Технология бурения скважин под сваи для фундамента

Как сделать надежную конструкцию?

Чтобы буровая установка для скважин была надежной и позволяла выполнять буровые работы на профессиональном уровне, необходимо приобрести ряд элементов, изготовленных в заводских условиях с использованием высокоточной техники. Понадобится приобрести:

• вертлюг;
• буровую штангу;
• лопастной бур;
• мотор-редуктор;
• мотопомпу с рукавом;
• шланг для подачи бурового раствора.

Раму для монтажа этого оборудования можно изготовить самостоятельно из прочной стали.

На схеме наглядно изображено устройство заводской малогабаритной буровой установки с вертлюгом, буровой штангой, буром, электромотором, лебедкой, насосом и т.д.

Вертлюг необходим для передачи движущего момента от мотора-редуктора к буру, а также для подачи промывочного раствора. В корпусе вертлюга находится подвижная часть, на которой закреплены буровые штанги. Через специальный герметичный патрубок подается промывочная жидкость. Хотя конструкция этого элемента сложностью не отличается, от качества его выполнения зависит срок эксплуатации всей буровой установки. Из-за высоких нагрузок для изготовления вертлюга следует использовать высокопрочную сталь, соблюдая при этом минимальный зазор между движущимися элементами устройства. Некачественный вертлюг выйдет из строя после изготовления нескольких скважин.

Буровую штангу выбирают в зависимости от типа бурения (ударное, вращательное, с промывкой и т.д.). Штанга может иметь круглое или шестигранное сечение. Она передает движущий момент непосредственно к буру. В процессе работы штанга опускается вниз и ее необходимо наращивать. Для соединения используются специальные замки со специальной конической или трапециевидной (прямоугольной) резьбой, обеспечивающей максимально надежное соединение. По внутреннему сечению штанги в скважину подают жидкость, которая размягчает грунт и позволяет производить бурение более быстро и успешно.

Бур — это рабочий элемент, предназначенный для размельчения грунта. Для профессионального использования подходят специальные трехлопасные буры, которые вращают циклическим методом. Диаметр бура может варьироваться в пределах 80-350 мм. Изготавливают этот элемент из качественной стали, в которую вплавлены высокопрочные пластины, например, ВК-8. На твердых грунтах рекомендуется использовать бурение в несколько проходов. Сначала производят так называемое разведочное бурение 80-миллиметровым буром, затем скважину проходят бурами большего диаметра, пока отверстие не достигнет необходимых размеров.

Сооружение буронабивных свай: порядок выполнения работ

Буронабивные сваи

На благополучных участках при строительстве небольших строений – дачных домиков, хозпостроек и пр. можно соорудить буронабивные сваи вручную: технология устройства опор в данном случае особо сложными операциями не изобилует, так что, имея комплект ручного бурения и пару крепких помощников, можно браться за работу.

У ручного способа бурения есть ряд существенных недостатков:

• Это весьма трудоемкий процесс, так что, сэкономив деньги, вы проиграете в рудовых и временных затратах;
• Бурение вручную скважин в твердых грунтах сопряжено с большими сложностями;
• Бурить специалисты рекомендуют до глины (какой фундамент лучше на глинистой почве). Если она залегает глубоко, ручным буром можно и не добраться до нее.

Несколько облегчает задачу применение бензинового бура. С его помощью можно пробурить несколько скважин за день.

Но самым лучшим решением все-таки будет использование специальной техники, позволяющий в течение одного дня выполнить полный объем работ по бурению.

Однако в данном случае чрезвычайно важна высокая скорость выполнения дальнейших работ: если вдруг задождит, вся предыдущая работа пойдет насмарку — стенки готовых скважин обрушатся, и придется все начинать сначала. Повторная аренда техники негативно скажется на конечной стоимости фундамента.

Этапы работ

Итак, вы решили соорудить буронабивной фундамент своими руками.

