автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Передача на сваи дополнительной нагрузки в условиях реконструкции

Санкт-Петербургский Государственный" архитектурно-строительный университет

ПЕРЕДАЧА НА СВАЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ В УСЛОВИЯХ ' РЕКОНСТРУКЦИИ.

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты

Автореферат. диссертации на соискание ученой стейени кандидата., технических наук

На правах рукописи

\ ОСОКИН Анатолий Иванович

ГК

Санкт-Петербург 1995 г, ■

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном архитектурно-строительном университете на кафедре оснований, фундаментов и механики грунтов.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ' Далмауов Борис Иванович

, НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ - Доктор'технических наук,

профессор

Упицкий Владимир Михайлович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - Доктор технических

наук, профессор АЛ.Будин Кандидат технических наук, доцент Г.Ф.Новожилов

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ЛЕННИИПРОЕКТ,

0с)3ащита диссертации состоится "Рб" Эв Ко 5ря 1995г, в № " часов на заседании диссертационного совета К 063.3.02 в Санкт-Петербургском Государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 198005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д.4, ауд.521;£''С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальней библиотеке университета.

Авторефератразослан наяЗря 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, " Е.А.Козлоэ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В последние годы в связи с активной реконструкцией крупных исторических городов России, массовым переоборудованием и реконструкцией промышленных предприятии значительное место в научных исследованиях уделяется.,вопросам сохранения памятников архитектуры, ' надежности диагностики. технического состояния конструкций, включая фундаменты и грунты основании. Аналогичные проблемы характерны и для зарубежной практики, где основные объемы строительных работ определяются реконструкцией. Только в Москве. Санкт-Петербурге, Архангельске, Пскове и Новгороде до 2005 года намечен и реализуется огромный комплекс работ по спасению памятников архитектуры, многие из, которых возводились на деревянных сваях, либо лежнях, устраиваемых под подошвой фундаментов мелкого заложения.

Опыт реконструкции показывает, что много проблем возникает при реконструкции старых зданий на свайных фундаментах. Так, с одной стороны, обжатие оснований свайных, фундаментов приводит к развитию,процессов уплотнения грунтов околосвайного пространства, а с другой стороны, понижение уровня -подземных вод по техногенным причинам пагубно сказывается на прочностных свойствах деревянных свай и. ростверков старых здании. При реконструкции возникает потребность определения фактической несущей способности свайных фундаментов. Для фундаментов мелкого заложения имеются рекомендации по оценке влияния уплотнения грунтов основания на увеличение расчетного сопротивления грунта. Для свайных фундаментов подобные разработки отсутствуют.

Настоящая работа посвящена исследованию работы свай в составе существующего свайного фундамента, оценке возможности передачи дополнительной нагрузки на сваи в условиях реконструкции, исследочпнню влияния напряженно-деформированного состояния околосвайного массива на сопротивление грунта по острию и по боковой поверхности сваи, а также разработке рекомендаций по расчету свай для условий реконструкции. -

Целью диссертации является установление резервов несущей способности свай на основе предложенных методов расчета и специальных способов натурных испытании сван в работающем свайном ростверке без ухудшения услбвий работы свайного фундамента в целом.

Настоящая работа являлась составной частью комплексных исследований, проводимых кафедрой "Основания, фундаменты и

механика . грунтов" Санкт-Петербургского государственного, архитектурно-строительного университета (СПбГАСУ) по' программе возрождения и реконструкции исторического центра Санкт-Петербурга (региональные комплексные ■ программы "Жилище 2000" "Центр") и в соответствии с программой ГКНТ (ОЦОЭ1 задание 04.02.02с11г.).

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

). Вьщолнен анализ состояния вопроса по оценке напряженно-деформированного состояния околосвайного грунтового пространства в условиях реконструкции;

2. Разработана методика и проведены модельные исследования, по оценке влияния напряженного состояния основания на расчетные сопротивления грунта по острию "и по боковой поверхности сваи при различных соотношениях главных нормальных напряжений;

3. Выполнены натурные исследования и разработана методика по определению несущей способности сваи в составе свайного ростверка эксплуатируемого здания;

4. На основании статистического анализа известных натурных экспериментов и экспериментов автора разработана методика вероятностного прогноза' длительной несущей способности свай фундаментов реконструируемых зданий; '

5. С использованием нелинейных вариантов наследственной теории ползучести предложены уравнения состояния для прогноза длительных осадок свайных фундаментов в условиях реконструкции зданий;

6. В результате сопоставления прогноза напряженно-деформированного состояния . свайных фундаментов по предложенным методикам .с результатами. модельных' и натурных экспериментов проверена их. достоверность и разработаны рекомендации по увеличению несущей способности свай в результате уплотнения грунтов основания. •

Методы исследований, использованные в настоящей работе:

- лабораторные испытания грунтов;

- модельные испытания свай; •'''.,

- натурные испытания свай:

- статистический анализ экспериментов;

- математическая обработка экспериментов (формулирование уравнений состоянии и корреляционных зависимостей);

- сравнительный анализ инженерных расчетов, модельных экспериментов и натурных наблюдений.

