автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Методика обследования состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов

07-5 ¿Ш

732 На правах рукописи

Лищишин Иван Васильевич

МЕТОДИКА ОБСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ

МОСТОВ

Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007 г,

Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС).

Научный руководитель:

Доктор технических наук Беда Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, проф. Добров Эдуард Михайлович

Кандидат технических наук Величко Владимир Павлович

Ведущая организация: ОАО «Гипротрансмост»

Защита состоится «28» сентября 2007 года, в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д.303.018.01 при «Научно-исследовательском институте транспортного строительства» по адресу: 129329, г, Москва, ул. Кольская, д.1, ОАО ЦНИИС.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС. Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «28» августа 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук

Петрова Ж. А.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На действующей сети железных и автомобильных дорог в городах и других населенных пунктах имеется большое количество мостов старой постройки нуждающихся в реконструкции.

Наиболее сложной задачей при реконструкции мостов является обследование состояния оснований и фундаментов, что обусловлено трудоемкостью и сложностью соответствующих работ, которые усугубляются зачастую отсутствием исходной технической документации.

Действующий СНиП 3.06.07-86 «Мосты и трубы. Правила обследования и испытаний» дает только общие требования к обследованию оснований и фундаментов. Специальные нормы по проведению обследований мостовых сооружений и испытаний оснований и фундаментов при реконструкции мостов отсутствуют.

В связи с изложенным, разработка комплексной методики обследования состояния оснований и фундаментов мостов с использованием специального оборудования, ориентированного на компьютерную технику с программным обеспечением, приобретает в современных условиях особую актуальность.

Целью работы является разработка методики обследования технического состояния оснований и фундаментов реконструируемых мостов с использованием современного диагностического оборудования и программных расчетных средств.

Для достижения цели решены следующие задачи:

-анализ научно-технических достижений по обследованию технического состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов;

-натурные обследования оснований и фундаментов с использованием современного диагностического оборудования, в том числе георадиолокации с комплексным анализом полученных данных;

-экспериментальные исследования деформаций грунтового основания при различных конструкциях фундаментов;

-разработка комплексной методики обследования оснований и фундаментов, позволяющей с достаточной для практических целей достоверностью определить: глубину заложения и конструктивные особенности фундаментов, необходимые виды их испытаний.

Методы исследования:

Системный подход к анализу данных информационных источников с использованием информационно-поисковых систем; использование современных акустических и ультразвуковых методов неразрущающего контроля бетонных конструкций, методов георадиолокации подземного пространства применительно к обследованию оснований и фундаментов мостов.

Научная новизна заключается в следующем:

- получены результаты экспериментальных исследований деформаций грунта основания под моделями различных типов фундаментов, позволяющие

идентифицировать основные геометрические параметры конструкции фундаментов на основе георадиолокационных исследований;

- установлены зависимости между скоростью ультразвуковой волны и качеством материала конструкций фундамента на основе многочисленных экспериментов;

- обоснована программы обследования оснований и фундаментов мостов при отсутствии исходной технической документации.

Практическая значимость. На основе выполненного автором исследования разработана методика обследования состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов с использованием компьютерных систем, которая позволяет впервые идентифицировать основные геометрические параметры конструкции фундаментов на основе георадиолокационных исследований, в том числе при отсутствии технической документации, и выбрать наиболее целесообразные методы испытаний для получения достоверной информации об их состоянии.

Методика обследования дает возможность получения достоверной информации о состоянии оснований и фундаментов реконструируемых мостов, достаточной для разработки проекта реконструкции, производства работ, приемочных обследованиях и испытаниях.

Достоверность основных положений подтверждена результатами обследований оснований и фундаментов натурных объектов и данными лабораторных экспериментов.

Реализация результатов работы

Основные положения разработанной методики реализованы при обследовании реконструируемых мостовых сооружений:

- путепровод на ст. Монихино Московской Области;

- Северянинский путепровод Ярославского направления Московской железной дороги;

- Большой Краснохолмский мост г. Москвы;

- Путепровод Павелецкий Московской железной дороги;

- Донбасский путепровод Московской железной дороги;

Апробация работы:

Отдельные положения диссертационной работы доложены на научно-технической конференции Минтранса РФ в 2006г. «Повышение уровня содержания искусственных сооружений на федеральных автомобильных дорогах. Применение новых конструкций, материалов, технологий, современных машин и оборудования»; конференции «Молодых специалистов» ОАО ЦНИИС в 2006г. и на Секции «Строительство и реконструкция искусственных сооружений (мосты, путепроводы, виадуки)» Ученого совета ОАО ЦНИИС в 2002-2007г.г.

По теме диссертации опубликовано 6 статей.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Общий объем работы 125 страниц, включая 57 иллюстраций и 8 таблиц. Ссылки даны на 116 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации и сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе приводятся результаты анализа дефектов оснований и фундаментов мостовых сооружений, научно-технических достижений в области определения их технического состояния и проблем возникающих при реконструкции. При реконструкции мостов одной из наиболее важных задач является получение достоверной информации о состоянии оснований и фундаментов мостовых сооружений. Вместе с тем проведение их обследования - это трудоемкая и сложная работа, которая на малых и средних мостах усугубляется отсутствием необходимой технической документации.