Пошаговая инструкция по выполнению соответствующих работ будет выглядеть следующим образом:

• В первую очередь производится разметка свайного поля (как сделать разметку фундамента под дом своими руками).
• После выноса всех осей фундамента на местность можно приступать к бурению скважин. Диаметр бура выбирается по соответствующему размеру обсадной трубы с учетом припуска в 10 см на размер. То есть, если вы планируете использовать двухсотмиллиметровую трубу, отверстие под нее надо сверлить 300-миллиметровым буром.

Бурение скважин

• В подготовленную скважину опускается обсадная труба и производится проверка ее на вертикальность. После того, как изделие приняло нужное положение, его надо зафиксировать – упорами из досок или подкладками, вставленными между стенками трубы и скважины.
• В трубу устанавливаются 2-3 арматурных стержня периодического профиля. Прутки не должны соприкасаться со стенками трубы – расстояние между ними должно быть не менее 50 мм.
• Производится заполнение трубы бетоном. Его консистенция должна быть более жидкой, чем, к примеру, при заливке ленточного фундамента (о том, какая марка бетона нужна для ленточного фундамента). Но количество цемента в смеси должно быть больше — примерно в два раза.
• Из-за небольшого диаметра трубы вероятность образования воздушной пробки велика. Поэтому в процессе заливки необходимо периодически смесь уплотнять. Лучше всего это делать строительным вибратором. Если его нет – придется пользоваться обычной «толкушкой».
• По окончании заполнения обсадной трубы бетонной смесью производится контрольная проверка ее вертикальности, а затем – обратная засыпка. Засыпают зазор между трубой и стенкой скважины послойно. Через каждые 20 см землю необходимо тщательно утрамбовывать.

После сооружения всех свай работу прерывают не менее чем на две недели. После указанного срока производится выравнивание опор. При необходимости сваи обрезаются при помощи мощной болгарки с диском, способным резать бетон и арматуру.

Бурение скважин для свай – применение специальной техники и оборудования

Для выполнения шурфов в грунте под буронабивные опоры свайного фундамента используются различные приемы:

Применение бурильных машин позволяет за ограниченное время выполнить увеличенный объем работ

• применяется специальное оборудование, которое самостоятельно передвигается на строительной площадке с помощью пневматических колес или гусениц. Использование промышленных установок для бурения позволяет за ограниченное время выполнить увеличенный объем работ. Специализированное оборудование позволяет бурить скважины глубиной более 40 метров диаметром до полутора метров;
• используются ручные устройства для выполнения цилиндрических полостей в грунте. Конструктивные особенности ручного инструмента позволяют формировать в нижней части скважины конические полости, увеличивающие площадь опорной поверхности. Диаметр рабочего органа ручных буров составляет не более 30 см. Ручные устройства активно применяются в области частного домостроения.

Применение бурильных машин, отличающихся увеличенной производительностью, позволяет сократить продолжительность бурильных работ и значительно сэкономить денежные средства. Бурильные установки монтируются на мощные автомобили, что позволяет оперативно перемещаться для выполнения поставленных задач.

Для ускоренного формирования шурфов используются следующие виды бурильных машин:

• буровая установка для бурения скважин под сваи;
• бурильно-крановая установка с гидроприводом и лопастным буром;
• сваебойно-бурильная машина с гидравлическим управлением.

По принципу действия мобильные установки для бурения делятся на следующие типы:

• агрегаты, оборудованные цельным шнеком, который наращивается по мере погружения в шурф;
• установки с бурильным рабочим органом и трубчатой оболочкой для подачи бетонного раствора в полость.

Высокими техническими характеристиками отличается основание при правильном соблюдении технологии производства работ

Методы и техники

Сегодня на практике встречается два метода для выполнения бурения. Первый способ выполняется с обсадкой трубопроводов, которые потом поддаются заливке бетона. Плюсы такого варианта, прежде всего, проявляются в низкой стоимости. В строительных проектах встречается в возведении зданий дачного типа, который имеет маленький уровень нагрузки.