Научной новизной обладают:

J

предложенная и внедренная методика раздельного определения сопротивления грунта по боковой поверхности и по острию - епшг (а.с: N0" 1534!43) "с""помощью моделирования природного напряженного состояния основания на стенде специальной консфукции;

- разработанный способ определения несущей способности сваи а ростверке эксплуатируемого здания;

- установленные закономерности изменения во арсмепи несущей способное ги н осадок сваи при ее догруженности после длительно!! эксплуатации сооружения:

- предложенные параметры временной функции и функций напряжения нелинейных уравнений наследственной теории ползучести, используемых для прогноза длительных осадок свайных фундаментов в условиях реконструкции.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подвержена комплексными, серийными полевыми, модельными экспериментами и лабораторными испытаниями грунтов, выполненными на современном оборудовании, статистической обработкой результатов. испытаний, удовлетворительной сходимостью результатов расчета по предложенным зависимостям с экспериментами.

Практическое значение работы заключается:

- в разработке способа определения несущей способности сваи в фундаменте существующего здания;

- в разработке метода определения сопротивлений грунта по боковой поверхности и острию сваи на основании.моделирования работы основания сваи в лабораторных условиях;

- в совершенствовании методик оценки несущей способности и длительных осадок свай реконструируемых здании;

- в разработке рекомендаций использования резервов несущей способности свайных фундаментов существующих зданий при их реконструкции.

Внедрение разработок осуществлено на объектах реконструкции Санкт-Петербурга (ЛНПО "Пигмент", жилой 14-ти этажный дом в г. Тосно Ленинградской области, административное здание N0 8 по ул. Полтавской, производственный корпус по ул. Фаянсовой д.20, цех Лениздата по наб.реки Фонтанки д. 59, 'илой дом по ул. Кораблестроителей д. 29, здания грузовой автобаз!,! н склада в Невском районе) Архангельска (Здание Дома Советов, подворье Соловецкого монастыря, дом купчихи Плотниковой по ул.Поморской, д.1),Гатчины(Приоратскнй Дворец),Новгорода и др.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты внедрения исследования докладывались и получили

одобрение на следующих семинарах, симпозиумах, конференциях включая международные: на Герсевановских чтениях в НИИОСП (1989г.), на ежегодных научно-технических конференциях СПбГАСУ (ЛИСИ) (1988-1994гг.), на 9-й Международной . Дунайско-Европейской конференции по механике грунтов, основаниям и фундаментам в Венгрии, Будапешт (1990 г.), на 3-м международном симпозиуме по современным полевым методам испытания грунтов в Норвегии (1991), на 9-й Международной Европейской конференции по механике грунтов в Польше г. Краков (1990), на 13ом международном конгрессе в Индии, НыоДели(1994), на Международной конференции по санации зданий исторических городов в Германии (1991), на Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения в Одессе (1990), на международном симпозиуме "Санкт-Петербург 2005" (1993, 1994), на научно-технических семинарах и совещаниях ЛДНТП, НТО Стройиндустрии (1989-1993), на 2-ой Всероссийской студенческой конференции в Йошкар-Оле (1988 г.), на научно-технической конференции в ПВИИСУ (1987г.) на научно-технической конференции "Геотехники Поволжья-1У" г.Саратов (1992 г.)..

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе: 1 брошюра, 6 авторских свидетельств и патент России, б международных публикаций.

Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х ' глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 214 страниц, из них 171 страниц машинописного текста, 35иллюстраций, 12 таблиц, 43 страницы приложений. Список литературы содержит 142 наименований.

На защиту выносятся:

методика и результаты 'определения расчетных сопротивлений грунта по острию и по боковой поверхности сваи при моделировании природного напряженного состояния на стенде специальной конструкции;

- методика и результаты определения несущей способности свай эксплуатируемых зданий;

- методика и результаты прогноза несущей способности и осадок свай при их до! ружеиии после различных сроков эксплуатации здания:

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В о 1! в е д е н и it обосновывается актуальность диссертации и сформулирована ее цель, определены научная новизна н практическая ценность.

