Сборник трудов конференции СПбГАСУ 2014 ч

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

151

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Работы по усилению фундаментов здания были проведены в 2005 г. предприятием ООО «Геотом»3. Всего было устроено 31 инъекционная свая длиной 5,0 м и диаметром 250 мм. При этом, семь инъекционных свай были испытаны статической вдавливающей нагрузкой после набора прочности бетона (через 25–30 дней). Было установлено, что их несущая способность составила 170–200 кН, что обеспечило реализацию технических решений по повышению несущей способности фундаментов реконструируемого здания.

Жилой дом по ул. Усова, 37а4. Жилой дом представляет собой пятиэтажное кирпичное здание, прямоугольной формы в плане, без подвала, с несущими продольными и самонесущими поперечными стенами [7]. По планировочной схеме оно относится к секционному типу и имеет 3 блок-секции. Деформационные швы между блок-секциями отсутствуют. Здание было построено примерно в 1972 году. При обследовании были зафиксированы трещины в стенах здания на участке сопряжения 1-й и 2-й блок-секций, свидетельствующие о неравномерных деформациях фундаментов здания. Выявлено также, что фундаменты блок-секций здания имеют различное конструктивное решение:

для 1-й блок-секции фундаменты мелкого заложения, ленточные из монолитного железобетона. Глубина заложения 1,75 – 1,9 м;

для 2-й и 3-й блок-секций фундаменты свайные, ленточные из забивных железобетонных свай сечением 300х300 мм. Расположение свай в плане однорядное с шагом 0,9-1,0 м. Длина свай от низа ростверка составляет 5,5–6,0м. Глубина заложения подошвы ростверков равна 0,5 м.

Анализ материалов инженерно-геологических изысканий (в том числе архивных) показал, основание фундаментов в пределах глубины до 18 м сложено глинистыми грунтами. При этом, были выявлены значительные изменения свойств грунтов основания и гидрогеологических условий рассматриваемой площадки за последние 15 лет. Установлено, что именно дополнительное увлажнение грунтов основания привело к изменению их физико-механических характеристик. Например, модуль общей деформации грунтов за последние 15 лет понизился в среднем на 8–10 МПа, а состояние глинистых грунтов на отдельных участках здания изменилось и перешло из тугопластичного в мягкопластичное, а на других участках из мягкопластичного в текучепластичное

итекучее. Основной причиной развития неравномерных деформаций здания

ипоявления трещин в его стенах явилось ослабление грунтов основания (длительное его замачивание) и неправильное конструктивное решение примыкания фундаментов блок-секций.

Технические решения по усилению фундаментов здания включали подведение 72-х инъекционных свай на участке 1-й блок-секции (рис. 3). Длина

3В работе по подготовке технических решений и усилению фундаментов администативного здания принимали участие к.т.н., доц. С.В.Ющубе, инж. С.С.Нуйкин, к.т.н. доц. И.И.Подшивалов, асп.Р.В.Шалгинов и др.

4 Технические решения по усилению фундаментов жилого дома подготовлены в 2006г. с участием аспирантов Р.В.Шалгинова и А.А.Тарасова

152

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

инъекционных свай принята из условия их заглубления до отметки существующих железобетонных свай, устроенных на участках 2-й и 3-й блок-секций и составила 6,0 м, диаметр свай принят 250 мм. Инъекционные сваи запроектированы с двухрядным их расположением, с шагом 1,2–1,5м. Включение свай в работу предусматривалось путем их сопряжения под расчетной нагрузкой с металлическими балками из спаренных швеллеров, вмонтируемых в стены здания.

Детский сад № 73 по ул. Водяной, 31/15. Здание детского сада является двухэтажным, Н-образной формы в плане, с техподпольем. Размеры по габаритным осями составляют 36,0 43,7 м. По конструктивной схеме оно бескаркасное с продольными несущими стенами. Стены кирпичные из силикатного кирпича толщиной 770 мм (наружные) и 380 мм (внутренние). Перекрытия выполнены из многопустотных железобетонных плит. Крыша деревянная, скатная по наслонным стропилам. Фундаменты здания свайные, ленточные, с однорядным расположением свай (шаг свай 1,9–2,4 м).Сваи – железобетон-

ные призматические с поперечным сечением 30 30 см, их погружение выполнено до глубины 6,4–6,7 м от низа ростверка. Сваи объединены монолитным железобетонным ростверком.

