CC BY
22УДК 624.154.542
Н.С. СОКОЛОВ1,2, канд. техн. наук, директор ([email protected], [email protected]); С.С. ВИКТОРОВА1, инженер, Г.М. СМИРНОВА1, инженер, И.П. ФЕДОСЕЕВА1, инженер
1 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
2 ООО НПФ «ФОРСТ» (428000, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, ул. Калинина, 109а)
Буроинъекционная свая ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция
Буроинъекционная свая, изготовленная по разрядно-импульсной технологии (свая ЭРТ), обладает рядом конкурентных преимуществ по сравнению с буроинъекционными сваями, изготавливаемыми по традиционным технологиям. Это повышенные (на 40-60%) значения прочности мелкозернистого бетона; повышенные (в 1,5-3 раза) значения несущей способности по грунту; повышенные (в 1,5 раза и более) значения несущей способности по прочности поперечного сечения; рост значений несущей способности как по грунту, так и по телу во времени по сравнению с проектными значениями. Кроме того, электрогидравлическая обработка мелкозернистого бетона повышает его водонепроницаемость.
Ключевые слова: буроинъекционные сваи ЭРТ, прочность поперечного сечения, несущая способность, рабочая арматура, многоместные уширения.
Для цитирования: Соколов Н.С., Викторова С.С., Смирнова Г.М., Федосеева И.П. Буроинъекционная свая ЭРТ как заглубленная железобетонная конструкция // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 47-49.
N.S. SOKOLOV1,2, Candidate of Sciences (Engineering), Director ([email protected], [email protected]), S.S. VIKTOROVA1, Engineer, G.M. SMIRNOVA1, Engineer, I.P. FEDOSEEVA1, Engineer
1 Chuvash State University named after I.N. Ulyanov (15, Moskovsky Avenue, 428015, Cheboksary, Chuvash Republic, Russian Federation)
2 OOO NPF «FORST» (109a, Kalinina Street, 428000, Cheboksary, Chuvash Republic, Russian Federation
Bored-Injection Pile-ERT as a Buried Reinforced Concrete Structure
A bored-injection pile made according to the discharge-impulse technology (pile-ERT) has some competitive advantages comparing with bored-injection piles made according to traditional technologies. They are the improved strength values of fine concrete (by 40-60%); enhanced (by 1.5-3 times) the values of bearing capacity relating to soil; enhanced (by 1.5 times and more) values of the bearing capacity relating to the strength of the cross-section; enhancing the values of the bearing capacity relating to both the soil and the body in time comparing with design values. Besides, the electro-hydraulic treatment of the fine concrete improves its waterproofing.
Keywords: bored-injection piles-ERT, strength of cross-section, bearing capacity, working reinforcement.
For citation: Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedoseeva I.P. Bored-injection pile-ert as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 9, pp. 47-49. (In Russian).
Современные геотехнические технологии [1, 2] позволяют изготавливать буроинъекционные сваи с повышенными значениями несущей способности. Разрядно-импульсная технология устройства свай (сваи ЭРТ) является наиболее приспособленной для достижения этих целей.
Наиболее интересным представляется устройство свай ЭРТ с многоместными уширениями [3—7]. Благодаря устройству уширений вдоль ствола сваи и под ее пятой создается возможность устройства заглубленной железобетонной конструкции с возможностью регулирования несущей способности как по грунту, так и по телу.
Технология устройства свай с многоместными уширениями известна с 1960-х гг. Опыт использования таких свай есть в Индии, ФРГ, Великобритании, Японии, России. Конструкция такой сваи представляет собой буровую сваю с уширением на пяте. Кроме того, в зависимости от типа инженерно-геологических условий и требуемой несущей способности сваи выше пяты вдоль ствола устраиваются дополнительные ушире-ния [3, 4, 6].
Свая с многоместными уширениями работает как железобетонная заглубленная конструкция, имеющая количество опор, соответствующих числу уширений. На начальном этапе нагружения в работу вступает верхнее уширение. По мере увеличения нагрузки постепенно включаются нижележащие уширения, при этом каждое уширение выполняет функцию дополнительной опоры.
Практика изготовления таких свай показала их высокую эффективность. Несущая способность свай по грунту с одним уширением в 2—2,5 раза, а с двумя — в 3—3,5 раза выше, чем у свай, выполненных без ушире-ний [3, 4, 6].