3 первой главе дан обзор и анализ экспериментальных н теоретических исследований совместной работы свай и основания, обобщены известные результаты исследований изменения несущей способноеi и свай во времени в слабых пылевато-глннпстых груцтах, в том числе и спайных фундаментах эксплуатируемых зданий.

При оценке изменения во времени несущей способности забивных свай существенное значение имеет определение влияния на расчетные характеристики грунта напряженно-деформированного состояния околослойного массива. Важные • исследования по определению характера распределения напряжений и грунте около свай выполнена Б.В.Бахолдиным, А.А.Бартоломеем, В.Н.Брониным, Н.И.Герсевановым, В.Н.Голчбковым, Б.И.Далматовым,

Н.М.Дорошкевич, Ф.К.Лапшиным, А.Л.Луга, Н.С.Несмеловым, А. А.Оболонским. М.Перлее.м, А.В.Пилюгиным, С.М.Рак, .В.Россихпнмм. Ю.Г.Трофимепковьгм, Х.Р.Хакимовым,

А.Б.Фадеевым, В.Г.Федоровым, В.Г.Федоровским, L.Bjcrrum, H.M.Coyle, C.Reese, G.Konig, I.Koizumi, K.Ito, H.B. Seed, K.'i'er zaghi, V.Tcheng. E.Franke.'A.Vesic, T.Whitaker и др.

Анализ литературных источников показал, что нег единой точки зрения на распределение сил сопротивления грунта по длине сваи.

Разнообразие полученных исследователями эпюр распределения сил conpoi пвленпя груша зависит от вида грунта, прочностных и деформационных характеристик массива грунта, а также от форм и размеров поперечного сечения сваи. Наиболее часто используют с нелинейным увеличением сопротивления грунта по длине сваи с затуханием по параболической или гиперболической зависимостям. ■

На изменение во времени несущей способности спаи, связанное с забивкой и нагруженнем сваи в процессе возведения и эксплуатации сооружения, оказывают наибольшее влияние изменение норового давления, тиксотропное упрочнение грунта, Исследованию механизма упрочнения' грунта вокруг свай, обусловленное рассеиванием порового давления и восстановлением вторичного сцепления в глинистых грунтах после забивки сваи, посвящены работы Х.З.Бакенова,А.А.Бартоломея, Б.В.Бахолдина,

A.А.Бирюкова, С.Я.Бо'женкова.Н.М.Большакова, Б.И.Далматова, Н.М.Дорошкевнч, В.К.Дмоховского, Р.М.Нарбута, Г.Ф.Новожило- ' ва, Н.А.Цыто.вича, W.S. Housei, H.B. Seed, K.Terzaghi и др. Отмеченные процессы приводят к возрастанию несущей способности сваи. Как показано в т.еорешческих и экспериментальных исследованиях • А.А.Бартоломея, В.Н.Бронина, А.Я.Будина, Ф.К.Лапшина, В.Г.Федорова, K.Terzaghi и др. явления ползучести глинистого грунта может вызывать в зависимости от состояния грунта и характера нагружения сваи как увеличение, так и снижение несущей способности сваи во времени.

Наименее изучен вопрос об изменении несущей способности сваи (при уплотнении грунта) в процессе длительной эксплуатации сооружения. В диссертации обобщены данные об испытаниях забивных свай через длительные периоды времени после забивки. Экспериментальные и теоретические исследования изменения несущей способности свай во времени проводились: М.Ю.Абелевым, Х.З.Бакеновым, А.А.Бартоломеем, Б.В.Бахолднным, В.Н.Брошшым, Б.И.Далматовым, Х.А.Джантимировым, Л.В.Дураковой, Ф.К. Лапшиным', Г.Ф.Новожиловым, А.Е.Радугиным, А.В.Паталеевым,

B.М.Улицкнм, Б.С.Юшковым, E.I.Rubinesky, H.Green, O.Eide и др. По данным известных исследований наиболее интенсивное увеличение несущей способности сваи во времени происходит в течение первых 60 суток. Разработаны инженерные методы • расчета,позволяющие прогнозировать изменение несущей способности свай за 30, 45, 60 суточные временные интервалы после забивки. В этих методах в отличие от практического метода СНиП учитываются изменения напряженного состояния грунта при забивке сваи, прочностные и реологические свойства хрунта.

Однако методика прогноза изменения несущей способности свай за период длительной .эксплуатации свай до -настоящего времени не разработана.' Также отсутствуют способы экспериментального определения несущей способности свай в фундаментах существующих здцнин. Решение указанных задач имеет наиболее важное значение при разработке рекомендации для целей . реконструкции зданий, возведенных на свайных фундаментах.

