CC BY
51
Оригинальная статья / Original article УДК 69.07
DOI: https://d0i.0rg/l 0.21285/2227-2917-2020-1 -32-45
Способ укрепления грунтов основания по технологии «щебенистые (щебеночные) сваи»
© К.В. Багинова, А.В. Петров
Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Резюме: В работе описывается метод усиления грунтов щебенистыми сваями на территории Российской Федерации. Щебенистая свая - конструкция в грунте, создаваемая в скважине цилиндрической формы посредством набивки в нее щебенки при помощи флотирующей вибросистемы. Геометрические параметры такой конструкции характеризуются, в первую очередь, длиной (L) и диаметром (D). Щебеночные сваи обладают большими прочностными характеристиками по сравнению с массивом укрепляемого грунта, что позволяет усилить несущую способность и повысить устойчивость грунта. Инвестиционная привлекательность территории в значительной степени зависит от состояния грунтовых условий площадки строительства. Анализ научных исследований, проведенных российскими и зарубежными исследователями, показывает, что решение этой проблемы часто возможно за счет усиления грунтов при соответствующем технико-экономическом обосновании. В статье рассматривается технология усиления грунтов щебенистыми сваями компаниями ООО «Предприятие Иркут-Инвест», «Геоизол проект», «Райдекс». На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований обобщены преимущества данной технологии и выделено основное оборудование. Определены области применения, практическое преимущество технологии усиления грунтов. Рассмотрено основное оборудование для применения технологиии компаниями ООО «Предприятие Иркут-Инвест», «Геоизол проект»,«Райдекс». Компанией «Геоизол» проведено статическое испытание щебеночной сваи на примере объекта «Строительство автомобильной дороги А-121 «Сортовала» Санкт-Петербург - Сортовала - Автомобильная дорога Р-21 «Кола» на участке 173-197 км, Республика Карелия». Определены преимущества и области применения щебеночных свай, описана основная используемая техника, поставлены задачи дальнейшего исследования.
Ключевые слова: методы усиления грунтов, щебенистые (щебеночные) сваи, усиление грунтов, грунтовые условия, грунты, фундаменты, технология усиления грунтов
Информация о статье: Дата поступления 17 января 2020 г.; дата принятия к печати 20 февраля 2020 г.; дата онлайн-размещения 31 марта 2020 г.
Для цитирования: Багинова К.В., Петров А.В. Способ укрепления грунтов основания по технологии «щебенистые (щебеночные) сваи». Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020;10(1):32-45. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-1-32-45
Reinforcement of soils using vibro-stone piling
Kseniya V. Baginova, Alexander V. Petrov
Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia
Abstract. The present article describes a method for reinforcing soils with vibro-stone piles in the territory of the Russian Federation. A vibro-stone pile constitutes a construction in the ground created in a cylindrical well by filling it with crushed stone using a vibroflot. The primary dimensions of such constructions are length (L) and diameter (D). Vibro-stone piles possess greater strength characteristics as compared with the area of soil being reinforced, allowing the bearing capacity and stability of the latter to be increased. The investment potential of a territory is significantly dependent on the soil conditions at the construction site. The analysis of studies conducted by Russian and foreign researchers shows that these conditions can be improved by soil reinforcement techniques informed by an appropriate feasibility study. The article considers technologies for reinforcing soil with stone columns supplied by the following companies: OOO Irkut-Invest Enterprise, Geo-izol Project, Raidex. Drawing on the results of experimental and theoretical studies, the article summarises the advantages of this technological approach, as well as identifying the primary equipment used. Areas of application are determined along with the practical advantages of the applicable soil reinforcement technology. A static test of the stone piling approach was conducted by Geoizol on the as an example of the construction of the A-121 motorway connecting St. Petersburg, Sortavala and the R21 motorway along a
Том 10 № 1 2020
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 32-45 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 1 2020 _pp. 32-45_
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
173-197 km section in the Republic of Karelia. The article determines the advantages and areas of application of stone piles, as well as describing the main technology used and formulating further research objectives.
Keywords: methods of strengthening of soil, rubble (crushed-stone) piles, strengthening of soil, soil conditions, soil, foundations
Information about the article: Received January 17, 2020; accepted for publication February 20, 2020; avail-able online March 31, 2020.
