Буронабивные сваи. Размышления о применении

В далеком 1971 году появился нормативный документ по устройству коротких буронабивных бетонных свай для малоэтажных зданий — ВСН 5-71 (Ведомственные строительные нормы). Из-за кажущейся простоты исполнения и появления так называемых «ямобуров» они получили широкое применение в строительстве, а точнее при возведении фундаментов загородных домов, бань, гаражей и других строений. Не вдаваясь в подробности устройства данного вида фундаментов, строители делают его «на глазок», иначе сказать нельзя. Поскольку и диаметр и длина сваи принимается из тех, «кто сегодня свободен». Это зачастую 250-350мм в диаметре и длиной 3000мм – откройте рекламную газету. Но даже при этом немногообразии, шаг свай подбирается, как ранее было сказано – «на глазок», т.е. примерно или субъективно. Обязательно сваи ставят в пересечении стен, а также в углах, а далее – равномерно, просто равномерно.


А что же говорят нам нормативные документы про этот вид свай? Возьмем свод правил СП 50-102-2003  «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и почитаем некоторые его пункты:


6.5 Буровые сваи по способу устройства подразделяют на:


а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод — с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;


б) буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;


в) буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня;


г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;


д) буроинъекционные диаметром 0,15—0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ);


е) буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком;


ж) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;


з) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой (см. подпункт «г») тем, что после образования и заполнения камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.


При выполнении работ по устройству свайного поля вы когда-нибудь видели применение обсадных труб или многосекционного вибросердечника? А может строители выполняли уплотнение щебнем или может взрывом? А может им помогали инженеры (наверно электронщики?) с рязрядно-импульсной технологией? Ну, конечно же, нет, я лично такого не видел, хотя такое чудо должно быть – ведь не зря же все это придумали. А видел вот что: делается отверстие в земле, точнее много отверстий; далее не следует уплотнений или любых других мероприятий в забое; подается бетон сверху! по лотку из миксера; в середине заполнения (или даже в начале) устанавливается арматурный каркас («какой защитный слой?  Какие фиксаторы? Ничего про это не слышал») и далее заполняется бетоном доверху; только потом следует вибрирование бетона (некоторые хорошие строители могут и послойно провибрировать); бетон осядет и опять заполение бетоном доверху, в уровень земли. Все, 10-20 минут и свая готова. ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ! Давайте прочитаем пункт 15.3.9 про уплотнение грунта и 15.3.19 про бетонирование, сразу станет ясно, как делать правильно, а, главное, логично.


15.3.3Работы по устройству буронабивных и буросекущихся свай типа БСИ осуществляют станками вращательного и ударно-канатного бурения. При этом рекомендуется использовать установку СП-45 или зарубежные установки «Беното», «Касагранде» и «Бауер».


Ну вот, а где же  привычные названия типа: Исузу Эльф, Мазда титан, Ниссан наконец…??? Может их 1971 году еще не было? Это уж точно. А вы попробуйте в «Яндексе» найти оборудование для устройства буронабивных свай – ничего похожего на предлагаемые нам «ямобуры» там нет (а есть там много чего). Даже само слово «ямобур» говорит о том, что делает эта техника именно ямы, а иначе ее назвали бы «сваедел» или еще как-нибудь.


15.3. После завершения проходки скважины производят зачистку забоя от шлама механическим способом, а при опирании свай на скальные грунты зачистка забоя может выполняться дополнительно гидравлическим способом.


В сухих скважинах разрыхленный грунт может быть уплотнен трамбованием. В водонасыщенных грунтах допускается проводить такое уплотнение путем сбрасывания трамбовки (массой не менее 5 т при диаметре скважины 1 м и более и массой 3 т при диаметре скважины менее 1 м).


Трамбование грунта в скважине необходимо производить до значения отказа, не превышающего 2 см за последние пять ударов.


 Это о чем говорит? Если сбрасывать трамбовку пять раз, изменение ее абсолютной отметки в забое не должно превысить 2см. Разведите пальцы на два сантиметра. Вот-вот, это очень и очень мало. И если в забой попадет рыхлый грунт, значит свая «работать» не будет, просядет более чем на 2см. Деньги в землю, деньги в землю.   


15.3.19Бетонная смесь в скважину должна укладываться способом ВПТ (вертикально перемещаемая труба). Для бетонирования должен применяться приемный бункер с бетонолитной трубой диаметром 250—325 мм. Объем бункера должен быть не менее внутреннего объема бетонолитной трубы.


