CC BY
34Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
УДК 621.6.072
Н.С. СОКОЛОВ1'2, канд. техн. наук, директор (ns_sokolov@mail.ru)
1 ООО НПФ «ФОРСТ» (428000, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, ул. Калинина, 109 а) 2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Фундамент повышенной несущей способности с использованием буроинъекционных свай ЭРТ с многоместными уширениями
Возведение фундаментов с повышенными значениями несущей способности является актуальной задачей современного геотехнического строительства. Особенно оно востребовано при строительстве объектов в стесненных условиях и сооружений повышенной этажности. Часто использование буронабивных свай по технико-экономическим соображениям нецелесообразно. Буроинъекционные сваи ЭРТ с многоместными уширениями в этом случае оказываются максимально востребованы.
Ключевые слова: несущая способность, буронабивная свая, ростверк, сваи ЭРТ, многоместные уширения, инъекции.
Для цитирования: Соколов Н.С. Фундамент повышенной несущей способности с использованием буроинъекционных свай ЭРТ с многоместными уширениями // Жилищное строительство. 2017. № 9. С. 25-28.
N.S. SOKOLOV1,2, Candidate of Sciences (Engineering), Director (ns_sokolov@mail.ru) 1 OOO PPF «FORST» (109a, Kalinina Street, Cheboksary, 428000, Chuvash Republic, Russian Federation) 2 Chuvash State University Named After I.N. Ulyanov (15, Moskovsky Avenue, Cheboksary, 428015, Chuvash Republic, Russian Federation)
Foundation of Increased Bearing Capacity Constructed with Use of Bored-Injection Edt-Piles
with Multiple Enlargements
Construction of foundations with increased values of bearing capacity is an objective of a current interest of modern geotechnical construction. It is especially in demand during construction of objects in constrained conditions and high-rise structures. There are a lot of frequent cases when using of boring piles is impractical due to technical and economics considerations. In that case bored-injection EDT-piles with multiple enlargements are highly in-demand.
Keywords: bearing capacity, boring pile, grillage, EDT-piles, multiple enlargements, injections.
For citation: Sokolov N.S. Foundation of increased bearing capacity constructed with use of bored-injection edt-piles with multiple enlargements. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 9, pp. 25-28. (In Russian).
В современном геотехническом строительстве существуют технологии устройства фундаментов повышенной несущей способности. Одним из нормативных документов ТСН-306-2005 «Основания и фундаменты повышенной несущей способности», разработанным Министерством строительства, архитектуры и ЖКХ Ростовской области, устанавливаются положения по улучшению строительных свойств грунтов оснований зданий и сооружений способами инъекции химических растворов, армирования основания через направленные гидроразрывы, армирования сваями-инъекторами и буронабивными элементами. Инъекции химическими растворами актуальны только для структурно-неустойчивых грунтов. Поэтому в современном геотехническом строительстве широко востребованы бурона-бивные сваи.
Возведение подземной части любого сооружения требует особого внимания [1-6] со стороны геотехников. Любое внедрение в основание элементов в виде строительных конструкций, а также извлечение из него грунта изменяют сложившееся в течение длительного геологического периода напряженно-деформированное состояние основания (НДС). Также извлечение из него грунтов приводит к его
9'2017 ^^^^^^^^^^^^^
разуплотнению. При этом чем больше диаметр рабочего органа буровой установки, тем значительнее негативные последствия на основание вынутого из него грунта. Для сведения отрицательных влияний к минимуму с целью восстановления существовавшего НДС при производстве буровых свай необходимо использовать технологии, способствующие восстановлению структуры грунтов основания.
Проектные организации, как правило, при нагрузках на сваи чаще всего проектируют буронабивные сваи диаметром 600 мм и более.
Практически любой инженер-строитель знает, что чем больше диаметр сваи, тем больше ее несущая способность. Можно назначить буронабивную сваю любого диаметра. Но основным критерием окончательного назначения типа (величины диаметра и длины) буронабивной сваи является кроме технической целесообразности также экономическая эффективность.