For citation: Baginova KV, Petrov AV. Reinforcement of soils using vibro-stone piling. Izvestiya vuzov. Inves-titsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2020;10(1):32-45. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-1-32-45
Введение
Тенденция расширения селитебных территорий, наблюдаемая в настоящее время, обозначила потребность в новых площадях и показала необходимость освоения не занятых ранее участков со сложной грунтовой обстановкой.
Устройство фундаментов планируемых сооружений производят на основании реко-
мендаций, выработанных в результате инженерно-геологических и геодезических изысканий. Определяющим фактором, требующим усиления основания грунтов, является их несущая способность. Именно она показывает целесообразность мер по усилению.
Виды свайных конструкций, соответствующие особенностям групп площадок, представлены в табл.1.
Таблица 1
Виды свайных конструкций, соответствующие особенностям групп площадок
Table 1
_Types of pile structures corresponding to the features of the site groups_
Особенности площадок, выделяемых для строительства, специфика объекта строительства Вид фундаментной конструкции из свай
Сваи со съемным наконечником бурозавинчивающиеся Сваи с глухим наконечником бурозавинчивающиеся Сваи щебеночные Комбинированные свай-ноплитные Сваи буронабивные Сваи буросекущиеся Сваи буроинъекционные Сваи забивные
Строительство на новых территориях + - + + + - + +
Строительство на территориях после их предварительной инженерной подготовки + - - + + - - +
Строительство на свободных (или освобождаемых) территориях в зоне существующей застройки + + + + + + + (+)
Реконструкция зданий с изменением (частичным или полным) его конструкций + + + - - + + -
Реконструкция памятников архитектуры + + + - - - + -
Примечание: (+) - рекомендуется для рассмотрения; (-) - не рекомендуется для рассмотрения; ((+)) - рекомендуется для рассмотрения с ограничением по удалению от существующей застройки.
На следующем этапе выбранные варианты фундаментов уточняются исходя из оценки инженерно-геологических условий площадки строительства, при этом также учитывается тип, этажность проектируемого здания и уровень нагрузок на основание.
Следующим этапом проводится оцени-
вание технического уровня по критериям запаса прочности и расхода применяемых материалов, а также несущей способности грунтов основания. Разрабатывается технико-экономическое обоснование.
Согласно пункту 2.3 строительных правил СП 22.13330.2010 фундаменты, включаю-
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 33 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2600-164X 33 pp. 32-45_(online)_
щие в свою конструкцию щебеночные сваи, обязательно рассчитываются по несущей способности. Кроме того, обязателен расчет таких конструкций по деформациям. В процессе проведения расчетов СП 22.13330.2010 предписывает принимать характеристики грунтов, усиленных щебеночными сваями равными аналогичным характеристикам при расчете плотности сухого грунта.
Методы
В статье был применен метод анализа, а также метод аналогии и обобщения.
Результаты и их обсуждение
Требуемое количество щебенки, засыпаемой в скважину при строительстве щебеночных свай, принимается как ее содержание в 1 м3 уже усиленного грунта1. Он зависит от среднего значения коэффициента пористости еще не усиленного грунта. Кроме того, на определение расхода щебенки также влияют плановые размеры фундамента и диаметр рабочего органа пробойного устройства. Удельный расход щебенки можно определить по табл. 2.
Таблица 2 Table 2
Расчет щебеночного материала Calculation of crushed stone material
Плотность сухого Удельный расход щебеночного материала на 1 м3 армированного основания
грунта армированного при среднем коэффициенте пористости грунта неармированного основания
основания,т/м3 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2
1,5 0,02 0,05 0,08 0,1 0,12
1,6 0,06 0,09 0,12 0,14 0,16
1,7 0,1 0,13 0,15 0,18 0,2
1,8 0,14 0,17 0,19 0,22 0,24
При проектировании фундаментных конструкций с использованием щебеночных свай рекомендуемое расстояние между осями параллельных свай должно составлять не менее 0,5 м.