15.3.20Расстояние между забоем скважины и нижним торцом бетонолитной трубы при начале бетонирования не должно превышать 30 см. В процессе бетонирования следует осуществлять подъем бетонолитной трубы. При этом нижний торец должен быть постоянно заглублен под уровень бетонной смеси не менее чем на 1 м.


Согласен с тем, что можно обойтись и без бетонолитной трубы, а другими приспособлениями, но! с помощью средств защиты скважины от осыпания грунта, например, специальной подающей воронкой из ВСН 5-71:


 


Рис 1. Подающая воронка.


 


Но и этого вы не увидите на наших загородных стройках. Кстати, обратите внимание, что диаметр узкой части 377мм, как ее засунуть в выкопанные 350мм?


15.3.25Буронабивные сваи должны выполняться из бетона класса не ниже В15 по прочности на сжатие (на плотных заполнителях) и марки по водонепроницаемости W6. Бетонная смесь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 7473 и приготовляться на щебне фракции 5—30 мм.


Придумали, как уложить бетонную смесь, теперь, где ее взять? Звоним на завод…ура! есть бетон и точно В15, а про W6 и забыли вовсе, зачем это W6?.. А это — класс бетона по водонепроницаемости. Очень важное требование по ограничению проникновения влаги в конструкцию сваи. Но никто об этом не позаботится – не для себя же. А по незнанию — и для себя также. Тем не менее, долговечность конструкции сильно зависит от этого показателя.


Из таблицы 2 можно почерпнуть, какой диаметр сваи нам рекомендуют умные люди:


 


Таблица 2 — Номенклатура буронабивных свай (частично)


 


Минимальный диаметр буронабивных свай начинается с 400мм! Это не 300 и даже не 350мм. Опять подвох. Немного позже мы попробуем посчитать их несущую способность. 


А вот выписки из ВСН 5-71:


2.4. Рациональной областью применения фундаментов из коротких буронабивных свай являются глинистые грунты (супеси, суглинки, глины) с коэффициентом консистенции В £0,4 и коэффициентом пористости e £1.


       Вот выкопали мы яму, посмотрели вниз, взяли горсть или кусок земли в руку…… ну точно, коэффициент консистенции 0,3 да и пористость видно меньше 1… Ну конечно, это бред. Нам придется воспользоваться услугами лаборатории и правильно определить состав и характеристики грунта, а иначе —  деньги в землю.


5.17. Уход за бетоном и бутобетоном необходимо осуществлять с соблюдением следующих правил:


а) открытые поверхности бетона, бутобетона должны быть укрыты опилками, грунтом и другими влагостойкими материалами;


б) при температуре наружного воздуха +15°Cи выше открытые поверхности необходимо увлажнять.


И об этих простых процедурах забывают наши быстрые строители. Может и в правду, зачем это делать, все равно никто не увидит? Но нужно помнить, что оголовок сваи — это очень важный элемент, именно через него передается нагрузка от вышележащих конструкций. Деньги в землю уже закопали, но все равно неправильно…да что же ты будешь делать?


  1. В целях уточнения несущей способности буронабивных свай, определяемой по формуле (3), рекомендуется до начала строительства произвести контрольные испытания опытных свай статическими нагрузками в соответствии с ГОСТом 5686-69 «Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний». В зависимости от результата испытаний корректируется проект свайных фундаментов.

Здесь можно просто расплакаться, а лучше, начать молится на будущий свайный фундамент (все равно испытывать не будем) – так больше шансов, что повезет с грунтом, повезет со строителями, повезет с бетоном и многими другими факторами, включая погоду, и наш дом будет стоять долго и счастливо. Вера – сильная штука. А еще говорят: «На веру не принимай…» Не зря же?


  1. Отметку подошвы ростверка назначают с учетом конструктивного решения нулевого цикла и проекта планировки.

При слабопучинистых грунтах под ростверками наружных стен укладывают подготовку из непучинистых материалов (шлак, крупнозернистый песок и др.) или оставляют воздушный зазор не менее 5 см между подошвой ростверка и грунтом.


