CC BY
48
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
УДК 624.131
В.Я. Еремин, В.В. Знаменский*, Ю.И. Харин*, И.М. Юдина*
МПО РИТА, *ФГБОУВПО «МГСУ»
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ-РИТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ В УСЛОВИЯХ СЛАБЫХ ГРУНТОВ ПРИБРЕЖНОЙ ЧАСТИ г. ТУНИСА
Изложен отечественный опыт проведения полевых статических испытаний свай-РИТ в условиях слабых глинистых грунтов опытно-строительного полигона г. Тунис. Представлены фотоматериалы испытательных установок. Проанализированы графики результатов испытаний свай на нагрузку, соответствующую расчетной от строящегося 11-этажного дома. Показано, что несущая способность свай-РИТ, полученная по результатам испытаний, существенно превышает определенную расчетом как по отечественным, так и по французским нормам. Подчеркнута целесообразность использования в расчетах результатов прессио-метрических испытаний, как это принято во французских нормах. Сделан вывод о необходимости дальнейшего совершенствования методики расчета свай-РИТ.
Ключевые слова: сваи-РИТ, несущая способность, полевые статические испытания, вертикальная статистическая нагрузка, слабые грунты, прессиометриче-ские испытания.
Буронабивные сваи, выполненные по разрядно-импульсной технологии (сваи-РИТ), находят все более широкое применение в строительстве по мере совершенствования технологии их устройства. Накопленный к настоящему времени опыт позволяет нашим строительным компаниям успешно использовать их для устройства фундаментов не только в нашей стране, но и за рубежом. Однако из-за недостаточности опытных данных проектировщики с определенной осторожностью подходят к оценке несущей способности свай-РИТ, что снижает экономическую эффективность их применения и не позволяет в полной мере использовать преимущества этих свай перед сваями, выполненными по традиционным технологиям.
В настоящей статье изложены результаты устройства и испытаний свай-РИТ в условиях слабых грунтов г. Туниса. Это была первая площадка в Тунисе, где российская компания «МПО РИТА» применила сваи-РИТ. По этой причине изготовление свай и их испытания носили в известной мере демонстрационный характер.
Свайное поле, состоящее из 170 свай, предназначалось для устройства фундамента под 11-этажное жилое здание. Первоначально тунисской проектной организацией был разработан проект фундамента из буронабивных свай 0800 и 01000 мм, длиной 22 м. По предложению «МПО РИТА» эти сваи были заменены на сваи-РИТ 0320 мм, длиной около 21 м.
62
© Еремин В.Я., Знаменский В.В., Харин Ю.И., Юдина И.М., 2013
Основания и фундаменты, подземные сооружения УЕБТЫНС
_мвви
Инженерно-геологические изыскания на площадке проектируемого здания были выполнены тунисской компанией GEOCONSEIL в декабре 2007 г. По результатам проведенных изысканий в геологическом разрезе до глубины 40,0 м было выделено 7 инженерно-геологических элементов (ИГЭ):
ИГЭ-1 — песок средней плотности, средней крупности, без примесей, бежевого цвета, залегающий от дневной поверхности до глубины 5,5 м;
ИГЭ-2 — илистая глина серого цвета с прослойками песка, сильно сжимаемая, в текучепластичном состоянии. Залегает на глубине от 5,5 до 14,5 м;
ИГЭ-3 — песок бежевого цвета, средней крупности, средней плотности. Залегает на глубине от 14,5 до 17,5 м;
ИГЭ-4 — глина серого цвета, текучепластичная, с включением ракушек. Залегает на глубине от 17,5 до 19,0 м;
ИГЭ-5 — песок илистый, пылеватый. Залегает на глубине от 19,0 до 22,5 м.
ИГЭ-6 — песок средней плотности, средней крупности, бежевого цвета. Залегает на глубине от 22,5 до 26,5 м;
ИГЭ-7 — илистая глина серого цвета. Залегает на глубине от 26,5 до 40,0 м.