Согласно «Рекомендациям по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве» устройство щебеночных свай целесообразно производить с помощью пневмопробойника типа ИП-4603Б диаметром 130 мм или СО-134А диаметром 155 мм.
Последовательность работ приведенных выше марок пневмоотбойников заключается в следующем.
Сначала, согласно проекту, для пневмопробойника под требуемым углом к горизонту от внешней стороны фундамента на расстоянии 0,15-0,24 от его ширины выставляется направляющая.
После чего производится пробивка скважины глубиной от трети до половины рабочего органа пневмопробойника. В пробитую лидерную скважину засыпается щебенка.
Следующий этап включает в себя ут-рамбование щебенки с вдавливанием ее в стенки скважины, а также с продавливанием дна на глубину от трети до половины длины рабочего органа. После чего рабочий орган извлекается из скважины. Операция повторяется до тех пор, пока скважина не затрамбует-ся щебнем до глубины согласно проекту.
Далее следует этап создания бетонного оголовка, который, согласно требованиям, заглубляется на 1 м.
Согласно разработанной технологии, по окончании набивки скважины щебнем, в течение часа должен быть произведено сооружение оголовка из бетона марки В152.
Устройство щебеночных свай компанией ООО «Предприятие Иркут-Инвест»
Компанией ООО «Предприятие Иркут-Инвест» при устройстве щебеночных свай реализует следующий способ. Сначала методом уплотнения пробивается лидерная скважина. Согласно методу, диаметр такой скважины не превышает 0,16 м. Затем скважина заполняется щебнем. Возможно, применение цементно-щебеночно-песчаной смеси. Далее производится уплотнение по вышеописанной технологии [3].
Оборудование для выполнения работ
Для осуществления данной технологии компания ООО «Предприятие Иркут-Инвест» применяет буровые установки компании BAUER Maschinen GmbH (Германия) [11]: Bauer UBW-04 с гидроударным рабочим органом компании Krupp, а также Bauer BG 40 с российскими пневмоударные рабочие органы. В условиях внутренних помещений и сооружений с ограниченным пространством, компания использует пневмоударную установку НКР-100 (рис.1 и 2).
''Рекомендации по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве. М., 1997. 2СП 24.13330.2011 Свайные фундамент». М., 2011.
ISSN 2227-2917 Том 10 № 1 2020 34 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 32-45
34 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 1 2020 _(online)_pp. 32-45
Для расширения скважины при ее проходе необходимо создать в грунте сильные горизонтальные напряжения. Опыт устройства скважин показывает, что для создания таких условий целесообразно применять наконечник рабочего органа с геометрией сечения близкой к плоскоской. Однако выбор формы сечения ограничен возможностями применяемого бурового устройства. Кроме того, должны учитываться параметры состояния и уплотнения грунта, технологические аспекты пробивки, в частности скорость. Опыт устройства скважин показывает, что при пробивке грунта имеют
место быть слои грунта более плотного, чем ожидалось, что осложняет проходку при более низкой мощности бурильного устройства. Данную проблему устраняют в процессе проходки посредством регулирования числа оборотов рабочего органа и частоты его вибрации.
Заполнение скважины щебенкой выполняется послойно [5]. Высота каждого слоя составляет 0,45-0,57 м. Уплотнение засыпанного материала производится ударами рабочего органа до отказа. Параметры отказа, а также расстояние между сваями устанавливаются на основании ранее выполненных проб.
Рис. 1. Работа буровой установки BO «BAUER» в стесненных условиях Fig. 1. Operation of the BO BAUER drilling rig in cramped conditions
Устройство щебеночных свай компанией «Геоизол проект» (г. Санкт Петербург) Технология устройства щебеночных свай компанией ООО «Геоизол проект» (г. Санкт-Петербург) использует в качестве оборудования виброфлотатор [2]. Сущность технологии заключается в послойном заполнении и трамбовкой скважины щебнем. Виброфлотатор приводится в действие либо специальным приводом, либо используется имеющаяся дрожностроительная техника, например, экскаватор.
Технические возможности метода
ограничены пределами диаметра 0,29-0,46 м.
Оборудование позволяет выполнять устройство свай на глубину от 3 до 30 м. При необходимости усиления грунтов на большую глубину возможно изготовление оборудования специально под проект.