Достоинствами буроинъекционных свай ЭРТ с многоместными уширениями являются:
— простота выполнения (добавляется одна легковы-полняемая операция);
— возможность точного определения места устройства уширения (определяется по уходу мелкозернистой бетонной смеси);
— возможность устройства необходимого количества уширений по расчету несущей способности вдоль длины сваи;
— минимизация технологических осадок;
— максимальная по сравнению с любыми другими технологиями устройства буровых свай усиления несущая способность сваи как по грунту, так и по материалу.
Расчет несущей способности свай ЭРТ с многоместными уширениями по пяте аналогичен расчету буровых свай по формуле 7.11 СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.03—85. Свайные фундаменты», при этом диаметр уширения определяется согласно табл. 2.3 ТР 50-180—06 «Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повы-
j í . ®
научно-технический и производственный журнал
сентябрь 2017
47
Современные бетоны: наука и практика
Свая Ср-15-30
-А-Ч
4 2
КП-1
3
КП-2
1
оп
А П Л П
40
Вязальная проволока
Полоса стальная Ь=20 мм; 1=4 мм по ГОСТ 103-76*
Сварка по ГОСТ 14098-91
1-1
Нижний каркас
Пример схемы армирования буроинъекционной сваи ЭРТ Ср-15-30 длиной 15 м, 0300 мм: 1 - продольная арматура класса А500с; 2 - поперечная арматура класса А240; 3 - фиксатор каркаса сваи (из стальной пластины Ь = 20 мм, t = 4 мм; 4 - труба d159 мм обеспечивает жесткость каркаса при транспортировке и складировании; 5 - уширения вдоль ствола и пяты сваи
шенной этажности» (Москва, 2006), а величина минимально допустимого интервала между уширениями составляет 3,5 диаметра уширения. Для слоистого напластования оснований устройство уширений наиболее предпочтительно на контактных поверхностях инженерно-геологических элементов.
При конструировании вновь сооружаемых фундаментов из свай ЭРТ следует руководствоваться правилами и требованиями, предъявляемыми к конструированию фундаментов из буровых и набивных свай и изложенными в СНиП 2.02.03—85 «Свайные фундаменты» и СП 50-102—2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», а также в актуали-зованной редакции СП 24.13330.2011 «Актуа-
лизированная редакция СНиП 2.02.03—85. Свайные фундаменты».
Армирование микросвай производится из расчета несущей способности поперечного сечения сваи (по формуле 2.7 [5] и 14.6 ТР 50-180—06). В качестве расчетной арматуры используются одиночные стержни, сварные каркасы, жесткая арматура в виде проката из черных металлов или стальные трубы.
Арматура сваи может быть как однородной на всю длину, так и комбинированной, например труба или прокат в зоне действия изгибающего момента и каркас на всю остальную длину.
Она должна иметь фиксирующие элементы, центрирующие ее в скважине и обеспечи-
А
А
5
3
4
5
5
научно-технический и производственный журнал Г1- Г £г
~48 сентябрь 2017 й- 1 - *
вающие требуемую толщину защитного слоя бетона. Фиксирующие элементы могут выполняться из металла или пластика и крепиться с трех или четырех сторон арматурного стержня или каркаса на расстоянии 8—10 диаметров скважины друг от друга.
В качестве продольной арматуры свай ЭРТ используется горячекатаная арматурная сталь класса AIII и AIV диаметром от 12 до 40 мм включительно. Продольная арматура располагается равномерно по контуру сваи с расстоянием в свету между отдельными стержнями не менее диаметра стержня и не менее 50 мм. Общая площадь сечения продольной арматуры должна составлять не менее 0,5 % и не более 10 % от площади сечения бетона, в том числе в зоне стыкования секций.
В грунтовых условиях, исключающих потерю продольной устойчивости ствола сваи, рекомендуется выполнять центральное армирование. Оно выполняется из отдельного стержня, пучка стержней, трубы, прокатного или сварного профиля или их сочетаний, например трубой, усиленной по периметру арматурными стержнями или проволокой.
Поперечная арматура арматурных каркасов свай ЭРТ изготавливается в виде спиралей или круглых вязаных или сварных хомутов из арматуры класса В500 диаметром не менее 5 мм или класса А240 диаметром 6—10 мм с шагом не более 10 диаметров стержней продольной арматуры и не более 150 мм.
При установке поперечной арматуры, требуемой по расчету на действие поперечных сил, шаг хомутов принимается не более 1/2 диаметра сваи.
Зона стыкования секций армокаркасов дополнительно усиливается спиральной арматурой с шагом не более 100 мм. Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах принимается не менее 1/4 диаметра стержней продольной арматуры, а в сварных каркасах устанавливается из условия сварки сваи [5].
