CC BY
36Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.131
И.П. ДЬЯКОНОВ, инженер (idjkanv@yandex.ru), А.А. ВЕСЕЛОВ, д-р техн. наук, Л.Н. КОНДРАТЬЕВА, д-р техн. наук
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, 4)
Теоретические предпосылки оценки величины трения по боковой поверхности сваи «Фундекс»
Описаны конструктивные особенности и технологическая последовательность устройства свай типа «Фундекс», влияющие на изменение напряженно-деформированного состояния грунтов. Основной конструктивной особенностью данного типа свай является непостоянный диаметр рабочего органа, выполняющего скважину принудительным вытеснением грунта. Теряемый наконечник вдавливается обсадной трубой значительно меньшего диаметра, в силу чего образуется контактная зона по боковой поверхности с пониженными характеристиками грунта. Данное явление не учитывается существующими нормативными документами при расчете несущей способности. В полевых условиях и при обработке большого количества испытаний свай типа «Фундекс» авторами была получена величина снижения несущей способности по боковой поверхности. В статье поставлена и решена аналитическая задача расширяющихся цилиндров упрочняющегося грунта с учетом этапности устройства сваи. Полученные результаты позволили определить понижающий коэффициент, наиболее точно отражающий несущую способность сваи типа «Фундекс» в условиях слабых глинистых грунтов. Предложено теоретическое обоснование снижения трения по боковой поверхности сваи «Фундекс» в слабыхгрунтах сучетом конструктивныхи технологических параметров и этапности устройства сваи.
Ключевые слова: технология «Фундекс», негабаритный теряемый наконечник, бетонирование методом сбрасывания, свая, несущая способность.
Для цитирования: Дьяконов И.П., Веселов А.А., Кондратьева Л.Н. Теоретические предпосылки оценки величины трения по боковой поверхности сваи «Фундекс» // Жилищное строительство. 2017. № 11. С. 30-33.
I.P. DIAKONOV, Engineer (idiakanv@yandex.ru), A.A. VESELOV, Doctor of Sciences (Engineering), L.N. KONDRAT'EVA, Candidate of Sciences (Engineering) Saint-Petersburg State University ofArchitecture and Civil Engineering (4, 2-ya Krasnoarmeiskaya Street, 190005, Saint-Petersburg, Russian Federation)
Theoretical Prerequisites of Evaluation of Friction Magnitude Along the Lateral Surface of «Fundex» Pile
Structural features and technological sequence of «Fundex» piles driving which influence on the change in the stress-strain state of soil are described. The main structural feature of this type of piles is a non-constant diameter of drilling tool which drills the well with forced displacement of soil. A lose tip is pressed by the well casing of significantly lesser diameter, as a result of this, the contact zone is formed along the lateral surface with reduced characteristics of soil. This phenomenon is not taken into account in the existing normative document when calculating the bearing capacity. Under field conditions and processing the large amount of tests of «Fundex» piles, authors obtained the value of bearing capacity reducing along the lateral surface. The analytical task of widening cylinders of hardening soil was set and solved in this article with due regard for the stages of pile installation. The results obtained make it possible to determine the reducing coefficient which the most correctly reflect the bearing capacity of «Fundex» piles under the conditions of weak claye soils. A theoretical substantiation of friction reducing along the lateral surface of the «Fundex» pile in weak soils is proposed with due regard for structural and technological parameters and stages of pile installation.
Keywords: «Fundex» technology, off-size lose tip, shedding concreting method, pile, bearing capacity.
For citation: Diakonov IP., Veselov A.A., Kondrat'eva L.N. Theoretical prerequisites of evaluation of friction magnitude along the lateral surface of «Fundex» pile. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 11, pp. 30-33. (In Russian).
Свая «Фундекс» относится к сваям вытеснения, изготавливаемым в грунте. Данный тип сваи получил широкое распространение в Санкт-Петербурге, в условиях большой мощности слабых глинистых грунтов [1-13]. Опыт применения свай «Фундекс» с 2000-х гг. показал, что прогнозируемые величины несущей способности существенно расходятся с величинами фактической несущей способности при испытаниях.