Свая формируется возвратно-поступательным движением виброфлотатора с одновременным заполнением образующейся полости неактивным материалом. Диаметр формируемой щебеночной сваи в процессе спрессовывания исходя из плотности грунта, может расшириться от 0,5 до 3,4 м.
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-46 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 35 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2600-164X 36 pp. 32-46_(online)_
Рис. 2. Работа буровой установки UBW «BAUER» в стесненных условиях Fig. 2. Operation of the UBW BAUER drilling rig in cramped conditions
В качестве материала уплотнения используется щебень фракции 5-50 мм, также возможно применение песка.
Необходимо отметить высокую производительность устройства щебеночных свай, которая составляет от 200 до 400 погонных м за смену [10]. Как показали расчеты, стоимость такой технологии существенно ниже традиционных технологий с изъятием грунта из скважины.
Другим преимуществом сооружения
щебеночных свай является экологический аспект: сводится к минимуму вероятность пролива цементного раствора, требующего дальнейшего сбора и утилизации. Сооружение щебеночных свай не требует большого рабочего пространства, поскольку весь технологический процесс пространственно ограничен пределами скважины (рис. 3).
Выполнение щебеночных свай производится с верхней (рис. 4.) и нижней (рис. 5) подачей щебня [2, 4].
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2600-164X _(online)_
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 10 № 1 2020
с. 32-45 Vol. 10 No. 1 2020 . 32-45
pp.
Рис. 3. Схема организации площадки Fig. 3. Construction site plan
Рис. 4. Выполнение щебеночных свай с верхней подачей щебня: a - при помощи виброфлотатора под действием воздуха с избыточным давлением и возвратно-поступательного движения рабочего органа формируется скважина. По мере необходимости силу трения виброфлотатора о стенки скважины снижают посредством водяного смазывания; b -в пробитую скважину осуществляется подача щебня; с - виброфлотатор перемещается вверх, совершая возвратно-поступательные движения, уплотняя подаваемую в скважину щебенку и оставляя за собой сформированную сваю. Одновременно вдоль стенок скважины
производится уплотнение грунта Fig. 4. Execution of crushed stone piles with the top feed of crushed stone: a - with the help of a vibroflotator, under the influence of air with excessive pressure and reciprocating movement of the working body, a well is formed. As necessary, the friction force of the vibroflotator against the borehole wall is reduced by means of water lubrication; b - then crushed stone is fed into the punched well; с - the vibroflotator, at the same time, moves upward, making reciprocating movements, compacting the gravel supplied to the well and leaving behind a formed pile. At the same time, soil compaction is performed along the walls of the well
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 37 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 3 ' . 32-45_(online)_
ass
При сооружении щебеночной сваи осуществляют оперативный контроль качества. Для оперативного контроля производственного процесса применяется панель управления, на которой отображаются значения следующих параметров: давление подаваемого воздуха, угол наклона сваи, глубина скважины, объем засыпаемой щебенки, только временные показатели. Применяемые методы расчета грунтовых свай это методы конечных элементов в пространственной и плоской постановке, и аналитический метод расчетов (СП 22.13330.2010). Согласно реализованным расчетам компании «Геоизол проект», они кон-стантируют факт уменьшения осадки основания и поверхности скольжения (рис. 6 и 7). Кроме того, проверка требуемой степени уплотнения основания осуществляется посредством создания статической нагрузки на участке армированного основания и проведения
стандартных пенетрационных испытаний и методов лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости грунтов по ГОСТ 12248-2010
Натурные испытания основания закрепленного щебеночными сваями на объекте «Строительство автомобильной дороги А-121 "Сортовала" Санкт-Петербург - Сортовала -автомобильная дорога Р-21 "Кола" на участке км 173 - км 197, Республика Карелия». Участок ПК96+76 - ПК98+86 [2].
Производственная ситуация Ниже подошвы насыпи располагается неплотное торфяное основание. Данная грунтовая обстановка явилась помехой в установке свай длиной 27 м, что привело к утрате устойчивости основания грунта. В результате произошла деформация свай в горизонтальном направлении с вертикальным перемещением грунтовых масс.
b
a
c
Рис. 5. Выполнение щебеночных свай с нижней подачей щебня: a - виброфлотатор под действием воздуха с избыточным давлением и возвратно-поступательным движением рабочего органа формирует скважину.