Большой вклад в развитие науки о реконструкции, усилении и ремонте фундаментов, а так же оценки состояния оснований внесли: Глотов Н.М., Луга A.A., Беда В.И., Герсеванов Н.М., Березанцев В.Г., Осипов В.О., Козьмин Ю.Г., Чижиков П.Г., Кирста A.A., Карапетов Э.С., Силин К.С., Рузин Ю.Г., Редкол Л.А., Бортоломей A.A., Добров Э.М., Курдюмов В.И., Величко В.П., Гордон A.M., Пильдес Л.А., Косин Б.С., Овчинников И.Р., Филатов A.B., Швец В.Б., Тарасов Б.Л., Швец Н.С., Кулачкин Б.И., Радкевич А.И., Александровский Ю.В., Остюков Б.С., Кулиш В.И., Федоров О.П., Коновалов П.А., Евграфов Г.К., Малышев М.В., Кананян A.C., Криворотов А.П., Минцовский М.Ш., Гороунов-Посадов М.И., Медков В.И., Левкин А.Н., Минцковский М.Ш., Скачко А.Н., Дубов К.А., Миндич А.Л., Завриев К.С., Цытович H.A., Далматов Б.Н., Абелев М.Ю., Покровский Г .И., Федоров И.С., Соколов А.Д.

Однако, несмотря на большой опыт реконструкции различных сооружений, в том числе мостов, в настоящее время не существует единых норм по проведению обследований и проектированию оснований и фундаментов при реконструкции мостов, путепроводов и других сооружений. Действующий СНиП 3.06.07-86 «Мосты и трубы. Правила обследования и испытаний» содержит общие требования к ознакомлению с технической документацией при проведении обследований оснований и фундаментов.

Анализ применяемых в настоящее время методов оценки состояния оснований и фундаментов мостов, в частности определения несущей способности оснований и физико-механических характеристик фунтов, определения сплошности и целостности бетона конструкций (их состояние) после длительной эксплуатации, показывает, что не все методы определения несущей способности одинаково применимы в различных грунтовых условиях для разных типов фундаментов по конструкции и глубине их заложения. Определение сплошности (целостности) бетона, также требует учета конкретных условий. Проводимые на практике обследования оснований и фундаментов мостов при реконструкции, на сегодняшний день не позволяют дать полную комплексную оценку их состояния после длительной эксплуатации сооружения, что приводит к снижению надежности и долговечности, и может привести к нежелательным последствиям или авариям.

При многообразии существующих методов неразрушающего контроля бетонных конструкций необходимо выбрать наиболее целесообразный и эффективный метод или комплекс методов для получения полных и достоверных результатов для обследования состояния фундаментов мостов.

В условиях отсутствия технической документации или невозможности проведения полномасштабных земляных работ представляется перспективное использование методов георадиолокации, получивших в настоящее время широкое применение при обследовании подземного пространства, которые имеют большое практическое значение и требуют дополнительных исследований их использования при обследовании мостов.

В работе рассмотрены варианты применения георадиолакационнного оборудования, в том числе георадара и его разновидностей, для возможности обследования подземной части реконструируемого сооружения с целью определения конструкции, размеров фундаментов и деформаций грунта основания вследствие длительной эксплуатации сооружения.

На основании проведенного анализа научно-технических достижений, аварий и дефектов в мостостроении, существующих методов обследований оснований и фундаментов мостов и необходимости получения достоверных данных для разработки проектов реконструкции, были определены цель и задачи исследования.

Структурная схема выполнения исследования для достижения поставленной цели представлена на рис. 1.

Во второй главе представлены результаты натурного обследования основания и фундамента путепровода на пересечении Большого Московского Окружного (БМО) и Можайского малого кольца (МКК) в районе ст. Монихино в Московской области.

Для осуществления реконструкции данного объекта было проведено обследование с целью оценки состояния основания и фундамента путепровода и получения необходимых данных для разработки проекта реконструкции, при этом обследование усложнялось отсутствием технической документации по данному объекту и невозможностью выполнения земляных работ в связи с насыщением подземного пространства прилегающего к путепроводу различными коммуникациями, что существенно ограничивало возможность применения традиционных методов и технических средств. Эти условия предопределили необходимость применения георадиолокационного обследования. В данном случае использован георадар «Грот-7». Георадар предназначен для зондирования почвы до глубины в несколько десятков метров, локализации с высокой точностью объектов и предметов искусственного и естественного происхождения в грунте, определения глубины залегания и характера поверхности.

Целью георадиолокационного обследования являлось: уточнение геолого-литологического расчленения геомассива; обследование оснований и фундаментов путепровода; уточнение конструкций и положения элементов подземной части сооружения.

Рисунок 1 - Структурная схема выполнения исследования диссертационной работы.

В ходе обследования основания и конструкции фундамента путепровода выполнены работы по георадарной съемке:

- контрольного профиля геомассива вне зоны путепровода;

- поперечного профиля №1 длиной 4 метра, с интерпретацией результатов (Рисунок 2);

- продольного профиля №2 длиной 20 метров, между путями железной дороги вдоль опор путепровода (Рисунок 3);

- продольный профиль №3 от опушки леса к насыпи дороги (Рисунок 4).

Копия экрана георадара «Грот-7» Копия экрана после фильтрации в __ Интерпретация

Рисунок 2. Георадарный разрез структуры грунта и положение элементов конструкций фундамента стоек путепровода (профиль №1). 1- фрагменты гипербол от углов блока; 2-шкала времени задержки отраженного сигнала (мсек); 3- габариты стоек; 4- зона уплотненного грунта; 5- бетонный блок; б- плита.

□ 6 10 1Q 20 м

Рисунок 3. Георадарный разрез структуры грунта и положение элементов конструкций фундамента стоек путепровода (профиль №2). 1- зона уплотненного грунта; 2- плита.

Применение георадиолокационного обследования позволило определить:

- фактическую конструкцию и глубину заложения фундамента;

- картину деформированного основания под фундаментом от воздействия временных и постоянных нагрузок в течение более 35 лет эксплуатации путепровода;

- глубину обследования и выбрать наиболее эффективные методы оценки состояния основания.

Рисунок 4. Георадарный разрез структуры грунта и положение элементов конструкций фундамента путепровода (профиль №3, от опушки леса к насыпи дороги). 1- Дерновый слой;

2- Следы выемки грунта, котлована.

