Лидерные скважины

Важно: основное назначение бентонитового раствора заключается в предотвращении обрушений скважин: эмульсия образует на стенках полости прочную полимерную корочку, что способствует укреплению ненадежного грунта.

Применение лидерных скважин

Лидерная скважина представляет собой отверстие, созданное для последующего забивания железобетонной сваи. Эти скважины служат направляющими в земле, существенно облегчая процесс установления сваи.

• Сферы применения лидерных скважин
• Плюсы и минусы лидерного бурения
• Стоимость бурения лидерных скважин
• Как заказать лидерное бурение

Технология создания лидерных скважин позволяет не только снизить сопротивление почвы, что открывает возможность погружать сваи на большую глубину, но также существенно уменьшает вибрационные нагрузки, возникающие во время работы копровых установок и передающиеся на фундаменты близлежащих строений.

Необходимость бурения лидерных скважин решается главным проектировщиком на основе данных геодезических исследований грунта, что позволяет учесть все особенности местности.

Глубина и диаметр лидерных скважин зависят от параметров погружаемой сваи: глубина не должна превышать 90% длины свайного столба, а диаметр — быть на 30-50 миллиметров меньше диаметра железобетонной конструкции. В случае погружения свай в вечномерзлые грунты или каменистую почву, допускается создание лидерных скважин диаметром, аналогичным диаметру сваи.

Рис. 1: Шнек, используемый для бурения лидерных скважин

Лидерные скважины обычно создаются методом полного извлечения грунта во время бурения, хотя в некоторых ситуациях возможно применение технологии частичного разбуривания.

Важно также отметить, что после создания лидерных скважин потребуется выравнивание поверхности земли, так как грунт, извлечённый шнеком, может значительно поднять её уровень. По этой причине рекомендуется заранее создать котлован с запасом глубины 10-15 сантиметров.

Рис. 2: Процесс создания лидерной скважины

Погружение железобетонной сваи в лидерную скважину можно осуществлять двумя основными методами: ударным – с использованием дизель-молотов, и вибрационным – с помощью вибропогружателей.

Где применяются лидерные скважины

Лидерные скважины применяются для сокращения времени при установке свайных фундаментов и обеспечения более безопасного и точного погружения свай. Погружение происходит в специально подготовленные для этого буренные скважины, называемые лидерными. Их диаметр должен быть на 5 сантиметров меньше, чем диаметр сваи с круглым сечением, или на 5 сантиметров меньше диагонали сваи квадратного сечения.

Рис. 3: Наконечник бурового шнека

Создание лидерных скважин необходимо при устройстве свайных фундаментов из забивных железобетонных свай в следующих случаях:

• Когда необходимо погружение сваи в почву с глубинным слоем утрамбованного песка большей толщины, чем 2 метра — такой слой песчаного грунта препятствует самостоятельному погружению сваи при любом методе;
• При наличии плотных верхних слоев грунта, где создание лидерной скважины позволяет избежать повреждений ствола свай при ударном контакте с плотной почвой;
• При погружении сваи в каменистую почву, так как обломки горных пород затрудняют или делают невозможным забивание сваи без предварительно созданной лидерной скважины;
• При работе с вечномерзлыми грунтами, где плотность обычно значительно выше средней, что делает забивку обычными методами невозможной;
• При погружении ЖБ свай на глубину более 9 метров — из-за увеличенной компактности и плотности почвы на таких глубинах обычные методы забивки становятся неэффективными;
• При работе с дисперсными грунтами, которые обладают низкой плотностью и нельзя получить устойчивое вертикальное положение свай без использования лидерных скважин.

Также технология забивания свай в лидерные скважины часто используется вблизи других зданий и сооружений, чтобы минимизировать риски и последствия любых изменений в грунте и нагрузках. Глубина бурения лидерных скважин не должна превышать 90% длины погружаемой вакуумной сваи.

Необходимость бурения лидеров

Потребность в лидерном бурении возникает как при установке ЖБ свай, так и при погружении шпунтовых конструкций из металла.

Важно: создание лидерных скважин для установки шпунта выполняется исключительно при использовании трубчатого профиля (шпунтовых свай), тогда как для плоского, корытообразного или зетового шпунта данная технология не применяется.

Рис: Лидерное бурение при монтаже шпунтовых свай

Лидерное бурение обычно практикуется, когда сопротивление почвы превышает мощность, прикладываемую погружающим механизмом — будь то молот, вибропогружатель или установка статического вдавливания. В таких случаях без создания лидерных скважин погружение конструкций невозможно или требует значительных временных затрат.

Важно: в центральной части России почва зачастую содержит слой высокотвердого песка толщиной 1-2 метра, находящийся на глубине 6-7 метров, что требует использования лидерных скважин для успешного прохода сваи.

Также бурение лидерных скважин обязательно, если грунт содержит твердые вкрапления обломочных горных пород, что может повредить острию сваи.