Во второй главе описана методика и проанализированы результаты модельных исследований работы сваи в условиях реконструируемого здания.

В проводимых исследованиях была поставлена задача уточнения значений сопротивлений грунта по боковой поверхности f и по остршо сван R в лабораторных условиях, а также оценки влияния

напряженного состояния массива грунта и условии нагружсния сваи на параметры Г н Л. ----------------------

Было выполнено 4 серии испытаний. В первой серия погружение зонда гг модельной сваи проводилось в пробу груига без обжатия; вторая, третья и четвертая серии испытании проводились при приложении к пробе нагрузок, образующих соотношения главных нормальных напряжений сг^/.сТг§= 1; 2; 0,66. Опыты проводились с трехкратной повторностью.

Для проведения исследований был использован сгенд Брони-на-Морозова-Валида БМВ-1(а.с. Ыо 1483023), разработанный в СПбГАСУ. Высота лотка стенда-1,35м; диаметр-1,30м. Конструкция стенда позволяет моделировать различное напряженное состояние пробы грунта, которое задается раздельггьгм нагруженнем пробы радиальными и вертикальными напряжениями посредством создания давления в резиновых камерах.,Опыты выполнялись с воздушно-сухим песком, имеющим характеристики: \У=0,03; р= 1,63г/см'3, е=0,63. По результатам каждой серии испытаний строились графики изменения сопротивлений грунта по острию и по боковой поверхности мбдельнон сваи в зависимости от глубины ее погружения, степени гг характера обжатия пробы грунта.

Обжатие пробы грунта повышает расчетные со'противления гг . по боковой поверхности, и по острию сваи (зонда). Прггчем, сопротивление грунта погружению сваи при увеличении коэффициента бокового давления приводит к более интенсивному возрастанию сопротивления грунта по боковой поверхности сваи.

Выполненные эксперименты позволили разработать способ определения расчетных сопротивлений грунта по боковой поверхности и острию сваи в лабораторных условиях (а.с. N01534143). Сущность способа заключается в том, что в полевых условиях методом статического зондирования определяют сопротивление грунта по острию и боковой поверхности зонда. В лабораторных условиях моделируют природное напряженное .состояние, прикладывая к пробе грунта различные напряжения с различным соотношением главных нормальных напряжений, с одновременным погружением в пробу грунта стандартного зонда. При достижении в лабораторных условиях одинаковых с полевыми сопротивлений' грунта погружению зонда производит статические - испытания' в пробе грунта модельной сваи. Использование данного способа позволило существенно повысить точность определения расчетных сопротивлении грунта но боковой поверхности гг острию сван в лабораторных условиях.. Предложенный Ьпособ перспективен для определения несущей способности длинных сван большой несущей способности, испытания которых крайне дорого и трудоемко.

В т р- е т ь е й главе' дан обзор экспериментально полученных данных изменения несущей способности свай во времени применительно к- условиям реконструкции. Автором использованы материалы' испытаний свай изложенные в работах М.Ю.Лбелева, А.А.Бартоломея, Г.Ф.Новожилова, А.В.Паталеева, а так же данные исследований несущей способности забивных свай ПКТИ СПбСК, СПбО ПИ "Фундаментпроект" и результаты экспериментальных исследований аь; ора.

Для изучения кинетики упрочнения грунта вокруг сваи после ее забивки проведены серии испытаний образцов пылевато-глини-сто~о грунта, отобранного из характерных инженерно-геологических элементов экспериментальной площадки в центральной части Санкт-Петербурга. Исследования проводились на приборе вращательного среза (ПВС) конструкции В.Н.Бронйна с суглинком мягкопластичной консистенции, имеющего характеристики: W=0,29; у=19,8 kH/куб.м; Ii=0,62; е=0,7бб. У образцов грунта производило^ нарушение структуры, а затем через различные промежутки времени "отдыха" (0,5,20сут.), определялись параметры прочности грунта (сцепление и угол внутреннего трения). Указанные исследования проведены были и с образцами ненарушенной структуры. ,

Эксперименты показали,'что возрастание во времени сопротивления сдвигу грунта происходит в основном за счет увеличения параметра сцепления, которое наиболее точно описываются зависимостью

Ct =C0+kc*ln[j/*} (1)

где С/ и С0- значения сцепления в моменты времени /0 и t после перемятня образца; **=1сут - параметр, вводимый для соблюдения размерности; кс - постоянный коэффициент.

