CC BY
21Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.159.4
DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-8-50-54
Н.С. СОКОЛОВ1' 2, канд. техн. наук, директор ([email protected])
1 ООО НПФ «ФОРСТ» (428000, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, ул. Калинина, 109 а) 2 ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова» (428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Алгоритм выбора геотехнических технологий
о ^ с»
для целей усиления слабых оснований
Одним из главных направлений геотехнического строительства является реконструкция объектов. Такой вид строительства в большинстве случаев связан с необходимостью усиления оснований фундаментов. При этом должен быть соблюден принцип «технической целесообразности и экономической эффективности» при выборе типа геотехнической технологии. В статье приведено несколько геотехнических технологий усиления оснований. Показано, что использование грунтобетонных свай (грунтоцементная свая, армированная сваей ЭРТ) возможно для усиления оснований фундаментов. При этом их стоимость ниже стоимости устройства буроинъекционных свай без уплотнения грунта стенок скважины. Приведен алгоритм выбора технически обоснованного и экономически целесообразного типа геотехнической технологии при увеличении нагрузок на фундаменты, включающий определение количества свай усиления под несущей конструкцией; стоимость выполнения буровых свай; сроки изготовления единицы заглубленной конструкции; фактическую несущую способность; количество буровых свай на единицу фундамента.
Ключевые слова: несущая способность, геотехническая технология, буроинъекционная свая, грунто-бетонная свая.
Для цитирования: Соколов Н.С. Алгоритм выбора геотехнических технологий для целей усиления слабых оснований // Жилищное строительство. 2019. № 8. С. 50-54. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-8-50-54
N.S. SOKOLOV1, 2, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor, Director ([email protected], [email protected])
1 OOO NPF «FORST» (109a, ul. Kalinina, 428000, Cheboksary, Russian Federation)
2 Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education «I.N. Ulianov Chuvash State University» (15, Moskovskiy pr., 428015, Cheboksary, Russian Federation)
Algorithm for Selection of Geo-technical Technologies for Strengthening of Weak Bases
One of the main directions of geotechnical construction is the reconstruction of objects. This type of construction in most cases is associated with the need to strengthen the foundation bases. In this case, the principle of «technical feasibility and economic efficiency» when choosing the type of geotechnical technology should be observed. The article presents several geotechnical technologies to strengthen the bases. The principle of selection of technically expedient and economically effective type is considered. It is shown that the use of concrete piles (earth-cement pile reinforced with ERT pile) is possible to strengthen the foundations. In this case, its cost is cheaper the bored-injection pile without compaction of borehole walls. The algorithm of selection of technically sound and economically feasible type of geotechnical technologies when increasing loads on foundations which includes the determination of the number of strengthening piles under the bearing structure, the cost of the execution of bored piles, terms of production of the unit of the buried structure; actual bearing capacity, number of bored piles per foundation unit, is given.
Keywords: bearing capacity, geotechnical technology,bored-injection pile, earth-concrete pile.
For citation: Sokolov N.S. Algorithm for selection of geo-technical technologies for strengthening of weak bases. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2019. No. 8, pp. 50-54. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-8-50-54
Реконструкция объектов, как правило, предусматривает увеличение нагрузок на фундаменты. Следовательно используются заглубленные железобетонные конструкции. Их устройство предполагается выполнить в стесненных условиях [1-7]. В связи с этим из ряда современных геотехнических технологий отбирается наиболее приемлемая к конкретным инженерно-геологическим условиям по критериям
5о| -
технической целесообразности и экономической эффективности. В этой статье для сравнения рассмотрены три наиболее приспособленные к целям реконструкции геотехнические технологии:
1) технология устройства буроинъекционных свай без уплотнения грунта буровой скважины;
2) электроразрядная технология устройства буро-инъекционных свай (ЭРТ технология);
^^^^^^^^^^^^^ №'2019
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Underground construction
3) технология устройства грунтоцементных свай ^еитехнология).