Для второго метода необходима помощь бура, которым создаются ямки для металлических каркасов. После их погружения нужно выполнить залитие раствором бетона. Такая конструкция может выдерживать достаточно большие нагрузки. Очень часто применяется лидерное сверление ям. Данное действие направленно на то, чтоб снизить шумовой порог дизельных молотов и уменьшить величину нагрузки.

Техника, применяемая для бурения скважин под сваи

Бурение скважин для свай обеспечивает необходимую прочность несущих опор. Техника для бурения свай подразумевает применение специального оборудования. Это могут быть как полностью автоматизированные устройства, которые способны выполнять большой объем работы,  так и относительно небольшие мобильные буровые установки, которые работают по принципу простого вращательного бурения. Часто такие установки монтируются на колесный или гусеничный ход и представляют собой полнофункциональные машины для свайных работ.

В соответствии с техникой выполнения работ МБУ разделяются на некоторые разновидности:

• Установки для выполнения бурения сплошным шнеком, для чего они имеют специальную наращиваемую буровую колонну, не имеющую внутреннего канала.
• Специальная установка для CFA-бурения. Она имеет внутреннюю полость, которая служит для подачи бетонной смеси в скважину.

Эксплуатационные параметры МБУ постоянно растут и оптимально удовлетворяют потребности современного строительства. Данные установки могут бурить скважины до 50 метров глубиной, что открывает возможности для погружения в грунт максимально возможных составных опор. Диаметр свай варьируется от 100 до 800 мм.

Для свайного основания при частном домостроении часто применяют ручной инструмент для создания скважин. В данной категории изделий существуют свои особенности, важные при выборе модели:

1. Диаметр рабочих лопастей данных буров составляет до 300 мм, поэтому их невозможно применять для скважин под большие сваи, да это и не рационально – в данных работах применяют крупногабаритные установки.
2. Ручные буры не имеют фиксированной ручки – вместо этого конструкцией предусмотрено наращивание штанги по мере погружения бура в грунт.
3. Буры могут создавать как цилиндрические скважины, так и углубления с расширением в нижней части.

При выполнении буровых работ значительных масштабов применяется специализированная буровая техника. Данное оборудование, как правило, устанавливают на крупные грузовики, такие как Урал, КАМАЗ или КрАЗ.

Техника для бурения скважин под сваи

Буровая машина для бурения скважин под буронабивные сваи является обязательным оборудованием для выполнения работ по созданию скважин. Данная техника обеспечивает высокую продуктивность и сокращение затрат времени и денег на возведение основания.

Фундамент на сваях

Применение свайного фундамента в строительстве предоставляет возможность осуществлять возведение строений и зданий на местах, сугубо не предназначенных под эти цели. Под это подходит водная гладь, заболоченные участки и иные земельные наделы, подверженные увеличению уровня грунтовых вод.

В случае возведения такого типа оснований используются сваи, которые размещаются в грунте в месте предполагаемого строительства. Далее обустроенный фундамент оборудуется поперечными связующими балками и происходит дальнейшая установка дома. Рекомендации по его обустройству довольно просты, в связи с этим пользуются значительной популярностью при строительстве своими руками на земельных наделах нестандартного типа путем использования свайного бура.

Основные технологии бурения

Бурение скважин для свай выполняется с помощью нескольких отличных между собой методов.

Метод бурения

Выбор того или иного из них зависит от нескольких пунктов:

• финансовые факторы;
• характеристика грунта;
• тип используемых свай.

Применение рассматриваемой технологии сооружения фундамента допустимо только в том случае, если условия будущей работы соответствуют таким важнейшим критериям.

Поверхностный слой грунта слабое и рыхлое – глина разной пластичности, смесь глины и песка, растительный чернозем, земля с большими примесями указанных материалов, торфа, перегноя.

Сооружаемое здание обязано иметь относительно небольшие габариты и не требовать мощных технологий, как глубокого монолитного бетонного фундамента. Если же речь идет о частном доме среднего размера, деревянных постройках и тому подобных объектах, то бурение в этом случае приветствуется.

