CC BY
222
202
тем
Проблематика транспортных сис-
11. The dynamic capability of firms: an introduction / Teece David, Pisano Gary // Industrial & corporate change. - 1994. -V. 3. - №3. - P. 537-555.
12. Стратегический маркетинг / Р. А. Фатхутдинов. - М.: ЗАО «Бизнесшкола «Интеллсинтез», 2000. - 640 с.
13. Менеджмент качества и конкурентоспособности : учеб. пособие. -СПб.: Изд-во СПбГУЭиФ, 1998. - с. 43-51.
14. Менеджмент : учебник / ред. проф. В. В. Томилов. - М.: Юрайт-Издат, 2003. - 591 с. - ISBN 5-94879-107-6.
УДК 624.154.001.24
В. М. Улицкий, В. В. Конюшков
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Существуют различные технологии изготовления буроинъекционных свай в грунте. При этом недостаточно исследован вопрос о влиянии применяемой технологии изготовления сваи на ее несущую способность. В данной работе произведено статистическое сравнение фактической и расчетной несущей способности буроинъекционных свай в зависимости от применяемой технологии изготовления.
усиление фундаментов, реконструкция, буроинъекционные сваи, статическая вдавливающая нагрузка, расчетная несущая способность, статистический анализ.
Введение
Буроинъекционные сваи - это разновидность буронабивных свай, основными отличительными признаками которых служат:
•малый диаметр - от 0,13 до 0,35 м;
•большая гибкость (при длине сваи более 10 м);
•применяемый материал (цементно-песчаная смесь);
•процесс опрессовки бетонной смеси после заполнения скважины при давлении 0,2-0,4 МПа.
В ТСН 50-302-2004 [1] в пункте 12.1 говорится следующее: «При проектировании фундаментов из буровых свай рекомендуется учитывать, что их несущая способность по грунту, определенная по результатам статических испытаний, будет, как правило, в 1,5 раза выше рассчитанной по СНиП 2.02.03-85». Однако эта рекомендация не дает четких указаний по увеличению несущей способности сваи в 1,5 раза и не учитывает влияния технологии устройства сваи на ее работу в грунте.
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
203
1 Современные технологии устройства буроинъекционных свай
В зависимости от технологии изготовления сваи в нормах [2] даны коэффициенты условий работы грунта по боковой поверхности сваи усу. На сегодняшний день в Санкт-Петербурге наиболее широкое применение при усилении фундаментов и реконструкции нашли следующие технологии изготовления буроинъекционных свай:
• с помощью проходного шнека (усу = 1,0);
• под защитой обсадных труб (ус/ = 0,8);
• под защитой глинистого раствора (ус/ = 0,8);
• сваи Titan (у cf российскими нормами не регламентируется).
2 Статистический анализ фактической и расчетной несущей способности буроинъекционных свай
2.1 Обработка испытаний свай на статическую вдавливающую
нагрузку
Профессором В. Н. Парамоновым было выполнено сравнение фактической и расчетной несущей способности буронабивных свай в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга [3]. Для этого он произвел статистическую обработку 80 испытаний свай на вдавливающую нагрузку, выполненных ЗАО ПКТИ. В выборку входили буронабивные сваи различного диаметра, длины и технологии устройства. Согласно его работе, предварительная несущая способность буронабивных свай на площадке может быть назначена в 1,735 раза выше рассчитанной по СНиП (без учета технологии изготовления свай).
Для сравнения фактической и расчетной несущей способности буроинъекционных свай с учетом применяемой технологии устройства были проведены настоящие исследования. Для этого была выполнена статистическая обработка результатов 200 испытаний свай на статическую вдавливающую нагрузку, которые были проведены в Санкт-Петербурге за период с 1991 по 2006 годы [4]. Результаты испытаний предоставлены начальником отдела № 6 ЗАО ПКТИ Г. В. Левинтовым. Сваи имели различную длину, диаметр и выполнялись при различных инженерно-геологических условиях и технологиях. На рисунке 1 приведена диаграмма долевого и процентного соотношения технологий, применяемых при устройстве буроинъекционных свай, вошедших в выборку.