По данным материалов в инженерно-геологическом разрезе участка глубины 55 м выделяются следующие комплексы отложений (в направлении сверху вниз):
- современные техногенные отложения (tQп)\
- аллювиально-флювиогляциальные отложения 3-й надпойменной террасы р. Москвы (а/^);
- флювиогляциальные отложения (fQIst-d);
- отложения верхнего отдела юрской системы (/3);
- отложения верхнего отдела каменноугольной системы (С3).
Современные техногенные образования ^¡^ были широко распространены по периметру реконструируемого здания. Залегали с поверхности под асфальтовым покрытием. Они представлены насыпными грунтами: песками серо-коричневыми, средней крупности, прослоями мелкими, неоднородными, глинистыми, влажными, с линзами супесей и опесчаненных суглинков, со строительным мусором (щебень, битый кирпич, шлак) до 20%. Мощность техногенных образований составляла 3,2-5,2 м. Среднечетвертичные аллювиально-флювиогляциальные отложения были вскрыты при изысканиях прошлых лет. При изысканиях в 2004 г. они отсутствовали - выбраны при открытии котлована реконструируемого здания и замещены насыпными грунтами по его периметру. Отложения были представлены песками серыми, желтовато-серыми, мелкими, с включениями гравия, гальки и щебня, с частыми прослоями суглинков тугопластичных, опесчаненных, влажными, средней плотности.
Нижеперечисленные водно- и озерно-ледниковые отложения сетуньско-донского горизонта (fQ]st-d) были вскрыты под техногенными отложениями. Отложения были представлены: песками серыми, средней крупности, с включением гальки и гравия, водона-
сыщенными, средней плотности; супесями коричневато-серыми, желтовато-серыми, пластичными, прослоями песками пылеватыми. Общая мощность отложений 6,6-9,3 м.
Отложения оксфордского яруса верхнего отдела юрской системы (/3ох) были вскрыты под водно- и озерно-ледниковыми отложениями сетуньско-дон-ского горизонта на глубине 12,3-14,6 м. Представлены глинами серовато-черными, твердыми, прослоями полутвердыми, слюдистыми с обломками фауны. Мощность отложений составляла 6,2-10,1 м.
Отложения измайловской пачки касимовского яруса верхнего отдела каменноугольной системы (G3izm) вскрывались под юрскими глинами на глубине 19,5-23 м. Измайловские отложения были представлены известняками серыми, желтовато-серыми, кавернозными, трещиноватыми, средней прочности, слоями прочными, водоносными, с прослоями пе-строцветных, мергелистых глин и мергелей, прослоями доломитизированными. Мощность отложений измайловской пачки достигала 13,3 м.
Результаты исследований физико-механических свойств грунтов приведены в табл. 1.
Расчет несущей способности Fd сваи без ушире-ния производится в соответствии с СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»:
Ра = Ус(УскХА + и?:(ус/Ш,
(1)
где Ус - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1 и 1,3 для электроразрядной технологии; Я - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл. 7.2 СП 24.13330.2011«Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»; А - площадь опирания сваи на грунт, м; и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; У; - рас-
Нормативные и расчетные значения физико-механических свойств грунтов
Таблица 1
ей О :т Нормативные характеристики Расчетные характеристики Расчетные характеристики
со При доверительной При доверительной
>s S со s :Е вероятности 0,85 вероятности 0,95
CD Т S СО с^ S СО о с ^ о ш о со ^ СО X ск СО СО СО :т 0 1 CD ^ 1= s СО Т _0 0 1 CD ^ 1= Влажность, д. i Коэффициент пористости е Ф Т ^ ь л о ат со а о 1= Угол внутреннего тр град Удельное сцеплен МПа Модуль деформа! МПа Кжж, МПа Плотность грунта, г/см3 Угол внутреннего трения, град Удельное сцепление, МПа Плотность грунта, г/см3 Угол внутреннего трения, град Удельное сцепление, МПа