Инвестор всегда вкладывает денежные средства в наиболее экономичный и в то же время надежный тип фундамента. Таким образом, для случая свайного фундамента экономическая эффективность рассматривается совместно со стоимостью свайного поля и ростверков [7-11].
- 25
м
(У1
Рис. 1. Схемы к определению несущей способности ^ буровых свай. Примечания по столбцам: 5 — буроинъекционная свая ЭРТбез уишрений; 6 — буроинъекционная свая ЭРТс уширениями под пятой; 7 — буроинъекционная свая ЭРТ с уширениями под пятой и стволу; 8 — буроинъекционная свая ЭРТ с уширениями под пятой и двумя уширениями вдоль ствола сваи; 9 — бу-ронабивные сваи диаметром 600, 800, 1000 мм; 11 — коэффициенты Ус/для буровых свай поз. 3, а табл. 7.6 СП 13330.2011; 12 — коэффициенты Ус/для буровых свай поз. 3, б табл. 7.6 СП 13330.2011; 13 — коэффициенты Ус/для буровых свай поз. 3, в табл. 7.6 СП 13330.2011
10 м о
«и
си х
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Underground construction
Тип сваи Позиция Несущая способность, кН Расчетная нагрузка Примечания Объем сваи, м3 Удельная несущая способность, кН/м3 Удельная расчетная нагрузка, кН/м3
Буронабивная свая 0600 1 2330 1665 5,6 416 297,3
2 2300 1640 5,6 410,7 293
А=0,2826 м2 3 2465 1760 5,6 440,2 314,3
Буронабивная свая 0800 1 3760 2685 10 376 268,5
2 3725 2660 10 372,5 266
А=0,5 м2 3 3935 2810 Буронабивная свая 10 393,5 281
Буронабивная свая 01000 1 5540 3960 в обсадных трубах 15,7 352,9 252,2
2 5500 3930 15,7 350,3 250,3
А=0,785 м2 3 5770 4120 15,7 367,5 263,4
Буронабивная свая 02000 1 19400 13860 125,6 154,4 110,3
2 19850 14180 125,6 158 112,9
А=6,28 м2 3 19860 14200 125,6 158,2 113
4 1515 1080 Буроинъекционная свая ЭРТ без уширений 2 757,5 540
5 1680 1200 Буроинъекционная свая ЭРТ с уширениями под пятой 2 840 600
Буроинъекционные сваи ЭРТ 0350 А=0,1 м2 6 1880 1340 Буроинъекционная свая ЭРТ с уширениями под пятой и вдоль ствола 2 940 670
7 1930 1380 Буроинъекционная свая ЭРТ с уширениями под пятой и двумя уширениями вдоль ствола сваи 2 965 690
Для доказательства вышесказанного ниже приводятся выкладки, доказывающие преимущества буроинъекцион-ных свай, изготовленных по разрядно-импульсной технологии (сваи ЭРТ) по сравнению с буронабивными сваями.
Определение несущей способности Fd производится по формуле (7.11) СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»:
л»,
(1)
где Ус - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 7.2 СП 24.13330.2011; А - площадь опирания сваи на грунт, м; и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fj - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по СП 24.13330.2011; hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; 7Cf - 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. 7.6 СП 24.13330.2011; JcR - коэффициент условий работы под нижним концом сваи согласно п. 7.26 СП 24.13330.2011.
По формуле (1) произведены расчеты несущей способности Fd по грунту различных типов буровых свай, прорезающих текучепластичный суглинок с IL = 0,9, мягкопластич-ный суглинок с IL = 0,6. Пята свай заделана в полутвердую глину. В качестве типов буровых свай использованы: 1) бу-роинъекционные сваи ЭРТ без уширений и с уширениями
N, Fd, кН 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
350
600 800 1000
Диаметр сваи, мм
2000
Рис. 2. Графики зависимости /(0, Ы) и /(0, Ра)'- N — удельная расчетная нагрузка, кН_Рй — удельная несущая_способность, кН; 1, 2 — графики /(0, Ра); 3, 4 — графики /(0, И); 350 — диаметр сваи ЭРТ; 600, 800,1000, 2000 — диаметры буронабивных свай, мм
под пятой и вдоль ствола; 2) буронабивные сваи 0600, 800, 1000 мм, изготавливаемые в обсадных трубах под защитой тиксотропной глины, а также укладываемые с помощью глубокой вибрации. Результаты расчетов Fd по приведенным схемам на рис. 1 сведены в таблице.
