Читать статья по строительству: "Технология устройства буровых свай с многоместными уширениями, устраиваемыми с применением электрогидравлического эффекта"

назад (Назад)скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

16

Технология устройства буровых свай с многоместными уширениями, устраиваемыми с применением электрогидравлического эффекта Современные геотехнические технологии позволяют изготавливать буровые свай высокой несущей способности по острию. При этом удельная (приведенная к единице площади контакта «свая-грунт») несущая способность сваи по боковой поверхности мала.

Мероприятия по увеличению боковой поверхности сваи (диаметра) и уплотнению грунтов не дают значимого эффекта. Так, наиболее эффективная в плане уплотнения примыкающих к свае грунтов и увеличения диаметра сваи электроразрядная технология позволяет достигать лишь небольшого (до 20 % /4/) по сравнению с другими технологиями увеличения повышение несущей способности сваи по боковой поверхности. Это связано с тем, что фрикционные свойства примыкающих к свае грунтов (наиболее значимый из параметров, определяющих величину несущей способности сваи по боковой поверхности) малы.

В связи с вышесказанным крайне перспективно применение технологии изготовления свай с многоместными уширениями (СМУ). В основе этой технологии лежит использование не фрикционных, характеризуемых величиной удельного сопротивления грунта по боковой поверхности fI, а значительно более высоких несущих свойств (расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R) грунтов (таб. 1).

Таб.1Сравнениезначений R иf i при разныхконсистенциии глубинызаложениягрунтов.

Глубинаслоя, м

fi. кПа

R,кПа

К= R / f i

IL = 0,2

IL= 0,6

IL = 0,2

IL= 0,6

IL = 0,2

IL= 0,6

таб.7.2 СП 50-102-2003

таб.7.7 СП 50-102-2003

 

 

6

58

18

800

400

13,8

22,2

8

62

19

900

600

14,5

31,6

10

65

19

1050

600

16,2

31,6

15

72

20

1500

800

20,8

40

Технология устройства свай с многоместными уширениями известна с 60-х годов прошлого века. Опыт использования таких свай есть в Индии ФРГ, Великобритании, Японии, СССР. Конструкция такой сваи представляет собой буровую сваю с уширением на пяте. Выше этого уширения в зависимости от типа геолого-технических условий и требуемой несущей способности сваи выполняются дополнительные уширения.

Сваи с многоместными уширениями при нагружении работают следующим образом: на начальном этапе нагружения в работу вступает верхнее уширение. По мере увеличения нагрузки постепенно включаются нижележащие уширения, при этом каждое уширение выполняет функцию дополнительной опоры.

Практика изготовления таких свай показала их высокую эффективность. Несущая способность свай с одним уширением в 2,0 – 2,5 раза, а с двумя – в 3,0 – 3,5 раза выше, чем у свай, выполненных без уширений /6/.

Расчет несущей способности СМУ производится по методике, разработанной лабораторией оснований и фундаментов Уральского НИИ «Уралпромстройниипроект» /3/. При этом, согласно указанной методике во избежание наложение зон напряженно-деформированного состояния грунтов минимально допустимое расстояние между уширениями должно быть не менее 2,5 диаметра уширения.

Несмотря на очевидную эффективность СМУ их применение ограничивается устройством свай с одним, максимум двумя уширениями. Это связано

многодельностью и продолжительностью процесса устройства уширений механическими уширителями. Кроме того, применение механически расширителей влечет собой ряд проблем:

- сложность устройства уширений в неустойчивых грунтах,

- невозможность качественной очистки (даже при применении ковшовых буров) зон уширений от шлама, что влечет за собой значительные осадки,

- разуплотнение грунтов и, связанное с этим, ослабление их несущих свойств под уширениями (по данным проф. Ван Импе сопротивление грунта в слабых грунтах уменьшается вдвое, а в морене – на треть /1/).