По мере необходимости на стенки рабочего органа виброфлотатора и скважины для снижения коэффициента трения подается вода; b - щебенка подается в скважину под избыточным давлением воздуха по каналу, параллельному виброфлотатору; c - виброфлотатор перемещается вверх, совершая возвратно-поступательные движения, уплотняя подаваемую в это время в скважину щебенку и оставляя за собой
сформированную сваю Fig. 5. Execution of crushed stone piles with lower feed of crushed stone: a - First, as well as with the upper supply of crushed stone, the vibroflotator, under the influence of air with excessive pressure and reciprocating movement of the working body, forms a well. And, as necessary, water is supplied to the walls of the working body of the vibroflotator and the well
to reduce the coefficient of friction; b - crushed stone is fed into the well under excessive air pressure through a channel parallel to the vibroflotator; c - the vibroflotator moves upward, making reciprocating movements, compacting the gravel supplied at the time to the well and leaving behind
a formed pile
ISSN 2227-2917 Том 10 № 1 2020 38 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 32-46
38 ISSN 2600-164X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 1 2020 _(online)_pp. 32-46
Выход из ситуации. Необходимо уплотнить грунт между сваями посредством устройства щебеночных свай и одновременно установить жесткий гибкий ростверк из геосинтетической ткани, и тем самым заместить грунт в торфяном слое.
В результате несущая способность грунта будет усилена в достаточной мере для того, чтобы вернуть требуемую устойчивость
свай.
Испытуемый участок. В целях обкатки разработанной технологии установки щебеночных свай и дальнейшей апробации предложенной конструкции усиленного основания, компанией ООО «Геоизол проект» был сооружен испытуемый участок, на котором проводились опытные работы (рис. 8 и 9.)
Рис. 6. Осадка основания без щебеночных свай S=160 мм (А). Основание не устойчиво;
осадка основания с учетом щебеночных свай S=80 мм (Б) Fig. 6. Sedimentation of the base without gravel piles S = 160 mm. The base is not stable (A); Sediment of the base taking into account crushed stone piles S = 80 mm (B)
Рис. 7. Наиболее опасная поверхность скольжения (без учета щебеночных свай) n = 1,046<1,15. Основание не устойчиво (a); наиболее опасная поверхность скольжения
(с учетом щебеночных свай) n = 1,383>1,15. Основание устойчиво (b) Fig. 7. A. The most dangerous sliding surface (excluding crushed stone piles) n = 1.046 <1.15. The base is not stable; B. The most dangerous sliding surface (including gravel piles)
n = 1.383>1.15. Base is stable
Итог опытных работ. Нагрузка участка осуществлялась поэтапно. На каждом этапе добавлялось по 200 кН и выдерживалось в течение 1,4 ч. Когда нагрузка достигла максимальной, то участок выдерживался в течение суток.
При общей продолжительности испы-
таний в 36 ч 30 мин. и максимальной нагрузке 2 МН, измерения показали максимальную осадку 0,052 м.
В течение последних пяти часов нагру-жения [2] деформируемый грунт обрел стабильность и не деформировался (рис. 10 и 11).
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 39 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 39 pp. 32-45_(online)_
Рис. 9. Оголовок сваи для испытания статической нагрузкой Fig. 9. The head of the pile for static load tests
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2600-164X (online)
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 10 № 1 2020
с. 32-46 Vol. 10 No. 1 2020 pp. 32-46
Рис. 10. Испытание сваи статической нагрузкой Fig. 10. Pile static load test
Рис. 11. Результаты проведения испытаний Fig. 11. Test results
Устройство свай по методу компании ООО «Геоизол проект» усилило несущую способность грунта, шестикратно снизив его осадку. Применение данного метода позволит не зависеть от сроков осадки консолидации. Такие сваи также обеспечат достаточную сейс-моустойчивость и стабильность грунта.