Как отмечалось в работах [1-4], при определении несущей способности сваи «Фундекс» необходимо учитывать существенное снижение трения по боковой поверхности в слабых глинистых грунтах. Оценивать влияние технологических и конструктивных параметров устройства сваи на окружающие грунты возможно при анализе наиболее существенных этапов изменения напряженно-деформированного состояния грунтов [12-18]. Ранее выполненные исследования [1-2] позволя-
зо| —
ют сделать вывод о преимущественной работе острия сваи в общей несущей способности. Были проведены статистический анализ данных большого количества испытаний [3], полевые эксперименты [1] при устройстве натурной свай. По результатам вышеперечисленных работ авторы делают вывод, что трение по боковой поверхности свай «Фундекс» в условиях слабых грунтов ниже трения по боковой поверхности забивной сваи до 50%. Соответственно, табличные величины трения, приведенные в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85», возможно уточнять вводом понижающего коэффициента, учитывающего особенности технологии устройства данного типа сваи.
Для решения задачи по определению снижения величины трения по боковой поверхности была реализована задача Ламе в соответствии с технологическими этапами устройства сваи (рис. 1).
^^^^^^^^^^^^^ И1'2017
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
AjA
Рис. 1. Последовательность изменения напряженно-деформированного состояния грунтов: а — погружение теряемого наконечника; б — погружение обсадной трубы; в — бетонирование скважины методом свободного сбрасывания
'I
■fiflr-"^
Рис. 2. Расчетная схема определения величины горизонтальных напряжений грунтового массива: а — этап погружения теряемого наконечника; б — этап погружения обсадной трубы; Р1 — давление на грунтовой массив при погружении теряемого наконечника; Р2 — давление грунтового массива при последующем погружении обсадной трубы; Р0 — природное давление грунта; R1 — радиус теряемого наконечника; R2 — радиус обсадной трубы; r0 — лидерная скважина; и1 — перемещение стенки скважины при погружении теряемого наконечника; u2 — перемещение стенок скважины при последующем погружении обсадной трубы; Ra — радиус активной зоны сваи
Изменение напряженно-деформированного состояния элемента грунтового массива, находящегося на глубине Z от поверхности планировки, на расстоянии R от оси сваи следует разделить на три основных этапа:
1. Погружение теряемого наконечника (рис. 1, а).
2. Дальнейшее погружение обсадной трубы (рис. 1, б).
3. Извлечение обсадной трубы с одновременным бетонированием скважины (рис. 1, в).
Анализируя этапность устройства сваи, можно заключить, что свая «Фундекс» в данном отношении уникальна. Так, напряженно-деформированное состояние грунтов при устройстве забивной сваи постоянного диаметра имеет только один этап - погружение сваи. Дальнейшая работа сваи под нагрузкой обусловливается степенью уплотнения окружающего грунта при погружении. С другой стороны, буронабивная свая типа DDS (Drilling Displacement System), также как и «Фундекс», - свая вытеснения. При устройстве DDS рабочий орган при погружении уплотняет грунт, а при
Рис. 3. Этапность бетонирования скважины порциями по 1,5 м3: а — заполнение обсадной трубы бетонной смесью; б — извлечение обсадной трубы; Ргр — горизонтальное напряжение от собственного веса грунта; РбсС — гидростатическое давление бетонной смеси; УБС — уровень бетонной смеси в скважине
извлечении последнего происходит дополнительная опрес-совка грунта избыточным давлением бетонной смеси. Однако у сваи «Фундекс» опрессовки грунтов не происходит ввиду того, что бетонирование реализуется методом свободного сбрасывания. Таким образом, только у технологии «Фундекс» имеет место снятие горизонтальных напряжений в грунте без дальнейшего их восстановления.
В отношении этапа 3 (рис. 1, в) следует отметить, что гидростатического давления бетонной смеси недостаточно для уплотнения грунта в горизонтальном направлении по нескольким причинам. Во-первых, диаметр обсадной трубы меньше выполненной скважины почти на 200 мм; во-вторых, бетонная смесь подается порциями по 1,5 м3 с одновременным подъемом обсадной трубы. Горизонтальные напряжения в грунте остаются постоянными, а гидростатическое давление бетонной смеси снижается по мере извлечения обсадной трубы (рис. 2). Данная последовательность представлена на рис. 3 при диаметре скважины 0,56 м, диаметре обсадной трубы 0,36 м.