Численное значение постоянных параметров- входящих в формулу (1), оказались равными сол-ек=0.58кПа; С0(тах=3-26кПа; ' kc>res= 0.611кПа; кСтах=0.497кПа, где индексами res и шах обозначены остаточное "и максимальное значение параметров прочности при сдвиге грунта с постоянной скоростью.

Анализ результатов статических испытаний свай на ряде строительных объектов Санкт-Петербурга . через различные промежутки времени с момента погружения сваи, в том числе и в период эксплуатации здания показали, что возрастание несущей ■ способности сван по грунту происходит пропорционально логарифму времени и удовлетворительно отражаете ЗаКОНОМерНОСТЬЮ

- ----------------- Р/"" Р.' Лг^О'Л1------------------ ' П)

где Р0 =230...450 кН - иссушая способность спай ср1. „, после забивки; Кг - коэффициент характеризующий рост несущей способности сваи во времени. Коэффициент Кг зависит от показателя текучести пылева го-глинистого грунта и хорошо аппроксимируется формулой:

КГ = 0.015 + 0.49/д (3).

где ¡^-.показатель текучести грунта.

Учитывая, что большое число статических испытаний свай крайне трудоемко, задача оптимизации объема испытаний сван для получения достоверного значения их несущей способности является крайне актуальной. В настоящей работе разработана методика вероятностного прогноза возможного среднего значения несущей способности сваи на момент реконструкции, и характеристик рассеивания возможных значений вокруг среднего, т. е. дисперсии.

Предложенная методика расчета несущей способности свай реализована в программе для ПЭВМ на алгоритмическом языке СИ. Рассчитано число испытаний, при котором возможно получение оценки несущей способности сван, с заранее заданным уровнем значимости. Для расчета достаточности числа испытаний используется формула:

« = ¿^1, ' (4)

£Г

где п- количество испытаний; а- среднеквадратическое отклонение: 5- требуемая- точность; I - определяется из равенства: Ф(и =У ■' У" уровень значимости: Ф(£) - функция Лапласа.

При проведении статических испытаний свай 'в основании реконструируемых зданий наблюдается уровень нагрузки, в пределах которой осадки сваи пренебрежимо малы. Этот уровень нагрузки предложено называть порогом осадки сваи. Порог осадки сван, как показывают эксперименты автора, пропорционален логарифму времени (см. рис. 1), обуславливается возрастанием структурной прочности грунта, в результате его тиксотропного упрочнения и осадки уплотнения и описывается формулой:

Рз1Г = Р*,Г.0+У{Г/'о) ' (5)

где рхп п - порог осадки сваи после времени "отдыха", /о=10с)т.; Ч'- постоянный коэффициент, харгт.терезующпп возрастание порога осадки сваи во времени; Т - промежуток времени после забивки сваи.

Так для одного из объектов (ЛНПО "Пигмент"), постоянные коэффициенты зависимости имеют значения д(го=137кН;Ч/ = 1В0кН.

Прогрессивным способом прогноза развития во времени осадок свайных фундаментов, основанным на результатах 3 статических испытаний свай, является метод, предложенный впервые А.А.Бартоломеем (1968) и развитый в дальнейшем В.Н.Броциным и др.( 1982). Сущность способа заключается в следующем.

На основании статических испытаний свай и описания их результатов наследственной теорией ползучести составляется уравнение состояния, связывающее осадку сваи, нагрузку и время.

С помощью уравнения состояния дается прогноз осадки одиночной сваи Sot от действия средней нагрузки на сваю от возводимого сооружения.

Известными расчетными методами определяются-конечные осадки сваи SG , свайного фундамента Бф и коэффициент

; ' •• v=Ys ■ '(о

w

Иб

т '200'

* г ¿r^l

.. «СЁ

Е Щ-» :- ______1,. KJI

и ^тп>и

1А

1.» М

1Л

J.0

Рис. I. Графики зависимости порога осадки сваи на площадке N0. ■1ЛНПО "Пигмент" от времени "отдыха" и длительности работы сваи в составе сооружеш1я:^жспер1ше>тапьцъ1й;---расчитанный по формуле (5). ■•.,'•■'

Прогноз развития во времени осадки свайного сооружения производится по формуле:

st = Ч * spr

(7)

С учетом порога осадки сван известные формулы (Бронин В.Н. и др. 1982 ), используемые для прогноза одиночных свай принимаю? вид: ' .