После проведения анализа инженерно-геологических условий и данных, полученных в ходе обследования грунта основания, конструкции опор и фундамента путепровода определили:

- несущую способность основания и конструкцию фундамента.

- состояние бетона сборных конструкций опор, устоев и конструкций фундамента.

Однако интерпретация полученных данных георадарного обследования в части определения типа и размеров фундамента и зоны уплотненного грунта основания под подошвой фундамента, вызвало затруднения. Для возможности более достоверной интерпретации показаний георадара необходимо провести экспериментальные лабораторные исследования формирования ядра уплотнения, на всех его стадиях, под фундаментами различного типа.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям на физических моделях.

Основными задачами, которые требовалось решить с помощью экспериментов на моделях, являлись:

- взаимодействия оснований и фундаментов свайного и бессвайного типов; -установление характера деформаций в грунте для сопоставления с результатами георадарной съемки;

- формирование зоны уплотненного грунта за время эксплуатации сооружения в зависимости от физико-механических характеристик грунтового основания и конструкции фундамента.

Многочисленными экспериментальными исследованиями деформации при постепенно возрастающей статической нагрузке установлено, что зависимость осадки фундамента от давления, передаваемого на основание, характеризуется криволинейными графиками с очертанием, изменяющимся для разных типов грунтов. Многие исследователи работали над вопросами деформации грунтов под нагрузкой, формировании уплотненного ядра, потери несущей способности грунтового основания.

Для решения поставленных задач использовалась разработанная автором установка (Рисунок 5) которая представляет собой металлический контейнер заполненный грунтом в котором устроена модель фундамента 4 и нанесена сетка 5 из цветных линий служащих для возможности отслеживать деформации грунта на всех стадиях нагружения, гидравлический домкрат 1 используется для нагружения модели фундамента и упирается в упорную балку 2 жестко соединенную с установкой, прозрачная стенка из оргстекла служит для возможности фиксации происходящих процессов деформации грунта и крепится на передней части установки с помощью усиленной рамы 3 и болтовых соединений. С целыо уменьшения влияния гибкости оргстекла, при иагружении модели фундамента, на процесс деформаций грунта протекающих в кон тейнере, прозрачная стенка усиливается с внешней стороны поперечными металлическими ребрами 3.

Рисунок 5. Общий вид лабораторной установки. 1 - гидравлический домкрат;

2 - упорная балка; 3 - крепление прозрачной стенки; 4 - модель фундамента;

5 - сетка, нанесенная на грунт; 6 - грунт.

В качестве моделей были выбраны фундаменты мелкого заложения, опускные системы и свайный фундамент. Геометрическое подобие моделей и реальной системы обеспечивалось пропорциональным изменением линейных

размеров элементов в масштабе 1:100 для фундаментов мелкого и глубокого заложения (опускные системы) и 1:50 для свайного фундамента.

Модельный грунт основания как физическое тело характеризуется объемной массой (плотностью ¿>), удельным сцеплением (С(,), углом внутреннего трения ((р„) и не меняет этих показателей при нагружешш.

Корректность этих допущений подтверждении испытаниями образцов грунта, ранее проведенных, в условиях всестороннего сжатия в стабиломегре ЦНИИС.

Приняты условия приближенного физического моделирования процесса взаимодействия штампа с грунтом вытекающие из основных положений теории подобия, при соблюдении следующих основных положений:

- модель и оригинал геометрически подобны;

- протекание процесса в модели и натуре принадлежат к одному классу явлений.

Как и в ранее проведенных исследованиях, процесс взаимодействия штампа с массивом грунта, рассматриваются состоящими из двух этапов. Па нервом этапе частицы грунта перемещаются вертикально вниз, происходит процесс уплотнения грунта и формирование упругого ядра.

На втором этапе, после формирования ядра уплотнения, массив грунта подвергается деформации уже под воздействием уплотненного ядра, которое наряду с вертикальными перемещениями грунтовых частиц вызывает их горизонтальные перемещения. При достижении предельного состояния в грунте происходит сдвиг по поверхности АС.

При этом принимаются следующие допущения:

- уплотненное ядро и тело сдвига являются твердыми телами с плоскими поверхностями;

- форма ядра - равносторонний треугольник;

- нагрузки, действующие на тело сдвига, сводятся к сосредоточенным;

- нагрузка (пригруз, бытовое давление) от вышележащего слоя грунта является равномерно распределенной.

Тогда: Р - нагрузка от штампа;

Р„ - нагрузка от слоя грунта, лежащего выше ядра

уплотнения;

в - вес тела сдвига;

и Тш - нормальная и касательная силы, действующие со стороны ядра уплотнения:

Тш = Мш •

где ср - угол внутреннего трения грунта;

Ыс и Тс - нормальная и касательная силы, действующие со стороны грунтового массива:

Тс = Ыс • tgц>■,

8 - сопротивление сдвигу грунта, равное произведению С0 и площади сдвига;

а - угол сдвига, а

Рассматривая равновесие сил, действующих на тело сдвига ABC, можно определить величины этих сил.

Рисунок 6. Схема взаимодействия «штампа» с пригрузом: 1 - «штамп»; 2 - ядро уплотнения грунта; 3 - тело сдвига (ABC); 4 - массив фунта основания.

В процессе ступенчатого нагружения модели фундамента (Рисунок 7, В) происходили изменения очертания сетки из цветных линий, нанесенных на грунт, которые фиксировались при помощи фотоаппарата и измерялась осадка при помощи прогибомеров. Определялись форма и размеры зоны уплотненного грунта.

Нагрузка ib модель Р, кН

О 0.2 0.4 0.6 0.8 I 1.2 1.4 1.6 1.S 2 2,2 2.4 2.6 2.8

0 10 20 30 40

|0 О?0

Рисунок 7. Графики деформации грунта построенные по результатам нагружения моделей фундаментов, 1 - фундамента мелкого заложения; 2 - фундамента глубокого

заложения.