У нас в Томске до 90% грунтов являются пучинистыми, и не только слабо-, но и сильно. Следовательно, в 90% случаях нам нужно делать воздушный зазор не менее 5см. Но сделать его очень сложно, поэтому бетон мы уложим прямо на землю, посыпанную песочком. Ум строителя работает так: ну ленточный фундамент же держит и так, а я еще и столько свай сделал…ууу, так это вообще крепость какая. Но забыл, или просто не знал, про силы негативного трения грунта о сваю, забыл о разности осадок и т.д. и получилось так, что один угол дома (северный) поднялся выше, а другой опустился – появился крен. Вот как легко, оказывается, построить Пизанскую башню у себя на участке.


Итак, что же нужно выполнить, чтобы получить правильную буронабивную сваю?


  1. Знать геологические характеристики грунта (лаборатория);
  2. Принять нужный диаметр сваи и ее длину (от 400мм и только расчетом!);
  3. Трамбование забоя (до отказа 2см за 5 ударов);
  4. Применить требуемый бетон (не ниже В15 W6);
  5. Правильно заполнить бетоном с обеспечением защитных слоев арматурного каркаса (бетонолитная труба поднимаемая вверх, например);
  6. Правильно уплотнить бетон (вибрирование, добавки);
  7. Ухаживать за бетоном как полагается (закрыть и/или увлажнять);
  8. Испытать согласно ГОСТ.

Предупреждение! Невыполнение одного или нескольких этих пунктов может повлечь за собой пренеприятнейшие последствия.


Ну а все же?…если сильно хочется?.. как быть?.. что делать?


Есть некоторое решение этой задачи, но сначала давайте рассмотрим правильный пример расчета с известными нам характеристиками грунтов и нагрузки от здания:


Пример расчета №1.


 Рассчитать фундамент из коротких буронабивных свай под здание с центрально приложенной вертикальной расчетной нагрузкой Np = 5,5 т/пог. м.


Грунтовые условия, по данным инженерно-геологических изысканий, приведенных в таблице:


 


 Грунты представлены суглинками, залегающими с поверхности земли до глубины 3 м; причем, до глубины 2 м — суглинками тугопластичными, с 2 до 3 м — суглинками полутвердыми. Далее, до глубины 9,2 м — пески крупные, плотные влажные; грунтовые воды находятся на глубине 9,2 м от поверхности.


Принимаем размеры свай: диаметр d = 0,5 м; длина l = 3,0 м. Шаг свай L = 3 м.


Тогда нагрузка, приходящаяся на одну сваю, N = hNp = 3х5,5 = 16,5 т. Для свай применяется бетон марки М 200.


Решение.


Расчет набивных свай по первому предельному состоянию производят с учетом совместной работы свай и грунта, окружающего и подстилающего сваю.


Несущая способность набивных свайных фундаментов, воспринимающих вертикальную сжимающую нагрузку, определяется исходя из сопротивления материала фундамента и сопротивления грунта основания, принимая меньшее из двух значений.


Несущую способность набивных свай по материалу рассчитывают по формуле:


Рм = mFR,


где m — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,6;


F — площадь поперечного сечения сваи, м2;


R — расчетное сопротивление материала сваи осевому сжатию, т/м2;


 m = 0,6;    F = 0,196 м2;  R = 850 т/м2;


Pм = 0,6х0,196х850 = 99,96 т.


Определяем несущую способность висячей сваи из грунтовых условий:


P = кm(RнF + umf fiн li),


где к — коэффициент однородности грунта, принимаемый к=0,7;


m — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1;


Rн — нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи;


F — площадь опирания сваи, м2;


u — периметр сваи, м;


mf — дополнительный коэффициент условий работы. Величина коэффициента mf определяется опытным путем, а при отсутствии опытных данных коэффициент mf может быть принят mf = 0,8;


fiн — нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи, т/м2, li — толщина i-го несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.


 В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный, для которого Rн = 70 т/м2;


площадь сечения  


Периметр сваи u = pD = 3,14×0,5 = 1,57 м;


дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;


нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит:


В = 0,3, тогда       


для второго слоя


значение f2н находим интерполированием:


при h1 = 1,0 м;      В = 0,14;        


при h2 = 2,0 м;      В = 0,14;        


при h3 = 1,5 м;      В = 0,14;


При значениях  В < 0,2 значения fiн берутся. Как для  В = 0,2.


l1 = 2,0 м; l2= 1,0 м.


Несущая способность сваи по грунту будет:


Р = 0,7×1[70×0,196 + 1,57×0,8(2,3×2 + 3,85×1)] = 17,0 т.