= + (8) ■ *а 55 Ч>( Р - р5,г). . (9)

*,1=ЛР-РШ№1). (10)

где и 5Л мгновенная и развивающаяся во времени осаэдси сваи: ф и Г - нелинейные функции нагрузки описывающие

соответственно зависимости "80-Р" и "8П-Р"; (I) 0(1)- временная функция. _________ ... _ _________ • — - -

Для одного из наиболее значимых объектов (ЛИЛО "Пигмент") функциональные зависимости (9) ц (10) выражены:

Ф (р.р„г) = А(р.рш)п, (И)

(12)

(2(0 = „(13)

где А=10-3 мм кН-п :В=2 !0-3 кНт ,11=1,7; Ь0 = 1мм;

Ь=*мм - постоянные коэффициенты; !*= 1мпс - параметр, »веденный для соблюдения размерности. , ■ ■ , •

Описание результатов статических испытаний свай в моменты временя 1=30, 60 сут., 26 лет по формулам (8) .„ (13) показаны на рнс,2. Совпадение экспериментальных и расчетных графиков удовлетворительное для инженерной практики.

• При изменении нагрузок на сваи в условиях реконструкции сооружений, развитие во времени их осадки может быть описано интегральным уравнением:

/е^-г)^^) - (14)

о

где г- время приложения импульса нагрузки, I - длительность действия новой нагрузки прц реконструкции сооружения;Т-лро-межуток времени между забивкой сваи и началом реконструкции здания.

Интегральное уравнение (14) при'сложном характере под-интегральных функций наиболее удобно решать численным методом Крылова-Боголюбова. . , . - ..-.'.■■,•

6 четвертой глаце изложены' методика и результаты статических испытаний свай в фундаментах эксплуатируемых зданий на 4-х объектах г. Санкт-Петербурга. На основании анализа результатов экспериментов разработаны рекомендации по увеличению расчетных сопротивлений грун+а по острию и боковой поверхности сваи и дана оценка возможности увеличения несущей способности свай.

а)

ЛИ ■ 500 ВОР

ч

\

им %

<0О 203-

300

5СО . . 60» 780 № ,988 Р.кН

9

в \р т\

• V \\

■ ч

ии —-—и > ),...........

Рис.2 Графики зависимости осадок сваи от времени и нагрузки, пс-'ч'пшые при статических испытаниях сваи на площадке Л НПО 77 •«•ит" при времени Т: а)-30сум.; б)-60суш.; в)-27лет; 1-полных, 2 - мгновенных: 3- связанных с ползучестью грунта: ■ экспериментальные; - рассчитанные по формулам. Предлагаемая методика испытания сваи включает операции: изучение и в необходимых случаях уточнение инженерно-

о

15

I

геологических условий;*обследование несущих конструкций зданий, включая фундаменты; отрывку шурфа ниже подошвы ростверка, установку распорной рамы между ростверком и 'Испытываемой сваей, срубку головы сваи в месте примыкания к ростверку, иагружение сваи и измерение ее осадки. Достоинство предложенной методики заключается в испытании сваи без выключения ее из работы.

Среди обследуемых объектов были: промышленное каркасное здание на железобетонных сваях сечением А=35х35 см длиной Ь=*9м; 4-х этажный кирпичный жилой дом на деревянных сваях с размерами Д=25..30 см, Ь=6м: 2-х этажное кирпичное административное здание на деревянных сваях с размерами Д=40х40см, Ь=6 м; каркасное 5-ти этажное здание Лениздата на железобетонных сваях с размерами А =40x40 см , Ь=16м.

Сваи на всех указанных объектах погружены в четвертичные, поздне- и послеледниковые отложения, представленные пылеватыми, водоиасыщенными песками, мягкопластичными, текучепластич-ными и тугопластичными супесями и суглинками и по характеру работы являются висячими.

Начальная несущая способность свай определялась по динамическим и статическим испытаниям свай,(по архивным данным), по результатам статического зондирования и для контроля сравнивалась с нагрузкой от сооружения и результатами определения несущей способности I ■ аи практическим методом СНиП.

В результате сопоставленного анализа начальной несущей способности сваи и несущей способности сваи, экспериментальна установленной после длительной эксплуатации сооружения, для расчетных сопротивлений грунта предложены повышающие коэффициенты, связаннее с уплотнением- грунта от нагрузки сооружения. •

Расчетные сопротивления грунта при реконструкции здания соответственно по острию и боковой поверхности сван рекомендуется определять по формулам: .

• . 05)

г = ки/ (16)

где К[Г - повышающие коэффициенты соответственно для расчетных сопротивлений, определяемых по табл. СНиП 2.02.03-85.

Коэффициенты К{Г , к^ зависят от вида и состояния грунта и длительности работы сваи в основании эксплуатируемого сооруження(см.Таблицу 1).

Таблица 1

Грунт Значенне повышающего коэффициента К* при сроке эксплуатации здания в годах.