Нагрузка на модель Р, кН

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 24 2.6 2.8

О 10 20 30 40 §50

о

О 70

Рисунок 8. График деформации грунта построенный по результатам нагружения модели свайного фундамента.

При проведении эксперимента получены следующие качественные результаты деформированного грунтового основания иод моделями фундаментов мелкого заложения, глубокого заложения (опускные системы) и свайного (Рисунок 9,10, 11).

В поставленном эксперименте не преследовалась задача довести основание до предельного состояния, а наоборот, отследить деформацию основания на начальных этапах загружения.

Зафиксированы зоны пропорционального изменения осадок штампов под нагрузками, в которых модули деформации имеют примерно постоянные значения 10,29МПа (модель фундамента мелкого заложения) и 12,75МПа (модель фундамента глубокого заложения). Повышение величины модуля деформации для модели фундамента глубокого заложения обусловлено влиянием пригрузки от слоя грунта находящегося выше подошвы штампа.

Конфигурация уплотненных ядер и соотношения их геометрических параметров, полученные при исследованиях на моделях фундаментов мелкого и глубокого заложения, качественно совпадают с результатами проведенного георадарного обследования основания фундамента путепровода.

Данные, полученные в ходе проведенных лабораторных экспериментов, возможно использовать для интерпретации результатов георадиолокационных обследований оснований и фундаментов реконструируемых мостовых сооружений с целью определения конструкции и глубины заложения фундаментов и деформированной зоны грунтового основания под ними для разработки программы дальнейших исследований.

Метод георадиолокации является перспективным направлением при обследовании, проведенное исследование позволяет повысить достоверность интерпретации результатов георадиолокационных обследований.

Результаты проведенных исследований позволили сформировать основные методические положения по обследованию оснований и фундаментов мостовых сооружений с использованием современных технических средств и аппаратуры.

а вс

Рисунок 9. Деформированное основание под моделью фундамента мелкого заложения, а - до нагружения; в, с - в процессе нагружения.

л

Рисунок 10. Деформированное основание под моделью фундамента глубокого заложения (опускные системы), а - до нагружения; в, с -в процессе нагружения.

I

Г

1

I I

шы

а в с

Рисунок 11. Деформированное основание под моделью свайного фундамента, а - до нагружения; в, с - в процессе нагружения.

В четвертой главе изложена комплексная методика обследования состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов, в которой систематизировано применение стандартных методов определения несущей способности оснований и проверки сплошности (целостности) бетона конструкций фундаментов.

Рассмотрены варианты обследования оснований и фундаментов при наличии и отсутствии технической документации на сооружение представленные на блок-схеме методики (Рисунок 12).

В ней отражен наиболее эффективный порядок проведения обследований и даны предложения по применению современных технических средств, для получения достоверных и полных данных о состоянии оснований и фундаментов сооружений после длительной эксплуатации.

При наличии технической документации, после ее анализа, методикой рекомендуется следующие методы обследования состояния оснований:

- натурные испытания;

- динамическое и статическое зондирование;

- штамповые испытания;

- выполнение шурфов;

- лабораторные исследования.

При обследовании состояния фундаментов рекомендуется наиболее эффективные методы:

- неразрушающего контроля ультразвуковой дефектоскопии прибором «Бетон-ХМ»;

- сейсмоакустическими: SIT, PET;

- отбор керна.

Программа обследований обусловлена конструкцией фундамента, особенностью инженерно-геологического строения площадки, наличием специального оборудования и измерительной аппаратуры.

Состояние фундамента сооружения после длительной эксплуатации устанавливают по результатам выполненных работ: для свайных фундаментов:

- определение длины свай;

- определения сплошности, целостности бетона свай;

- определение сплошности, целостности бетона конструкций фундамента

(ростверк, места сопряжений опор);

- определение прочности бетона конструкций фундамента;

для бессвайного фундамента:

- определение сплошности, целостности бетона конструкций фундамента

(ростверк, места сопряжений опор);

- определение прочности бетона конструкций фундамента.

Полные и достоверные результаты по определению длины свай с погрешностью до 10% дают акустические методы SIT, PET, а в части сплошности бетона конструкций фундамента ультразвуковая дефектоскопия.

для фундаментов мелкого заложения и опускных систем

акустические методы ЭГГ, РЕТ

►и в

I

о я

01 &

%

£

о §

При полном или частичном отсутствии технической документации на эксплуатируемое сооружение, невозможном или нежелательном проведении подземных работ, стесненных условиях проведения работ проводят георадиолокационное обследование.

По результатам георадиолокационного обследования:

- уточняют геолого-литологического расчленение геомассива;

- уточняют фактическую конструкцию фундамента;

- определяют глубину заложения фундамента;

- определяют глубину деформированной зоны грунтового основания под фундаментом реконструируемого сооружения;

- получают оперативную информацию для принятия решения при выборе наиболее эффективных методов проведения дальнейших обследований;

- определяют объем дальнейших обследований.

Георадиолокационное обследование может быть полезно и в случаях при наличии технической документации для определения фактических размеров фундамента и деформированной зоны грунта основания расположенной непосредственно под ним, для выбора наиболее целесообразных методов дальнейших обследований.

Методы георадиолокации, применяемые при обследовании оснований реконструируемых мостов, применяют в комплексе с лабораторными и полевыми исследованиями в целях уточнения геологического разреза и определения характеристик массива грунтов.

В результате всестороннего анализа данных полученных при обследовании и испытаниях, можно сделать общие выводы о состоянии основания, и состоянии конструкции фундамента и о возможности его дальнейшей эксплуатации или дать рекомендации о необходимости усиления или ремонта, а так же возможности перехода на новые нагрузки при реконструкции моста.