Устройство щебеночных свай компания «Райдекс»(г. Москва, г. Новосибирск) [1]
Данная технология пришла из Европы, где получила название stone columns (каменные колонны) и служит для усиления основа-
ния слабых грунтов.
Устройство щебеночных свай по технологии «Stone columns» производится с применением вибропогружающего устройства и полого цилиндра оснащенного в торце непрони-цаемымнаконечником. Технология предусматривает помимо щебенки, возможность заполнения скважины песком либо смесями цемента, песка и гравия в различных вариациях.
Регламент работ по осуществлению данной технологии показаны и описаны на рис. 12
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 41 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 41 pp. 32-45_(online)_
*
Рис. 12. Последовательность выполнения работ: 1-3 - погружается труба с отделяющимся герметичным наконечником под действием вибропогружающего устройства до отметки, установленной проектом; 4-6 - затем труба заполняется щебнем и за счет вибрации происходит вдавливание щебенки в проделанную скважину; 7 - формируется тело сваи. При недостаточном количестве щебня в теле сваи, он досыпается в трубу дополнительно Fig. 12. The sequence of work: 1-3 - first the pipe is immersed with a sealed hermetic tip under the action of the vibration-absorbing device to the mark established by the project; 4-6 - then the pipe is filled with crushed stone and due to vibration, the crushed stone is pressed into the well; 7 - pile body is formed. With an insufficient amount of crushed stone in the body of the pile, it is added to the pipe in addition
Применяемое техническое средство: Bauer RTG RG 21T.
Размеры свай: диаметр скважины -0,274-1,025 м; глубина скважины - до 20 м.
Выводы
Таким образом, проблемы, связанные с расширением площадей под строительство на селитебных территориях за счет участков с грунтами обладающих низкой несущей спо-
ISSN 2227-2917 Том 10 № 1 2020 42 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 32-45
42 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 1 2020 _(online)_pp. 32-45
собностью, а также возможного ее снижения вследствие высокой сейсмической активности, позволит решить предлагаемый метод сооружения щебеночных свай.
Практическое использование щебеночных свай [6-8, 10-15]:
- снижение деформативности и улучшение несущих характеристик грунтов основания;
- предотвращение возможной потери устойчивости грунтов, в том числе в сейсмически активной местности;
- сокращение сроков строительства за счет стабилизации деформаций оснований;
- распределение нагрузок от вышерасположенных строительных конструкций на более прочные слои грунта.
По сравнению с традиционными методами уплотнения грутов основания щебеночные сваи имеют ряд преимуществ:
- снижают осадку грунтов основания в 2-6 раз;
- позволяют значительно сокращать смету за счет минимального объема земляных работ;
- уменьшают сроки строительства.
- обладает дренирующими свойствами;
- отсутствие извлекаемого грунта;
Применение щебеночных свай [6-8,
10-15]:
- возможно для устройства в сейсмически опасных районах;
- увеличивает несущую способность основания;
- уменьшает деформации основания;
- многократно сокращает сроки стабилизации деформаций;
- в несколько раз снижает стоимость
работ нулевого цикла по сравнению с другими технологиями за счет сокращения сроков и объемов земляных работ;
- позволяет использовать природные материалы (песок, щебень, гравий, песчано-гравийную смесь);
- позволяет регулировать диаметр и объем материала в зависимости от задачи и грунтовых условий.
Используемая техника:
- Bauer RTG RG 21T;
- малогабаритные самоходные буровые установки UBW и BO немецкой фирмы «BAUER»;
- пневмопробойникатипа ИП-4603Б, СО-134А;
- виброфлот на базе экскаватора, на базе крана, на базе буровой установки.
Рекомендации для будущих направлений исследований
Дальнейшую работу по изучению щебенистых свай планируется развивать по пути совершенстования оборудования, обобщения и анализа производственной информации, которая обеспечит улучшение технологии и оптимизирует трудозатраты и себестоймость.
Применение технологии повышения прочностных характеристик грунтов посредством щебеночных свай дает возможность расширить площади строительства в пределах селитебных территорий на грунтах, ранее считавшихся для этого не пригодными в силу крайне низкой несущей способности. Кроме того, предлагаемый метод, при обосновании экономической целесообразности, позволит исправить нарушение несущей способности грунтовых оснований уже существующих объектов, находящихся в аварийном состоянии.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Устройство щебеночных свай [Электронный ресурс] // Райдекс.