5-15 15-25 25-50 | свыше 50

КГг кп КГг- Ч КГг кг, КГг КГ,

Пески крупные и средней крупное™ 1.0 1.0 1.05 1.05 1.10 1.05 1.15 1.1

Пески мелкие и пылеватые водонасыщенные 1.0 1.05 1.05 1.05 1.10 1.10 1.15 1.15

Супеси пластичные 1.1 1.15 1.15 1.20 1.20 1.25 1.25 1.30

Суглинки: текучепластичные II. 0.5 -0.75 1.10 1.15 1.20 1.25 1.40 1.45 1.50 1.50

тугопластичные 11.0.25-0.5 ,10 1.10 1.15 1.15 1.20 1.25 1.30 1.30

полутвердые II .0 - 0.25 1.10 1.05 1.10 1.10 1.15 1.20 1.20 1.25

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДы

| I. Анализ отечественной и зарубежной научно-технической ' литературы показал, что вопрос изменения во времени совместной работы сваи с грунтом в процессе длительной эксплуатации сооружения мало исследован. •

2. Модельные исследования песчаного грунта на стенде БМВ -(а.с, N 1483023) показали, что увеличение коэффициента бокового давления покоя грунта приводит к росту сопротивления грунта по боковой поверхности сваи. •,-.•'.'.

3. Разработанный способ определения в лабораторных условиях расчетных сопротивлений грунта по острию и боковой поверхности сваи (а.с. N0 1534143) позволяет моделировать в стенде

. БМВ природное напряженное состояние массива грунта . и существенно повышает,точность определения несущей способности сваи на основании результатов модельных исследований.

4. Исследование водонасыщенного пылевато-глинистого 1рунта на приборе вращательного, среза ПВС-3 показали, что увеличение сцепления грунта в результате тиксотропного упрочнения ' после нарушения его" структуры происходит пропорционально логарифму времени, при этом угол внутреннего

5. На основании статических .испытаний свай, выполненных через различные промежутки - времени "отдыха - сваи или - ее "нагруження при эксплуатации сооружения установлено, что увеличении несущей способности сваи протекает длителыюе время пропорционально логарифму времени.

6. Подобие зависимостей изменения во времени параметров прочности груша при тиксотропном упрочнении . несущей способности сваи в .процессе длительной эксплуатации сооружения формирует». 'я за счс1 возрастании сцепления грунта.

7. Результаты статических испытаний свай по многим объектам свидетельствуют о том, что сваи имеют порог осадки, то есть начальную нагрузку, ниже которой осадки сваи пренебрежимо малы. Порог осадки сван увеличивается пропорционально логарифму времени её "отдыха" или длительности работы.сваи в качестве несущей конструкции эксплуатируемого здания.

8. Предложенный способ статического испытания сваи в ростверке эксплуатируемого сооружения позволяет определять несущую способность сваи без ее разгрузки, что увеличивает надежность и достоверность испытаний.

9. С использованием наследственной теории ползучести и установленного порога осадки сваи предложена методика длительного прогноза- осадок свайных фундаментов, учитывающая изменение деформационных свойств околосвайного грунта в процессе длительной эксплуатации сооружения.

10. Анализ нормативной литературы и длительных статических испытаний свай позволил предложить для различных грунтов коэффициенты, уточняющие значения расчетных сопротивлений шунта по острию и боковой поверхности для условий реконструкции зданий. • ■

-Содержание диссертации опубликовано в 29 работах,основные из них следующие: ...

1, Оценка влиянии напряженного - состояния грунта на его расчетное сопротивление по острию к боковой поверхности свай //Вопросы сельского строительства п Среднем . Поволжье. -Межвуз.сб.научдр.-Куйбышев, 1987, - С.92-96, В соавторстве с В.И.Исаевым, В.Н.Бронипым, В.М.Улицким.

2. Передача дополнительных нагрузок ца, сваи в условиях реконструкции И Фундаменты и заглубленные сооружения при реконструкции и в стесненных условиях строительства, Мат.иауч.техн.конф. - Л.; ЛДНТП, 1988, - С, 22-25. В соавторстве г В.М.Улицким, В.ВЛенинградским, ' ' чг

3. Натурные испытания свай в основании существующего здания для целей реконструкции II Использование . Натурных наблюдений для совершенствования проектирования «фундаментов и изысканий в условиях слабых грунтов, - Мат:науч.техн.семинара,-Л.: ЛДНТП, 1989. * С.31-36, В соавторстве с В.М.Улнцким.

