CC BY
22УДК 624.15
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67-71
Н.С. СОКОЛОВ1,2, канд. техн. наук, директор (forstnpf@mail.ru)
1 ООО НПФ «ФОРСТ» (428000, Чувашская Республика, г. Чебоксары, ул. Калинина, 109 а);
2 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (428015, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Московский пр., 15)
Технология увеличения несущей способности основания
Рассмотрен случай из геотехнической практики усиления перегруженного основания железобетонной фундаментной плиты 25-этажного жилого дома на стадии строительства. В качестве заглубленных конструкций использованы комбинированные грунтовые сваи, состоящие из грунтобетонных свай, выполненных по деМехнологии (1 типа), армированные вдоль продольной оси буроинъекционными сваями, изготовленными по электроразрядной технологии (сваи ЭРТ). Такой способ устройства комбинированной заглубленной железобетонной конструкции обусловлен необходимостью увеличения несущей способности де^ваи по грунту в два раза и более. Приведены планы и разрезы грунтобетонных свай, которые запроектированы 14-19-метровой длины с несущей способностью по грунту от 1100 до 1500 кН. При этом коэффициент запаса несущей способности усиленного основания К=1,4.
Ключевые слова: буроинъекционная свая ЭРТ, основание, грунтобетонная свая, деЬтехнология, несущая способность.
Для цитирования: Соколов Н.С. Технология увеличения несущей способности основания // Строительные материалы. 2019. № 6. С. 67-71. 00!: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67-71
N.S. SOKOLOV1,2, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor, Director (forstnpf@mail.ru, ns_sokolov@mail.ru)
1 OOO NPF «FORST» (109a, ul. Kalinina, 428000, Cheboksary, Russian Federation)
2 I.N. Ulianov Chuvash State University (15, Moskovskiy Driveway, Cheboksary, 428015, Russian Federation)
Technology for Increasing the Bearing Capacity of the Base
The article deals with the case of geotechnical practice of strengthening the overloaded base of reinforced concrete foundation slab of a 25-storey residential building at the construction stage. Combined ground piles, consisting of ground-concrete piles Get (type 1) reinforced along the longitudinal axis with bored-injection piles produced according to the electric discharge technology (piles EDT) are used as buried structures. This method of arrangement of the combined buried reinforced concrete structure is due to the need to increase the bearing capacity of the Get pile according to the ground twice or more. The plans and sections of ground concrete piles, which are designed 14-19 meter length with a bearing capacity according to the ground from 1100 kN to 1500 kN are presented. At this the factor of reserve of the bearing capacity of the strengthened base is K=1.4.
Keywords: bored-injection pile EDT, base, ground-concrete pile, Get technology, bearing capacity.
For citation: Sokolov N.S. Technology for increasing the bearing capacity of the base. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 6, pp. 67-71. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67-71
К современному геотехническому строительству предъявляются повышенные требования [1—8], что в большинстве случаев оправданно. Часто не удается достичь проектных значений несущей способности оснований, применяя существующие геотехнические технологии. Используя несколько существующих технологий совместно, возможно создать заглубленную конструкцию повышенной несущей способности [9—13]. Современное геотехническое строительство позволяет решать большинство проблем, возникающих как во время строительства, так и в период эксплуатации объектов. Ниже описан случай усиления основания железобетонного плитного фундамента многоэтажного жилого дома. Рассматриваемый объект уже во время его возведения (построено 5 этажей) начал деформироваться со скоростью до 2 мм за неделю. Автором было предложено усиление по технологии[14], являющейся синтезом трех геотехнических технологий:
Рис. 1. Схема устройства грунтобетонной сваи (ГБС): а - продольное сечение грун-тобетонной сваи без включения свежеуложенного бетона с де^массивом (без ЭРТ обработки); б - то же, с ЭРТ обработкой; 1 - грунто-цементный массив; 2 - свежеу-ложенный мелкозернистый бетон; 3 - электрогидравлически обработанный и армированный мелко-зернистый бетон; 4 - выпуски пространственного армокаркаса
б
4
Г) научно-технический и производственный журнал
Jiyj ® июнь 2019 67"
Таблица нормативных и расчетных физико-механических свойств грунтов
№ ИГЭ Наименование грунта* Е, МПа Нормативные характеристики Расчетные значения характеристик при а=0,85 Расчетные значения характеристик при а=0,95
р, г/см3 С, МПа Ф, град р, г/см3 С, МПа Ф, град р, г/см3 С, МПа Ф, град
х£12 Насыпной грунт: песок с включением 10% строительного мусора Расчетное сопротивление R0=200 кПа
2Ш Песок мелкий средней плотности 25 СП СП СП 1 32 1,97 1,77 1 30 1,95 1,75 - 29
ЕЖ] Песок мелкий, плотный 38 2,1 1,9 5 36 1, 2, 8 0 со со 5 34 2,06 1,86 3 33
Песок мелкий, рыхлый 18 1,93 1,73 - 28 1,91 1,71 - 27 6 8 СО СО - 26
т Песок средней крупности, средней плотности 28 2,02 1,82 1 33 2 1,8 1 32 1,98 1,78 - 31
жз Песок средней крупности, рыхлый 18 1,95 1,75 - 27 1,93 1,73 - 26 1,91 1,71 - 25
Ей й Суглинок мелкопластичный 18 2 12 23 1,98 12 22 1,96 8 21
Глина полутвердая 15 1,72 75 15 1,71 75 14 1,71 50 13
Примечание. В числителе приведены значения деформационных характеристик при природной влажности, в знаменателе - при водонасыщении.
