Устройство БНС - происхождение технологии

 

Буронабивные сваи (БНС) устанавливаются путем бурения скважин в грунте и заполнения их армированным бетоном прямо на месте работ. Эта технология позволяет устранить вибрации и удары, которые сопровождают забивку или вибропогружение готовых железобетонных изделий, при сохранении высокой несущей способности фундамента, и обладает рядом других преимуществ.

 

История создания технологии

 

 

Первые попытки бурения скважин и заполнения их бетоном были предприняты во Франции в 1877 году инженером Эженом Фрейсине. Изобретение не было запатентовано. Это позволило другим компаниям из разных стран впоследствии применять перспективную технологию без претензий за нарушение авторских прав.

 

 

В ходе ее использования на практике существенные затруднения вызвало решение характерной задачи – укрепления стенок скважины. Нестабильность грунта провоцировала изменение формы, которая заполняется раствором. В отдельных сложных ситуациях эта особенность полностью исключала возможность применения буронабивных свай.

 

 

Российский инженер А. Э. Страусс усовершенствовал технологию в 1899 году. Он укрепил стенки обсадными трубами. Работы выполнялись вручную с применением желонок или змеевиков. Это не позволяло бурить скважины диаметром более 400 мм и ограничивало длину свай уровнем 12 метров.

 

 

Последовательное развитие машинного парка помогло устранить проблемы с недостаточной мощностью силовых приводов. В 1970−х годах технология буронабивных свай с обсадной трубой стала популярной во всём мире. Ее часто применяют в Японии, США, Италии, других странах с сейсмически активными районами. Сегодня с помощью БНС можно устанавливать опорные элементы фундамента с диаметром до 2000 мм и более на глубину до 70 метров.

 

 

Для устройства фундаментных опор под высокие нагрузки – как правило в целях промышленного и инфраструктурного строительства – применяются трубы большого диаметра от 600 мм. Погружение на большую глубину бурового инструмента выполняется с помощью раздвигающейся штанги Келли, оснащенной встроенным телескопическим механизмом. Соответственно, работы по такой технологии связаны с применением специфичного бурового оборудования, которое имеет требуемые рабочие характеристики.

 

 

Организацию выпуска достаточно мощного оборудования для работы с обсадными трубами больших диаметров пытались освоить советские предприятия в конце 80−х годов прошлого века. Но соответствующие машины серии «БМ» были собраны в единичных экземплярах, а в 90−е годы отечественные технологии буровых станков были утрачены.

 

 

Профильные строительные организации в РФ пользуются сегодня техникой зарубежного производства, преимущественно уже бывшей в употреблении:

 

 

• Liebherr и BAUER – Германия;

• Casagrande и Soilmec – Италия;

• копиями европейских брендов, которые предлагают китайские компании.

 

 

При этом образцы новой зарубежной техники современных моделей в Россию практически не поставляются.

 

 

На российской индустриальной базе пока возможен выпуск  лишь оснастки, инструмента, отдельных запасных частей и расходных материалов, тогда как возможности для производства собственных буровых машин высокой мощности, подобных Bauer – отсутствуют. Таким образом, и  технологии производства работ полностью определяются производителями этой импортной буровой техники, их стандартами и требованиями.

 

Разновидности технологии

 

 

С помощью этого способа устройства фундамента устанавливаются типовые прямые сваи либо измененные – с уширением нижней части. Увеличение подошвы обеспечивает стойкость к выталкиванию конструкции под воздействием в зимний период морозного пучения грунта.

 

 

Для воспроизведения технологии применяются следующие методы:

 

 

1. Непрерывный полый шнек – CFA (Continuous Flight Auger);

2. Защита стенок бентонитовым раствором;

3. Монтаж стационарных/ извлекаемых обсадных труб.

 

 

Порядок действий рассмотрим подробнее на примере CFA:

 

 

• подготовка площадки под буровую технику (подъездов и размещения);

• пути подачи бетона и арматуры / готовых армокаркасов к месту производства работ;

• организация временных дорог и площадок для хранения материалов и оборудования;

• разбивка осей свай согласно проекту фундамента с применением теодолитов и других геодезических приборов;

• бурение шнеком с выбиранием грунта по встроенной в его конструкцию спирали;

• заполнение скважин бетоном через полость шнека под сильным давлением насоса с одновременным извлечением инструмента;

• установка в бетонную смесь арматурных каркасов с помощью крана;

• защита свай на время отвердевания бетона от перепадов температуры и других неблагоприятных внешних воздействий.

 

 

Для укрепления стенок бентонитовым раствором по второй методике комплект оборудования дополняется диспергатором, глиномешалкой, другими специфическими рабочими модулями. На первом этапе в короткую скважину погружается кондуктор (обойма круглого сечения), который предотвращает размыв устья. При бетонировании суспензия вытесняется в подготовленный приямок, откуда загрязненная жидкость перекачивается в отдельный отстойник. В нем происходит осаждение частиц грунта. Глинистый раствор после фильтрации можно использовать повторно.

 

 

Третий метод подразумевает применение обсадной трубы, погружающейся в процессе бурения. Для выполнения этого действия подключается переходное устройство (дрейтеллер), которое вращается силовым приводом буровой установки. Более мощное усилие создает специализированный механизм – обсадной стол.

 

 

Наращивание колонны обсадных труб (обсадной став) выполняется последовательно. Соединения фиксируются элементами крепления – пробка−болтами. Первой устанавливается ножевая секция, которая разрушает грунт встроенными зубьями при вращении.

 

 

Преимущества и недостатки БНС, дополнительная информация

 

 

С помощью этой технологии упрощается устройство фундаментов в слабых, неоднородных, насыщенных водой или загрязнённых грунтах. Отсутствие сильных вибраций позволяет выполнять рабочие операции в районах с плотной застройкой, где подразумевается близость существующих зданий и сооружений.

 

 

В перечень типовых преимуществ технологии следует включить возможность формирования каждой отдельной опоры с учетом геологических особенностей, проектных нагрузок и других исходных условий. Решение аналогичных сложных задач с применением типовых железобетонных свай невозможно либо сопряжено с чрезмерными затратами.

 

 

Для объективности оценки следует учитывать недостатки технологии:

 

 

• сложность выполнения точного расчета несущих способностей фундамента;

• повышенные требования к уровню квалификации персонала;

• дополнительные трудности (затраты), сопряженные с необходимостью укрепления стенок скважины;

• высокая стоимость качественного специализированного оборудования.

 

 

Чтобы исключить ошибки, рабочие операции следует выполнять по утвержденному проекту в соответствии с технологической картой. Разработку регламентных документов надо поручить опытным специалистам, способным выполнить инженерные расчеты с привязкой к конкретным условиям местности и ведения работ.

 

 

Необходимо учитывать особенности представленных технологий. Защита глинистым раствором, например, увеличивает скорость рабочих операций до 40−50% по сравнению с обсадными трубами. Однако ее применение невозможно в тяжелых грунтах и значительно усложнено в зимний период. Требуется дополнительное свободное место для размещения всех компонентов технологического комплекса.

 

 

Рекомендуется тщательно выбирать поставщика расходных материалов и бетонолитного оборудования. Высокое качество изделий этой категории поможет реализовать проект любого уровня сложности без непредвиденных затрат. Скальные ковшебуры, дрейтеллеры и другие дорогостоящие устройства в настоящее время широко предлагаются в аренду.