CC BY
36Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.156.35
Н.С. СОКОЛОВ, канд. техн. наук ([email protected])
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Критерии экономической эффективности использования буровых свай
Строительство зданий и сооружений, а также возведение отдельных этапов, как, например, нулевой части или каркаса и т. д. производится по основополагающему принципу. Это выбор наиболее оптимального варианта - технически целесообразного и экономически эффективного. Доля строительства подземной части достигает 15-20% в общей сметной стоимости объекта. Поэтому выбор наиболее экономичного типа свайного фундамента играет преобладающую роль в надежной эксплуатации здания.
Ключевые слова: сметная стоимость, себестоимость, буровая свая, разрядно-импульсная технология, несущая способность, буроинъекционная свая.
Для цитирования: Соколов Н.С. Критерии экономической эффективности использования буровых свай // Жилищное строительство. 2017. № 5. С. 34-37.
N.S. SOKOLOV, Candidate of Sciences (Engineering) ([email protected]) Chuvash State University Named After I. N. Ulyanov (5, Moskovsky Avenue, Cheboksary, 428015, Chuvash Republic, Russian Federation)
Criteria of Economic Efficiency of Use of Drilled Piles
Construction of buildings and structures, as well as the construction of individual stages, as for example, zero parts, a frame and etc. produced by thefundamental principle. This is the best option - technically feasible and cost-effective. The share of construction of the underground part is 15-20% of the total estimated project cost. Therefore, the selection of the most economical type of pile foundation plays a predominant role in the reliable operation of the building.
Keywords: estimated cost, self-cost, drilling pile, pulse-discharge technology, load bearing capacity, continuous flight augering pile.
For citation: Sokolov N.S. Criteria of economic efficiency of use of drilled piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 5, pp. 34-37. (In Russian).
Современные компьютерные методы расчета системы «основания - фундаменты - сооружение» позволяет моделировать геотехническую задачу любой сложности. В настоящее время в наличии геотехнических организаций имеется высокотехнологическое оборудование с огромными возможностями. Использование специализированной техники открывает широкий простор в решении возникших сложных геотехнических проблем как в новом строительстве, так и в реконструкции. При этом должны быть учтены вопросы экологии, экономики, а также техники безопасности производства геотехнических работ [1-3].
В практике геотехнического строительства наиболее часто используемыми заглубленными конструкциями являются буровые сваи. По классификации СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» имеется широкий диапазон от «Микросвай» до буровых свай больших диаметров. Для любого типа буровых свай в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий существует конкретная технология их изготовления. Это буровые сваи в осадных трубах, под защитой глинистой рубашки, с помощью проходных шнеков (SFA), с помощью инвентарных труб с теряемым наконечником и т. д. Поэтому для технико-экономического выбора типа свай следует пользоваться наиболее приемлемыми общедоступными критериями.
Основными показателями, по которым отбирается тип буровых свай для использования на конкретном объекте,
34| -
являются: несущая способность технологичность - возможность технологии и геотехнической организации производства работ в сложных инженерно-геологических условиях, а также в стесненных и особо стесненных условиях; производительность устройства буровых свай.
Одним из основополагающих критериев для выбора типа буровых свай является их несущая способность определение которой производится по формуле (7.11) СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»:
(1)
где Ус - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; Л - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл. 7.2 СП 24.13330.2011; А - площадь опирания сваи на грунт, м; и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; - расчетное сопротивление г-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по СП 24.13330.2011; - толщина г-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; Тсу - коэффициент 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; УсХ - коэффициент условий работы под нижним концом сваи согласно п. 7.26 СП 24.13330.2011.
^^^^^^^^^^^^^ |5'2017
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
Таблица 1
Типы буровых свай Диаметр 0, мм Несущая способность Fd, кН
Сваи ЭРТ с промежуточными уширениями 350 2110
1* - сваи ЭРТ без промежуточных уширенй 350 1170
2* - буронабивные сваи, погружаемые инвентарной трубой с теряемым наконечником 500 1352
3* - буронабивные сваи с использованием обсадных труб или проходных шнеков 500 1258
4* - буронабивные сваи, выполняемые под защитой глинистой рубашки 500 1160
Для сравнительных расчетов ниже рассмотрены буро-инъекционные сваи, изготовленные по разрядно-им-пульсной технологии (ЭРТ) без промежуточных уширений и с промежуточными уширениями, буронабивные сваи, погружаемые инвентарной трубой с теряемым наконечником, буронабивные сваи с использованием обсадных труб или проходных шнеков ^А), а также буронабивные сваи, выполняемые под защитой глинистой рубашки.