Арматурные каркасы изготавливают, как правило, в заводских условиях на приводных станках контактной сваркой.
Список литературы
1. Ильичев В.А., Мангушев P.A., Никифорова Н.С. Опыт освоения подземного пространства российских мегаполисов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2012. № 2. С. 17—20.
2. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов. СПб.: Геореконструкция, 2010. 551 с.
3. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Особенности устройства и расчета буроинъекционных свай с многоместными уширениями // Геотехника. 2016. № 3. С. 60—66.
4. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Технология устройства буроинъекционных свай повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2016. № 9. С. 11-14.
5. Соколов Н.С., Джантимиров Х.А. Расчет и проектирование буроинъекционных свай ЭРТ (ФОРСТ, ЭРСТ). Чебоксары: ЧГУ им. И.Н. Ульянова, 2016. 103 с.
6. Соколов Н.С. Определение несущей способности буроинъекционных свай - РИТ со сформированными подпятниками // Материалы 7-й Всероссийской (1-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2012). Чебоксары: ЧГУ им. И.Н. Ульянова, 2012. С. 289-292.
7. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об одном методе расчета несущей способности буроинъекционных свай ЭРТ // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2015. № 1. С. 10-13.
Допускается использование электродуговой сварки для случая использования поперечной арматуры класса А240 диаметром более 10 мм.
Соединение арматурных каркасов по длине сваи осуществляется стыковкой отдельных секций с помощью вязальной проволоки или с помощью сварных стыков. Сварные стыки должны обеспечивать равнопрочность арматуры и удобство производства работ по инъецированию бетонной смеси. Сварное соединение арматурных каркасов рекомендуется выполнять с помощью стыковочного трубчатого элемента, к которому дуговыми фланговыми швами привариваются стыкуемые арматурные стержни (нахлесточное сварное соединение).
Сжатые одиночные стержни и каркасы рекомендуется соединять запрессовкой несварным стыком, обеспечивающим расчетное сопротивление на сжатие. Допускаются неравнопрочные стыки, например шарнирные.
Толщина защитного слоя арматурного каркаса микросвай должна быть не менее 80 мм. Допускается уменьшение толщины защитного слоя до 20 мм в случае применения специальных мероприятий (защитные антикоррозийные покрытия арматуры, защита арматурного каркаса рукавом из полимерной ткани или специальной гофрированной полимерной трубкой и т. д.)
На рисунке приведен пример армирования буроинъ-екционной сваи ЭРТ СР-15-30 длиной 15 м и 0300 мм с двумя уширениями вдоль ствола и уширением по пяте. Диаметры уширений составляют: верхнее — 415 мм; нижнее — 395 мм, а по пяте — 410 мм. Продольное армирование запроектировано из пространственных каркасов КП-1 и КП-2. Соединение каркасов, состоящих из шести стержней 018 А500, производится вязальной проволокой с нахлестом не менее 40 диаметров — 800 мм (узел 1 на рисунке). Возможен вариант сварного соединения. При этом размер нахлеста составляет не менее 20 диаметров — 400 мм. Для создания защитного слоя бетона использована стальная полоса (фиксатор каркаса — узел 3 на рисунке) шириной b = 20 мм и толщиной t = 4 мм.
References
1. Il'ichev V.A., Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Development of underground space in large Russian cities. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2012. No. 2, pp. 17—20. (In Russian).
2. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Geotechnical maintenance of urban development. Georeconstructsiya. 2010. 551 р.
3. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. Features of Installation and Calculation of Bored-Injection Piles with Multiple Enlargements. Geotechnica. 2016. No. 3, pp. 60—66. (In Russian).
4. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. Technique of Construction of Bored-Injection Piles of Increased Bearing Capacity. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 9, pp. 11-14. (In Russian).
5. Sokolov N.S., Dzhantimirov H.A. Calculation and design of Bored-Injection EDT-piles (FORST, ERST). Cheboksary — 2016. 103 p. (In Russian).
6. Sokolov N.S. Calculation of bearing capacity of bored-injection EDT-piles with formed «thrust bearings». Materials of the 7th All-Russian (the 1st International) the «New in Architecture, Designing of Construction Designs and Reconstructions» conference (NASKR-2012). Cheboksary — 2012, pp. 289—292. (In Russian).
7. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About one method of calculation of bearing capacity of bored-injection EDT-piles. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2015. No. 1, pp. 10—13. (In Russian).
научно-технический и производственный журнал
сентябрь 2017
49