Рассматриваемый метод постройки подходит к местности, где регулярно происходит сезонное затопление грунтовыми водами.

Полезные рекомендации специалистов

Если глубина залегания воды превышает длину бура, то удлинить его можно методом стыковки сверху ещё одной трубы. Состыковать их можно резьбовой муфтой, либо сварочным соединением. При использовании труб небольшого диаметра допускается применить болты или шплинты. Однако, такое соединение не слишком надёжное, и при большом вращательном усилии болт может срезаться, и штанги рассоединятся. Достать оставшийся в скважине бур бывает весьма проблематично.

Прежде, чем приниматься за конструирование устройства, рекомендуется составить чертёж бура для скважины. Это даст возможность иметь перед собой наглядный образец того, что должно выйти в итоге. Попытки создать буровой механизм методом «научного тыка» для некоторых домашних мастеров более увлекателен, но отнимает чересчур много времени и сил.

Более лёгкий ручной вариант устройства скважины – при помощи долота-желонки. Подъём и сброс ударного инструмента требует меньшего приложения сил, нежели вращение заглублённого бура. Кроме того, ударным методом можно вести бурение даже одному человеку. Правда, такой способ весьма долог, и работы могут затянуться на несколько дней.

Если шнековый бур не удаётся самостоятельно поднять из скважины, можно облегчить задачу, соорудив приспособление для рычага. Например, поставив рядом бочку, и перекинуть через неё брусок. Один край бруска привязать к буру, а к другому краю приложить физическое усилие.

Стоимость

Безусловно, приобрести сваебойную машину стоит довольно дорого.

Они нужны для многих строительных фирм, которые в дальнейшем будут заниматься установкой фундаментов. На сегодняшний день их стоимость доходит до 500 тысяч долларов.

Очевидно, что такую сумму может потянуть не каждый. Для одноразового использования можно и арендовать оборудование. Данный метод получает все большее распространение. В зависимости от технических характеристик и особенностей строительной площадке арендуют разные виды сваебойных устройств. Цена варьируется в пределах от пятисот до четырех тысяч рублей за час работы.

Разновидности аппаратов

Малогабаритная буровая установка (МГБУ) может иметь разную конструкцию, что напрямую влияет на принцип ее работы. Принято выделять несколько видов аппаратов.

Шнекового типа

Шнековая буровая установка имеет рабочий инструмент в виде стержня с лопастями (шнек). Для проделывания отверстий небольшой глубины под свайный фундамент оборудование проводится в действие вручную. Если скважина имеет значительную глубину при бурении необходимо использовать мощный двигатель со значительным крутящим моментом.

При помощи шнекового оборудования частицы породы извлекаются из глубины без промывки. Это снижает эффективность работы установки, поэтому она подходит для бурения в грунтах невысокой плотности.

Ударно-канатная установка

Состоит из прочной рамы (чаще всего в виде треноги), а в качестве основного рабочего инструмента используется долото или желонка. Ударный механизм опускается вниз при помощи троса вручную или с применением мотора-редуктора.

Роторная установка

Подразумевает вращательное бурение с подачей воды, которая вымывает частицы породы наружу. Оборудование данного типа может приводиться в действие вручную, например, для устройства винтовой сваи. Для устройства скважин со значительной глубиной применяется электрический привод.

Особенности проведения бурильных работ в разных грунтах

При проведении канатно-ударного бурения своими руками в зависимости от находящихся типов грунтов следует придерживаться ряда рекомендаций.

Мягкая не сыпучая почва

Легче всего работать при помощи забивного стакана. На поверхность почвы его опускает лебедка. Когда внутри стакана собирается достаточное количество породы, ее извлекают наружу.

Сыпучая почва

Используется желонка с клапаном. Он предотвращает высыпание породы, которая извлекается только на поверхности. В данном случае в обязательном порядке производится укрепление стенок забоя. Для этого применяются обсадные трубы. Они углубляются в почву под действием собственного веса, что позволяет продлить срок службы скважины.

Диаметр обсадных труб должен быть немного больше от бурильного снаряда, что обеспечивает его прохождение на нужную глубину.