За критерий определения фактической несущей способности была принята нагрузка, при которой осадка сваи равна 4,0 см согласно требованиям норм [5]. При обработке результатов испытаний было установлено, что при ступени нагружения, равной расчетной несущей способности, 95
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2007/3
204
тем
Проблематика транспортных сис-
% свай получили осадку не более 2,0 см. Этот факт говорит о высоком резерве фактической несущей способности буроинъекционных свай.
Условные обозначения:
■ 43,0% - Проходной шнек 1116,5% - TITAN
025,5% - Обсадная труба 025,0% - Глинистый раствор
Рис. 1. Диаграмма соотношения технологий, применяемых при изготовлении буроинъекционных свай, вошедших в выборку
При обработке результатов испытаний свай на статическую вдавливающую нагрузку полученные зависимости осадки сваи от нагрузки S = fP) были условно распределены на три случая. Первый случай характерен для прочных грунтов с показателем текучести Il от 0,00 до 0,25. В первом случае ступени нагружения ведут к незначительным осадкам и зависимость близка к линейной. Второй случай характерен для грунтов с показателем текучести Il от 0,25 до 0,75. Осадки сваи при нагружении развиваются постепенно и достаточно быстро затухают. Третий случай характерен для слабых грунтов с показателем текучести Il от 0,5 до 1,20. Осадки сваи носят провальный характер и не затухают длительное время после приложения очередной ступени нагрузки. На рисунке 2 представлено условное распределение трех характерных зависимостей осадки сваи от нагрузки.
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
205
Рис. 2. Условное распределение трех характерных зависимостей осадки сваи от нагрузки
2.2 Проверка закона нормального распределения частот для отношения ^фак1/^расч
Для каждой испытанной сваи была определена расчетная несущая способность по требованиям норм [6]. Результаты испытаний и расчеты были распределены на четыре группы в зависимости от применяемой технологии устройства. Для каждой группы было выполнено статистическое сравнение фактической и расчетной несущей способностей.
При статистической обработке результатов было установлено, что отношение ^факт/^расч подчиняется закону нормального распределения частот и пригодно для аналитического исследования. Отношение ^факт/^расч было разбито на семь интервалов в пределах от 1,0, то есть когда ^факх = ^расч, до 3,1 (^факт/^расч = 3,1). На рисунках 3-6 представлены результаты статистической обработки в виде диаграмм нормального распределения частот отношения ^факт/^расч в зависимости от применяемой технологии устройства свай. По построенным диаграммам можно увидеть, что отношение ^факт/^расч имеет наибольшую плотность распределения в следующих интервалах в зависимости от применяемой технологии:
• с помощью проходного шнека - 1,3—1,6;
• под защитой обсадных труб — 1,3—1,6;
• под защитой глинистого раствора — 1,3—1,6;
• сваи Titan — 1,9—2,2.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2007/3
206
тем
Проблематика транспортных сис-
Рис. 3. Диаграмма распределения частот отношения ^факУ^расч при технологии изготовления свай с помощью проходного шнека
Рис. 4. Диаграмма распределения частот отношения ^факт/^расч при технологии изготовления свай под защитой обсадной трубы
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
Рис. 5. Диаграмма распределения частот отношения ^факУ^расч при технологии изготовления свай под глинистым раствором
Рис. 6. Диаграмма распределения частот отношения ^факт/^расч
207
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2007/3
208
тем
Проблематика транспортных сис-
при технологии изготовления свай Titan
2.3 Аналитическое сравнение фактической и расчетной несущей способностей буроинъекционных свай
На рисунках 7-10 представлены сравнительные диаграммы фактической и расчетной несущей способностей свай. Точками обозначены величины фактических и расчетных несущих способностей свай. Диагональ, выделенная пунктиром на диаграммах, отражает условие, при котором Fфакт = ^расч. Как видно на рисунках 7-10, почти все точки расположены выше диагонали, то есть фактическая несущая способность свай выше расчетной. Для каждой технологии была построена линейная зависимость ^факт = к^расч, где к - коэффициент, полученный на основе статистической обработки экспериментальных и расчетных данных из условия
^факт^^расч _ к.
