Устройство свайных оснований под многоэтажные жилые комплексы, мостовые переходы, эстакады и промышленные объекты в Алматы и предгорных районах ведется в условиях плотных галечников и высокой сейсмичности (до 9–10 баллов по шкале MSK-64). В таких грунтах буронабивные сваи диаметром от 600 до 1200 мм и глубиной до 15–30 метров являются базовым типом фундамента.

Вся несущая способность сваи на изгиб при сейсмических толчках и морозном пучении грунта зависит от пространственного арматурного каркаса. Ошибки в подборе сечения стержней, шаге поперечной спирали или жесткости монтажных колец приводят к смятию каркаса при подъеме краном или образованию пустот в бетоне.

Конструкция пространственного каркаса буронабивной сваи

Цилиндрический армокаркас сваи представляет собой жесткую пространственную ферму. Она должна сохранять строгую цилиндрическую форму не только в проектном положении, но и во время транспортировки, строповки и погружения в обсадную трубу.

В конструкцию стандартного каркаса входят несколько обязательных элементов:

  • Продольная рабочая арматура: вертикальные стержни периодического профиля, воспринимающие растягивающие и изгибающие моменты;
  • Поперечная арматура: непрерывная спиральная навивка или замкнутые кольцевые хомуты из гладкой катанки, сдерживающие поперечные сдвиги и выпучивание рабочих прутков;
  • Внутренние кольца жесткости: силовые кольца из стальной полосы или арматуры большого диаметра, предотвращающие овальность и схлопывание каркаса при подъеме;
  • Фиксаторы защитного слоя: пластиковые ролики («колесики»), закрепленные по периметру для центрирования каркаса в скважине;
  • Строповочные проушины или усиленный верхний пояс: элементы для безопасного зацепа крюками крана.

Выбор и расчет рабочей продольной арматуры А500С

Для продольного армирования буронабивных свай в Казахстане применяется горячекатаная или термомеханически упрочненная рифленая сталь класса А500С по ГОСТ 34028-2016. В отличие от устаревшей стали марки 35ГС, сплав А500С обладает гарантированной свариваемостью и высокой пластичностью.

Согласно СП РК 5.01-103-2013 «Свайные фундаменты», минимальный процент продольного армирования ствола сваи в сейсмических районах составляет не менее 0,4–0,5% от площади поперечного сечения бетона. Для свай диаметром 800–1000 мм обычно используют от 12 до 24 стержней диаметром 20, 25, 28 или 32 мм.

При расчете шага стержней по окружности важно соблюдать технологический зазор. Расстояние в свету между соседними продольными прутками должно быть не менее 80–100 мм, чтобы крупный заполнитель бетона (гранитный щебень фракции 10–20 мм) свободно протекал сквозь каркас к стенкам скважины без образования каверн.

Если вы подбираете металлопрокат под проектные спецификации, ознакомьтесь со статьей о том, как выбрать арматуру для фундамента с учетом классов прочности и нагрузок.

Спиральное поперечное армирование: шаг навивки и выбор катанки

Вместо штучных кольцевых хомутов на каркасах буронабивных свай стандартом является непрерывная спиральная навивка. Спираль формирует монолитную цилиндрическую обойму, которая препятствует раскрытию продольных стержней наружу при сжатии сваи.

Для навивки спирали используют гладкую катанку в бухтах диаметром 8, 10 или 12 мм из стали Ст3сп по ГОСТ 30136-95 либо рифленую проволоку ВР-1. Непрерывная подача проволоки из бухты на автоматизированном навивочном станке исключает десятки лишних нахлестов и стыков.

Шаг спиральной навивки делается переменным по длине сваи:

  • Верхняя зона (голова сваи на глубину 2–3 м): шаг навивки составляет 50–100 мм для восприятия максимального изгибающего момента в зоне сопряжения с ростверком;
  • Средняя зона ствола: стандартный шаг навивки составляет 150–200 мм;
  • Нижняя опорная зона (1–1,5 м от забоя): шаг спирали уплотняется до 100 мм для усиления торца под пятой сваи.

Подробнее о расчете и гибке гладкого сортового проката читайте в материале катанка стальная для хомутов и армопоясов.

Кольца жесткости: защита каркаса от деформации при строповке

Длинномерные арматурные каркасы свай длиной от 12 до 24 метров обладают значительной гибкостью. При подъеме краном за верхний конец каркас испытывает продольный прогиб: без внутренних распорок круглый контур сплющивается в овал, а сварные точки прихватки спирали срезаются.

Чтобы каркас сохранял жесткость при кантовании и подаче в скважину, внутри устанавливают кольца жесткости (диафрагмы). Их изготавливают из стальной горячекатаной полосы сечением 40×4, 50×5 мм либо из гладкой арматуры диаметром 20–25 мм, согнутой на трехвалковом профилегибе.

Кольца жесткости приваривают к внутренней стороне рабочих стержней с шагом 1,5–2,0 метра по всей длине каркаса. Внутри каждого кольца нередко монтируют крестообразную распорку из арматурных прутков, которую срезают непосредственно перед опусканием бетонолитной трубы (ВПТ).