Так как несущая способность сваи по материалу Рм = 99,96 т., а по грунту Р = 17,0 т, то принимаем меньшее из двух значений. Несущая способность сваи Р = 17,0 т.


 Проверяем условие:


N £ P,


где  N — расчетная нагрузка на буронабивную сваю, т;


P — несущая способность буронабивной сваи, т;


16,5 т < 17,0 т.


Значит, выбранные размеры (диаметр, длина) приняты удовлетворительно. В случае неудовлетворения данного условия необходимо задаться другими размерами или шагом свай.


Итак, мы поняли, что при диаметре 500мм и длине сваи 3 метра при определенных геологических условиях можно получить 17т. Но мы же не хотим знать эту геологию, нам же нужно завтра фундамент уже делать… так? Берем и считаем:


Пример расчета №2 («наобум»).


Произведем расчет буронабивных свай на неизвестной геологии («там грунт хороший – коричневый такой» — слова соседа строителя). Т.е. будем принимать наименьшие (или близкие к ним) из тех значений характеристики грунтов, про которые нам говорит СНиП. Если повезет и на деле окажется, что грунт хороший, то пусть это пойдет в запас прочности фундамента. Я уже не говорю про те случаи, когда вообще нет возможности применять буронабивные сваи, а такие есть – поверьте.


Давайте примем «ямобур» с диаметром шнека d = 350мм и глубиной копания l = 3000мм. Это самый распространенный вариант буронабивных свай в нашем городе.


Решение.


Определяем несущую способность висячей сваи только из грунтовых условий.


Поскольку геологические условия нам неизвестны, принимаем сопротивление грунта под подошвой сваи Rн = 20 т/м2;


площадь сечения  


Периметр сваи u = pD = 3,14×0,35 = 1,1 м;


дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;


нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по табл. 6, составит:


Показатель консистенции примем как для «нехорошего» грунта (но еще не самого худшего)  В = 0,5  тогда    


для второго слоя


значение f2н находим интерполированием:


при h1 = 1,0 м;      В = 0,5;          


при h2 = 2,0 м;      В = 0,5;         


при h3 = 1,5 м;      В = 0,5;


l1 = 2,0 м; l2= 1,0 м.


Несущая способность сваи по грунту будет:


Р = 0,7×1[20×0,096 + 1,1×0,8(1,2×2 + 1,45×1)] = 3,72 т.


Всего 3,72 тонны. Можно смело строить баню, сарай или даже гараж.


Пусть нам очень (очень сильно) повезло хотя бы с грунтом под подошвой Rн = 70 т/м2, тогда несущая способность сваи составит: P = 7.1  тонны. Это уже куда лучше. Но все равно недостаточно. Нагрузка от 2-х этажного дома только по перекрытиям около 4т/м.п., а далее все зависит от стен: тяжелые они или легкие. Стена кирпичная в 510мм – это еще 6-7т. Итого около 10 т/м.п. Значит, опять не хватает…


Увеличиваем диаметр сваи до 500мм, тогда


площадь сечения  


Периметр сваи u = pD = 3,14×0,5 = 1,57 м;


Несущая способность этой сваи будет: Р = 0,7×1[70×0,196 + 1,57×0,8(1,2×2 + 1,45×1)] = 12,99 т.


Достаточно (точно?).


Все, хватит, давайте остановимся и сделаем выводы. Получается, что даже при «лучшем» грунте под подошвой мы получаем требуемый диаметр сваи 500мм. Итого, если принять d=500мм, остается надеяться (я сказал молиться?) на «повезет в грунте» и руки ответственного строителя.


Мы еще не поговорили про многорядные и кустовые свайные фундаменты, но это уже будет дорогостоящим проектом для малоэтажного здания на своем участке.


Данная статья является личным размышлением автора и не обязывает  никого принимать каких-либо действий. И если ты, уважаемый читатель, все-таки решил построить дом на фундаменте из буронабивных свай, бери лопату и копай яму. Все планированные деньги на это мероприятие аккуратно опусти на дно, и засыпь грунт назад, так как имеет место большая вероятность, что на этом месте вырастет денежное дерево.


Также автор ни в коем случае не хочет обидеть того настоящего строителя, который, все-таки, умеет и делает так, как того требует СНиП или другой нормативный документ.


 


 Источник: http://velox.tomsk.ru/pages/58/ 

Остались вопросы?
Звоните по телефону +7 (3822) 23-70-10

Отправить заявку