CC BY
14УДК 624.154.5
Н.С. СОКОЛОВ1,2, канд. техн. наук, директор (forstnpf@mail.ru)
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)
Один из подходов решения проблемы по увеличению несущей способности буровых свай
В современном геотехническом строительстве имеется в наличии ряд технологий по устройству буровых свай. Известно, что несущая способность по грунту Fd любой сваи является основным показателем для целей восприятия повышенных нагрузок от надфундаментных конструкций. Для достижений повышенных значений Fd для большинства технологий устройства заглубленных конструкций основным направлением является увеличение или диаметра сваи, или ее длины. При таком походе буровые сваи при повышенных нагрузках на них будут громоздкими. Вторым подходом увеличения Fd является прогрессивная технология устройства буровых свай с помощью промежуточных уширений. Для этих свай основным для увеличения несущей способности буровых свай является не увеличение их диаметра, а количество уширений вдоль их длины. В настоящей статье рассматривается третий подход устройства буровых свай повышенной несущей способности, основанной на совместной работе грунтоцементной сваи, сваи по технологии непрерывного проходного шнека SFA (НПШ) и окружающего массива грунта.
Ключевые слова: буровая свая, несущая способность, грунтоцементная свая, электроразрядная технология, технология непрерывного проходного шнека SFA (НПШ), грунтобетонная свая (ГБС).
Для цитирования: Соколов Н.С. Один из подходов решения проблемы по увеличению несущей способности буровых свай // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 44-47.
N.S. SOKOLOV1,2, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor, Director (forstnpf@mail.ru, ns_sokolov@mail.ru)
1 OOO NPF «FORST» (109a, Kalinina Street, 428000, Cheboksary, Russian Federation)
2 I.N. Ulianov Chuvash State University (15, Moskovskiy pr., 428015, Cheboksary, Russian Federation)
One of Approaches to Solve the Problem of Increasing the Bearing Capacity of Bored Piles
In modern geotechnical construction, a number of technologies for the construction of bored piles are available. It is known that the bearing capacity on the ground Fd of any pile is the main indicator for the purposes of perception of increased loads from over-foundation structures. To achieve higher Fd values for most technologies of the arrangement of buried structures, the main direction is either an increase in the diameter of the pile or its length. With this approach, the bored piles under heavy loads on them will be cumbersome. The second approach to increasing Fd is the progressive technology of bored pile arrangement with the help of intermediate broadenings. For these piles, the main for increasing the bearing capacity of bored piles is not to increase their diameter, but the number of broadenings along their length. This article considers the third approach to the construction of bored piles with an increased bearing capacity, based on the joint work of the soil-cement pile, the SFA pile (NPSh), and the surrounding soil mass.
Keywords: bored pile, load-bearing capacity, soil-cement pile, electric discharge technology, continuous feed-through screw technology SFA (NPSh), soil-concrete pile (GBS).
For citation: 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).
Устройство буровых свай повышенной несущей способности Fd является важной геотехнической задачей при возведении зданий повышенной этажности. Для достижения этой цели важно максимальное использование совместной работы сваи с грунтом, а также его фрикционных характеристик [1—4].
В настоящей статье рассматривается один из способов устройства буровой сваи, являющийся синтезом трех геотехнических технологий: get-техноло-гия — устройство грунтоцементных свай согласно СП 291.1325800.2017 «Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования»; технология SFA — устройство буроинъекционных свай с помощью непрерывных проходных шнеков (НПШ) в теле грунтоцементного массива вдоль его оси симметрии, как правило, диаметром не боле 300 мм; разряд-но-импульсная технология устройства буроинъекционных свай. Электрогидравличекий эффект, возникающий при обработке мелкозернистого бетона, способствует внедрению его в грунтоцементный массив. Тем самым происходит более полное сцепление этих двух конструктивных элементов [5—13].
Это обстоятельство позволяет сконструировать принципиально новую заглубленную железобетонную конструкцию — грунтобетонную сваю.
На рис. 1 приведена принципиальная схема устройства этой сваи. Заглубленная железобетонная конструкция — грунтобетонная свая, приведенная на рис. 1, б, в отличие от других типов имеет сложную конструкцию поперечного сечения. Несущим элементом служит элек-трогидравлически обработанная и армированная свая SFA (НПШ) (поз. 3). Ее несущая способность по наружной поверхности зависит от фрикционных характеристик грунтоцементной составляющей (поз. 1) (рис. 2).
Кроме того, свая SFA (НПШ) совместно с грунтоце-ментным массивом работает как железобетонная свая трения по боковой поверхности с окружающим грунтом (рис. 3).