Параметры армирования буронабивных свай под типовые диаметры

В таблице приведены ориентировочные инженерные параметры армирования буронабивных свай для сейсмических районов Казахстана:

Диаметр сваи, ммРабочая арматура А500ССпираль (катанка)Шаг спирали (верх / середина), ммКольцо жесткостиЗащитный слой бетона, мм
6008–10 шт. Ø18–20 ммØ8 мм (Ст3сп)100 / 200Полоса 40×4 мм, шаг 1,5 мне менее 60
80012–16 шт. Ø20–25 ммØ8–10 мм (Ст3сп)80 / 150Полоса 50×5 мм, шаг 2,0 мне менее 70
100016–20 шт. Ø25–28 ммØ10 мм (Ст3сп)50 / 150Арматура Ø20 мм, шаг 2,0 мне менее 75
120020–24 шт. Ø28–32 ммØ10–12 мм (Ст3сп)50 / 100Арматура Ø25 мм, шаг 1,5 мне менее 80

Технология сборки и правила строповки армокаркасов

Сборка цилиндрических каркасов выполняется на специализированных автоматических станках с планшайбами либо вручную на роликовых стендах-кондукторах. Ручная сборка на земле без шаблонов категорически не рекомендуется: шаг прутков неизбежно собьется, а каркас получится искривленным.

При сборке спираль крепится к продольным стержням полуавтоматической сваркой в шахматном порядке или вязкой отожженной проволокой. Сплошная сварка всех без исключения перекрестий запрещена, так как термический пережог снижает расчетное сечение арматуры в зоне термического влияния.

О том, почему в монолитном строительстве предпочтительнее проволочные соединения, читайте в статье вязка арматуры для фундамента.

Для обеспечения проектного защитного слоя бетона на каркас надевают пластиковые фиксаторы-ролики. Обычные плоские подкладки («стульчики») здесь не подходят: при опускании в скважину они зацепятся за кромку обсадной трубы и оторвутся. Роликовый фиксатор свободно катится по металлу трубы или стенке скважины, удерживая каркас строго по центру.

Нюансы подбора полимерных элементов детально разобраны в статье защитный слой бетона и фиксаторы арматуры.

Типичные ошибки при изготовлении и погружении каркасов свай

На строительных площадках Алматы инженеры технадзора регулярно сталкиваются со следующими нарушениями:

  • Чрезмерная густота продольных стержней: расстояние между прутками менее 60–70 мм приводит к зависанию крупного щебня на каркасе. Бетон не заполняет внешнее пространство, образуя пустоты вокруг арматуры;
  • Отсутствие колец жесткости: при подъеме краном за один конец длинный каркас сгибается дугой и сплющивается, что делает невозможным пропуск бетонолитной трубы (ВПТ) до забоя;
  • Отказ от роликовых фиксаторов: каркас смещается к стенке скважины. В результате металл оказывается без защитного слоя бетона и быстро корродирует от грунтовых вод;
  • Сброс каркаса в скважину на весу: опускание должно происходить плавно с контролем соосности. Удар о забой приводит к вспучиванию нижних стержней и осыпанию шлама со стенок.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли сваривать продольные стержни А500С по длине для наращивания каркаса?

Да, арматура класса А500С обладает гарантированной свариваемостью. Для наращивания секций каркаса применяют сварку на стальных скобах-накладках по ГОСТ 14098-2014 (соединение С21-Рн) либо ванно-шовную сварку на остающихся желобчатых подкладках (соединение С19-Рм). Стыки смежных прутков разносят вразбежку минимум на 1,5 метра.

Зачем в нижней части каркаса концы арматуры загибают внутрь?

Загиб нижних концов продольных стержней под углом 15–30 градусов внутрь («конус» или «лыжи») предотвращает задирание стенок скважины и срезание грунтовых наплывов при погружении каркаса в забой.

Какой минимальный защитный слой бетона требуется для буронабивных свай в грунте?

Согласно строительным нормам РК, для буронабивных свай, бетонируемых в грунте без постоянной металлической обсадной трубы, минимальный защитный слой бетона до рабочей арматуры составляет не менее 60–80 мм (в зависимости от диаметра сваи и агрессивности грунтовых вод).

Какую катанку лучше использовать для спирали — гладкую или рифленую?

Стандартом является гладкая катанка класса А240 (Ст3сп) диаметром 8–10 мм. Она легко навивается на автоматических бухторазмотчиках без образования изломов и микротрещин на малых радиусах гибки.

Вывод

Надежность буронабивной сваи в сейсмических условиях Алматы закладывается на этапе сборки арматурного каркаса. Использование сертифицированной арматуры А500С, строгий контроль шага спиральной навивки, установка мощных колец жесткости и пластиковых роликовых фиксаторов гарантируют безаварийное бетонирование и расчетную несущую способность фундамента.

Компания АТЛАНТ Snab City поставляет рифленую арматуру А500С всех диаметров (от 10 до 32 мм), стальную катанку в бухтах и прутках, а также сортовую полосу для колец жесткости со склада в Алматы. Доступна высокоточная резка металла в проектный размер и оперативная доставка длинномерами на строительные объекты по всему Казахстану.