Бурение под сваи ямобуром: технология, диаметры и глубина

01Коротко

• Бурение под сваи нужно в трёх случаях: под буронабивную сваю (скважину заливают бетоном), под винтовую и забивную (лидерное бурение облегчает погружение и защищает соседние здания от вибрации).
• Ямобур — шнековый бур с гидровращателем. Его ставят на грузовик (бурильно-крановая машина, БКМ), трактор МТЗ, экскаватор, экскаватор-погрузчик или мини-погрузчик.
• Глубина и диаметр зависят от установки. По данным производителя 5bur: лёгкая БКУ на МТЗ-82 бурит до 3 м диаметром 0,36–0,8 м, установки на ГАЗ и КАМАЗ — до 10–15 м и до 1,2 м, БКМ-2012 — до 20 м.
• Крутящий момент на буре — от 4,9 кН·м у тракторной установки до 60 кН·м у БКМ-2012. Чем плотнее грунт и больше диаметр, тем больше нужен момент.
• Порядок работ: разметка по проекту, бурение, проверка глубины, установка каркаса или сваи, бетонирование. Параметры свай — диаметр, глубину, шаг — задаёт проект фундамента.

02Что такое бурение под сваи

Свайный фундамент передаёт нагрузку от здания через сваи на плотные слои грунта. Чтобы установить сваю, в грунте делают отверстие — скважину. Бурение под сваи и есть создание таких скважин нужного диаметра и глубины в точках, которые указаны в проекте.

Скважину бурят шнеком: винтовая лопасть на штанге вращается, врезается в грунт и поднимает его наверх. После каждого захода бур поднимают и сбрасывают грунт рядом со скважиной. Так работают все ямобуры — от ручного мотобура до буровой установки на КАМАЗе. Разница в диаметре, глубине и крутящем моменте, то есть в том, какой грунт и какую скважину машина осилит.

Под какие работы бурят:

• фундамент частного дома, бани, гаража, пристроя;
• опоры навесов, террас, ангаров и складов;
• заборы и ограждения — столбы ставят в пробуренные ямы;
• опоры освещения, линий электропередачи, рекламных конструкций;
• свайное поле промышленных и складских объектов;
• лидерные скважины перед погружением свай и шпунта.

03Способы бурения

Ямобуры работают шнековым методом: грунт срезает и поднимает винтовая лопасть. Это основной способ бурения под сваи на глубину до 15–20 м, им работают все установки из таблицы ниже.

Есть и другие методы — для свай большого диаметра, глубоких скважин и проблемных грунтов:

• роторное бурение с келли-штангой: бур вращается на телескопической штанге, грунт выбирают буровым ковшом или шнеком короткими заходами, стенки держит обсадная труба или глинистый раствор;
• ударное бурение: тяжёлый снаряд падает в скважину и разрушает плотный грунт и скальные прослойки;
• непрерывный полый шнек (CFA) — бурение и бетонирование одним проходом, о нём ниже.

Эти способы требуют специальных буровых установок, а не ямобура. Выбор метода зависит от проекта: диаметра и длины свай, грунта, расположения грунтовых вод и стеснённости участка.

04Бурение под разные виды свай

Под буронабивные сваи

Буронабивная свая делается прямо на участке: в пробуренную скважину опускают арматурный каркас и заливают бетон. Скважина задаёт форму сваи, поэтому её диаметр и глубина должны точно соответствовать проекту.

Технология по шагам:

1. Подготовительный этап. Площадку расчищают и выравнивают, чтобы установка встала ровно. Проводится геодезическая разбивка: оси и точки свай выносят на участок по проекту, каждую отмечают колышком. Предварительно уточняют расположение подземных сетей.
2. Бурение. Ямобур встаёт над точкой, бур выставляют вертикально и бурят до требуемой глубины. Грунт выносят шнеком и отгружают в сторону или сразу в самосвал.
3. Проверка. Измеряют глубину, смотрят, не осыпаются ли стенки, убирают рыхлый грунт со дна.
4. Обсадная труба — если грунт неустойчивый: плывун, сухой песок, высокие грунтовые воды. Труба удерживает стенки, бетон заливают в неё и трубу извлекают или оставляют.
5. Каркас. В скважину опускают арматурный каркас и фиксируют его по центру.
6. Бетонирование. Бетон подают из миксера по лотку или бетононасосом, уплотняют глубинным вибратором. Заливку ведут без долгих перерывов, чтобы свая была монолитной.
7. Заключительный этап. Бетон набирает прочность, после этого по сваям устраивают бетонный или железобетонный ростверк — он связывает сваи в единый фундамент. Качество сваи проверяют по журналу работ и, если это требует проект, испытаниями.