Таким образом, можно предложить следующий алгоритм определения несущей способности комплексной грунтобетонной сваи (ГБС).
1. Гипотеза о том, что произойдет срыв сваи SFA (НПШ) по контактной наружной поверхности под внешним воздействием сосредоточенной нагрузки N2 (рис. 2). При этом значения предельных сдвигающих сил по наиболее слабому бетону N¡^„¡1 (грунто-цементный массив) следует определить по формуле (8.114) СП 63.13330.2012 Актуализированная редакция СНиП 52-01—2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»:
научно-технический и производственный журнал
б
A\W
. .к
' ■ l -v
i
..к •IV
'1. r -V-
/ 2
б
i
УЙ^ЕЦШ
N,
б
<r & v
bxy,ult
: 0,3 • Rbt-Ab,
(1)
где Аь — рабочая площадь поперечного сечения бетона сваи по контакту с грунтоцементным массивом (принимается площадь наружной поверхности сваи SFA (НПШ)): Аь=л^- h, здесь d — диаметр сваи, м; h — ее длина, м; Яь — расчетное сопротивление бетона на осевое растяжение: принимается по табл. 6.8 СП 63.13330.2012.
Несущая способность Fd1 будет равна Nbxy U^t^.
Fd1 Nbxy,ult.
(2)
2. Гипотеза о том, что срез сваи SFA (НПШ) совместно с грунтоцементным массивом произойдет по ненарушенному грунту от внешней нагрузки, предполагает определение несущей способности Fd2 по формуле (7.11) СП 24.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.02.03—85 «Свайные фундаменты». В этом случае схема к расчету приведена на рис. 3:
Fd = Yc(Y cR RA + Y/ иУг h,).
(3)
Рис. 1. Схема устройства грунтобетонной сваи (ГБС): а - схема устройства буроинъекционной сваи SFA (НПШ) (поз. 2) внутри грунто-цементной сваи (поз. 1); б - схема устройства буроинъекционной сваи SFA (НПШ) (поз. 3), мелкозернистый бетон которой обработан с помощью электрогидравлической технологии и армирован пространственным каркасом (поз. 4), внутри грунтоцементного массива (поз. 1)
N
3. Из двух значений Fd1 и Fd 2 принимается в качестве нормативного значения Fd минимальное значение.
Ниже приведем пример определения несущей способности грунтобетонной сваи (ГБС).
Инженерно-геологический разрез (рис. 4) ИГЭ № 1 площадки строительства от поверхности представлен насыпным грунтом с включениями обломков кирпича.
Ниже залегает ИГЭ № 2. Это суглинки лёссовые не-просадочные (р^Ш), от мягко- до тугопластичной консистенции, редко полутвердые, с числом пластичности Тр=0,14. Далее подстилается ИГЭ № 3. Суглинки песчанистые (pdQШ) тугопластичные с Тр=0,14, залегают в подошве четвертичных грунтов фрагментами в виде линз мощностью 0,5—1,2 м. ИГЭ № 4. Представляют глины алевритистые (Р20 и с прослойками алевритов, полутвердые, с числом пластичности 1=0,3.
Несущую способность сваи SFA (НПШ) относительно грунтоцементного массива на гипотезе 1 определяем по формуле (1):
я
Рис. 2. Схема к определению несущей способности сваи SFA (НПШ) по грунтоцементному основанию Fdl: 1 - грунтоцементный массив:
2 - свая SFA (НПШ)
я
Рис. 3. Схема к определению несущей способности сваи SFA (НПШ) совместно с грунтоцементным массивом по грунту (грунтобетонные сваи (ГВС): 1 - грунтоцементный массив; 2 - свая SFA (НПШ)
а
3
2
научно-технический и производственный журнал
ЩдГ^ШШР май 2018 45
Fd1 = 0,3 • Rbt-Ab = 0,3 •480• 3,14 • 0,3 -11,2 = 1519 кН,
где Rbt — расчетное сопротивление осевому растяжению при В7,5 равно 480 кПа; Ab — площадь нагруженного периметра сваи SFA (НПШ) при 0300 равна Ab=3,14 • 0,3 11,2=10,6 м2.
Для определения несущей способности по гипотезе 2 на рис. 4 приведена схема к расчету.
Подставляя в формулу (3) при среднем диаметре 0600 мм А = 0,28 м2; u = 1,88 м, определяем несущую способность:
Fd = YC(YoR R A + V uLff h) = = 1(1 1500 • 0,28 + 1 • 1,88 • 367) = 1109 кН.