Основные положения методики эффективно использованы при реконструкции на ряде объектов, в результате чего отмечено сокращение сроков реконструкции, уменьшение экономических и трудовых затрат.

Эффективность разработанной методики заключается в следующем:

Использование компьютерных методов, входящих в состав разработанной методики, позволяет значительно (в зависимости от условий) уменьшить трудоемкость и стоимость при обследовании при существенном повышении достоверности получаемых результатов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Определены основные задачи обследования оснований и фундаментов реконструируемых мостов которыми являются:

- определение глубины заложения и конструкции фундамента;

- оценки состояния основания (несущая способность);

- оценки состояния фундамента (сплошность, целостность).

2. На основе многочисленных экспериментов, установленна зависимость между скоростью прохождения ультразвуковой волны и качеством материала конструкций фундамента. Установлено также, что наиболее полные и достоверные результаты по определению длины свай с погрешностью до 10% дают акустические методы SIT, PET, а в части сплошности бетона конструкций фундамента ультразвуковая дефектоскопия. Использование этих методов позволяет значительно уменьшить трудоемкость обследований при существенном повышении достоверности получаемых результатов.

3. В случаях проведения обследования с отсутствием исходной технической документации для получения информации о конструкции и глубине заложения фундаментов мостов при их реконструкции перспективными являются методы георадиолокации.

4. Для возможности использования метода георадиолокации при решении поставленной задачи были проведены исследования на натурном объекте и в лабораторных условиях. Установлены зависимости картин деформирования 1рунта от конструкции фундамента и глубины его заложения, которые позволяют интерпретировать результаты георадарных обследований.

5. Полученные конфигурации уплотненных ядер и соотношения их геометрических параметров при исследованиях на моделях фундаментов, совпадают с результатами исследований, проведенными предшествующими учеными в этой области, что свидетельствует о достоверности полученных результатов.

6. На основе проведенных исследований разработана комплексная методика обследования состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов позволяющая впервые:

-идентифицировать основные геометрические параметры конструкции фундаментов на основе георадиолокационных обследований при отсутствии исходной технической документации;

-обосновать виды испытаний грунтовых оснований для оценки их несущей способности;

-обосновать виды испытаний сплошности, целостности бетона различных конструкций фундаментов, в том числе свайных.

7. Предложенная методика обследования состояния оснований и фундаментов применялась при реконструкции ряда сооружений:

- путепровода в районе ст. Манихино Московской железной дороги на пересечении Большого Московского Окружного кольца (БМО) и Можайского малого кольца (ММК);

- Северянинского путепровода;

- Донбасского путепровода;

- ремонте Большого Краснохолмского моста.

Использование методики позволило сократить сроки проведения обследования и затраты на реконструкцию объектов.

8. В целом совокупность новых результатов позволяет повысить надежность и качество проектирования реконструкции и снизить стоимость и трудоемкость соответствующих работ.

Основные положения методики целесообразно учитывать при разработке новых нормативных и рекомендательных документов в части реконструкции мостов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лищишин И.В. Методы обследования оснований и фундаментов при реконструкции мостов. Научные труды ОАО ЦНИИС, Выпуск 226. М., 2005. с. 157-160.

2. Лищишин И.В. Современные технологии оценки состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов. Научные труды ОАО ЦНИИС, Выпуск 228 часть 2. М„ 2005. с. 7-13.

3. Беда В.И., Лищишин И.В. Методика оценки состояния оснований и фундаментов мостов при реконструкции. Научные труды ОАО ЦНИИС, Выпуск 230. М., 2006. с. 40-44

4. Лищишин И.В. Фундаментальный подход к реконструкции. «Мир дорог» С-Пб., «Издательский дом МИР» ООО "МИР" № 26 2006. с.48-50.

5. Лищишин И.В. Методика оценки состояния оснований и фундаментов мостов при реконструкции. «Транспортное строительство» №8, М., 2007. с. 18-19

Подписано в печать 22.08.2007. Формат 60 х 84 '/16. Объем 1,5 п.л. Тираж 80 экз. Заказ 18.

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (495) 180-94-65

/ 1 „"*

OUO140

2007505140

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Определены основные задачи обследования оснований и фундаментов реконструируемых мостов, которыми являются:

- определение глубины заложения и конструкции фундамента;

- оценки состояния основания (несущая способность);

- оценки состояния фундамента (сплошность, целостность).

2. На основе многочисленных экспериментов, установлена зависимость между скоростью прохождения ультразвуковой волны и качеством материала конструкций фундамента. Установлено также, что наиболее полные и достоверные результаты по определению длины свай с погрешностью до 10% дают акустические методы SIT, PET, а в части сплошности бетона конструкций фундамента ультразвуковая дефектоскопия. Использование этих методов позволяет значительно уменьшить трудоемкость обследований при существенном повышении достоверности получаемых результатов.

3. В случаях проведения обследования с отсутствием исходной технической документации для получения информации о конструкции и глубине заложения фундаментов мостов при их реконструкции перспективными являются методы георадиолокации.

4. Для возможности использования метода георадиолокации при решении поставленной задачи были проведены исследования на натурном объекте и в лабораторных условиях. Установлены зависимости картин деформирования грунта от конструкции фундамента и глубины его заложения, которые позволяют интерпретировать результаты георадарных обследований.

5. Полученные конфигурации уплотненных ядер и соотношения их геометрических параметров при исследованиях на моделях фундаментов, совпадают с результатами исследований, проведенными предшествующими учеными в этой области, что свидетельствует о достоверности полученных результатов.