Расчет несущей способности свай-РИТ по грунту был выполнен по российским [1—3] и французским [4—8] нормам. Подробное описание методики расчета по французским нормам в переводе на русский язык дано в статье Роже Франка [4]. По российским нормам несущая способность свай-РИТ по грунту составила ¥л = 1500,3 кН, расчетная нагрузка — N=^' / 1,4 = 1070,4 кН. По французским нормам, в соответствии с которыми сваи-РИТ подпадают под классификацию свай, выполненных с помощью полого шнека с инъекцией под большим давлением раствора мелкозернистого бетона, несущая способность свай-РИТ по грунту составила Г' = 2150,9 кН, расчетная нагрузка—N=Г' 0,7 = = 1510,1 кН.
Сваи-РИТ были выполнены по известной в России технологии. Бурение осуществлялось полым шнеком 0320 мм. Для приготовления мелкозернистого бетона использовался сульфатостойкий портландцемент, песок средней крупности, щебень фракции 6/8 мм и вода. Иногда использовался суперпластификатор С-3.
После обработки сваи электрическими импульсами в подвижный бетон под собственным весом опускался арматурный каркас.
После изготовления всего свайного поля и окончания твердения бетона были выполнены полевые испытания пяти свай. Четыре сваи были испытаны нагрузкой Q = 1550,0 кН, одна свая нагрузкой Q = 1850,0 кН.
Проведение полевых испытаний свай вертикальной статической нагрузкой и их расшифровка проводились согласно французским нормам ОТ Р94-150-1 [9].
Нагрузка на сваю прикладывалась с помощью гидравлического домкрата мощностью 2000 кН. Для восприятия реактивных сил в качестве опорной анкерной конструкции использовались четыре соседних сваи с осевым расстоянием между ними более 1,0 м. Главная испытательная металлическая балка была рассчитана на сосредоточенную силу в 2000 кН.
В качестве тяжей при анкеровке опорной конструкции были использованы 6 арматурных стержней АШ 0 20 на каждую из 4 анкерных свай. Стержни приваривались к выпускам арматуры анкерных свай и к опорным столикам, зафиксированным на второстепенных балках. Для обеспечения их одновременного включения в работу окончательная приварка всех стержней осуществлялась под нагрузкой от домкрата в 3.. .4 т.
Осадка сваи замерялась с помощью двух индикаторов перемещений часового типа с точностью измерений 1/100 мм и возможностью хода измерительного стержня 100 мм, установленных на реперной системе, состоящей из деревянных балок длиной 3 м, зафиксированных по концам вне зоны влияния испытываемой сваи.
Усилие на сваю прикладывалось с помощью гидравлического домкрата мощностью 2000 кН. Давление в домкрате создавалось при помощи ручного масляного насоса.
В целях безопасности при нагрузках на сваю более 60 т показания манометра и индикаторов часового типа снимались с помощью бинокля.
Для выбора возможных зазоров и неточностей в местах креплений опорной системы, установка индикаторов перемещений на «ноль» осуществлялась при начальной нагрузке домкрата в 50 кН.
Критерием приложения последующей ступени нагрузки служило перемещение в = 0,1 мм за час наблюдений.
Общий вид испытательной установки показан на фотографиях рис. 1,2.
Рис. 1. Испытание сваи-РИТ вертикальной статической нагрузкой: 1 — главная балка, составленная из двух сваренных прокатных двутавровых балок; 2 — второстепенные балки, выполненные из прокатного металлического профиля; 3 — анкерные сваи; 4 — арматурные стержни, фиксирующие второстепенные балки; 5 — гидравлический домкрат; 6 — реперная система; 7 — индикаторы перемещений часового типа
Основания и фундаменты, подземные сооружения
VESTNIK
MGSU
Рис. 2. Испытание сваи-РИТ вертикальной статической нагрузкой: 1 — индикаторы перемещений часового типа; 2 — магнитные фиксаторы; 3 — опорные столики, зафиксированные на оголовке сваи; 4 — слой песка для обеспечения равномерной передачи нагрузки на голову сваи
На рис. 3, 4 приведены результаты испытаний одной из четырех свай (сваи № 153), нагруженных до Q = 1550,0 кН, и сваи Е1, нагруженной до Q = 1850,0 кН.
Максимальная осадка сваи 153 при нагружении составила 5,59 мм, остаточная после разгрузки — 2,58 мм. На рис. 4 видно, что построенный график нагрузка — угол наклона кривых стабилизации является линейным и не имеет переломов. Следовательно, при испытании сваи не были достигнуты нагрузки, превышающие предел пропорциональности Qc [5, 9].