Соответственно, для данных диаметров каждые 6 м возникает риск образования утонений сваи в условиях слабых глинистых грунтов и наличия напорных грунтовых вод.
Аналитически определить величину снижения горизонтальных напряжений в грунтовом массиве на этапе 2 (рис. 1, б) возможно, воспользовавшись решением задачи расширяющегося цилиндра. Поскольку перемещения стенки скважины, прочностные и деформационные характеристики известны, для определения горизонтальных напряжений достаточно решить уравнение относительно напряжений [5]:
2'8Шф
С \ / Р и+япр С
_/ С \ / Р \l+sin<p
+ ЙЙфПМ ~
tancp'
(1)
112017
31
а
а
Подземное строительство
Ц M .1
Научно-технический и производственный журнал
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
kr M
■ 1
S. t
2
0,5
1 1,5 2
Расстояние r от оси сваи, м
2,5
(2)
где Ещ - модуль деформации грунта при напряжении о,-, Мпа; о,- - напряжение, действующее в массиве грунта, кПа; Е0 - модуль деформации при опорном давлении 100 кПа; т - показатель жесткости грунта.
Таким образом, для слабых глинистых грунтов получено распределение горизонтальных напряжений на различных этапах устройства сваи (рис. 4).
По результатам расчета получено, что на этапе 2 при обратном ходе стенки скважины горизонтальные напряжения
Список литературы
Рис. 4. Величины горизонтальных напряжений в грунтовом массиве на различных этапах: 1 — этап I — погружение теряемого наконечника диаметром 0,56 м; 2 — этап II — последующее погружение обсадной трубы диаметром 0,36м
где аг - горизонтальное напряжение в грунтовом массиве на расстоянии г от стенки скважины, кПа; о,о - горизонтальное напряжение на стенке скважины, кПа; с - удельное сцепление грунта, кПа; Ф - угол внутреннего трения грунта, град; р - радиус зоны, в которой происходят деформации уплотнения, м.
Приращение перемещения производилось за несколько шагов, при этом учитывалось увеличение тангенциального модуля деформации грунта:
0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 1-1,2 1,2-1,4 1,4-1,6 1,6-1
Fpac4/F^aKT
Рис. 5. Сопоставление ожидаемой и полученной в результате испытаний несущей способности сваи: F^ — расчетная величина несущей способности, определенная с учетом понижающего коэффициента по боковой поверхности; F^^ — несущая способность по результатам испытаний
снижаются до 40%, что согласуется с результатами полевых исследований [1, 3].
Принимая во внимание данную особенность снижения величины трения по боковой поверхности, авторами были обработаны результаты испытаний свай с поправочным коэффициентом k = 0,5, который учитывался умножением на табличные значения трения табл. 7.2 СП 24.13330.2011 (рис. 5).
Гистограмма на рис. 5 показывает удовлетворительную сходимость данных испытаний с результатами расчетов, полученных с учетом понижающего коэффициента по боковой поверхности.
По результатам проведенного авторами исследования следует сделать вывод о существенном недоучете снижения несущей способности грунта по боковой поверхности сваи типа «Фундекс» существующими нормативными методиками. Предложенный авторами понижающий коэффициент позволяет наиболее точно прогнозировать общую несущую способность свай в условиях слабых грунтов с учетом технологии изготовления.
References
1. Мангушев Р.А., Дьяконов И.П., Кондратьева Л.Н. Границы практического применения свай «Фундекс» в условиях слабых грунтов // Жилищное строительство. 2017. № 9. С. 1-6.
2. Дьяконов И.П. Влияние технологии изготовления на несущую способность материала набивной сваи // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 2. С. 133-136.
3. Дьяконов И.П., Конюшков В.В. Особенности работы набивной завинчиваемой сваи «Фундекс» в разнородных грунтах // Вестник гражданских инженеров. 2014. № 6. С. 116-120.
4. Мангушев Р.А., Конюшков В.В., Дьяконов И.П. Анализ практического применения завинчиваемых набивных свай // Основания и фундаменты, механика грунтов. 2014. № 5. С. 11-16.
5. Mecsi J. Geotechnical Engineering examples and solutions using the cavity expanding theory. Hungarian Geotechnical Society. Budapest, 2013. 221 p.