Qv 1 Техногенный грунт Расчетное сопротивление R0=150 кПа
2 Супеси пылеватые, пластичные 2,02 2,69 0,221 0,63 0,52 16 0,019 17 2,01 15 0,018 2 15 0,018
fQSt-d 3 Пески средней крупности, водонасыщенные, средней плотности 2 2,65 0,147 0,65 - 39 0,001 28 1,98 33 0,001 1,96 32 0
J3ox 4 Глины твердые 1,79 2,74 0,381 1,1 -0,074 17 0,069 19 1,78 16 0,067 1,78 16 0,065
G3izm 5 Известняк средней прочности, прослоями прочный, с окремнениями 2,34 - 0,07 - - - - - 34 2,29 - - 2,28 - -
82019
51
Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
Таблица 2
Тип заглубленной железобетонной конструкции Диаметр, мм Несущая способность, Fi, кН Расчетная нагрузка, кН Количество свай под усиливаемым фундаментом
Буроинъекционная свая без уплотнения стенок скважины 350 896 704 15
Буроинъекционная свая ЭРТ 350 1340 957 11
Буроинъекционная свая ЭРТ с одним уширением 350 1787 1276 8
Буроинъекционная свая ЭРТ с двумя уширениями 350 2022 1444 7
Буроинъекционная свая ЭРТ с тремя уширениями 350 2302 1644 6
Грунтобетонная свая 600 2157 1541 7
Грунтобетонная свая 700 2680 1910 5
Таблица 3
Тип заглубленной железобетонной конструкции Количество свай, шт. Длина свай, п/м Общий погонаж, п/м Стоимость погонного метра сваи, р. Общая стоимость, млн р.
Буроинъекционная свая без уплотнения стенок скважины 15 16 240 4000-6000 9,6-14,4
Буроинъекционная свая ЭРТ 11 16 176 4000-6000 7-10,6
Буроинъекционная свая ЭРТ с одним уширением 8 16 128 4000-6000 5,1-7,7
Буроинъекционная свая ЭРТ с двумя уширениями 7 16 112 4000-6000 4,5-6,7
Буроинъекционная свая ЭРТ с тремя уширениями 6 16 96 4000-6000 3,8-5,8
Грунтобетонная свая 7 16 112 9000-11000 10,1-13,8
Грунтобетонная свая 5 16 90 9000-11000 8,1-9,9
четное сопротивление г-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 7.3 СП 24.13330.2011«Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»; А,- - толщина г-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; Ус/, Усй - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на значения расчетного сопротивления грунта и принимаемые по табл. 7.4 СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты».
Технология изготовления сваи ЭРТ с многоместными уширениями позволяет [8-16] значительно повысить несущую способность сваи Fd, которую следует рассчитывать с помощью следующей формулы, получаемой после преобразования формулы (1) [10]:
и
Рц = Ус(УсцМ + УсяЪЦ).бок4,бок + « £Yc/#г•), (2)
где п - количество уширений; Я^бок - расчетное сопротивление грунта под j-м уширением; А^бок - площадь опирания j-го уширения, рассчитываемая по формуле:
А],бок = кфс ■ куш)2^ - Ю*/4, (3)
где £>с - диаметр скважины; к^ - коэффициент уширения, принимаемый по табл. 2 ТР50-180-06 «Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности» (Москва, 2006).
При устройстве уширения по пяте сваи площадь ее опирания составит:
А=п-фс-куш)2/4.
(4)
В табл. 2 и 3 приведены технико-экономические расчеты буровых свай.
Выводы
По результатам технико-экономических расчетов для целей усиления основания перегруженного фундамента наиболее оптимальным является использование буроинъекционных свай ЭРТ с многоместными уширениями.
Использование грунтобетонных свай (грунтоце-ментная свая, армированная сваей ЭРТ) также возможно для усиления оснований фундаментов. Их стоимость ниже стоимости буроинъекционной сваи без уплотнения грунта стенок скважины.
По результатам определения несущей способности по грунту заглубленных железобетонных конструкций можно предложить следующий алгоритм выбора технически обоснованного и экономически целесообразного типа геотехнической технологии при увеличении нагрузок на фундаменты.