6. На основе проведенных исследований разработана комплексная методика обследования состояния оснований и фундаментов при реконструкции мостов позволяющая впервые:

-идентифицировать основные геометрические параметры конструкции фундаментов на основе георадиолокационных обследований при отсутствии исходной технической документации;

-обосновать виды испытаний грунтовых оснований для оценки их несущей способности;

-обосновать виды испытаний сплошности, целостности бетона различных конструкций фундаментов, в том числе свайных.

7. Предложенная методика обследования состояния оснований и фундаментов применялась при реконструкции ряда сооружений:

- путепровода в районе ст. Манихино Московской железной дороги на пересечении Большого Московского Окружного кольца (БМО) и Можайского малого кольца (ММК);

- Северянинского путепровода;

- Донбасского путепровода;

- ремонте Большого Краснохолмского моста.

Использование методики позволило сократить сроки проведения обследования и затраты на реконструкцию объектов.

8. В целом совокупность новых результатов позволяет повысить надежность и качество проектирования реконструкции и снизить стоимость и трудоемкость соответствующих работ.

Основные положения методики целесообразно учитывать при разработке новых нормативных и рекомендательных документов в части реконструкции мостов.

1. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М., Статистика, 1969.

2. Алабушев П.М., Геронимус В.Б., Минкевич JIM., и др. Теория подобия и размерностей. Моделирование. М., Высшая школа, 1968г., 208с.

3. Баловнев В.И. моделирование процесса взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М., Высшая школа, 1981,336с.

4. Беда В.И. Научные основы разработки конструктивно-технологических решений оснований и фундаментов при строительстве и реконструкции мостов. Автореферат М., 1999. 55с

5. Беда В.И. Разработать предложения по ремонту фундаментов эксплуатируемых мостов. Отчет ЦНИИС ИС-ПД-97/98-01-01М., 1998-232с.

6. Беда В.И., Егорушкин Ю.М., Кулачкин Б.И., Радкевич А.И., Соколов А.Д., Гузеев Е.А. Способ обследования геомассивов подверженных оползневым явлениям. Заявка на изобретение №98118910, 1998. Получено положительное решение.

7. Березанцев В.Г. «Расчет оснований сооружений». Ленинград, Госстройиздат, 1970г.

8. Березанцев В.Г. «Расчет прочности оснований сооружений». Москва, Госстройиздат, 1960г.

9. Березанцев В.Г., Ярошенко В.А., Прокопович Ф.Г., Разоркнов И. Ф., Сидоров H.H. «Исследование прочности песчаных оснований». Труды ЦНИИС, вып. 28, Москва, Трансжелдориздат, 1958г.

10. Ю.Болтинцев В.Б.Автоматизация изысканий с помощью метода СШП-зондирования «Автоматизированные технологии изысканий и проектирования».-2002. №4-5-С. 141-144

11. Болтинцев В.Б., Ильяхин В.Н., Ефанов В.М. Метод сверхширокополосного подповерхностного зондирования// Научно-практическая конференция «Георадар-2002». -М.:МГУ, 2002.-С.9-11

12. Величко В.П. О трещинах, появляющихся в сваях-оболочках в процессе эксплуатации. Сборник научных трудов ЦНИИС, Выпуск20, М.,1967г. с.67-75

13. Герсеванов Н.М. «Опыт применения теории упругости к определению допускаемых нагрузок на грунт на основе экспериментальных работ» Труды ММИТ, вып. ХУ, 1930г.

14. Гибшман М.Е. Теория и расчет предварительно напряженных железобетонных мостов с учетом длительных деформаций. М., Транспорт, 1966, 336 с.

15. Гинзбург JI.K. «Противооползневые удерживающие конструкции» М., 1979. 80с.

16. Глотов Н.М., Леонычев A.B., Рогатина Ж.Е., Соловчик Г.П. Основания и фундаменты транспортных сооружений.М., «Транспорт», 1996г.

17. Глотов Н.М. Разработка руководства по предотвращению и устранению характерных повреждений оснований и фундаментов опор мостов. Отчет ЦНИИС ИС-92-2-1109-01. М., 1992.

18. Глотов Н.М., Соловьев Г.П., Фанштейн И.С. Основания и фундаменты мостов. М.:«Транспорт», 1980- 189 с.

19. Горбунов-Посадов М.И. «К вопросу об учете существования уплотненного ядра в песчаном основании при определении критической нагрузки на фундамент». Научно-технический бюллетень НИИ оснований. «Основания и фундаменты», №18-19, 1957г.

20. Горбунов-Посадов М.И. «Устойчивость фундаментов на песчаном основании». Москва, Госстройиздат, 1962г.

21. Гордон А.М., Пильдес Л.А. Эффективный метод усиления свайных фундаментов. Строительство и архитектура Москвы. М., 1976г.

22. Горяинов Н. Н., Ляховицкий Ф.М.,«Сейсмические методы в инженерной геологии», Москва, «Недра», 1979 г.

23. ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.

24. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

25. ГОСТ 12248-95. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

26. ГОСТ 19912-81. Грунты Метод полевого испытания динамическим зондированием.

27. ГОСТ 5676-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями. М., 1996.

28. ГОСТ 20069-81 Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. М., 1982

29. ГОСТ 12071-2000 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

30. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения.

31. ГОСТ 5686 94 Метод полевых испытаний сваями. М., 1996.

32. Дидух Б.И., Каспэ И.Б. Практическое применение методов размерностей и подобия в инженерно-строительных расчетах М.:Стройиздат,1975.-47с.

33. Добров Э.М. Особенности напряженно-деформированного состояния земляного полотна автомобильных дорог. Учебное пособие М.-1995г.-68с.

34. Дубов К.А. «Форма уплотненного ядра, образующегося в глинистом основании под жестким фундаментом при критической нагрузке». Сборник НИИ оснований «Основания, фундаменты и подземные сооружения », №63, Стройиздат, 1972г.