Для каждого типа буровых свай должен быть использован принцип интерактивного проектирования [4], предполагающий следующую схему: «базовый проект - опытная площадка - корректировка базового проекта». Обычно в качестве опытной площадки принимается участок свайного поля, включенного в состав базового проекта. В этом случае возможно избежание дополнительных затрат. Результаты натурных испытаний должны являться основой проектирования подземных сооружений с применением типа буровых свай.
Несущая способность свай, изготавливаемых по применяемым в настоящее время технологиям, определяется как сумма величин несущих способностей по пяте и боковой поверхности. Последние зависят от геометрических параметров сваи (площади опирания и боковой поверхности) и инженерно-геологических характеристик грунтов, примыкающих к свае (расчетных сопротивлений грунта под пятой и по боковой поверхности сваи).
52017 ^^^^^^^^^^^^^
Существенное повышение несущей способности достигается в случае, если свая представляет собой конструкцию из нескольких уширений [5-10], при этом нижнее уширение выполняется на пяте сваи, увеличивая ее площадь и верхние (по боковой поверхности) работают как дополнительные опоры, а несущая способность грунтов при опирании на них этими опорами значительно выше несущей способности этих же грунтов при трении о них боковой поверхности сваи. Практика изготовления таких свай показала их высокую эффективность. Несущая способность свай ЭРТ с двумя уширениями в 1,5-2,5 раза выше, чем у свай, выполненных без уширений.
В качестве примера ниже приведены сравнительные расчеты несущей способности буроинъекционной сваи ЭРТ с уширенной пятой и двумя уширениями вдоль ствола и буроинъекционной сваи ЭРТ без уширений. Оба типа сваи имеют диаметр ствола 0,35 м и изготовлены в одних и тех же грунтовых условиях. С поверхности основания залегают суглинки с показателем текучести 1Ь = 0,6, под ними - суглинки с 1Ь = 0,3. Сваи заделаны в мелкие пески средней плотности.
Несущая способность буроинъекционной сваи ЭРТ без уширений, рассчитанная по формуле (1), составила F¿ = 1170 кН. Для сваи ЭРТ с многоместными уширения-ми при расчете по той же формуле она получилась равной
- 35
Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 2. Схема к определению несущей способности Fd буровых свай: 1* — для буроинъекционных свай ЭРТбез промежуточных уширений; 2* — для буронабивных свай при погружении инвентарной трубы с теряемым наконечником; 3* — для буронабивных свай с использованием обсадных труб или проходных шнеков; 4* — для буронабивных свай, выполняемых под защитой глинистой рубашки. Коэффициенты ус/ взяты из табл. 7.6 СП24.13330.2011
Таблица 2
Типы буровых свай Количество свай в свайно-плитном фундаменте, шт. Длина сваи, п/м Общий погонаж, м Стоимость п/м сваи, р. Общая стоимость объекта, млн р.
2* - буронабивные сваи, погружаемые инвентарной трубой с теряемым наконечником 125 17 2125 5000-8000 10,6-17
3* - буронабивные сваи с использованием обсадных труб или проходных шнеков 134 17 2278 5000-8000 11,4-18,2
4* - буронабивные сваи, выполняемые под защитой глинистой рубашки 146 17 2482 5000-8000 12,4-19,9
1* - сваи ЭРТ без промежуточных уширенй 144 17 2448 3500-6000 8,6-14,7
Сваи ЭРТ с многоместными уширениями 80 17 1360 3500-6000 4,8-8,2
^й = 2100 кН. Алгоритмы расчетов приведены на рис. 1 и 2 (поз. 1*). Нетрудно посчитать, что несущая способность при создании уширений в данном случае увеличилась в 1,79 раза.
На рис. 2 приведены алгоритмы расчетов несущей способности в тех же грунтовых условиях, буровых свай 0500 длиной 17 м поз. 2* - для буронабивных свай при погружении инвентарной трубы с теряемым наконечником; поз. 3* - для буронабивных свай с использованием обсадных труб или проходных шнеков (SFA); поз. 4* - для буронабивных свай, выполняемых под защитой глинистой рубашки (рис. 2).
