Несущая способность набивных свай, отформованных пневмопробойниками, и их расчет

Одной из важнейших задач, стоящих перед строительством, является повышение эффективности строительного производства за счет разработки и внедрения новых прогрессивных технологий, экономии материалов, увеньшення иатериаяоевкости конструкций.

Одним из видов прогрессивных конструкций фундаментов являются свайные фундаменты, обеспечивающие возможность возведения зданий и сооружений на грунтах с недостаточной несущей способностью. Замена железобетонных «ундаяентов свайныня позволяет на 70 — 80% уяеньянть объем зеяляных работ, на 30 — 40% сократить расход бетона, в 1,5 — 2,0 раза снизить трудоемкость» нулевого цикла и сократить сроки строительства, упростить и облегчить производство работ и, в результатег обеспечить значительную економив средств. Как показывает статистика, основной объем в отечественной фуидаяентостроемии заминают забивные сваи, и только 12% - набивные. Однако практика и инженерное прогнозирование дают основание полагать, что доля набивных овай в последние годы растет. Эта тенденция объясняется различными преимуществами набивных овай перед забивными, такими как яеньшая стоимость единицы объема, меньшая металлоемкость, большая несущая способность у некоторых типов набивных свай на 1 и3 материала и др.

В нашей стране и за рубежои вое большее распоотраиение получают технологии, позволяющие изготовлять сваи с высокой несущей способностью. К таким технологиях относится форяоваиие свай пневмопробойиикаии. Однако, несмотря на широко"распостранение подобных технологий, ни в России, ни за рубежон нет методов расчета несущей способности набивных свай, в пояной нере обеспечивающих достоверность результатов для практики строительства и характеризующих особенности процесса формования свай с уплотненней контурной зоны скважины.

В практике отечественного проектирования фундаментов из набивных свай используется СНиП 2.02.03−85. Расчет и проектирование Фундаментов по «тин нориан не дают возможности приблизиться к реальной оценке несущей способности. Опыт показывает, что несущая способность набивных свай отформованных пневнопробойникани, значительно превышает расчетную несущую способность этих свай. Это приводит к повыжеии» трудок энергозатрат, увеличивает стоимость возводящих фундаментов и удлиняет сроки строительства. Эти обстоотеиъства вызвали необходиность в проведении детальных исследований несущей способности набивных свай, отформованных пневнопробойникани, о целью разработки и обоснования способа их расчета.

Работы: создание научно-обоснованной методики расчета отформованных пневнопробойникани набивных свай, позволяющей дифференцировано оценивать их несущую способность.

Основнаян?еярабдты состоит в учете закономерностей изменения прочностных свойств грунта, подвергающегося уплотнению при формовании набивных свай, для оценки их несущей способности.

За?ачиисслезовання: — изучение влияния предварительного обжатия грунта на изненение его прочностных характеристикисследование напряжеино-дефорнированного состояния г>ут прн~ф0рн0вании набивных свай пневиопробойникаяи;

— построение алгоритма для оценки несущей способности набивных свай, учитывающего особенности изненеиия прочностных свойств грунта* подвергавшегося циклическому нагружению.

НеТ2§ ыисояедования: анализ м научное обобщение, аналитические и экоперииентальные исследования процессов, происходящих в пассиве грунта при форновании набивных свай пневнопробойникани, с испояьзованиен соврененной измерительной аппаратуры и компьютерных програнн.

— величина изменения сцепления предварительно уплотненного грунта пряно пропорциональна величине уплотняющего давления и линейно зависит от квадрата тангенса угла внутреннего трения грунта в естественноя состоянии;

— прямолинейность разгрузочной ветви диагранны предмплппг¦ сдвиговых напряжений пы*евато-глинистых грунтов нарушается при предварительной иагруженни, превышающем 1000 — 1500 кПа;

— основный факторов, влияющим на величину уплотняющего грунт давления яри Формовании набивных свай, является интегральная величина необратиных объемных деформаций грунта в контурной зоне Форнируеиой сваи.

— несущая способность набивной сван, изготовленной пневмо-пробойникон, выие чей у забивной за счет увеличения оцепления по боковой поверхностинаучных положений, изложенных в диссертации, о «основывается корректность!» постановок задач, соблюденная основных положений яехаянки грунтов, яатеиатической статистики и большия объемов лабораторных исследований и натурных испытаний несущей способности свай.

