Формование и бетонирование головы сваи осуществляется таким же методом, как бетонирование свай в сухом грунте.
Применяются буронабивные сваи длиной до 30 метров, диаметром от 600 до 1700 мм, с уширением до 3500 мм и изготовленные по описанной технологии.
Изготовление буронабивных свай с креплением стен скважин от обрушения при помощи обсадных труб
Обустройство буронабивных свай по данной технологии возможно в различных гидрогеологических и геологических условиях. При изготовлении свай обсадные трубы, удерживающие стенки скважин, можно оставлять в грунте.
В зависимости от типа проходимого грунта при ударном бурении по мере разработки скважины обсадную трубу погружают в грунт и следуют за забоем или опережают его до проектной отметки. Отдельные секции обсадной трубы при этом наращивают по мере надобности.
Схема методов бурения скважин
При вращательном методе бурения в первую очередь проходят лидерную скважину на длину одной секции обсадной трубы, затем в скважину погружают обсадную трубу. Затем производят бурение следующего участка, после этого в скважину наращивают и погружают очередную секцию обсадной трубы. Так бурение ведут до проектной отметки.
Скважины бурят не только при строительстве домов, но и для проведения надземных, внешних водомагистралей, газоснабжения. Чистая вода нужна людям, поэтому высоким спросом всегда пользуется буровая установка для бурения скважины на воду. Перед тем как будет приобретена буровая установка на воду, необходимо узнать как можно больше об условиях ее эксплуатации: в каких местностях вы собираетесь бурить, насколько глубоко залегают грунтовые воды, какие преобладают породы.
Вода, протекающая под землей, может быть артезианской или грунтовой. Грунтовые воды обычно находятся неглубоко от поверхности земли, так что для того чтобы их добыть, достаточно глубины простого деревенского колодца. Для их добычи не требуется большая и мощная установка для бурения на воду. Но грунтовые воды не всегда чисты и пригодны для употребления. Все зависит от экологии в данной местности. Если почва загрязнена, то воду, содержащуюся в ней, грунт отнюдь не только насытит полезными минеральными веществами, но и может отравить опасными для здоровья и жизни химическими соединениями или заразить бактериями.
Артезианские воды – другое дело. Они залегают глубоко под землей, за то гораздо меньше подвергаются вредному воздействию окружающей среды. Однако добывать их намного сложнее. Буровая установка на воду в данном случае требуется уже немалая, так как артезианские воды располагаются от 100 метров под землей и глубже. Буровая установка сделает скважину нужного размера и даст доступ к чистой воде.
