Буронабивные сваи с обсадной трубой: особенности и принципы проведения работ

Скважина с обсадкой гарантирует высокое качество основания постройки, длительный срок эксплуатации фундамента и возможность извлечения сваи при аварийных работах. Технология, использующая буронабивные сваи с обсадной трубой, дает возможность выполнить начальный этап строительства на сложных грунтах в более короткие сроки. Такой способ более затратный, но очень эффективный, если потребуется извлечь часть сваи или фильтра из отверстия. Обустройство фундамента и выбор обсадных труб имеет свои особенности.

Технология с применением БНС и обсадной трубы позволяет строить надежные здания на сложных грунтах

Разновидности набивки свай

Буронабивные сваи – один из наиболее эффективных методов обустройства заглубленного фундамента. Его особенность – скважины бурят до требуемой отметки, под сваи формируется ствол с увеличением нижней части и набиванием бетонной смеси (грунта или песка). Так называемое «уширение» нижнего отрезка образуется при бурении грунта специальным оборудованием, позволяющим распирать породу. После этого производится  трамбовка бетонной смеси. Иногда используют взрыв направленного действия внизу скважины с целью уплотнения.

Цилиндрические полости в грунтах получают разным способом, из-за чего набивка сваи классифицируется на:

1. Буронабивные.
2. Песчаные.
3. Грунтобетонные.
4. Пневмонабивные.
5. Частотрамбованые.
6. Вибротрамбованые.

Грунты «диктуют» свои условия по выбору технологии, но на сегодня есть возможность строить высотные здания практически в любых условиях, благодаря использованию одной из них. Специалисты определяют, какой метод будет наиболее эффективным:

• без укрепления стенок колодца;
• с глинистым раствором для крепления пробуренного ствола;
• с применением обсадных изделий.

Вид установки свай определяется в зависимости от типа почвы, во многих случаях требуется укрепление пробуренного ствола

Предназначение обсадки в скважинах

Использование обсадных труб – это  формирование скважин разного функционала, включая строительство, нефтедобыча или извлечение питьевой воды из глубоких пластов. Они выпускаются зарубежными и отечественными предприятиями по ГОСТу 632–80.

Обсадные трубы имеют характерную форму с подготовленным стыком – для удобства соединения. В некоторых случаях используется сварка или состыковка посредством специальных фиксаторов прижимного типа. Трубы выпускают из разных материалов, преимущественно это асбестоцемент, нержавейка или пластик. Реже используют чугун, дерево и некоторые разновидности полимеров – при бурении свай для бытовых нужд. Все они предупреждают осыпание грунта и заиливание вырытых скважин.

Применение обсадных труб для свай – возможность работы в любых условиях, а сами цилиндрические изделия можно на время оставлять в грунте или извлечь из отверстий. Это так называемые «инвентарные» трубы. Бурение скважин производится посредство специального оборудования (ударным или вращательным методом).

Внимание! В промышленности пригодны только стальные и пластиковые трубы, которым нередко отдают преимущество  из-за их доступности.

Трубы имеют разную форму и диаметр, овальность и разностенность, показатель непрямолинейности (повышенной точности), на который существует стандарт:

• изделия от 33,5 мм до 89 мм – в пределах 0,3 мм;
• изделия диаметром от 108 мм до 146 мм – в пределах 0,5 мм;
• в изделиях большего диаметра допустима погрешность более 0,7 мм.

При установке буронабивных свай в качестве обсадки чаще всего используют стальные трубы

Обсадные асбестоцементные трубы для свай имеют толстые стенки, но они более хрупкие, чем другой ассортимент. Их охотно приобретают, благодаря доступности, но у неопытных работников они вызывают некоторые затруднения при организации бурения.

Монтаж обсадной шахты производится поэтапно – каждая труба крепится к предыдущей. В зависимости от технологии, трубы точно также по секциям демонтируют или оставляют в грунте. Об этом должна быть соответствующая запись в журнале технических работ и акте приёмки (на каждую сваю).

Обязательна очистка бурильного проема для свай от осыпавшихся грунтов по завершении данного этапа работ. Используется специальный бур или «штанга Келли» с регулировкой положения лопастей, имеющих функцию захвата.

Преимущество технологии с применением буронабивных свай

Обсадная труба – надежный способ укрепления грунтовой стенки в формируемых отверстиях. Трубы для буронабивных свай состоят из жестко соединенных секций. Использование данной технологии на практике эффективно не только на проблемных грунтах, но и при застройке зданий в мегаполисах на малой площади. Скорость отработки и себестоимость монтажа зависит от основных факторов:

• общее состояние оборудования для бурения;
• диаметр и глубина скважины;
• тип грунтов.

Принцип технологии устройства буронабивных свай с обсадной трубой довольно прост. При формировании глубоких стержней поэтапно формируется буровая шахта со сцеплением труб одна за другую. Важна плотная фиксация обсадных изделий (из любого материала) по мере продвижения вглубь.

1. На подготовленное место устанавливают буровое оборудование, которое делает скважины проектной ширины и глубины.
2. Пластиковые или металлические обсадные трубы для буронабивных свай заглубляют посредством вкручивающего трубы ствола. Требуемый уровень заранее фиксируется в проектной документации.
3. Фрагменты труб сцепляют между собой тем способом, который предусмотрен у изделий из того или иного материала, так называемой «опережающей проходкой».
4. Когда буровой столб полностью сформирован, удаляется грунт, осыпавшийся во время формирования отверстия.
5. В подготовленную шахту вставляют каркас из арматуры под сваи.
6. Подготовленная цементно-песчаная смесь подается порционно – через бетонолитную трубу (набивка свай).
7. Из скважины обсадку извлекают секция за секцией.