Итак, несущая способность буровых свай 0500 по грунту составляет:
- поз. 2*: = 1[1 3000 0,2+3,14 0,5 0,8(28+30,6+64,5+6 +6+73,6+94+96+102+53)] = 1352 кН;
- поз. 3*: ^ = 1258 кН;
- поз. 4*: ^ = 1160 кН.
В табл. 1 сведены результаты расчетов
3б| —
Анализируя результаты расчетов в табл. 1, можно сделать вывод, что свая ЭРТ с двумя промежуточными ушире-ниями вдоль ствола и одним уширением у пяты превосходит все остальные рассмотренные выше сваи в 1,6-1,8 раза. Таким образом, количество свай в свайном поле из свай ЭРТ с многоместными уширениями в 1,6-1,8 раза меньше других типов свай. Учитывая, что в среднем стоимость 1 м3 буронабивной сваи колеблется в интервале 25-40 тыс. р., стоимость 17-метровой сваи (табл. 2) равна 85-136 тыс. р. Сметная стоимость при пересчете ее на 1 п/м буровой сваи колеблется в пределах 5-8 тыс. р.
В табл. 2 приведены ориентировочные сметные стоимости вышеприведенных типов буронабивных и буроинъек-ционных свай.
Таким образом, по расчетам в табл. 2 можно подытожить, что поз. 4 и 5 наиболее конкурентоспособны по сравнению с другими типами буровых свай.
Анализируя вышеприведенное, можно обобщить, что буроинъекционные сваи с многоместными уширениями,
^^^^^^^^^^^^^ |5'2017
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
изготавливаемые с использованием разрядно-импульснои технологии, имеют наибольшее конкурентное преимущество по сравнению с буронабивными и буроинъекционными сваями без уширений. За счет устройства уширений вдоль ствола и на пяте создается возможность увеличения несущей способности сваи в несколько раз в зависимости от типа грунтовых условий.
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 буроинъек-ционных свай при закреплении склонов // Материалы Пятой Всероссийской конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2005) 2005. Чебоксары: Изд-во Чувашского университета. С. 292-293.
6. Соколов Н.С. Метод расчета несущей способности бу-роинъекционных свай-РИТ с учетом «подпятников» // Материалы VIII Всероссийской (II Международной) конференции «Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции» (НАСКР-2014). Чебоксары, 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.
References
1. Ilyichev V.A., Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Experience of development of under-ground space of policies Russian mega. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2012. No. 2, рр. 17-20. (In Russian).
2. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Geotekhni-cheskoe soprovozhdenie razvitiya gorodov [Geotechnical maintenance of development of the cities]. Saint-Petersburg: Georekonstruktiya. 2010. 551 p. (In Russian).
3. Тer-Martirosyan Z.G. Mekhanika gruntov [Mekhanik of soil]. Moscow: ASV, 2009. 550 p. (In Russian).
4. Ulickiy V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Gid po geo-tehnike [Guide to geotechnical engineering (Guide to the
grounds, foundations and underground structures)]. Saint Petersburg, 2015. 284 p.
5. Sokolov N.S. Sokolov S.N. Uning continuous flight augering piles for securing slopes, Materials of the 5th All-Russian the «New in Architecture, Designing of Construction Designs and Reconstruction» conference (NASKR-2005). 2005. Cheboksary, pp. 292-293. (In Russian).
6. Sokolov N.S. Metod of calculation of the bearing capability the buroinjektsionnykh svay-RIT taking into account «thrust bearings». Materials of the 8th All-Russian (the 2nd International) the «New in Architecture, Designing of Construction Designs and Reconstruction» conference (NASKR-2014). 2014. Cheboksary, pp. 407-411. (In Russian).
7. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About one method of calculation of the bearing capability the buroinjektsi-onnykh svay-ERT. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov.
2015. No. 1, pp. 10-13. (In Russian).
8. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. About effectiveness of the appliance of continuous flight augering piles with multiple caps using electric-discharge technology. Geotehnika. 2016. No. 2, pp. 28-34. (In Russian).
9. Sokolov N.S., Ryabinov V.M. Special aspects of the appliance and the calculation of continuous flight augering piles with multiple caps. Geotehnika. 2016. No. 3, pp. 60-66. (In Russian).
10. Sokolov N.S. Ryabinov V.M. The technology of appliance of continuous flight augering piles with increased bearing capacity. Zhilishnoe Stroitelstvo [Housing construction].
2016. No. 9, pp. 11-14. (In Russian).
5'2017
37