Если в скважине стоит вода, бетон подают методом вертикально перемещаемой трубы: труба опущена до дна, бетон идёт снизу и вытесняет воду наверх. Такой процесс не даёт бетонной смеси расслоиться и обеспечивает прочность сваи по всей длине.

Есть и способ без отдельного бурения и бетонирования — непрерывный полый шнек (CFA): бур с полым ставом погружают в грунт, а при подъёме через него сразу подают бетон. Это технология специальных сваебойных и буровых установок, а не обычного ямобура.

Сколько бетона нужно на одну сваю — объём цилиндра: π × d² / 4 × длина. Наш расчёт для бетона 2,4 т/м³ (средняя плотность тяжёлого бетона, см. «Сколько весит куб бетона»):

На фундамент считают все сваи вместе с ростверком. Сколько бетона привезёт один миксер, — в статье «Сколько бетона в миксере».

Под винтовые сваи — лидерное бурение

Винтовую сваю вкручивают в грунт без бурения. Но в плотных и твёрдых грунтах — глина, суглинок с щебнем, мёрзлый грунт, старые засыпки со строительным мусором — свая идёт тяжело, лопасть может погнуться, а сваю уводит от вертикали. Тогда делают лидерную скважину: бурят отверстие меньшего диаметра, чем ствол сваи, и вкручивают сваю по нему. Диаметр и глубину лидерной скважины назначают по проекту или по рекомендации производителя свай.

Под забивные сваи

Забивную железобетонную сваю погружают молотом или вибропогружателем. Лидерное бурение под неё нужно, если:

• рядом стоят здания и сети, и вибрация от забивки опасна для их конструкций;
• в грунте плотные прослойки, которые свая не проходит или проходит с риском разрушить голову;
• надо точно выдержать положение сваи в плане.

Скважина снимает часть сопротивления грунта, свая идёт ровнее, а удары и вибрация меньше. Это увеличивает точность погружения и позволяет работать рядом с действующими зданиями и сетями. Так же лидерное бурение применяют под шпунт при ограждении котлована. Бурильно-крановые машины с копровым оборудованием делают обе операции: например, у БКМ-516 на КАМАЗ-4326 производитель указывает дополнительное сваебойное оборудование с дизель-молотом (страница 5bur).

05Чем бурят: виды ямобуров

Бурильно-крановая машина (БКМ)

Буровая установка и кран-манипулятор на шасси грузовика. Бур делает скважину, а кран поднимает и ставит в неё опору, сваю или каркас. Это основной ямобур для свайного поля и опор ЛЭП: он едет своим ходом, сам привозит бур, а на месте встаёт на выносные опоры.

Буровая установка на тракторе

Ямобур на тракторе МТЗ — лёгкая машина для неглубоких скважин: столбы заборов, опоры навесов, мелкие сваи. Проходит по участку, где грузовик застрянет.

Навесной бур на экскаваторе и погрузчике

Гидробур — вращатель со шнеком, который крепят вместо ковша к экскаватору, экскаватору-погрузчику или мини-погрузчику. Питается от гидравлики машины. Bobcat в описании своего бура для мини-погрузчиков указывает, что вращатель при бурении идёт за шнеком в скважину и за счёт этого добавляет глубину (страница Bobcat). Такой бур удобен, когда на объекте уже работает экскаватор или погрузчик: одна машина и копает, и бурит. Габариты мини-погрузчика — в статье «Бобкэт: размеры и вес», экскаватора-погрузчика — «JCB 3CX: характеристики».

Ручной мотобур

Мотобур удобен для отдельных ям под столбы на небольшом участке. Для свайного фундамента дома его используют редко: на глине и с камнями работа идёт медленно.

06Глубина и диаметр бурения: таблица моделей

Данные по установкам из каталога производителя «Буровые машины» (5bur). Буровое оборудование у них английской компании Augertorque, привод гидравлический, цепной.

Как читать таблицу:

• До 3 м и до 0,8 м — столбы заборов, опоры навесов, неглубокие сваи под лёгкие постройки. Хватит тракторной установки или навесного бура.
• До 10–15 м и до 1,0–1,2 м — фундаменты домов на сваях, опоры ЛЭП и освещения, промышленные навесы. Нужна БКМ на грузовом шасси.
• До 20 м — глубокие скважины под сваи промышленных объектов и мостов. Нужна тяжёлая установка вроде БКМ-2012.