Лидерное бурение применяется также в условиях текучей, насыщенной влагой глинистой почвы, где отсутствие жестких структурных связей затрудняет позиционирование погружаемой конструкции. В таких ситуациях лидерная скважина играет направляющую роль, обеспечивая правильный угол установки сваи.

Рис: Лидерное бурение каменистых грунтов

Лидерные скважины также позволяют производить забивку свай с уменьшенной мощностью дизель-молотов, что снижает уровень шума от работы оборудования и динамическую нагрузку на почву, передающуюся на фундаменты близлежащих построек. Это преимущество дает возможность осуществлять ударную забивку свай и шпунтов в застроенных городских районах без вреда для соседствующих зданий.

Технология производства работ по лидерному бурению

Процесс бурения скважин перед забивкой (свай, столбов, шпунтов) условно делится на четыре основные фазы:

• Установка оборудования на проектные оси и проверка соосности шнека;
• Бурение шурфов с использованием шнека;
• Забивка (погружение) шпунтов или железобетонных свай (набивка бетоном буронабивных свай в подготовленных скважинах);
• Осмотр готовой скважины.

При использовании составных шнеков бурение происходит поэтапно: вырабатываемые участки соответствуют длине одной секции шнека, после чего колонна шнека последовательно наращивается. Стыковка составных шнеков осуществляется с использованием резьбового или шестигранного соединения.

Важно: в процессе бурения извлечённый грунт поднимается на поверхность по винтовым лопастям колонны, а по завершении операций удаляется экскаватором или грейдером.

Рис: Поднятие грунта по спиральным лопастям шнековой колонны

При бурении лидеров и забивке свай операции выполняются последовательно: сначала разрабатывается полость, затем устанавливается свая, и лишь после этого создается следующий шурф. Бурение большого числа скважин с последующей забивкой свай может привести к обрушению стенок суседней незакрытой полости.

Вы можете ознакомиться с процессом, просмотрев видеоролик, снятый на строительной площадке.

Технология производства работ

Принятие решения о создании вертикальных лидерных скважин основывается на геологических изысканиях в районе строительства. Выбор технологии бурения, необходимого оборудования и размеров бура определяется расчетами и зависит от типов и габаритов свай. Порядок проведения работ включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка площадки. Для строительства свайного фундамента не требуется серьезного выравнивания и планировки территории; достаточно удалить растительность, убрать мусор и подготовить места для установки бурового и забивного оборудования.
2. Разметка. Эта процедура должна выполняться в строгом соответствии с проектом. Для разметки удобно использовать лазерный либо обычный нивелир. Хотя можно воспользоваться мерной рулеткой и другими подручными средствами, это значительно увеличивает время работы. Точки, где будут размещены будущие скважины, отмечаются колышками.
3. Согласно требованиям СНиП для создания лидерных скважин должен быть составлен проект производства работ, в котором указаны порядок бурения стволов и забивки свай. Это необходимо для соблюдения правил, чтобы при установке очередной сваи не происходило смещения или обрушения соседних скважин от ударных или вибрационных волн. Обычно все скважины не бурятся одновременно.
4. При использовании железобетонных или металлических свай глубина лидерных скважин согласно СНиП должна быть меньше длины стержня на 2 — 2,5 метра. Это необходимо для того, чтобы острый конец сваи мог плотнее врезаться в грунт.

Положительные и отрицательные стороны лидерного бурения

Данная методика устройства свайных оснований используется не только для свай фабричного производства, но и для изготовления монолитных столбов. В этом случае бурение ствола осуществляется на полную глубину заложения и проектный диаметр. Работы могут проводиться как с обсадной трубой, так и без нее.

Кроме того, лидерные скважины способствуют созданию полноценной опоры при забивке свай, что позволяет им выдерживать максимальные нагрузки. К преимуществам этого метода относятся его высокая точность при погружении столбов.

Данная технология позволяет не только устанавливать фундаменты, но также строить прочные ограждения вокруг строительных площадок. Кроме того, лидерное бурение в условиях плотно застроенных участков не создает серьезных проблем для проживающих рядом людей и не наносит ущерба существующим зданиям.

Однако у этого метода есть и свои недостатки:

• Необходимость получения множества разрешений и согласований для проведения работ;
• Привлечение дорогостоящей техники, что существенно увеличивает сметные расходы;
• Эти работы могут выполнять лишь квалифицированные специалисты.

Тем не менее, недостатки с лихвой компенсируются преимуществами, такими как практически полное отсутствие земляных работ, а также возможность проведения строительства на ограниченной территории, что делает лидерное бурение более привлекательным вариантом.

Особенности технологии

Лидерная скважина выступает в качестве направляющего устройства для установки готовой сваи. В зависимости от используемой техники, процесс погружения может осуществляться одним из трех способов:

• вдавливанием;
• забиванием;
• погружением под вибрацией.