о Ф
б
Разрез 1-1
144,001 [пело t грунте 142,00 Г
110,00 136,00 156,00 №.00 132,03 130,00 125,00 12Í.OO ffl.00 122,00 120,00 119,00
надо 111,00 11100
Условные обозначения:
- контур фундаментальной плиты
контур наземной части здания контур стены в грунте
Рис. 4. Усиление основания фундаментов комбинированными грунтобетонными сваями: а - общая схема расположения элементов усиления грунтов; б, в - разрезы 1-1 и 2-2 соответственно
J'^j ®
июнь 2019
69
— get-технология — устройство грунтоцементных свай согласно «СП 291.1325800.2017 Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования. Москва. 2017»;
— технология SFA — устройство буроинъекцион-ных свай с помощью непрерывных проходных шнеков (НПШ) в теле грунтоцементного массива вдоль его оси симметрии, как правило, диаметром не более 300 мм;
— разрядно-импульсная технология устройства бу-роинъекционных свай. Электрогидравлический эффект, возникающий при обработке мелкозернистого бетона, способствует внедрению его в грунтоце-ментный массив. Тем самым происходит более полное сцепление этих двух конструктивных элементов [9—14].
Это обстоятельство позволяет сконструировать принципиально новую заглубленную железобетонную конструкцию — грунтобетонную сваю.
На рис. 1 приведена схема устройства комбинированной грунтобетонной сваи. Заглубленная железобетонная конструкция — грунтобетонная свая (ГБС) приведенная на рис. 1, б, в отличие от других типов имеет сложную конструкцию поперечного сечения. Несущим элементом служит электрогидравлически обработанная и армированная свая SFA (НПШ) (поз. 3). Ее несущая способность по наружной поверхности зависит от фрикционных характеристик грунтоцементной составляющей (рис. 2, поз. 1).
Кроме того, свая SFA (НПШ) совместно с грун-тоцементным массивом работает как железобетонная свая трения по боковой поверхности с окружающим грунтом (рис. 3). Инженерно-геологический разрез усиливаемого комбинированного грунтобе-тонными сваями основания представлен насыпными грунтами, песками от мелкого до среднезерни-стого, от влажного до водонасыщенного состояний, а также суглинками мягкопластичной консистенции, твердых и полутвердых глин. Описание инже-
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. Ilichev V.A., Konovalov P.A., Nikiforova N.S., Bulgakov L.A. Deformations of the Retaining Structures Upon Deep Excavations in Moscow. Proc. of Fifth Int. Conf on Case Histories in Geotechnical Engineering, April 3—17. New York, 2004, pp. 5-24.
4. Ilyichev V.A., Nikiforova N.S., Koreneva E.B. Computing the evaluation of deformations of the
нерно-геологических элементов (ИГЭ) и физико-механических характеристик ИГЭ приведено в таблице.
В результате проведенных инженерных геотехнических расчетов основания с учетом реальных инженерно-геологических условий строительной площадки выявлен дефицит несущей способности основания плитного фундамента. При этом он составляет до 50% проектных значений. Следует отметить, что высота подвала составляет 3,3 м. Исходя из этого выбор существующих геотехнических технологий для усиления рассматриваемого основания не очень велик. Если рассмотреть в качестве конструкции усиления основания технологию get, то грунтоцементная свая способна обеспечить прочность поперечного сечения до 500 кН при диаметре 0600 мм. При этом она должна воспринять до 1200 кН для преодоления дефицита проектной нагрузки. Использование грунтобетонной сваи (ГБС) решает возникшую проблему. Устраивая грунтобетонную сваю и армируя ее буроинъекционными сваями 0250 мм, изготавливаемыми по электроразрядной технологии по алгоритму (приведенному в [14]) можно решить проблему восстановления дефицита несущей способности грунтового основания. На рис. 4 приведены планы и разрезы грунтобе-тонных свай. Сваи ГБС запроектированы 14-19-метровой длины с несущей способностью по грунту от 1100 до 1500 кН. При этом коэффициент запаса несущей способности усиленного основания составляет К=1,4.