35. Евграфов Г.К., Осипов В.О. Содержание и ремонт мостов. М.,1964г.

36. Евдокимов П.Д. «Экспериментальные исследования гидротехнических сооружений на мягких грунтах». Известия ВНИИГ,т. 33, 1947г.

37. Евдокимов П.Д. «Экспериментальный метод решения основных задач механики грунтов». Известия ВНИИГ им. Веденеева, т. 47, Ленинград-Москва, Госэнергоиздат, 1952г.

38. Евдокимов П.Д. «Прочность оснований и устойчивость гидротехнических сооружений на мягких грунтах». Москва-Ленинград, Госэнергоиздат, 1956г.

39. Ефимов П.П. Усиление и реконструкция мостов.: монография. Омск СибАДИ, 1996- 154с.Технические условия проектирования военных железнодорожных мостов (проект). М., 1986.

40. Завриев И.С., Шипро Г.С. Расчеты фундаментов мостов глубокого заложения. М., 1970.- 215 с.

41. Завриев К.С. «Руководство по расчету фундаментов глубокого заложения». Москва 1981г.-153с.

42. Задириголова М.М. Радиоволновой метод в инженерной геологии. М., МГУ, 1998,- 92 с.

43. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керров И.П. «Машины для земляных работ». Москва, «Машиностроение», 1975г. 422с.

44. Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Математическая статистика. М.: Высш.шк., 1992г.-304с.:ил.

45. Инмон У, Фриман Л. Методология экспертной оценки проектных решений для систем с базами данных. М., «Финансы и статистика», 1986280 с.

46. Инструкция по проектированию железнодорожных и краткосрочных мостов и труб. М., 1982, 216 с.

47. Кананян A.C. «Экспериментальное исследование разрушения песчаного основания вертикальной нагрузкой». Сборник №24 НИИ оснований «Механика грунтов», Москва, Госстройиздат, 1954г.

48. Коноваленко А.П. «Предупреждение аварий зданий» Промышленное строительство 1967г. №1. С. 42-43.

49. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М., ВНИИНТПИ, 2000г.-202с.

50. Коновалов П.А. «Основания и фундаменты реконструируемых зданий». М., 1980. 133с.

51. Коновалов П.А. Усиление оснований и фундаментов при реконструкции. М, 1988- 145 с.,: ил.

52. Коншин Г.Г., «Вибросейсмическая диагностика эксплуатируемого земляного полотна», Москва, «Транспорт», 1994 г.

53. Косин Б.С., Овчинников И.Р. Опыт обследования, содержания, реконструкции автодорожных мостов США. Уч. пособие, Саратов, Гос.тех.инст.,2003г.- 102с.

54. Криворотов А.П. «Об условиях работы песчаного основания под подошвой вертикально нагруженного штампа». «Основание, фундаменты и механика грунтов», 1962г., №5.

55. Криворотов А.П. «Экспериментальное исследование несущей способности песчаного основания». «Основание, фундаменты и механика грунтов», 1962г., №5.

56. Кулачкин Б.И., Радкевич А.И., Александровский Ю.В., Остюков Б.С., Фундаментальные и прикладные проблемы геотехники. М., 1999-151с.

57. Кулиш В.И., Федоров О.П. Усиление оснований и фундаментов опор мостов. Хабаровск, 1996г.- 176с.

58. Левкин А.Н. «О деформации и устойчивости глинистого основания под жестким штампом». Сборник «Механика грунтов, основание и фундаменты», вып. 240. Труды МИИТ, Москва, Трансжелдориздат, 1966г.

59. Ликвидация последствий разрушения строящегося моста, «Civil Engineering», 1986, № 4, стр. 46-49.

60. Луга A.A. Комплекс исследований прочности, деформативности и устойчивости фундаментов опор мостов. М., 1967- 87с.

61. Малышев M.B. Теоретические и экспериментальные исследования несущей способности песчаного основания. М.: ВОДГЕО, 1953.

62. Медков В.И. «О деформированном состоянии толщи грунта в основании сооружений». Сборник «Механика грунтов, основание и фундаменты», вып. 100. Труды МИИТ, Москва, Трансжелдориздат, 1959г.

63. Международная конференция. Т.З.Раздел 3. Усиление оснований и фундаментов при реконструкции зданий и сооружений.М. :1996г.- 200с.

64. Миндич A.JI. «Определение перемещений грунта при вдавливании жесткого штампа». Сборник НИИ оснований «Основания, фундаменты и подземные сооружения », №63, Стройиздат, 1972г.

65. Миндич A.JI. «Экспериментальные исследования деформативных свойств и несущей способности слоя слабого грунта, подстилаемого жестким основанием» Автореферат М., 1973г. 48с.

66. Минцовский М.Ш. «О траекториях перемещения частиц песка под моделями ленточных фундаментов». «Основание, фундаменты и механика грунтов», 1961г., №4.

67. Минцковский М.Ш. «Об упругом ядре в песчаном основании под предельно нагруженным штампом». Научно-технический бюллетень НИИ оснований. «Основания и фундаменты», №18-19, 1957г.

68. Михеев В.В., Серебряный Р.В., Смородинов М.И. «О законах пластических деформаций в основании». «Основание, фундаменты и механика грунтов», 1961г., №3.

69. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. «Наука», М., 1981- 479 с.

70. Недорезов И.А., Тургумбаев Д.Д. Моделирование разрушения грунтов под гидростатическим давлением. Издательство «Киргистан», Бишкек, 2000,154с.

71. Ничипорович A.A., Хрусталев Н.Я. «Устойчивость бетонных водоподпорных сооружений на нескальных грунтах». Москва, Госстройиздат, 1957г.

72. Осипов В.О., Козьмин Ю.Г., Кирста A.A., Карапетов Э.С., Рузин Ю.Г.Содержание, реконструкция, усиление и ремонт мостов и труб. М.; «Транспорт» 1996 г.- 471с.