Кран на БКМ тоже разный. У Taurus 055A грузоподъёмность 5,1 т на 2 м и 0,5 т на 14,2 м, у Taurus 086A — 8 т на 2 м и 0,43 т на 20,5 м. Если машина будет ещё и ставить сваи или опоры, смотрите, сколько кран поднимет на нужном расстоянии.

07Что влияет на бурение

• Грунт. Песок и супесь бурятся легко, но стенки осыпаются. Глина держит стенки, но липнет к шнеку. Камни, щебень и строительный мусор требуют усиленного бура с твёрдосплавными зубьями и большего момента.
• Грунтовые воды. Если вода стоит выше дна скважины, её стенки размывает. Нужна обсадная труба, а бетон подают снизу вверх, вытесняя воду.
• Мёрзлый грунт. Зимой бур нужен с зубьями для мёрзлого грунта. Скорость падает, но бурение возможно.
• Доступ. БКМ нужна площадка под выносные опоры и подъезд для грузовика. На тесный участок заезжают тракторная установка или мини-погрузчик с буром.
• Сети под землёй. До бурения уточняют, где проходят кабели, газ, водопровод. Бурить вслепую нельзя: бур рвёт кабель и трубу, а повреждённые действующие системы потом приходится ремонтировать.
• Состояние основания. Насыпной грунт, торф и плывун — проблемные условия: сваю в них приходится заглублять до плотного слоя, а стенки скважины держать трубой. Благодаря геологии на участке это видно заранее.

08Сроки работ

Время бурения зависит от числа скважин, их глубины, диаметра и грунта. Неглубокие скважины под столбы забора и сваи лёгкой постройки бурятся быстро. Свайное поле дома с обсадными трубами и бетонированием занимает больше времени: бурение, монтажная работа с каркасами и заливка идут друг за другом, и каждую сваю надо залить вскоре после бурения, пока стенки не осыпались. Значительной частью сроков становится ожидание бетона: удобнее заказывать миксеры под график бурения.

09Как заказать бурение под сваи

Компании, которая бурит, нужны данные:

• сколько скважин, какого диаметра и глубины — из проекта фундамента;
• какой грунт, есть ли геология, где грунтовые воды;
• вид свай — буронабивные, винтовые, забивные;
• нужна ли обсадная труба, установка каркасов или свай краном БКМ;
• подъезд и размеры площадки, есть ли рядом здания и сети;
• кто вывозит грунт — если его много, понадобится самосвал.

Цены на услуги бурения обычно считают за смену или за час работы машины, иногда — за метр бурения или за скважину. В смену ямобура входит работа машины с машинистом; обсадные трубы, бетон и арматуру оплачивают отдельно. Аренда техники с бригадой включает и монтаж свай, если это согласуется заранее. Далее компания подберёт установку под ваш проект, а вам останется просто сверить объём работ. Середина рынка на аренду ямобура сейчас 1 256 ₽/ч, его сдают 33 компании. Обе цифры берутся из каталога при сборке сайта.

10Частые вопросы

Что такое лидерное бурение?

Бурение скважины меньшего диаметра, чем свая, перед её погружением. Лидерную скважину делают под винтовые и забивные сваи в плотном грунте и рядом со зданиями: сваю легче погрузить, а вибрации меньше.

Какой глубины бурят скважины под сваи?

Глубину задаёт проект фундамента: свая должна дойти до несущего слоя грунта. Ямобуры из каталога производителя бурят от 3 м (установка на МТЗ-82) до 20 м (БКМ-2012 на КАМАЗ-53228).

Какой диаметр бура нужен под сваи?

Под буронабивную сваю — равный диаметру сваи по проекту. Под винтовую — меньше ствола сваи. Установки 5bur бурят диаметром от 0,15 до 1,2 м, у лёгких — от 0,36 до 0,8 м.

Чем бурильно-крановая машина отличается от навесного бура?

БКМ — отдельная машина на грузовике с буровой установкой и краном: она бурит глубже и сама ставит сваи и опоры. Навесной бур работает от гидравлики экскаватора или погрузчика и подходит для неглубоких скважин.

Сколько бетона нужно на одну буронабивную сваю?

Объём цилиндра: π × d² / 4 × длина. Свая диаметром 0,3 м и длиной 2,5 м — 0,177 м³, диаметром 0,4 м — 0,314 м³ (наш расчёт).

Можно ли бурить под сваи зимой?

Можно. Для мёрзлого грунта ставят бур с зубьями под мёрзлый грунт, работа идёт медленнее. Бетонировать сваи зимой можно только с прогревом или противоморозными добавками по технологической карте.