В подготовленную скважину заливают небольшими порциями цементно-песчаную смесь

Преимущества безопасной технологии ввода буронабивных свай с обсадной трубой:

• возможность работы возле близко расположенных сооружений, благодаря отсутствию ударных и вибрационных процессов при выемке грунта;
• работа в сложных грунтах (плавуны, водонасыщенные, слабые и осыпающиеся, солончаковые);
• гарантия идеальной вертикали и стопроцентное качество бурения;
• высокая производительность бурового оборудования,
• возможность глубинной работы с перекрытием горизонтов;
• безопасность ведения свайных работ;
• стопроцентная защита скважинных шахт от обрушения и контроль всех этапов процесса;
• защита буровой шахты от грунтовых вод;
• экономия бетона при эффективной заливке (без шеек);
• минимизация количества просчетов при монтаже;
• разбуривание, уширение, извлечение валунов и крупных фракций при работе буром;
• контроль соответствия проектных параметров практической работе;
• максимально возможная несущая функциональность колодца за счет качественной стенки.

Одной из разновидностей обсадных труб являются пластиковые изделия. Полимерные детали выпускаются для разных целей из таких разновидностей материалов:

• ПВД – полиэтилен высокого давления;
• ПНД – полиэтилен низкого давления;
• ПНП – полиэтилен низкой плотности;
• ПВХ – поливинилхлорид.

Толщина стенки обсадных труб варьируется в пределах 40мм. Эти изделия отличаются массой преимуществ:

• достаточной герметичностью соединения;
• отсутствием коррозийных процессов;
• невысокой стоимостью относительно металлических изделий;
• малым весом;
• высокой сопротивляемостью к химической или другой агрессивной среде;
• ускоренный монтаж из-за простого соединения отрезков обсадного цилиндра.

Полимерные обсадные трубы можно применять только для устройства водяных скважин бытового назначения

Единственный минус – обсадные трубы из пластика не отличаются большой прочностью, из-за чего легко разрушить их целостность резким ударом острым инструментом и в качестве обсадки с БНС они не подходят. Эти изделия предпочитают использовать из-за невысокой стоимости и практичности для бурения бытовых скважин под водоснабжение частных домовладений.

Рекомендации по работе в разных грунтах

На территории с агрессивными (природными и производственными) водами от буронабивной технологии с применением данного материала нередко отказываются в пользу асбестоцементных изделий. Без укрепления стенок прорабатывают буровой стержень в набухающих и тугопластичных грунтах.

В сложных геологических условиях трудно обойтись без устройства буронабивных свай с применением обсадных труб. Ее используют и на местности с большой вероятностью оползней и схода лавин, при этом обсадные трубы не вынимают. Иногда приходится укреплять стенки колодца под избыточным давлением воды. В таких условиях специалисты не рекомендуют применять описанную выше технологию.

По завершении работ трубные секции демонтируют, но если предполагается по проекту, то их оставляют в грунте. Иногда это требуется для дополнительной защиты бетонных свай от движения грунта в сложных геологических или сейсмических условиях. 

Выбор диаметра изделий

Изделия разного диаметра предлагаются в специализированных каталогах под буронабивные сваи с обсадной трубой. Эти параметры указаны на маркировке и описаны в технической документации (внутренний и внешний) диаметр. Благодаря этому есть возможность наиболее точной подгонки труб под выработку отверстия буром, в соответствии с международными стандартами:

1. Внешний диаметр маркируется – в пределах от 620 мм до 2500 мм.
2. По внутреннему диаметру – в пределах от 640 мм до 2580 миллиметров.

Полезная информация! Не обязательно приобретать трубы большого диаметра ради увеличения производительности водонапорной скважины. Она не может дать больше воды, чем ее может принять водопровод на поверхности и выжать водоносный слой под землей. Диаметр труб должен быть пропорциональным пропускной способности скважины!

Максимальный диаметр обсадных труб, применяемых с буронабивными сваями, составляет 2580 мм

Специалисты рекомендуют при бурении как можно чаще поднимать бур и производить выемку грунта. По завершении бурения 2–3 дней выводить грунтовую жижу и откачивать воду из скважины, чтобы оформить максимальное расширение. Это важно для большего притока воды в скважину.

Глубокий колодец (до 15 м) можно сделать своими руками с помощью аренды оборудования с использованием буронабивных свай с обсадной трубой. Понадобятся бур, тренога для упора, ворот для вращения и соединительные элементы для фиксации труб.

Такую же буровую технологию применяют при основании фундамента, и  укрепление стенки производится оптимальным методом. Если самостоятельное выполнение работ кажется затруднительным, можно выполнить часть работ, например, подготовить участок. Наиболее сложные этапы данной технологии доверить специалистам.

Расценки на данный вид работ везде разные, и фирма-исполнитель обязаны представить смету или другую отчетность, где указаны региональные тарифы. Они включают расходы на покупку и доставку труб (если их еще не было). Расценки на монтаж буронабивных свай (по обсадной технологии) должны учитывать:

• составление проекта;
• материал труб;
• тип технологии;
• глубину и ширину скважины;
• геологию участка;
• сроки выполнения работ (срочный или обычный процесс);
• состояние техники;
• общий объем работ (количество скважин).

У каждой технологии есть свои ограничения и преимущества. Все плюсы и минусы необходимо взвесить, принимая решение о выборе методов бурения и укрепления стенок. Однако во многих случаях отдают предпочтение именно технологии, предполагающей применение буронабивных свай с обсадной трубой. Методы укрепления бурового ствола успешно применяется во многих регионах РФ и других странах.