Метод установки ЖБ опоры в скважину предопределяет диаметр бурения. Если свая забивается или вдавливается, диаметр отверстия должен быть примерно на 5 см меньше диаметра самой сваи. Это необходимо для обеспечения прочного соединения и надежного прилегания поверхностей. При вибрационном погружении эта разница сокращается до 1-2 см.

Согласно требованиям СНиП, работы по лидерному бурению проводятся только при наличии согласованного проекта, который детализирует порядок формирования скважин и забивки свай. Это обязательное условие, чтобы избежать обрушения готовых скважин во время бурения новых.

При бурении на устойчивых грунтах с низким уровнем залегания воды можно применять классическую технологию. Однако при строительстве фундамента на болотистых, водонасыщенных или других несвязных почвах этот процесс должен включать использование дополнительных средств, таких как обсадные колонны и бентонитовые смеси.

Скважины чаще всего формируются с полным извлечением грунта, но в некоторых случаях применяют частичное разбуривание (размягчение почвы шнеком).

Виды лидерного бурения

• Шнековое. При этом способе происходит внедрение в грунт наконечника бурового оборудования со спиралевидной полосой, что приводит к разрыхлению и выведению образовавшегося грунта по спиральной траектории. Эта технология подходит для сверления под сваи диаметром до 600 мм.
• Роторное. Здесь используются роторные буровые установки, где на рабочий механизм подается усилие от вращателя. Этот метод подходит для разработки глубоких скважин на грунтах, содержащих крупные и мелкие обломки скальных пород.
• Ударно-канатное. Этот метод подразумевает возвратно-поступательное движение бурового снаряда, который опускается на глубину до 1000 метров с ускорением. Он используется для формирования неглубоких лидерных скважин, когда в почве имеются достаточно крупные обломки.

В процессе создания лидерных скважин задействуются буровые установки, размещенные на копре. Точный вертикальный монтаж является критически важным аспектом, который существенно влияет на дальнейшую работу всех конструкций. В противном случае сваи могут быть установлены под углом, что недопустимо.

При предварительном бурении также необходимо устранить грунт с краев скважины для того, чтобы при установке опоры почва не осыпалась обратно и не мешала верному позиционированию свай.

Когда осуществляется установка свайных фундаментов, лидерные скважины могут буриться шнеками различных диаметров. Последовательность обустройства такова:

• Разметка котлована, определение глубины залегания свай, обозначение точек для бурения.
• Установка буровой техники в определенных местах.
• Проверка правильности вертикального расположения буровых установок.
• Подготовительная обработка грунта.
• Выполнение лидерного бурения.
• Размещение свай в скважине.
• После монтажа производят проверку и осмотр каждой сваи на соответствие проектной документации.

Плюсы и минусы

Основным преимуществом методики лидерного бурения скважин под сваи является полное соответствие технологии всем аспектам СНиП — геодезия, фундаменты, безопасность, строительные нормы и другие регламенты.

Пример видео бурения скважин и забивки свай:

В дополнение к этому, на практике отмечается ряд других плюсов:

• Возможность установки железобетонных свай в грунты с разными характеристиками.
• Существенное увеличение глубины погружения.
• Обеспечение максимально ровного вертикального положения устанавливаемых конструкций.
• Минимизация воздействия на окружающие здания при проведении забивки.
• Возможность выполнения работ в любое время года — вне зависимости от уровня промерзания грунта.
• Существенное сокращение времени и трудозатрат по сравнению со стандартными методами.

Недостатки лидерного бурения скважин под сваи в первую очередь связаны с высокими финансовыми расходами на привлечение специальной техники и квалифицированных специалистов для их обслуживания. Тем не менее, такой подход при установке свайного фундамента оказывается более выгодным, так как на железобетонные конструкции во время установки воздействует гораздо меньше ударных нагрузок, что обеспечивает их долговечность и целостность на протяжении всего срока эксплуатации.

Пример видео установки железобетонных свай методом лидерного бурения:

Коротко о главном

Лидерное бурение – это процесс предварительного сверления скважины для последующей забивки в нее железобетонной сваи. Такой подход, как правило, используется в труднодоступных грунтах, где обычный метод забивки оказывается невозможным. К таким случаям относятся толстые слои уплотненного песчаника, каменистые породы, мерзлые грунты или, наоборот, дисперсные грунты, где сложно обеспечить строго вертикальное направление для строительной опоры, либо большие глубины.

Процесс бурения включает следующие этапы:

Созданный канал должен быть строго вертикальным, на 3-5 см меньше по диаметру самой сваи, а также не превышать 90% от её длины. Главные преимущества лидерной технологии заключаются в применимости к любому типу грунта, возможности достижения максимальных глубин, минимальном влиянии на окружающие сооружения, вертикальной точности и значительном снижении временных затрат на забивку. Недостатки связаны с высокой стоимостью осуществления работ.

Поделитесь своим мнением в комментариях — на ваш взгляд, должна ли лидерная скважина соответствовать каким-либо техническим требованиям или всего лишь приблизительно совпадать по размерам с установленной в неё сваей?