Свая Е1 сначала, как и остальные сваи, была испытана до нагрузки 1550,0 кН, затем после разгрузки было выполнено ее вторичное нагружение до 1850,0 кН. При первом цикле нагружения максимальная осадка сваи составила 6,58 мм, остаточная — 2,54 мм. После второго нагружения до 1850,0 кН максимальная осадка сваи составила 10,28 мм, остаточная после разгрузки — 4,84 мм.
В обоих случаях при испытаниях не был достигнут предел пропорциональности, а фактическая несущая способность свай превысила определенную расчетом как по нашим нормам, так и по французским в 1,5...2,5 раза. Кроме того, осадки свай-РИТ оказались существенно меньше допускаемых для зданий и сооружений. Это говорит о необходимости дальнейшего совершенствования методики расчета свай-РИТ и перспективности их применения при строительстве на слабых грунтах. Следует обратить внимание на возможность использования французской методики расчетов, которая базируется на результатах прессиометрических испытаний, что позволяет получить необходимые для расчета характеристики грунтов в их естественном залегании.
ВЕСТНИК
МГСУ-
5/2013
Рис. 3. Графики зависимости 5 = fQ) для сваи № 153
в, кН
О 100 200 300 «га 600 (SOO 700 S» Ж0100011001 гОСТЭООТ^ЗДОТбОТГОО! 800-1900
£) = ОкН
f)-n ri
= 4.S4 MM
- Î55 KH
S t с )-1 - Il
s
Рис. 4. Графики зависимости 5 = fQ) для сваи № E1
Библиографический список
1. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.
2. ТР 50-180—06. Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности (сваи-РИТ). М. : УИЦ «ВЕК», 2006. 68 с.
3. Еремин В.Я. Расчет висячих свай-РИТ, изготовленных по разрядно-импульсной технологии // Строй клуб. 2001. № 5-6. С. 21—22.
4. Роже Франк. Проектирование фундаментов по данным испытаний пресси-ометром Менара (ИПМ) // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2009. № 6. С. 2—10.
5. Roger Frank. Calcule des fondations superficielles et profondes. Presses Ponts et chaussées. 2002. 138 p.
Основания и фундаменты, подземные сооружения
VESTNIK
MGSU
6. Document Technique Unifié (D.T.U. 13.20, Travaux de fondations profondes pour le bâtiment, Chap. IV. Pieux forés-ouits de fondations, piles colonnes, mars 1966.
7. Eurocode 7. Calcul géotechnique. Partie 1. Règles générales. XP ENV 1997-1 (P 91250-1), décembre 1996, 112 p. AFNOR. Paris.
8. Règle de justification des fondations sur pieux à partir des résultats des essais pressiomètriques. LCPC-SETRA, oct. 1985. Ministère de l'Urbanisme et des Transports, Direction des Routes, 32 p.
9. NF P 94-150-1. Essai statique de pieu isolé sous un effort axial. Normes Française. AFNOR 1999.
Поступила в редакцию в апреле 2013 г.
Об авторах: Еремин Валерий Яковлевич — кандидат технических наук, технический директор, МПО РИТА, 121357, г. Москва, ул. Верейская, д. 8/1, KB@RITA. com.ru;
Знаменский Владимир Валерианович — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];
Харин Юрий Иванович — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];
Юдина Ирина Михайловна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected].
Для цитирования: Результаты испытаний свай-РИТ вертикальной статической нагрузкой в условиях слабых грунтов прибрежной части г. Туниса / В.Я. Еремин, В.В. Знаменский, Ю.И. Харин, И.М. Юдина // Вестник МГСУ. 2013. № 5. С. 62—68.
V.Y. Eremin, V.V. Znamenskiy, Yu.I. Kharin, I.M. Yudina
TESTING RESULTS DEMONSTRATED BY PULSE-DISCHARGE TECHNOLOGY PILES EXPOSED TO THE VERTICAL LOAD UNDER CONDITIONS OF SOFT SOILS
OF TUNIS COASTAL AREA
The paper is an overview of nationwide testing results demonstrated by pulse-discharge technology piles exposed to the vertical load under conditions of soft soils of Tunis coastal area. Bored cast-in-place piles are constructed through the employment of the pulse-discharge technology (PDT). In the construction norms of France, PDT piles are classified as bored piles, which are cast-in-place using a hollow stem auger; they are reinforced, and their diameter exceeds 25 centimeters. PDT piles are made through the application of high pressure to the surrounding soil in the course of concreting.