1.Определяется количество свай усиления под несущей конструкцией (или на 1 погонный метр ленточного фундамента, или на столбчатый фундамент, или на фундаментную железобетонную плиту).
2. Определяется стоимость выполнения буровых свай.
3. Определяются сроки изготовления единицы заглубленной конструкции.
4. Статическими испытаниями определяется фактическая несущая способность сваи и сопоставляется с расчетными величинами.
5. Уточняется количество буровых свай на единицу фундамента.
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
Список литературы
1. Богов С.Г., Зуев С.С. Опыт применения струйной технологии для закрепления слабых грунтов при реконструкции здания по ул. Почтамтская в г. Санкт-Петербурге. Сборник трудов научно-технической конференции СПбГАСУ. СПб.: 2010. С.80-86.
2. Ван Импе В.Ф. Фундаменты глубокого заложения: тенденции и перспективы развития // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005. № 9. С. 7-33.
3. Василюк Л.В. Вибропогружение шпунта вблизи существующих зданий в грунтовых условиях Санкт-Петербурга. Инженерно-геологические изыскания, проектирование и строительство оснований, фундаментов и подземных сооружений. Сб. трудов Всероссийской науч.-техн. конф. 1-3 февраля 2017г. СПб., 2017. С. 307-316.
4. Гаврилов А.Н., Грязнова Е.М., Старков Р.Р. Комплекс изыскательских и исследовательских работ для проектирования нового строительства в условиях плотной городской застройки // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2006. № 6. С. 10-13.
5. Соколов Н.С. Технология увеличения несущей способности основания // Строительные материалы. 2019. № 6. С. 67-71. DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67-71
6. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1981. 319 с.
7. Дьяконов И.П. Оценка несущей способности бу-ронабивных свай с негабаритным наконечником. Инженерно-геологические изыскания, проектирование и строительство оснований, фундаментов и подземных сооружений. Сб. тр. Всероссийской науч.-техн. конф. 1-3 февраля 2017 г. СПб., 2017. С. 316-322.
8. Nikolay Sokolov, Sergey Ezhov, Svetlana Ezhova. Preserving the natural landscape on the construction site for sustainable ecosystem // Journal of applied engineering science. 15 (2017) 4, 482, рр. 518-523.
9. Соколов Н.С. Электроимпульсная установка для изготовления буроинъекционных свай // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 62-66.
10. Соколов Н.С. Один из подходов решения проблемы по увеличению несущей способности буровых свай // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 44-47. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-759-5-44-47
11. Sokolov N.S. Ground Ancher Produced by Electric Discharge Technology, as Reinforced Concrete Structure // Key Enginiring Materials. 2018, рр. 76-81.
References
1. Bogov S.G., Zuev S.S. The Experience of application of inkjet technology for stabilization of soft soils during the reconstruction of the building on Pochtamtskaya street in St. Petersburg. Proceedings of the scientific and technical conference of SPbGASU. Saint Petersburg. 2010, pp. 80-86. (In Russian).
2. Van Impe V.F. Foundations of deep Foundation: trends and prospects of development. Rekonstrukt-siya gorodov i geotekhnicheskoe stroiteistvo. 2005. No. 9, pp. 7-33. (In Russian).
3. Vasilyuk L.V. Vibration Loading of sheet pile near existing buildings in the soil conditions of St. Petersburg. Engineering-geological surveys, design and construction of bases, foundations and underground structures. Papers of All-Russian scientific.-tech. Conf. 1-3 February 2017. Saint Petersburg, 2017, pp. 307-316. (In Russian).
4. Gavrilov A.N., Gryaznova E.M., Starkov R.R. The complex of survey and research works for the design of new construction in dense urban areas. Os-novaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2006. No. 6, pp. 10-13. (In Russian).
5. Sokolov N.S. Technology for increasing the bearing capacity of the base. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 6, pp. 67-71. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67-716.