Для оценки величин несущей способности свай и расчетных нагрузок на них в таблице имеются величины удельных значений - удельная несущая способность соответ-_ рЛ —
ствующая =-¡7*-, и удельная расчетная нагрузка ТУ, соот-- N
ветствующая ЛГ=т^, где Ус - объем рассматриваемой сваи.
Ус — —
Наиболее характерны графики зависимости N и л/ от
диаметра и типа свай, приведенные на рис. 2. Ярко прослеживается преобладание N и для свай ЭРТ с многомест-
92017
27
Подземное строительство
Ц M .1
Научно-технический и производственный журнал
ными_уширениями. Оно превышает в 2,5-6,5 раз значения
N и Fd для буронабивных свай. При этом с увеличением
диаметра свай графики функции f(0,Fd) и f(0,N) приобретают ниспадающий линейный характер.
Список литературы
1. Ильичев В.А., Мангушев Р.А., 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. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов. М.: АСВ, 2009. 550 с.
4. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Гид по геотехнике (путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям. СПб., 2012. 284 с.
5. Соколов Н.С., Соколов С.Н. Применение буроинъекци-онных свай при закреплении склонов // Материалы Пятой Всероссийской конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2005). Чебоксары: ЧГУ им. И.Н. Ульянова, 2005. С. 292-293.
6. Соколов Н.С. Метод расчета несущей способности бу-роинъекционных свай-РИТ с учетом «подпятников» // Материалы 8-й Всероссийской (2-й Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2014). Чебоксары: ЧГУ им. И.Н. Ульянова, 2014. С. 407-411.
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.
8. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об эффективности устройства буроинъекционных свай с многоместными ушире-ниями с использованием электроразрядной технологии // Геотехника. 2016. № 2. С. 28-34.
9. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Особенности устройства и расчета буроинъекционных свай с многоместными уши-рениями // Геотехника. 2016. № 3. С. 60-66.
10. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Технология устройства бу-роинъекционных свай повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2016. № 9. С. 11-14.
11. Соколов Н.С. Критерии экономической эффективности использования буровых свай // Жилищное строительство. 2017. № 5. С. 34-38.
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. Saint-Petersburg: Georeconstructsiya, 2010. 551 p.
3. Ter-Martirosyan Z.G. Mekhanika gruntov [Soil Mechanics]. Moscow: ASV, 2009. 550 p. (In Russian).
4. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Guide to geotechnical engineering (Guide to the grounds,
foundations and underground structures). Saint-Petersburg: Georeconstructsiya, 2015, 284 p.
5. Sokolov N.S., Sokolov S.N. Using of bored-injection piles for securing slopes. Materials of 5th All-Russian conference «New in architecture, designing of building structures and reconstructions». (NASKR-2005). Cheboksary - 2005, pp. 292-293.
6. Sokolov N.S. Method of calculation bearing capacity of the bored-injection EDT-piles taking into account «thrust bearings». Materials of the 8th All-Russian (the 2nd International) the «New in Architecture, Designing of Construction Designs and Reconstructions» conference (NASKR-2014). Cheboksary - 2014, pp. 407-411. (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).
8. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About Effectiveness of Installation of Bored-Injection Piles with Multiple Enlargements with Using of Electric Discharge Technology. Geotechnica. 2016. No. 2, pp. 28-34. (In Russian).
9. 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).
10. 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).
11. Sokolov N.S. Criteria of economic efficiency of use of drilled piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 5, pp. 34-38. (In Russian).
28
92017