Научнаяиовизн§ Работы заключается в следую*®-«: ~ установлена корреляционная зависияость вежду углоя внутреннего трения грунта в естественной состоянии и углоя внутреннего трения того же грунта после его обжатияустановлен характер поведения разгрузочной ветви сдвиговой диаграииы испытаний грунта в широкоя диапазоне величии уплотняющих грунт нагрузок;

— предложена формализация зависииости изяеиеиия сцепления предварительно уплотненного грунта от прочностных характеристик грунта в естественной состояния и величины его предварительного обжатияполучена зависияость величины давления, действующего на границе расширяющейся грунтовой полости при форяовании набивных свай яневиояробойникоя, как функция Физико-иеханических характеристик грунта.

Яичныйвкла?автора состоит в систематизации нетодов расчета несущей способности набивных свай- — в разработке классификации набивных свай по достигаенояу от различных технологических операций эффектув экспериментальной исследовании закоионерностей изменения прочностных характеристик грунтов в зависииости от их предварительного нагруженияв разработке стенда для исследования напряженно-деформированного состояния массива грунта прн формовании свай пневнопробойникани и решении поставленных задач на этом стендев разработке методики расчета несущей способности набивных свай, отформованных пневмопробойникомв проведении экспериментаяьных и аналитических исследований, подтвердивших корректность разработанной методики расчета.

Практичеок§ яценнностьработы: разработанная методика расчета иесуцей способности набивных ~*Твай, отформованных пневнопробойникани, позволяет дифференцировано оценивать несуцув способность таких свай посредством прямых измерений физико-механических характеристик грунтов на месте изготовления сваи, что дает возможность значительно снизить трудо^ и энергозатраты, стоимость и сроки возведения фундаментов из таких свай.

В§*2иэа1|ияработы Разработанная методика расчета быяа использована при проектировании и строительстве различных фундаментов, возводимых из свай, отформованных пневнопробойникани, на территории СНГ и за рубежем (Болгария).

Апробация.

Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на двух объеденеиных семинарах четырех лабораторий ИГД СО РАН и на обменсеминаре ИГЛ СО РАН.

П^бликадии.

По цаіерійміїлі выполненный исследований опубликовано 3 статьи и получено 3 авторских свидетельства на изобретения.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка янтературы. Содержит 111 страниц иаминописиого текста, список литературы из 76 иаипенованнй, 6 таблиц и 29 рисунков.

— 101 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации предложено новое решение актуальной научной проблемы, заключающееся в результатах исследования несущей способности набивных свай, отформованных пневнопробойниканн, разработке и обосновании специальной петодики расчета несущей способности таких свай. Основные выводы, научные н практические результаты, полученные в работе, сводятся к следующену:

1. Установлен характер изненения прочностных характеристик грунта при его предварительной уплотнении сжинаюшини нагрузкани. При этом сцепление грунта яожет возрастать в несколько раз, а угол внутреннего трения уненьжается на 2 — 3°" «2. Доказано, что нисходящая (разгрузочная) ветвь диаграммы испытаний грунта на срез сохраняет прянолинейность при величинах давления предварительного нагружения не превышающих 1000 — 1500 кПа. При более высоких давлениях происходит резкое искривление разгрузочной ветви в сторону уненьщения значений усилий среза.

3. Предложена зависипость изненения величины сцепления предварительно уплотненного грунта от исходных значений прочностных характеристик грунта и величины давления его предварительного обжатия.

4. В результате стендовых исследований напряженно-деформированного состояния грунта при формовании набивных свай с помощью пневяопробойника сделаны оценки величин давления, возникающего на границе раскиряеной полости, размеров зоны уплотнения грунта и значений интегральной характеристики его объемного сжатия^, котадийг-варьирует в пределах 0.003 -0.007.

5. Получена теоретическая оценка величины давления, действующего на границе расширяющейся грунтовой полости при формовании набивных свай с понощью пневнопробойников, как функция физико-неханичеоких характеристик грунта.

6. Разработана методика расчета несущей способности набивных свай, основанная на дифференцированной оценке сцепления грунта по боковой поверхности сваи, учитывающей условия его иагружения при расширении грунтовой полости.

— 103.