6. Dalmatov B.I. Mekhanika gruntov, osnovaniya i fundamenty [Mechanics of soils, bases and foundations]. Moscow: Stroyizdat. 1981. 319 p.
7. Dyakonov I.P. Assessment of bearing capacity of bored piles with oversized tip. Engineering-geological surveys, design and construction of bases, foundations and underground structures. Papers of All-Russian scientific. Tech. Conf. 1-3 February 2017. Saint Petersburg, 2017, pp. 316-322. (In Russian).
8. Nikolay Sokolov, Sergey Ezhov, Svetlana Ezhova. Preserving the natural landscape on the construction site for a sustainable ecosystem. Journal of applied engineering science. 15 (2017) 4, 482, pp. 518-523.
9. Sokolov N.S. Electroimpulse installation for the production of flight augering piles. Zhilishchnoe Stroiteistvo [Housing Construction]. 2018. No. 1-2, pp. 62-66. (In Russian).
10. Sokolov N.S. One of approaches to solve the problem of increasing the bearing capacity of bored piles. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 5, pp. 44-47. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2018-759-5-44-47
11. Sokolov N.S. Ground Ancher Produced by Electric Discharge Technology, as Reinforced Concrete Structure. Key Enginiring Materials. 2018, pp.76-81.
8'2019
53
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
12. Sokolov N.S. Use of the Piles of Effective Type in Geotechnical Construction // Key Enginiring Materials. 2018, pp. 70-74.
13. Sokolov N.S. One of Geotechnological Technologies for Ensuring the Stability of the Boiler of the Pit // Key Engineering Materials. 2018, pp. 56-69.
14. Sokolov N.S. Regulated injection pile-electric discharge technology with multiple pile enlargements posed as an underground reinforced concrete structure with a controlled load capacity. 18 international multidisciplinary scientific GeoConference SGEM 2018 Albena Resort SPA Bulgaria. 2018, pp. 601-608.
15. Sokolov N.S. One of the geotechnical technologies to strengthen the foundation base in constraint environment in the addition of 4 floors. 18 international multidisciplinary scientific GeoConference SGEM 2018 Albena Resort SPA Bulgaria. 2018, pp. 513-522.
16. Sokolov N.S., Viktorova S.S. Method of aligning the turches of objects targe-sized foundations and increased loads on them // Key Engineering Materials. 2018,pp. 1-11.
12. Sokolov N.S. Use of the Piles of Effective Type in Geotechnical Construction. Key Enginiring Materials. 2018,pp. 70-74.
13. Sokolov N.S. One of Geotechnological Technologies for Ensuring the Stability of the Boiler of the Pit. Key Engineering Materials. 2018, pp. 56-69.
14. Sokolov N.S. Regulated injection pile-electric discharge technology with multiple pile enlargements posed as an underground reinforced concrete structure with a controlled load capacity. 18 international multidisciplinary scientific GeoConference SGEM 2018 Albena Resort SPA Bulgaria. 2018, pp. 601-608.
15. Sokolov N.S. One of the geotechnical technologies to strengthen the foundation base in constraint environment in the addition of 4 floors. 18 international multi-disciplinary scientific GeoConference SGEM 2018 Albena Resort SPA Bulgaria. 2018, pp. 513-522.
16. Sokolov N.S., Viktorova S.S. Method of aligning the turches of objects targe-sized foundations and increased loads on them. Key Engineering Materials. 2018, pp. 1-11.
24-28 сентября BAHX€H
ЯРМАРКА уфа2019 НЕДВИЖИМОСТИ
Айда
за квартирой!
#бвк #стройбвк
• Жилье от застройщиков
• Загородная недвижимость, коттеджные поселки
• Ипотечные кредиты, жилищные субсидии
• Коммерческая недвижимость
Циапа
If\Щ
Государственный комитет РБ по строительству и архитектуре
ШБВК
башкирская выставочная
компания
Estroybvk КЗ stroyexpo.ufa
www.stroybvk.ru
+7 (347) 246-42-38 [email protected]