URL: https://raidex.ru/technology/ustroystvo-shchebenochnykh-svay-/ (10.02.2020).
2. Щебенистые сваи [Электронный ресурс] // Геоизол Проект.
URL: https://geoizolproject.ru/technologies/shheb enochnye-svai/ (10.02.2020).
3. Пути решения проблем физического и морального износа зданий и сооружений: материалы региональной науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 1-2 марта 2001 г.). Иркутск: Изд-во журнала «Сибирь», 2001. 263 с.
4. DIN EN 14731-2005. Execution of special geo-technical works - Ground treatment by deep vibration [Электронный ресурс]. URL: https://geotechnicaldesign.info/en14731-2005.html (10.02.2020).
5. Karun Mani, Nigee K. A study on ground im-
provement using stone column technique // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2013. Vol. 2. Iss. 11. P. 6451-6456.
6. Nehab N., Latifi F.E., Bahi L., Baba K. Numerical Study On Soil Improvement Using The Vibro-Stone Columns Technique "Case of Bouregreg Valley. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET). 2018. Vol. 9. Iss. 7. P. 147-159.
7. Malarvizhi SN, Ilamparuthi K. Load versus Settlement of Claybed stabilized with Stone & Reinforced Stone Columns [Электронный ресурс]. URL: https://docviewer.yandex.ru/view/ (10.02.2020).
8. Москвитин В.А., Нгуен Тхань Тунг. Фундаменты высотных зданий из свай-баретт в инженерно-геологических условиях города Хошимина // Baikal Letter DAAD. 2018. № 1. С. 74-80.
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 43 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 43 pp. 32-45_(online)_
9. Калачук Т.Г., Оноприенко Н.Н. К вопросу расчета свай, погруженных в лидирующие скважины и буронабивных // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. Т. 7. № 3. С. 77-81.
https://doi.org/10.21285/2227-2917-2017-3-77-81
10. Деген У., Долгов П.Г. Использование щебеночных песчаных свай для усиления слабых грунтов основания // «Современные проблемы проектирования,строительства и эксплуатации железнодорожного пути»: XIV Международная науч.-техн. конф. (г. Москва, 5-6 апреля 2017 г.): чтения, посвященные памяти профессора Г.М. Шахунянца: труды. Москва: Изд-во Московского государственного университета путей сообщения Императора Николая II, 2017. С. 73-74.
11. Bauer-Soil Improvement // BAUER Group. URL: https://www.bauer.de/export/shared/docume
nts/pdf/bst/print/905_026_2_BAUER-Soil-Improvement.pdf/ (10.02.2020).
12. Pugh R.S. Briefing: Efficiency of stone-column groups installed in very soft clays. Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 171. Iss. 2. P. 104-108. https://doi.org/10.1680/jgeen.17.00214
13. Ashok P., Nirmal J.J. Study on settlement behavior of Raft foundation on Geosynthetic Encased Stone Columns using numerical models. International Journal Of Innovative Research In Technology. 2016. Vol. 3. Iss. 4. P. 219-225.
14. Patel J.B., Solanki C.H., Tandel Y.K., Joseph J. Finite Element Modeling of Pervious Concrete-Stone Column Composite Column Group for Ground Improvement // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018. Vol. 9. Iss. 5. P. 889-895.
15. Castro J. Modeling Stone Columns // Materials. 2017. Vol. 10. № 7. P. 782.
REFERENCES
1. Arrangement of crushed stone piles. Raidex. Available
from: https://raidex.ru/technology/ustroystvo-shchebenochnykh-svay-/ [Accessed 10th February 2020]. (In Russ.)
2. Rubble piles. Geoizol Project. Available from: https://geoizolproject.ru/technologies/shheb enochnye-svai/ [Accessed 10th February 2020]. (In Russ.)
3. Puti resheniya problem fizicheskogo i moral'nogo iznosa zdanii i sooruzhenii: materialy regional'noi nauch.-prakt. konf. = Ways to solve the problem of physical and moral damage to buildings and structures: materials of regional re-search.-practical conference. Irkutsk, 1-2 March, 2001. Irkutsk: Publ. house of the magazine "Siberia"; 2001. 263 p. (In Russ.)