Каменистая порода

Для раздробления почвы используется долото, а для извлечения наружу – желонка. Чтобы расширить диаметр скважины применения обсадной колонны недостаточно. Для этого используют специальный расширитель с движущимися резцами. Его опускают через обсадную трубу. Когда он доходит до нужной глубины забоя, происходит раскладывание резцов. Они срезают грунт, что облегчает передвижение обсадной колонны.

Винтовые сваи своими руками: Инструкции как сделать +Фото и Видео процесса

Винтовые сваи. Изготовление винтовых свай своими руками это очень сложный и трудоемкий процесс требующий высокой концетрации внимания. Большинство специалистов не рекомендуют изготавливать их самостоятельно, так как считают что для этого необходимо знать все технологии. Но если вы внимательно прочитаете эту статью то сможете изготовить винтовые сваи сами.

Винтовая свая похожа на гребной винт, представляет из себя пустую, металлическую колбу. У нее заостренное окончание, с режущим инструментом в виде спирали.

Из чего же она состоит?

1. Ствол из трубы, толщиной не больше 35 мм.
2. Нижняя часть сваи (башмак).
3. Наконечник.
4. Спиралевидный, острый наконечник. От его угла наклона и технологии зависит как он будет входить в грунт.

Благодаря наконечнику в форме спирали свая будет входить в грунтовое покрытие на нужную вам глубину. Но с обратной стороны эта лопасть будет мешать фиксированию сваи в земле и будет толкать ее наружу.

При такой конструкции во время установки фундаментного основания позволит работать без дополнительных, грузовых инструментов.

Пошаговое изготовление винтовых свай своими руками

При составлении конструкции, вы можете ориентироваться на планы различных изготовителей винтовых свай. Это поможет очень точно воспроизвести размеры лопасти и свести швы к минимуму так как они затрудняют работу в месте где происходит соединения. Существует три абсолютно разных варианта изготовления наконечников.

Наконечник из основания трубы

Для изделия данного варианта потребуется увеличение длительности трубы в два раза, так как первый конец изделия будет преобразован в наконечник.

1. Из картонного материала или трубы вырезается кусок треугольной формы.
2. На окончание из трубы наносим разметку по секторам.
3. На окончание трубы делаем лепестки в форме зубцов.
4. Загибаем их в конусообразную форму, верхняя часть соответствует оси сваи.
5. Крепим при помощи сварки.

Во время разметки запомните: для трубы диаметра 100-200 мм, удобнее всего сделать пять лепестков. Для 70-89 вполне хватит четырех.

В результате получается конусообразная пика, очень удобная для сварки спиралеобразной лопасти.

Сварной наконечник

Для фундамента небольших строений чаще всего используют именно этот вариант.

Технология изготовления:

• форма лепестка в виде развернутого треугольника, толщина 5 мм, изготавливают из стали, либо трубы.
• Расположение лепестков. Они должны быть плотно прижаты друг к другу. После чего происходит обработка сваркой, двойным швом по краям.

Крестообразный наконечник

Технология изготовления:

• Треугольная форма, жесткие ребра, пластина в роли трубной заглушки.
• Сборка. К заглушке прикрепляют треугольник и ребра жесткости. Приваривают с помощью сварки.
• Все соединения обрабатывают при помощи двойного шва

Технология изготовления лопасти

Оптимальный шаг спирали лопасти составляет 70-80 мм. Спираль имеет начало из третьей части трубы снизу.

Вот два примера для изготовления лопастей:

1. Однозаходный сплошной — крой листа по чертежу, разводят спирали монтировкой до нужного расстояния шага. В этом варианте нельзя будет сделать несколько заходов сваи. Зато у этого способа отличная жесткость и равномерная геометрия.
2. Сборный — состоит из нескольких заготовок. Сначала кроется окружность, после этого пика, а в конце сама свая. Этот вариант удастся использовать много раз. Но первоначальный вид спирали вы навряд ли сохраните.