Вывод.
Разработанная технология армирования грунто-цементных свай с помощью буроинъекционных свай, изготавливаемых по электроразрядной технологии (ЭРТ), позволяет решать задачи усиления перегруженных оснований, а также устройства свай повышенной несущей способности.
References
1. Ilyichev V.A., Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Experience in the development of the underground space of Russian megacities. Bases, foundations and soil mechanics. 2012. No. 2, pp. 17—20. (In Russian).
2. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Geotechnical support of urban development. Saint Petersburg: Georeconstructia, 2010. 551 p.
3. Ilichev V.A., Konovalov P.A., Nikiforova N.S., Bulgakov L.A. Deformations of the Retaining Structures Upon Deep Excavations in Moscow. Proc. of Fifth Int. Conf. on Case Histories in Geotechnical Engineering, April 3—17, New York, 2004, pp. 5-24.
4. Ilyichev V.A., Nikiforova N.S., Koreneva E.B. Computing the evaluation of deformations of the
buildings located near deep foundation tranches. Proc. of the XVIth European conf. on soil mechanics and geotechnical engineering. Madrid, Spain, 24—27th September 2007 «Geo-technical Engineering in urban Environments». Vol. 2, pp. 581—585.
5. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. Geotechnical cut-off diaphragms for built-up area protection in urban underground development. Papers of the 7th International Symposium «Geotechnical aspects of underground construction in soft ground», 16—18 May, 2011. tc28 IS Roma, AGI, 2011, № 157NIK.
6. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. The use of cut off of different types as a protection measure for existing buildings at the nearby underground pipelines installation. Proceedings. of Int. Geotech. Conf. dedicated to the Year of Russia in Kazakhstan. Almaty, Kazakhstan, 23—25 September 2004, pp. 338-342.
7. Petrukhin V.P., Shuljatjev O.A., Mozgacheva O.A. Effect of geotechnical work on settlement of surrounding buildings at underground construction.
Proceedings of the 13th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Prague, 2003.
8. Triantafyllidis Th., Schafer R. Impact of diaphragm wall construction on the stress state in soft ground and serviceability of adjacent foundations.
Proceedings of the 14th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Madrid, Spain, 22-27 September 2007. Vol. 2, pp. 683-688.
9. Соколов Н.С., Соколов А.Н., Соколов С.Н., Глушков В.Е., Глушков А.Е. Расчет буроинъек-ционных свай повышенной несущей способности // Жилищное строительство. 2017. № 11. С. 20-26.
10.Соколов Н.С. Фундамент повышенной несущей способности с использованием буроинъек-ционных свай ЭРТ с многоместными уширени-ями // 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.
14. Соколов Н.С. Один из подходов решения проблемы по увеличению несущей способности буровых свай // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 44-47.
buildings located near deep foundation tranches. Proc. of the XVIth European conf. on soil mechanics and geotechnical engineering. Madrid, Spain, 24—27th September 2007 «Geo-technical Engineering in urban Environments». Vol. 2, pp. 581—585.
5. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. Geotechnical cut-off diaphragms for built-up area protection in urban underground development. Papers of the 7th International Symposium "Geotechnical aspects of underground construction in soft ground», 16—18 May, 2011. tc28 IS Roma, AGI, 2011, № 157NIK.
6. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. The use of cut off of different types as a protection measure for existing buildings at the nearby underground pipelines installation. Proceedings. of Int. Geotech. Conf. dedicated to the Year of Russia in Kazakhstan. Almaty, Kazakhstan, 23-25September 2004, pp. 338-342.
7. Petrukhin V.P., Shuljatjev O.A., Mozgacheva O.A. Effect of geotechnical work on settlement of surrounding buildings at underground construction. Proceedings of the 13th European Conference on Soil Mechanics and GeotechnicalEngineering. Prague, 2003.
8. Triantafyllidis Th., Schafer R. Impact of diaphragm wall construction on the stress state in soft ground and serviceability of adjacent foundations. Proceedings of the 14th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Madrid, Spain, 22-27 September 2007. Vol. 2, pp. 683-688.
9. Sokolov N.S., Sokolov A.N., Sokolov S.N., Glushkov 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. Construction: New technologies — New equipment. 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).
14. 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).
j'^J ®
июнь 2019
71