6. Мангушев Р.А., Ершов А.В., Ершов С.В. Экспериментальная оценка изменения состояния грунтового массива при изготовлении набивной сваи // Научно-практические и теоретические проблемы геотехники: Межвузовский тематический сборник трудов. 2009. Т. 1. С. 101-108.
7. Ершов А.В., Нутрихин В.В. Оценка несущей способности набивных свай с использованием данных статиче-
Mangushev R.A., Diakonov I.P., Limits of Practical Application of «Fundex» Piles under Conditions of Weak Soils. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 9, pp. 1-6. (In Russian).
D'yakonov I.P. The influence of technology aspect on the bearing capacity of cast-in-place piles. Vestnik Grazhdanskih Inzchenerov. 2017. No. 2, pp. 133-136. (In Russian). D'yakonov I.P., Konyushkov V.V. Features of screw-pile «Fundex» performance in heterogeneous soils. Vestnik Grazhdanskih Inzchenerov. 2014. No. 6, pp. 116-120. (In Russian). Mangushev R.A., Konyushkov V.V., D'yakonov I.P. The analysis of practical application of the screwed-up stuffed piles. Osnovaniya i Fundamenty, Mekhanika Gruntov. 2014. No. 5, pp. 11-16. (In Russian).
Mecsi J. Geotechnical Engineering examples and solutions using the cavity expanding theory. Hungarian Geotechnical Society. Budapest. 2013. 221 p.
Mangushev R.A, Ershov A.V., Ershov S.V. Experimental assessment of the condition change in the soil massive at production of stuffed piles. Nauchno-Prakticheskie i Teoreti-cheskie Problemy Geotekhniki: Mezhvuzovskiy Tematiche-skiy Sbornik Trudov. 2009. Vol. 1, pp. 101-108. (In Russian). Ershov A.V., Nutrikhin V.V. Assessment of the bearing ability of stuffed piles with use of data of static sounding. Inzhenernye Izyskaniya. 2011. No. 7, pp. 42-52. (In Russian).
0
3
32
112017
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
ского зондирования // Инженерные изыскания. 2011. № 7. С. 42-52.
8. Мангушев Р.А. Буронабивные сваи «Фундекс»: достоинства и недостатки // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 31-2 (50). С. 264-271.
9. Дьяконов И.П. Анализ работы сваи «Фундекс» в слабых глинистых грунтах // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 3. С. 55-58.
10. Далматов Б.И., Лапшин Ф.К., Россихин Ю.В. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов. Ленинград: Стройиздат, 1975. 240 с.
11. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Гид по геотехнике. СПб.: ПИ «Геореконструкция», 2012. 284 с.
12. Ван Виил А.Ф. Руководство по сваям «Фундекс». Нидерланды, 1982. С. 19-32.
13. Мангушев Р.А., Ершов А.В., Осокин А.И. Современные свайные технологии. М.: АСВ, 2010. 235 с.
14. Fleming K., Weltman A, Randolph M., Elson K. Piling Engineering. NY: Third Edition, 2009, pp. 127, 272-280.
15. Ван Импе В.Ф. Фундаменты глубокого заложения: тенденции и перспективы развития // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005. № 9. С. 7-33.
16. Верстов В.В., Гайдо А.Н., Иванов Я.В. Технология и комплексная механизация шпунтовых и свайных работ СПб.: Лань, 2012. 355 с.
17. Chandra. Prediction and Observation of Pore Pressure Due to Pile Driving / Third International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering. No. 1.66., St. Louis, Missouri, 1993.
18. Dan A. Brown. Design and Construction of Continuous Flight Auger (CFA) Piles. Geotechnical engineering circular. USA. Washington 2007, No. 8, pp. 104-107, 42-43.
8. Mangushev R.A. «Fundex» bored piles: advantages and disadvantage. Vestnik Volgogradskogo Arhitecturno-Stroitelno-go Universiteta. 2013. No. 31-2 (50), pp. 264-271. (In Russian).
9. D'yakonov I.P. Analysis of the «Fundex» pile performance in soft soils. Vestnik Grazhdanskih Inzchenerov. 2017. No. 3, pp. 55-58. (In Russian).
10. Dolmatov B.I., Lapshin F.K., Rossihin Yu.V. Proektirovanie svainykh fundaventov v usloviyakh slabykh gruntov [Design of the pile bases in the conditions of weak soils]. Leningrad: Stroizdat. 1975. 240 p.