Самой серьезной проблемой при применении механических уширителей является неопределенность мест разработки уширений по боковой поверхности при устройстве свай в перемежающихся грунтах. Это связано с тем, что даже при проведении изысканий по самым жестким требованиям нормативных документов (здание Ι уровняответственности и третьей категории грунтовых условий) сетка по бурению изыскательских скважин составляет 20 х 20 м. Опыт работы показывает, что на расстоянии нескольких метров инженерно – геологические условия могут существенно разниться (встречаться не зафиксированные в процессе изыскательских работ линзы, изменяться высотные отметки кровли и подошвы инженерно-геологических элементов и т.д.). В перемежающихся грунтах уширения следует устраивать в слабом грунте над плотными грунтами. При ошибке в определении места устройства уширения эффективность этой технологии сводится к нулю.

С учетом вышесказанного предлагается устройство СМУ с применением электрогидравлического эффекта (СМУ ЭГЭ).

Достоинствами такого способа являются:

- простота выполнения (добавляется одна легковыполняемая операция),

-возможность точного определения места устройства уширения (по уходу бетонной смеси),

- устройство необходимого количества уширений по длине сваи,

- минимизация технологических осадок,

- максимальная по сравнению с любыми другими технологиями устройства буровых свай усиления несущая способность сваи.

Расчет несущей способности СМУ ЭГЭ пяте аналогичен расчету свай, при этом диаметр уширения определяется согласно таб.2,3 /2/, а величина минимально допустимого интервала между уширениями составляет 3,5 диаметра уширения.

Предлагаемый способ устройства БСУ отличается от активно применяемых электроразрядных технологий (РИТ, ЭРСТ, ЭРГТ, НИИОСП, электронабивные сваи и т.д.).

При изготовлении свай ЭРТ разрядно-импульсную обработку боковой поверхности сваи следует производить с шагом 0,3 – 0,5 м в песках и 0,75 – 1,0 м в связных грунтах (п.9. /2/) независимо от физико-механических характеристик. При этом происходит увеличение периметра боковой поверхности сваи в местах разрядно-импульсной обработки и улучшаются условия работы грунта (учитывается коэффициентом γcf (таб.7.5 /5/). Свая имеет «гантелеобразную» форму. В этих условиях увеличение несущей способности сваи по боковой поверхности (величину расчетного сопротивления i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи fi следует принимать по табл. 7.2. /5/) по сравнению с другими технологиями устройства БСУ при этом незначительно, а в условиях слабых и перемежающихся грунтов разрядно-импульсная обработка боковой поверхности сваи по технологии ЭРТ может быть просто не эффективна.

Если же выполнять сваи по предлагаемой технологии, где уширения работают как дополнительные опоры, при обеспечении заданных в таб.2,3 /2/ коэффициентов уширений, то, при расчете несущей способности сваи по боковой поверхности величину расчетного сопротивления грунта под уширением R следует принимать по табл. 7.1. /5/ (таб. 3). Особенно эффективны СМУ ЭГЭ в условиях перемежающихся грунтов. При этом устройство уширений осуществляется в слабых грунтах, создавая максимальную площадь опирания на кровлю плотных грунтов, что обеспечивает большую по сравнению с технологией ЭРТ несущую способность сваи, при одновременном сокращении расхода материалов и трудозатрат.

В таб. 2 приводятся сравнительные расчеты НС буроинъекционных (объект №1) и буронабивных (объект №2) свай, свай ЭРТ и свай СМУ ЭГЭ в инженерно-геологических условиях конкретных строительных площадках (расчеты приведены в приложении).

Таб. 2Расчетная несущая способность свай, выполненных по различным технологиям.

№ объекта

Несущаяспособностьсваи, т (%)

буровыесваи

сваиЭРТ

СМУЭРТ

1 (б/исваи)

14,2(100)

48(338)

80,8(569)

2(технологияCFA)

52,7(100)

163,3(309)

211(400)

Следует отметить, что расчеты по сваям с многоместными уширениями приведены с учетом коэффициентов уширений, указанных в таб. 2.3 /2/. Значения указанных уширений являются минимальными для обеспечения