Площадка здания до глубины 3,8 м сложена насыпными грунтами. Далее, до глубины 9,2–10,8 м залегает глина мягкопластичная, а еще ниже, до разведанной глубины 15,0 м, гравийный грунт. Уровень подземных вод встречен на глубине 9,2–10,8 м и приурочен к кровле гравийного грунта. Заглубление существующих свай принято в слой глины мягкопластичной.

По результатам обследования (ООО «Фобус-5») выявлено, что в стенах и других строительных конструкциях здания имеются повреждения и дефекты, свидетельствующие о значительных неравномерных деформациях фундаментов. Основной причиной развития деформаций фундаментов здания является недостаточная несущая способность свай, вследствие неправильно выбранной их длины.

Технические решения по усилению фундаментов здания предусматривали устройство 72-х инъекционных свай (рис. 4). Инъекционные сваи были приняты длиной 10 м, диаметром 250 мм с заглублением острия (нижнего конца) в слой малосжимаемого гравийного грунта на 0,5 м. Для передачи нагрузок от существующих строительных конструкций здания на инъекционные сваи было также принято решение по устройству упорных балок с шагом 3,4–3,8 м. Упорные балки представляли собой монолитные железобетонные конструкции шириной 780 мм и высотой 600мм. Они готовились с нижним выступом, который позволял устраивать эти балки на 600 мм под существующими ростверками.

5 Технические решения на усиление фундаментов здания детского сада разработаны в 2007г. с участием аспирантов Р.В.Шалгинова и А.А.Филиппович

153

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

154

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

155

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

а)

б)

Рис. 4. Технические решения по усилению фундаментов детского сада по ул.Водяная, 31/1: а – схема расположения существующих железобетонных (СС) и устраиваемых инъекционных (ИС) свай (слева от оси симметрии) и схема подведения упорных балок (УБ) справа от оси симметрии; б – сечение 1-1, схема подведения упорных балок (УБ) и инъекционных свай (ИС) под существующие ростверки

156

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

Такое решение по устройству упорных балок дало возможность выполнить им роль упора при погружении в помещении здания инъекторных труб вдавливанием. В технических решениях было предусмотрено устройство разного количества инъекционных свай (от двух до шести) на каждую упорную балку. Принятое решение по усилению фундаментов здания позволяет стабилизировать его деформации за счет передачи действующих нагрузок инъекционными сваями на слой малосжимаемого гравийного грунта.

Таким образом, предложенные технические решения по усилению фундаментов путем передачи части нагрузки на инъекционные сваи могут с успехом использоваться для повышения несущей способности фундаментов, других подземных строительных конструкций в условиях реконструкции и восстановления зданий.

Литература

1.Полищук, А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий / А.И. Полищук. – Нортхэмптон: STT, 2007. – 476 с.

2.Пат. 2238366. Российская Федерация, МПК7 E 02 D 5/34. Способ устройства инъекционной сваи / Полищук А.И., Герасимов О.В., Петухов А.А., Андриенко Ю.Б.,

Нуйкин С.С. ; опубл. 20.10.04, Бюл. № 29.

3. Петухов, А.А. Совершенствование способа устройства инъекционных свай в слабых глинистых грунтах для условий реконструкции зданий : автореф. дис. … канд.

техн. наук : 05.23.02 : защищена 07.06.06. – Томск, 2006. – 22 с.

4.Полищук, А.И. Усиление фундаментов реконструируемых зданий в г.Томске

сиспользованием инъекционных свай / А.И. Полищук, А.А. Петухов // Научнопрактические и теоретические проблемы геотехники: Межвузовский тематический сборник трудов / Санкт-Петербургский госуд. архит.-строит. ун-т. – СПб, 2007. – С. 162-171.

5.Полищук, А.И. Экспериментальные исследования процессов устройства и работы инъекционных свай в глинистых грунтах / А.И. Полищук, А.А. Петухов, Р.В. Шалгинов, А.А. Тарасов // Актуальные вопросы геотехники при решении сложных задач нового строительства и реконструкции: Сборник трудовнаучно-технической конференции посвященной 100-летию со дня рождения Б.И.Далматова / Санкт-Петербургский госуд. архит.-

строит. ун-т. – СПб, 2010. – С. 275-280.