73. Осипов В.И., Медведев О.П. «Москва. Геология и город», Москва, АО «Московские учебники и картолитография», 1997 г.

74. Осипов В.О. Содержание и реконструкция мостов. М.: «Транспорт», 1996 г.-327с.

75. Паспорт статического плотномера конструкции МПГ «Кондор» СПГ-1. С-Петербург, 1996.

76. Пигулевский М.Х. «Физико-механические свойства рыхлых дорожных материалов». Москва, Транспечать, 1929г.

77. Пилягин A.B., Шукенбаев А.Б. Рентгенографический метод исследования деформаций оснований модельных свайных фундаментов. Труды V международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения. Т.1.М.:1996. с.137-141.

78. ПНИИИС Госстроя СССР. Рекомендации по изучению карста геофизическими методами.М.; «Стройиздат», 1986г., 108с.

79. Покровский Г.И., Федоров И.С. Моделирование прочности грунтов. Стройиздат, 1939.

80. Редкол .JI.A., Бортоломей A.A. Проблемы строительства реконструкции и эксплуатации оснований и фундаментов мостов, транспортных соединений. Саратовский Университет, 2002- 221с

81. Рекомендации по определению несущей способности свай-оболочек и буровых свай по результатам статического зондирования. ЦНИИС, Москва 1990г., 22с.

82. Ремизников B.K. Новый метод исследования деформаций грунтов и некоторые его практические приложения. Известия ВНИИГ им Веденеева, т.36. Ленинград-Москва: Госэнергоиздат, 1948.

83. Ремонт мостовой опоры с помощью эпоксидного клея. Путь и строительство железных дорог. № 12, 1984, стр. 29-30.

84. Родштейн А.Г. «Контактные напряжения под жестким фундаментом на песчаном основании». Изд. ВОДГЕО, 1952г.

85. Руководство по контролю сплошности бетона буровых столбов и конструкций типа «стена в грунте» с помощью прибора «БЕТОН-Х1» ОАО ЦНИИС, М., 2002г.88. «Руководство по методам полевых испытаний несущей способности свай и грунтов» (ЦНИИС, М., 1979).

86. Саботка З.И. «Осесиметричные и трехмерные задачи предельного равновесия неоднородных сплошных сред», переодический сборник переводов иностранных статей. «Механика», №5(69), ИЛ., 1961г.

87. Савинов A.B. Применение свай погружаемых вдавливанием для усиления и устройства фундаментов в условиях реконструкции исторической застройки. Учеб.пособие по спецкурсам для студентов спец.290300/ А.В.Савинов. -Саратов, 2000.-123 с. :ил.

88. Савич А.И., Коптев В.И., Никитин В.Н., Ященко З.Г. Сейсмоакустические методы изучения массивов скальных пород. Издательство «Недра» М., 1969г. 240с.

89. Силин К.С., Глотов Н.М. Опускные колодцы. М., Транспорт, 1971.

90. Скачко А.Н. «Исследование и совершенствование полевых методов определения модуля деформации грунтов для расчета осадок зданий и сооружений». Автореферат М., 1972г. 55с.

91. СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы. М., Госстрой СССР, 1991

92. СНиП 3.06.07-86 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний.

93. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. М., Госстрой СССР, 1985г

94. СНиП 2.05.08-84. Строительные нормы и правила. Мосты и трубы. М.,1985, 199 с.

95. СНиП 2.02.03-85. Нормы проектирования. Свайные фундаменты. М., 1985, 45 с.

96. СНиП 111-4-80* «Техника безопасности в строительстве»

97. Соколовский В.В. «Статистика сыпучей среды» Москва, Изд. АН СССР, 1942

98. Соловьев Г.П., Глотов Н.М., Леонычев A.B., Рогаткина Ж.Е., «Основания и фундаменты транспортных сооружений» М.:, «Транспорт» 1996г. 336с.

99. Сорочан Е.А., Трофименков Ю.Г. Справочник проектировщика «Основания, фундаменты и подземные сооружения». Москва, Стройиздат 1985г.

100. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. Москва «Машиностроение» 1981г.-184с., ил.

101. Технологические правила. Ремонт каменных, бетонных и железобетонных конструкций эксплуатируемых ж/д мостов. М.: «Транспорт», 1997-87с.

102. Технологический регламент по применению неразрушающего контроля сплошности свай методом «ИНАД-ЦНИИС». ОАО ЦНИИС, М., 2002г.

103. Улицкий В.М. Пронев А.К., Опыт устройства оснований и фундаментов при реконструкции на слабых грунтах. М., 1988-160 с.

104. Филатов A.B. Реконструкция и строительство фундаментов и подземных сооружений. М., 1991- 118с.

105. Цытович H.A., Березанцев В.Г., Далматов Б.Н., Абелев М.Ю. Основания и фундаменты. М., Высшая школа, 1970г.

106. Цытович H.A. Механика грунтов. Москва 1963г., 636с.

107. Чижиков П.Г. О зависимости угла внутреннего трения от параметров системы «фундамент-грунт». Труды ЦНИИС. Вып. 59, М., 1966.

108. Швец В.Б., Тарасов Б.Л., Швец Н.С. Надежность оснований и фундаментов. М., 1985. 165 с.128

109. Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург JI.K. Усиление и реконструкция фундаментов. М., 1985. 202 с.

110. Янковский J1.B. Разработка метода закрепления основания ленточных фундаментов при реконструкции. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. тех. наук:05.23.02.-Пермь, 1991-19с.: ил.114. http//geotech.ru/

111. MANUAL PET Piletest. www.piletest.com.

112. MANUAL- Sonic Integrity Testing (SIT 7.0). www.profound.nl