Таким образом, на основе предыдущих расчетов в качестве расчетной несущей способности, принимается минимальное значение Fd = Fd2 = 1109 кН.
Выводы
1. Грунтобетонная свая (ГБС) является новым направлением в геотехническом строительстве. Несущую способность ее по грунту рекомендуется определять как для буровой сваи.
2. За счет электрогидравлической обработки можно существенно повысить прочность грунтоцементного массива.
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. Разводовский Д.Е., Чепурнова А. А. Оценка влияния усиления фундаментов зданий по технологии струйной цементации на их осадку // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 10. С. 64—72.
4. Соколов Н.С., Соколов С.Н., Соколов А.Н. Мелкозернистый бетон как конструкционный строительный материал буроинъекционных свай ЭРТ // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 16—20.
5. 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—50.
6. Соколов Н.С., Викторова С.С. Исследование и разработка разрядного устройства для изготовления бу-
References
1. Ilyichev V.A., Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Experience in the development of the underground space of Russian megacities. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2012. No. 2, pp. 17—20. (In Russian).
2. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Geotech-nical support of urban development. Saint Petersburg: Georekonstrukciya, 2010. 551 p.
3. Razvodovsky D.E., Chepurnova A.A. Evaluation of the effect of strengthening the foundations of buildings on the technology of jet cementation on their sediment. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 10, pp. 64—72. (In Russian).
4. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Fine-grained concrete, as a structural construction material for flight augering piles-EDT. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 5, pp. 16-20. (In Russian).
5. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Smirnova G.M., Fedo-seeva I.P. Flight augering piles-EDT as a buried reinforced concrete structure. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 9, pp. 47-50. (In Russian).
научно-технический и производственный журнал
ровой набивной сваи // Вестник Чувашского университета. 2017. № 3. С. 152-159.
7. Соколов Н.С., Кадышев Е.Н. Электроразрядная технология для устройства буроинъекционных свай // Вестник Чувашского университета. 2017. № 3. С. 159-165.
8. Соколов Н.С. Использование буроинъекционных свай ЭРТ в качестве оснований фундаментов повышенной несущей способности // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 8. С. 74-79.
9. Соколов Н.С., Соколов А.Н., Соколов С.Н., Глуш-ков В.Е., Глушков А.Е. Расчет буроинъекционных свай повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2017. № 11. С. 20-26.
10. Соколов Н.С. Фундамент повышенной несущей способности с использованием буроинъекционных свай ЭРТ с многоместными уширениями // Жилищное строительство. 2017. № 9. С. 25-29.
11. Соколов Н.С., Викторова С.С. Исследование и разработка разрядного устройства для изготовления буровой набивной сваи // Строительство: Новые технологии — Новое оборудование. 2017. № 12. С. 38-43.
12. 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. p. 518-523.
13. Соколов Н.С. Электроимпульсная установка для изготовления буроинъекционных свай // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 62-66.
6. Sokolov N.S., Viktorova S.S. Research and development of a discharge device for the production of a flight augering pile. Vestnik Chuvashskogo universiteta. 2017. No. 3, pp. 152—159. (In Russian).
7. Sokolov N.S., Kadyshev E.N. Electrodischarge technology for the device flight augering piles. Vestnik Chuvashskogo universiteta. 2017. No. 3, pp. 159—165. (In Russian).
8. Sokolov N.S. The use of flight augering piles-ERT as the bases of the foundations of high bearing capacity. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2017. No. 8, pp. 74—79. (In Russian).
9. Sokolov N.S., Sokolov A.N., Sokolov S.N., Glush-kov V.E., Glushkov A.E. Calculation of flight augering piles of high bearing capacity. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing construction]. 2017. No. 11, pp. 20—26. (In Russian).
10. Sokolov N.S. The foundation of the increased load-bearing capacity with the use of flight augering piles-ERT with multiplies broadening. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing construction]. 2017. No. 9, pp. 25—29. (In Russian).
11. Sokolov N.S., Viktorova S.S Research and development of a discharge device for the production of a flight augering pile. Stroitel'stvo: Novye tekhnologii — Novoe oborudo-vanie. 2017. No. 12, pp. 38-43. (In Russian).
12. 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. (In Russian).
13. Sokolov N.S. Electroimpulse installation for the production of flight augering piles. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing construction]. 2018. No. 1-2, pp. 62-66. (In Russian).
j'^J ®
научно-технический и производственный журнал
май 2018
47
