Уширение БНС и другие технологии для компенсации морозного пучения

 

С этой проблемой сталкиваются строители при возведении зданий и сооружений в условиях холодного климата. Это природное явление вызвано расширением грунта при замерзании содержащейся в нем воды. Оно может провоцировать значительные деформации фундамента и всего здания.

Для компенсации негативного воздействия морозного пучения используется ряд технологических решений, среди которых важное место занимает технология уширения буронабивных свай (БНС). Рассмотрим подробнее мероприятия, которые устраняют отмеченную проблему наиболее эффективно.

 

Особенности морозного пучения грунтов

 

 

Морозное пучение возникает в результате увеличения объема воды примерно на 10% при ее переходе из жидкого в твердое состояние. Этот процесс сопровождается значительным увеличением давления, которое может достигать 30−40 тонн на квадратный метр. Наиболее подвержены пучению глинистые и суглинистые грунты, содержащие большое количество влаги.

 

 

Простым решением является размещение опорной части сваи ниже уровня промерзания. Однако следует не забывать о силах, действующих по касательной. Они также провоцируют недопустимые деформации. Для их компенсации требуется заглубление в непромерзающий грунт большее, чем глубина его промерзания.

 

 

Более точный расчет выполняется с учетом веса здания и самих свай. Также имеет значение уровень грунтовых вод. Для приблизительной оценки приведем данные о средней глубине промерзания в нескольких российских регионах:

 

• Ставрополь – 0,6 м;

• Смоленск – 1,2 м;

• Москва – 1,4 м;

• Саратов – 1,5 м;

• Новосибирск – 2,3 м.

 

Деформации, вызванные морозным пучением, провоцируют:

 

• появлению трещин в фундаменте

• перекос элементов строительных конструкций;

• разрушение коммуникаций и другие серьезные повреждения.

 

Именно поэтому при строительстве в условиях холодного климата необходимо применять специальные технологии, позволяющие компенсировать негативное воздействие рассматриваемого природного явления.

 

Технология уширения буронабивных свай

 

 

Одним из эффективных способов борьбы с морозным пучением является технология уширения БНС. Суть этого метода заключается в создании расширенной нижней части сваи. Она служит противовесом для сил, возникающих при пучении грунта.

 

 

Для устройства соответствующей части конструкции опор применяют специальные технологические инструменты. Самым распространенным является ножевой механизм. Он опускается в скважину после завершения основного этапа бурения. Под вдавливающим усилием встроенные лопасти выдвигаются с углом отклонения от вертикали около 55−60 градусов. С помощью вращения устройства, они формируют полость, которая по ширине до 3 раз превосходит диаметр скважины.

 

 

Вместо лопастей может применяться пантографный или другой механизм аналогичного назначения. Также выпускаются уширители с муфтами, которые прикреплены к породоразрушающим инструментам. Эти модели раскатывают и уплотняют грунт при вращении.

 

 

На завершающем этапе приводной механизм складывает выдвигающиеся части конструкции. Заполненный грунтом инструмент поднимают на поверхность для очистки.

 

 

Другой способ – формирование увеличенной полости с применением управляемого взрыва. После завершения бурения через обсадную трубу заливается порция бетонной смеси. Она заполняет увеличенную нижнюю часть опоры после взрыва технологического заряда. Далее продолжают обычный процесс бетонирования с монтажом арматурного каркаса и заливкой смеси по утвержденной технологии.

 

 

Классический взрывной способ уширения ускоряет рабочий процесс. Однако его применение ограничено в условиях плотной городской застройки. Альтернативным решением является разрядно−импульсная технология (РИТ). Подробно ее можно изучить по рекомендациям ТР 50−180−06, разработанным ГУП «НИИМосстрой».

 

 

Для воспроизведения РИТ применяется электрический разряд между электродами, погруженными в бетон. Максимальное рабочее напряжение – 10 кВт. Эта технология применяется на глубине ствола сваи не менее 200 см.

 

Другие технологии компенсации морозного пучения

 

 

Помимо уширения буронабивных свай, существует ряд других методов. Они помогают компенсировать негативное воздействие морозного пучения.

 

 

Устройство теплоизоляционного слоя вокруг фундамента позволяет снизить глубину промерзания грунта. Соответствующим образом уменьшаются силы морозного пучения. В качестве теплоизоляционных материалов могут использоваться различные виды пенополистирола, минеральной ваты и других утеплителей. Увеличить эффективность этого метода можно укладкой дополнительного слоя изоляционных материалов по периметру здания с шириной защитной линии около 200 см.

 

 

Отвод избыточной влаги из грунта вокруг фундамента способствует снижению интенсивности морозного пучения. Дренажные системы могут включать в себя как открытые водоотводные канавы, так и закрытые трубопроводы.

 

 

Устройство свайно−плитных конструкций предполагает создание комбинированного фундамента. Сваи воспринимают силы морозного пучения. Плитная часть обеспечивает равномерное распределение нагрузок на грунт.

 

 

Выбор оптимальной технологии компенсации морозного пучения зависит от нескольких факторов:

 

• конкретных инженерно−геологических условий строительной площадки,

• типа и назначения возводимого здания или сооружения,

• экономической целесообразности.

 

Зачастую применяется комплексный подход, сочетающий несколько методов для достижения максимальной эффективности. Изменение конструкции (длины) свай дополняется утеплением здания и дренажной системой.

 

Для воспроизведения технологии БНС с применением качественного бурового инструмента можно воспользоваться его арендой. В тематическом разделе нашего сайта представлено подробное описание этих услуг.