Современные технологии устройства барьерных и ограждающих конструкций дают возможность для каждого проекта подобрать оптимальное решение. Методы свайного строительства считаются наиболее гибкими и универсальными с точки зрения монтажа, но у них есть существенные недостатки наподобие низкой прочности. Технология установки буросекущих свай как раз позволила минимизировать негативные факторы эксплуатации столбчатых оград, повысив надежность их конструкции.
Устройство буросекущих элементов
Основу сваи формирует цилиндрический ствол с полостью, предназначенной для заливки бетона. Существуют разные форматы технического исполнения, которые в итоге определяют и назначение конструкции. В простейших вариантах это нетолстый ствол с диаметром 50 см, по всей линии имеющий одинаковую формацию. Для строительства фундаментов могут применяться длинные 40-метровые конструкции, толщина которых может достигать 150-200 см. Причем нижняя часть иногда выполняется с расширением. Собственно, в базовом устройстве буросекущие сваи могут напоминать буронабивные стержни, применяемые по типу обсадных труб. Принципиальным же отличием буросекущего элемента является сплошное размещение обсадных труб так, чтобы один бетонный стержень впоследствии сопрягался с соседним. Так формируется плотная ограда по всему периметру котлована.
Требуемое оборудование и спецтехника
В процессе устройства ограждения используются два основных вида техники – землеройная и бетоносмесительная. Также в некоторых случаях задействуют подъемники с кранами для манипуляций с обсадными конструкциями. Что касается землеройного оборудования, то скважины под сваи выполняются буровыми машинами или стационарными установками. Допускается и вариант ручной разработки отверстия в грунте, но это касается лишь небольших по диаметру скважин. Далее автобетоносмеситель позволит заполнить буросекущие сваи бетонным раствором. Сама смесь в итоге и образует несущий или ограждающий ствол с элементами армирования. После застывания каркас останется, а обсадная труба извлекается. Эту задачу выполнит стреловой кран или подъемная блочная конструкция – опять же, выбор той или иной тактики решения задачи на конкретном этапе зависит от масштабов проекта и требований к нагрузкам.
Расчет буросекущих свай
На этапе разработки проекта главный инженер должен определить количество и параметры используемых свай. Исходные данные составляют широкий перечень показателей от типа грунта до внешних условий эксплуатации. В среднем считается, что монолитная ограждающая конструкция по периметру котлована сможет выдержать порядка 100 т. Несущая способность одной буросекущей сваи диаметром 150-200 мм на песчаном грунте средней плотности составляет более 1000 кг. Иными словами, на среднее по нагрузке здание будет достаточно 80-100 свай. На конечные цифры будут влиять и другие параметры – например, сопротивление грунта, определяемое по результатам геодезических исследований. К примеру, на глинистом грунте при заглублении сваи на 5 м нагрузка будет составлять 650 кПа. Отсюда можно определить оптимальный диаметр и площадь основания (башмака) сваи. Так, толщине в 200 мм будет соответствовать оптимальная площадь в 300-320 см2.
Технологические этапы сооружения конструкции
После проведения подготовительных мероприятий с расчисткой рабочей площадки выполняются следующие операции:
- На контрольных точках выполняется бурение скважин. В них погружаются обсадные трубы, производится укрепление конструкции.
- Нижняя часть трубы проверяется на герметичность. Показателем надежности будет отсутствие грунтовых вод в башмаке.
- Наполнение бетоном. С помощью шланга бетоносмесительной машины раствор точечно заливается в нишу обсадной трубы. Также технология устройства буросекущих свай предусматривает возможность погружения армирующего каркаса. Это следует сделать, пока смесь не застыла.
- Извлечение несущей конструкции. Обсадная труба поднимается краном после первых признаков отвердения. Важно, чтобы раствор не был кристаллизован до конца, иначе труба не будет изъята.
- Выстаивание. Образование бетонных свай с набором прочности.
- Обвязка. После устройства группы свай выполняется их обвязка армирующим металлическим поясом.