11. Ulitskiy V.M. Shashkin A.G., Shashkin K.G., Gid po geotekhnike [Geotechnical Guide]. Saint Petersburg: Georekonstruksiya. 2012. 284 p.
12. Van Weele A.F. Rukovodstvo po svayam «Fundex». [Guide to piles «Fundex»]. Netherlands. 1982, pp.19-32.
13. Mangushev R.A., Ershov A. V., Osokin A. I. Sovremennye svainye tekhnologii [Modern pile technologies]. Moscow: ASV. 2010. 235 p.
14. Fleming K., Weltman A., Randolph M, Elson K. Piling Engineering. NY: Third Edition. 2009, pp. 127, 272-280.
15. Van Impe V.F. Bases of deep laying: tendencies and prospects of development. Reconstrutsiya gorodov i geo-tekhnicheskoe stroitelstvo. 2005. No. 9, pp. 7-33. (In Russian).
16. Verstov V.V. Gaido A.N., Ivanov Ya.V Tekhnologiya I kompleksnaya mekhanizatsiya shpuntovykh I svainykh rabot [Technology and complex mechanization of sheet piles and pile works]. Saint Petersburg: Lan'. 2012. 355 p.
17. Chandra. Prediction and Observation of Pore Pressure Due to Pile Driving. Third International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering. No. 1.66., St. Louis, Missouri, 1993.
18. Dan A. Brown. Design and Construction of Continuous Flight Auger (CFA) Piles. Geotechnical engineering circular. USA. Washington. 2007. No. 8, pp. 104-107, 42-43.
_ИНФОРМАЦИЯ
Юридические лица за непредоставление информации во ФГИС ЦС будут привлекаться к административной ответственности
Принято решение о привлечении к административной ответственности юридических лиц за нарушение установленного законодательством о градостроительной деятельности порядка предоставления в федеральную государственную систему ценообразования в строительстве (ФГИС ЦС) информации, необходимой для формирования сметных цен строительных ресурсов, или требований, установленных для предоставления такой информации. Соответствующие поправки в КоАП подготовлены Минстроем России.
В частности, непредоставление информации или предоставление заведомо недостоверной информации, необходимой для формирования сметных цен строительных ресурсов, влечет наложение административного штрафа на должностных лиц - от 30 до 40 тыс. р, на юридических лиц - от 500 до 800 тыс. р.
Если юридическое лицо повторно нарушило установленный законодательством порядок предоставления в систему информации, то это повлечет наложение административного штрафа на должностных лиц - от 45 до 50 тыс. р; на юридических лиц - от 900 тыс. до 1 млн р.
Для справки: в Градостроительный кодекс внесены изменения в части ценообразования и сметного нормирования, согласно которым для строительства объектов с привлечением бюджетных средств становится обязательным применение государственно-сметных нормативов и сметных цен строительных ресурсов, размещаемых во ФГИС ЦС, т. е. при разработке проектно-сметной документации на
11'2017 ^^^^^^^^^^^^^^
объекты с привлечением средств бюджета сметчик должен использовать цену на строительные ресурсы (строительные материалы, изделия, конструкции, оборудование, машины и механизмы), которая размещена во фГиС ЦС.
По утвержденным Правительством России правилам мониторинга цен строительных ресурсов, в системе размещен перечень юридических лиц, которые должны ежеквартально предоставлять актуальную информацию, необходимую для формирования сметных цен. Данные включают в себя, в частности, отпускную цену (цену реализации) строительных материалов, изделий, конструкций, оборудования, машин и механизмов, произведенных в России либо ввезенных в Россию, средневзвешенную по объемам и цене за отчетный период, среднемесячную номинальную оплату труда работников по полному кругу организаций в разрезе субъектов Российской Федерации.
По всем вопросам работы ФГИС ЦС, по включению (исключению) юридических лиц из перечня, а также по вопросам регистрации во ФГИС ЦС, порядку предоставлении информации юридическими лицами следует обращаться в колл-центр отдела мониторинга цен строительных ресурсов ФАУ «Главгосэкспертиза России»: +7 (495) 623-51-95 или e-mail: info.monitoring@gge.ru.
По материалам Минстроя российской Федерации
- 33