4. Оценка несущей способности свай в основании реконструируемых зданий // Проблемы обследования, испытания, , усиления и реконструкции сооружений, - Тез.докл.науч.-произ.сем. -Даугавпилс, 1989. - С.23-25. В соавторстве с В.М.Улицким.

5. Натурные исследования несущей способности свай в . условиях реконструкции I/ Геотехника Поволжья IV,-Тез.докл.научн.техн.конф. - Саратов: СПИ, 1989. - С.50.

6. Усиление свайных фундаментов в условиях слабых грунтов // Проектирование и устройство фундаментов й условиях слабых грунтов: - Мат.науч.техн.сем. - Л.: ЛДНТП, 1990. - С.33-37. В соавторстве с В.М.Улнцким, С.В.Бровиным.

7; Способы сохранения памятников архитектуры и реконструируемых зданий на сваях и деревянных лежнях - Л.: ЛДНТП, 1990. - 34 с. В соавторстве с В.М.Улицким.

. 8. Прогноз несущей способности свай по результатам моделирования напряженного состояния основания в стенде специальной конструкции // Расчет и проектирование-свай и свайных фундаментов - II Веесоюзн.конф. в г.Одесса. - Пермь; ППИ,1990. -С. П6-117 В соавторстве с В.Н.Брониным, В.М.Улнцким.

9. Об усилении свайных фундаментов строящегося 12-этажого жилого дома в условиях слабых грунтов // Основания и фундаменты . гражданских, и промышленных зданий - Сб.тр. ЛИСИ,-Л.,1990,-. С.45-58, В соавторстве с С.Н.Сотниковым, Х.З.Бакенов,

.. В.А.Лаврентьевым, С.А.Кудрявцевым, В.А.Цой.

10. Комплексное' решение вопросов обследования, проектирования и усиления фундаментов при реконструкции //Фундаменты реставрируемых зданий и памятников архитектуры,-

, Мат.науч.-техн.конф.-Л.: ЛДНТП, 1991.-С! 8-11 В соавторстве с В.М.Улицким, Л. К.Проневым.

И. Обследование и усиление зданий на свайньус фундаментах II Использование слабых- н мерзлых грунтов в качестве оснований сооружений.-Межвуз.тематич.сб.тр.ЛИСИ.-Л., 1991.-е. 14-21. В соавторстве с В.М.Улицким, М.Б.Ласкиным. •

12. Evalution of the pile carrying capacity in the reconstructed foundations// Proceedings of the IX Krajowa konferencja mechaniki gruntow I Fundamentowania, Krakow, 1990.-p. 511-518. В соавторстве с В.М.Улнцким.

13. The pile foundation inspection and strengthening // Proc; of tht 9 Duniibe-European Conf. on Soii Mechanics and Foundation Engineering,Budapest, 1999-p. 277-282. В соавторстве с В.М.Улицким.

14. Piles bearing capacity forecast based updn field tests carried out at foundations of buildings in use It Proc. of 3rd International symposium or field measurements in Geomechanics,-Osio, 199l.-p.901-908. В соавторстве с Б.И.Даяматовым, А.Б.Фадеевым, В.М. Улицким, Х.З.Бакеиоаым.

¡5. Reconstruktion der Wohngebaude und denkmaler auf Pfah!-fundamenten // Grundbau, XII Fachtagung, Kleinnrchow, 199!-р.ЗЙ'. В соавюрстве с Б.И.Даяматовым, В.М.Улицким, А.И.Егоровым.

16. Fundamentverstarkung durch "Kettenpfanle1' bei Gebuudekonstruktionen//Proc.iX • Int.Kongress fur lndustrielles Bauen (1K1B 1991), Leipzig, 1991-p.37 В соавторстве с В.Н.Броианым, С.В.Татарииовым.

17. The saving of deformation architectural monuments on the wooden piles II Proc. XIII international Conf. on soil mechanics and foundation engineering-New Delhi-1993 В соавторстве q В.М.Улицким , А.И,Егоровым.

18. investigation of pile bearing capacity in the reconstructed building foundations *on the soft soii //int.Conf.Xi ECSMFE, Copenhagen, Denmak )995-p.p.l83-188

!9, The estimation of the foundation soil state for reconstruct ion purposes // Proc. 4th Int. Symp.-Bergamo-Italy, 1995 p.p. 67-7!. В соарторствес В.М.Улицким, А.И.Егоровым.

20...26 Изобретения по теме диссертации: защищенные авторскими сиидетельствовами: N0 1266952, No 1461853, No 1534143, No 1596015, No 1604932, No 1675485, положительное решение о ш-iiiiiui* п-гггчггп пт П7 Od fjQ Заявке