Бурозабивные сваи — специализированное решение для устройства фундаментов в условиях вечной мерзлоты, где традиционные методы забивки или буронабивные технологии недостаточно эффективны. Этот метод сочетает бурение лидерных скважин с последующим ударным погружением свай, обеспечивая минимальное нарушение структуры мерзлого грунта и максимальное использование эффекта смерзания (адгезии) между поверхностью сваи и окружающей породой.
Особенности технологии
В зонах вечной мерзлоты грунты в промерзшем состоянии обладают высокой несущей способностью, но чувствительны к тепловому воздействию. Бурозабивной метод минимизирует риск протаивания за счет сокращения времени контакта техники с грунтом. Ключевой принцип — сохранение естественной криогенной структуры, что достигается за счет:
- Бурения скважин диаметром на 1–2 см меньше сечения сваи;
- Погружения свай ударным методом без разрыхления породы;
- Заполнения полостей термостабильными материалами (цементно-песчаная смесь, непучинистый грунт).
Эффект смерзания возникает при контакте сваи с мерзлым грунтом, формируя прочную связь за счет кристаллов льда. Это позволяет достичь несущей способности до 300 т/свая даже при заглублении на 6–8 метров.
Процесс монтажа
- Бурение лидерной скважины. Используются гидровращатели (например, Delta RD150) или буровые установки с термостойкими коронками. Глубина скважины завершается на 1 метр выше проектной отметки для сохранения мерзлого слоя. Диаметр скважины — 30–50 см (для свай сечением 35×35 см).
- Забивка сваи. Полая железобетонная свая (реже металлическая или сплошная) погружается дизель-молотами с энергией удара 120–200 кДж. Вес ударной части превышает массу сваи с наголовником в 1,5–2 раза, что обеспечивает эффективное заглубление без вибраций.
- Заполнение полости. После достижения проектной глубины полость сваи заполняется цементно-песчаной смесью марки М150–М200. В зимний период или при использовании обсадных труб пространство между сваей и стенками скважины также заливается раствором, предотвращая миграцию тепла.
- Извлечение обсадных труб. Если применялись трубы, их удаляют с одновременным заполнением зазора непучинистым грунтом (песчано-гравийная смесь).
Оборудование и материалы
- Буровые установки: Оснащаются алмазными коронками для работы в мерзлых грунтах и скальных включениях.
- Дизель-молоты: Модели Delmag D-160 или ICE 1412 с системой подогрева гидравлики для работы при температурах до -50°C.
- Сваи: Железобетонные (бетон В30, морозостойкость F300), реже — стальные трубы с антикоррозийным покрытием.
Применение и преимущества
Бурозабивные сваи применяются в регионах с экстремальным климатом (Якутия, Крайний Север, Канадская Арктика) для:
- Жилых и промышленных зданий;
- Нефтегазовых объектов (кусты скважин, резервуарные парки);
- Линий электропередач и мостов.
Преимущества технологии:
- Сокращение сроков строительства на 30% за счет исключения этапа оттайки грунта;
- Возможность монтажа в любое время года;
- Устойчивость к сезонным подвижкам грунта (пучение, просадка).
Нормативные требования
Работы регламентируются СП 25.13330 (Основания и фундаменты в вечномерзлых грунтах) и ГОСТ 19804-2012 (Железобетонные сваи). Обязателен контроль:
- Температуры грунта (термометрические зонды);
- Глубины погружения (лазерное нивелирование);
- Целостности свай (ультразвуковая дефектоскопия).
Пример реализации
При строительстве газопровода «Сила Сибири» в Якутии использовались бурозабивные сваи длиной 12 м с заполнением полостей низкотеплопроводным раствором. Это позволило сохранить мерзлоту и обеспечить несущую способность 250 т/свая при температуре -40°C.
Вывод
Бурозабивные сваи — ключевая технология для освоения арктических и субарктических регионов. Её эффективность основана на сочетании минимального теплового воздействия и использования природных свойств мерзлых грунтов, что делает её незаменимой для ответственных объектов в условиях вечной мерзлоты.