Photos of testing facilities are provided in the paper. Graphs of cyclic and experimental load testing of piles, complying with the values of design loads for a 10-storey building under construction, are analyzed. The findings obtained by the authors have proven a considerable growth of the PDT pile bearing capacity in comparison with the analytical solutions obtained in accordance with Russian and French construction norms and regulations. It is pointed out that the results of pressuremeter testing can be reasonably used in calculations as stated in the French norms. Negligible pile settlements and
the high value of the bearing capacity of piles prove the expediency of employment of this technology in the course of construction of piles in the soft soils of the Tunis shoreline. It is concluded that further elaboration of the PDT pile calculation technique is required.
Key words: pulse-discharge technology (PDT) piles, static load testing, bearing capacity, vertical static load, soft soils, pressuremeter testing.
References
1. SP 24.13330.2011. Svaynye fundamenty. [Code of Practice 24.13330.2011. Pile Foundations]. Moscow, 2010, 85 p.
2. TR 50-180—06. Tekhnicheskie rekomendatsii po proektirovaniyu i ustroystvu svaynykh fundamentov, vypolnyaemykh s ispol'zovaniem razryadno-impul'snoy tekhnologii dlya zdaniy povyshennoy etazhnosti (svai-RIT) [Technical Recommendations 50-180—06. Design and Construction of Pile Foundations for High-rise Buildings Using the Pulse-discharge Technology (PDT)]. Moscow, UlTs "VEK" Publ., 2006, 68 p.
3. Eremin V.Ya. Raschet visyachikh svay-RIT, izgotovlennykh po razryadno-impul'snoy tekhnologii [Analysis of Friction Pulse-discharge Piles]. Stroy klub [Construction Club]. 2001, no. 5-6, pp. 21—22.
4. Roger Frank. Proektirovanie fundamentov po dannym ispytaniy pressiometrom Men-ara (IPM) [Design of Foundations Based on Menard Pressuremeter Testing Results]. Os-novaniya, fundamenty i mekhanika gruntov [Beddings, Foundations and Soil Mechanics]. 2009, no. 6, pp. 2—10.
5. Roger Frank. Calcule des fondations superficielles et profondes. Presses Ponts et chaussées, 2002, 138 p.
6. Document Technique Unifié (D.T.U. 13.20), Travaux de fondations profondes pour le bâtiment, Chap. IV. Pieux forés-ouits de fondations, piles colonnes. March 1966.
7. Eurocode 7. Calcul géotechnique. Partie 1. Règles générales. XP ENV 1997-1 (P 91250-1). AFNOR, Paris, December, 1996, 112 p.
8. Règle de justification des fondations sur pieux à partir des résultats des essais pressio-mètriques. LCPC-SETRA, Oct. 1985. Ministère de l'Urbanisme et des Transports, Direction des Routes, 32 p.
9. NF P 94-150-1. Essai statique de pieu isolé sous un effort axial. Norme Française. AFNOR 1999.
About the author: Eremin Valeriy Yakovlevich — Candidate of Technical Sciences, Director of Technology, MPO RITA, 8/1 Vereyskaya St., Moscow, 121357, Russian Federation, [email protected];
Znamenskiy Vladimir Valerianovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor, Department of Soil Mechanics, Beddings and Foundations, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected];
Kharin Yuriy Ivanovich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor, Department of Soil Mechanics, Beddings and Foundations, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected];
Yudina Irina Mikhaylovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Soil Mechanics, Beddings and Foundations, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected].
For citation: Eremin V.Ya., Znamenskiy V.V., Kharin Yu.I., Yudina I.M. Rezul'taty ispytaniy svay-RIT vertikal'noy staticheskoy nagruzkoy v usloviyakh slabykh gruntov pribrezhnoy chasti g. Tunisa [Testing Results Demonstrated by Pulse-discharge Technology Piles Exposed to the Vertical Load under Conditions of Soft Soils of Tunis Coastal Area]. 2013, no. 5, pp. 62—68.