Для оценки достоверности полученных результатов был определен коэффициент корреляции R, который указан на сравнительных диаграммах.
Рис. 7. Сравнительная диаграмма .Рфакт и .Ррасч при технологии изготовления свай с помощью проходного шнека
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
209
Рис. 8. Сравнительная диаграмма .Рфакт и -Ррасч при технологии изготовления свай под защитой обсадной трубы
Рис. 9. Сравнительная диаграмма .Рфакт и ^расч при технологии изготовления свай под глинистым раствором
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2007/3
210
тем
Проблематика транспортных сис-
Рис. 10. Сравнительная диаграмма .Рфакт и Fpac4 при технологии изготовления свай Titan
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
211
3 Проверка полученных отношений ^факт/^расч по критерию Пирсона
Гипотеза о том, что полученные коэффициенты к справедливы, была проверена с помощью критерия Пирсона [7]. Для каждого члена выборки было решено следующее уравнение:
2 { Х * ^расч ^факт
c + F
расч "1" ^факт
-(Х +1)/2}‘
x( F
)
< 3,841.
где X2 - критерий Пирсона, на основании которого производится проверка условия для полученного отношения Fфакт/Fрасч;
- полученное отношение Fфакт/Fрасч;
F^ct - расчетная несущая способность сваи, определенная по требованиям норм, т;
Fфакт - фактическая несущая способность сваи, определенная по результатам испытаний на статическую вдавливающую нагрузку при ее осадке, равной 4 см, т.
При обработке результатов выборки на проверку критерия Пирсона было установлено, что условие выполняется для каждой технологии. Таким образом, на основании критерия Пирсона полученные коэффициенты к для каждой технологии справедливы с доверительной вероятностью 95 %.
Заключение
Согласно проведенным исследованиям, фактическая несущая способность буроинъекционных свай, полученная на основе полевых испытаний, значительно превышает расчетную. Для предварительного определения несущей способности сваи по грунту в зависимости от применяемой технологии предлагается ввести коэффициенты к, на которые необходимо умножить несущую способность сваи, определенную по требованиям СНиП. Затем, согласно требованиям СНиП, подтвердить расчетную несущую способность сваи полевыми испытаниями на статическую вдавливающую нагрузку.
В зависимости от применяемой технологии изготовления свай получены следующие коэффициенты к:
• с помощью проходного шнека к = 1,4;
• под защитой обсадных труб к = 1,5;
• под защитой глинистого раствора к = 1,5;
• сваи Titan к = 2,1.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС
2007/3
212
тем
Проблематика транспортных сис-
Библиографический список
1. ТСН 50-302-2004 Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге / Правительство Санкт-Петербурга. - СПб., 2004. - 57 с.
2. Методические рекомендации по применению буроинъекционных свай. -СПб.: Реставратор, 1997. - 34 с.
3. Несущая способность буровых свай в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга / В. Н. Парамонов // Труды Междунар. семинара по механике грунтов. - М., 2000. - С. 250-252.
4. Отчеты о результатах испытаний грунтов буронабивными железобетонными сваями статической вдавливающей нагрузкой. - СПб.: ЗАО ПКТИ, 1991-2006.
5. ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями. - М.: Госстрой, 1996. - 49 с.
6. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты. - М.: Госстрой, 1986. - 60 с.
7. Статистическое оценивание / Л. Закс. - М.: Статистика, 1976. - 598 с.
2007/3
Proceedings of Petersburg Transport University