Техника заполнения свай бетоном
Наиболее ответственный этап создания буросекущей конструкции, поэтому его следует рассмотреть отдельно. Первоначально бетонный раствор направляют вниз по обсадному туннелю до самого дна скважины. Нижний башмак убирается, после чего должно начаться заполнение затрубного пространства. Далее производится наполнение ствола до самой головной части. Стенки при этом должны быть расчищены, иначе на поверхности конструкции образуются дефектные зоны. После окончательного заполнения раствором монтируются каркасы буросекущих свай из металлической арматуры. Усиливающие конструкции должны быть изначально подготовлены для закладки по вертикальному каналу.
Важно подчеркнуть несколько нюансов, соблюдение которых позволит рассчитывать на долговечность сооружения. Во-первых, укладка смеси производится без перерывов. Не допускаются даже минутные задержки, связанные с перестановкой оборудования. Этот момент следует продумать перед началом заливки. Во-вторых, некоторые скважины в сопряжении с обсадными трубами могут давать эффект толчкообразного засасывания, что нарушит стабильность подачи раствора. Исключить этот фактор позволят небольшие раскачивания трубы путем приложения возвратно-вращательных движений в пределах допустимого радиуса (как позволят фиксаторы наподобие хомутов).
Техника уплотнения залитого бетона
Не в каждом случае, но после заливки бетона может потребоваться его трамбовка. Это операция избавления от воздушных пузырей в структуре раствора, а также интенсивного размешивания массы. Трамбование выполняется с помощью виброуплотнителя, механические колебания которого способствуют оседанию бетона. Операция длится 30-40 мин, после чего инструмент плавно вынимается из раствора и сразу очищается. К этому моменту на поверхности может оказаться цементное молочко, которое следует убрать.
Контроль выполненной работы
Проверку конструкции осуществляет мастер или прораб, а также геодезист. Контролю подвергаются армирующие каркасы, элементы обсадки, части свай в верхней точке, проверяется соответствие нормативным размерам и т.д. Обычно данные мероприятия проводятся путем визуального осмотра с учетом проектных или паспортных данных от завода-изготовителя обсадных конструкций. Операционный контроль начинается с самого изготовления сваи и производится на каждом этапе от бурения до монтажа пояса обвязки. На этих стадиях важно контролировать точность положения ствола. В частности, до застывания бетона должна выполняться проверка вертикальности буросекущей сваи при помощи уровней и нивелиров. Корректно установленная обсадная труба фиксируется и усиливается опорными элементами. Что касается задач геодезиста на этапе контроля, то он выполняет разбивку свайного поля, после чего составляет технологическую карту стройплощадки с обозначением точек размещения свай.
Применение буросекущих свай
Технологии устройства свайных несущих и ограждающих конструкций применяются в случаях, когда нет возможности использования более простых решений. Например, на песчаных или глинистых почвах обычно исключается строительство ленточных фундаментов – как для тех же оград котлована, так и для ростверка будущего здания. Причем строительная отрасль – это хоть и основная сфера использования данной конструкции, но не единственная. В зонах точечной застройки буросекущие сваи могут быть полезны как средство подготовки небольшой по площади, но прочной инженерной конструкции. Это касается технологических ответственных сооружений, в плотном фундаменте для которых нет необходимости, но и лишать объект надежной несущей базы нельзя. Подобные задачи могут решаться и более привычными столбчатыми элементами наподобие винтовых свай, но, опять же, в условиях проблемного грунта и эти стержни не всегда допускаются.
Заключение
Сама по себе специфика технического устройства буросекущих конструкций и в процессе строительства, и в ходе эксплуатации проявляется как с положительных, так и с отрицательных сторон. Специалисты к бесспорным преимуществам технологии относят высокую степень надежности формируемого каркаса, возможность проведения работ в зимнее время, небольшие финансовые затраты и универсальность метода. Что касается недостатков буросекущих свай, то технология предполагает использование сложных организационных схем при подготовке и производстве работ. Это связано с подключением техники, обслуживающей бетонный раствор на нескольких этапах, а также с необходимостью попеременного использования оборудования на стройплощадке с минимальными временными промежутками. Возможны варианты замены спецтехники на ручные методы выполнения отдельных задач, но это касается лишь узкой категории проектов.