Защита от коррозии

Для более долговечной эксплуатации винтовых свай необходимо покрывать каким либо антикоррозийным средством. В течении каждого года трубы могут из-за ржавчины терять до 1 миллиметра в толщине.

Самостоятельная установка

Ввинчивание сваи в землю можно провести и самостоятельно. Самое обычное приспособление для этого, это труба из металла, вставленная предварительно в петли. Они изготавливаются из арматуры диаметр 10 мм. Эта труба толкается, напоминая рычаг, тем самым происходит ввинчивание сваи в грунт.

Последовательность действий:

• Разметка свай на территории, по правилам расчета фундамента. Расстояние между сваями не более трех, но не менее двух метром.
• Все трубы устанавливаются строго по вертикали, наконечником со спиралью направлены вниз.
• В петли вставляем специальный лом, и методом рычага вкручиваем в землю. Минимальная глубина составляет 1,5 метра.
• Если грунт глинистый, мягкий ввинчиваем до последнего пока свая не упрется в твердую поверхность.

Способы соединения буровых труб

Для проходки больших расстояний бур под воду удлиняют с помощью полых стальных труб стандартного диаметра 21,3, 26,8 и 33,5 мм длиной от 1500 до 2000 мм, которые соединяют между собой следующими способами:

Резьбовой. В данной технологии для соединения используют наружную резьбу, которую нарезают на одном трубном конце, и внутреннюю на переходных муфтах, представляющих собой короткие цилиндрические отрезки с диаметром, соответствующим нижней точке трубной резьбовой насечки. Нарезку проводят вручную плашками с помощью плашкодержателей по старой советской методике или современными более удобными приспособлениями — круппами. После нанесения резьбы на внутреннюю сторону переходных муфт и наружную оболочку труб с одного конца, к их другому краю приваривают муфту, удлинение производится накручиванием последующих труб в муфты предыдущих.

Болт и резьбовая муфта. При данном методе к одному торцу трубы приваривают болт большого диаметра, а к другому — длинную гайку в виде муфты с внутренней резьбой, соответствующей наружной у болта, при соединении трубных элементов их накручивает друг на друга до упора. Технология напоминает стыковку выпускаемых заводским способом буровых штанг, заводские соединительные головки можно приварить или прикрутить к резьбе вместо болтов и муфт.

Штифтовой. Стыковка труб с помощью штифта — наиболее оптимальный метод, обеспечивающие высокую скорость соединения и разборки удлиняющих штанг, для его реализации к одной стороне каждой из труб приваривают внутреннюю муфту, надевают на нее следующую трубу и сверлят в них отверстия на некотором расстоянии от края. Затем просовывают в сквозной канал двух состыкованных труб штифт, препятствующий их рассоединению.

Недостатком штифтового крепления является возможность выпадения из отверстий, самым простой вариант устранения этого недостатка — использование для крепежа резьбового болта с гайкой. Правда, данное решение неэффективно для быстрого соединения, к тому же при использовании в земле резьба постоянно забивается грязью, что значительно замедляет сборку и разборку удлиняющего трубопровода.

Лучший метод решения проблем, связанных с недостатками штифтовых соединений — использование специальной конструкции, в которой к трубе напротив сквозного отверстия приваривается п-образная пластина со вставленным штифтом, а в его корпус через проделанный сквозной радиальный канал вставлен ограничительный штырь. Ограничитель препятствует потере штифта с выпадением его из узла, а также является элементом, с помощью которого двигают штифт по сквозному отверстию, соединяя и размыкая трубопровод. Также наружная п-образная стальная пластина защищает штифт и ограничитель от повреждений при вращении в земле.

Если приведенная выше конструкция кажется слишком сложной для изготовления в бытовых условиях, неплохим вариантом является приобретение штифта заводского производства для крепления почвенных буров, представляющего собой болт с гладкими стенками, в шляпке которого просверлено отверстие и вставлен жесткий проволочный ограничитель, огибающий трубу и одеваемый с другой стороны на торец гладкостенного болта.