6.Полищук, А.И. Усиление фундаментов зданий в г. Томске с использованием свай / А.И. Полищук, А.А. Петухов // Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах: тр. III-го Центрально-Азиатского междунар. геотехнического симпозиума в 2 т. / Научн.-иссл. и проект.- изыск. инст. «САНИИОСП» гос. комитета стр-ва и арх. респ. Таджикистан. – Душанбе, 2005. – т. 1. – С. 198-201.

7.Петухов, А.А. Практическое использование инъекционных свай при реконструк-

ции зданий в г.Томске / А.А. Петухов, Р.В. Шалгинов, А.А. Тарасов (под руководством д.т.н., проф. А.И. Полищука) // Знания, умения, навыки: Материалы Университетской на- учно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Томск: Изд-во

ТПУ, 2007. – С. 78-80.

157

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

УДК 624.154

В.С. Глухов, А.В. Ахрамеев, Ю.С. Галова (ПГУАС)

ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕТОНА И АРМАТУРЫ ПРИ УСТРОЙСТВЕ БУРОНАБИВНОЙ СВАИ ПОД КОЛОННУ ЗДАНИЯ

Буронабивные сваи в настоящее время получают большое распространение из-за большого числа близко расположенных построек. Использование фундаментов мелкого заложения не всегда целесообразно из-за слабых грунтов близко расположенных к поверхности. В таких условиях необходимо применение фундаментов глубокого заложения, но применять обычные призматические сваи нельзя из-за больших динамических воздействий на ближайшие постройки. Буронабивные сваи не требуют рытья котлованов, колонны каркасных зданий можно устанавливать непосредственно на сваю. Однако в случае если подвал присутствует, они могут выступать в качестве ограждающей конструкции. Также применение буронабивных свай существенно снижает уровень шума.

Сущность устройства такого рода фундаментов состоит в том, что непрерывно вращающийся шнек высверливает в земле отверстие необходимой длинны. Бурение производится буровым станком – ударным или вращательным методом. В обводненных грунтах применяется обсадная труба. Бурение ведется до проектной отметки после чего забой очищают. Далее в скважину устанавливают металлический каркас и заливают бетоном.

В данной статье все расчеты ведутся согласно [1].

Сравним классическую буронабивную сваю сплошного сечения диаметром 1,3 метра, буронабивную сваю с оголовком диаметром d = 1,3 метра и диаметром ствола d = 0,6 метра, и буронабивную сваю с оголовком, d = 1,5 метра, и диаметром ствола d = 0,6 метра (оголовок длинной 2 метра в обоих случаях). Длинна свай 2 м, 4 м, 6 м, 9 м, глубина котлована 1 метр. Для исследования выбран суглинок с коэффициентом текучести равным Il = 0.3. Данные для сравнения в табл. 1. Схема свай изображена на рис. 1.

Стоимость сваи принята из расчета: 1м3 устройства монолитного фундамента стоимостью 14 тыс. руб.

Для вычисления экономической эффективности необходимо сравнить удельную несущую способность Fуд. = Fd/V, кН/м3. Для удобства все данные приведены в виде графика (рис. 2.)

Как видно из графиков удельная несущая способность выше у фундаментов с оголовком. И они более выгодны в легких постройках.

158

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

Рис. 1. Схема свай

Так как стоимость фундаментов составляет в среднем 12 % от стоимости сооружений, трудозатраты нередко достигают 15 % и более от общих затрат труда, а продолжительность работ по возведению фундамента доходит до 20 % срока строительства сооружения. При возведении заглубленных частей здания, а также при строительстве в сложных грунтовых условиях эти показатели значительно увеличиваются. Следовательно, совершенствование проектных и технологических решений в области фундаментостроения приводит к большой экономии материальных и трудовых ресурсов, сокращению сроков строительства зданий и сооружений.

159

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Рис. 2

Литература

1. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.

УДК 624.131

Л.М. Борозенец (ТГУ, г.о. Тольятти)

ГЕОТЕХНИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ВЗРЫВОФУГАСНЫХ НАБИВНЫХ СВАЙ: ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЗРЫВОФУГАСНОГО ГРУНТОВЫТЕСНЕНИЯ СКВАЖИН

Геотехника проектирования и устройства оснований взрывофугасных набивных свай – это совокупность средств, созданных для геотехнического обоснования и научно-технического сопровождения процессов проектирования, устройства и работы под нагрузкой взрывофугасных набивных свай.

Геотехническое обоснование базируется на положениях новой модели аналитической нелинейной механики грунтов в основаниях фундаментов, соз-

160