4. DIN EN 14731-2005. Execution of special geotechnical works - Ground treatment by deep vibration. Available from: https://geotechnicaldesign.info/en14731-2005.html [Accessed 10 February 2020].
5. Karun Mani, Nigee K. A study on ground improvement using stone column technique. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2013;2(11):6451-6456.
6. Nehab N, Latifi FE, Bahi L, Baba K. Numerical Study On Soil Improvement Using The Vibro-Stone Columns Technique "Case of Bouregreg Valley. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET). 2018;9(7):147-159.
7. Malarvizhi SN, Ilamparuthi K. Load versus Settlement of Claybed stabilized with Stone & Reinforced Stone Columns. Available from: https://docviewer.yandex.ru/view/ [Accessed 10th February 2020]
8. Moskvitin VA, Nguyen Thanh Tung. Deep foundation - barrette piles for the construction of high-
rise buildings with the engineer-geological conditions in Ho Chi Minh City in Viet Nam. Baikal Letter DAAD. 2018;1:74-80. (In Russ)
9. Kalachuk TG, Onoprienko NN. To the question of piles calculations which are dipped into leading peeps and auger rigs. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate. 2017;7(3):77-81. (In Russ.)
https://doi.org/10.21285/2227-2917-2017-3-77-81
10. Degen U, Dolgov PG. Using crushed stone sand piles to strengthen weak Foundation soils. «Sovremennye problemy proektirovaniya, stroitel'stva i ekspluatatsii zheleznodorozhnogo puti»: XIV Mezhdunarodnaya nauchno.-tekhnicheskaya. konf. = "Modern problems of design, construction and operation of the railway track": XIV International scientific and technical conference. Moscow, 5-6 April, 2017. Moscow: Publishing House of the Moscow state University of Railways of Emperor Nicholas II; 2017. p. 73-74. (In Russ.)
11. Bauer-Soil Improvement. BAUER Group. Available
from: https://www.bauer.de/export/shared/docume nts/pdf/bst/print/905_026_2_BAUER-Soil-Improvement.pdf/ [Accessed 10th February 2020].
12. Pugh RS. Briefing: Efficiency of stone-column groups installed in very soft clays. Geotechnical Engineering. 2018;171 (2):104-108. https://doi.org/10.1680/jgeen.17.00214
13. Ashok P, Nirmal JJ. Study on settlement behavior of Raft foundation on Geosynthetic Encased Stone Columns using numerical models. International Journal Of Innovative Research In Technology. 2016;3(4):219-225.
14. Patel JB, Solanki CH, Tandel YK, Joseph J. Finite Element Modeling of Pervious Concrete-Stone Column Composite Column Group for Ground Improvement. International Journal of
ISSN 2227-2917 Том 10 № 1 2020 44 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 32-45
44 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No. 1 2020 _(online)_pp. 32-45
Civil Engineering and Technology. 2018;9(5):889-895.
Критерии авторства
Багинова К.В., Петров А.В. имеют равные авторские права. Петров А.В. несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Сведения об авторах
Багинова Ксения Васильевна,
аспирант,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83,
Россия,
Ие-mail: k.baginova@yandex.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5915-4635
Петров Александр Владимирович,
кандидат технических наук, профессор кафедры строительного производства,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83,
Россия,
e-mail: irkut_invest@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0002-0135
15. Castro J. Modeling Stone Columns. Materials. 2017;10(7):782.
Contribution
Baginova K.V., Petrov A.V. have equal author's rights. Petrov A.V. bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
Information about the authors
Kseniya V. Baginova,
Postgraduate Student,
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia, He-mail: k.baginova@yandex.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5915-4635
Alexander V. Petrov,
Cand. Sci. (Eng.),
Professor of the Department of construction production,
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia, e-mail: irkut_invest@mail.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0002-0135
Том 10 № 1 2020 ISSN 2227-2917
с. 32-45 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) 45 Vol. 10 No. 1 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 45 pp. 32-45_(online)_
