автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Разработка конструкций набивных свай в пробитых скаважинах в просадочных грунтах и методики расчета их несущей способности

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫ!* ИНСТИТУТ ни. В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рупоппсп

ДУБГОВСКИЙ Владимир Алексеевич УДК 624.154

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ НАБИВНЫХ

СВАЙ В ПРОБИТЫХ СКВАЖИНАХ В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ИХ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

05.23.02 — Основания а фуидаыепты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание учсиой стспепп кандидат технических пзуп

Моспва — 1592

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного знамени гшженерно-строителыгаи институте «ы. В. В. Куйбышева. ' Научный руководитель — кандидат технических наук, профессор

| Ш ела пин Р."

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кругов 0. И.

кандидат технических наук, доцент Капов А. П.

Ведущая организация — институт оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеасиова

Защита состоятся « ^ » 1992 г. в /-3 часов

на заседании специализированного совета Д.053.11.05 при МИСИ нм. В. В. Куйбышева по адресу: Москва, ул. Спартаковская, д. 2, ауд. К? 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МИСИ нм. В. В. Куйбышева, Ученый Совет.

Автореферат разослан < ^ > __,992 г

Ученый секретарь : специализированного совета,

ОЩМ ХАРЖГЕРМСШЛ РАБОТЫ

Актуальность теш. Практика отечественного и зарубежного фундаментостроения показывает, что в ряде случаев свайные фундаменты являются одним из наиболее прогрессивных решений, позволяющих обеспечить необходимый уровень индустриализации работ подземного никла при их высоком качестве. В нашей стране используются, в основном,забивные сваи. Несмотря на имеющуюся тенденцию расширения применения набивных свай, их удельный вес в целом по стране в общем объеме всех видов свай пока невелик - не превышает 12%.

По методу устройства набивные сваи мояно подразделить на сваи, устраиваемые без уплотнения окружающего грунта и с его уплотнением. К последним относятся и набивные сваи в пробитых сква-у-инах.

Сваи в пробитых скважинах обладают всеми преимуществами набивных свай (дешевый товарный бетон, возможность рационального армирования из условия действия только эксплуатационных нагрузок, отсутствие необходимости в срубке головных частей недопогруженных свай) "и а то же время по несущей способности на I ы3 материала близки к забивным, так как они работают в уплотненном грунте с более высокими, по сравнению с природными грунтами,физико-механическими и прочностными характеристиками.

Особенно рациональным применение фундаментов из набивных свай в пробитых скважинах может оказаться при устройстве их в сложных условиях просадочных грунтов, которые широко распространены на территории России, Украины , Казахстана. Однако широкое использование их в строительстве сдергивается недостаточным объемом экспериментальных исследований и, как следствие,.отсутствием методики расчета, позволяющей в полной мере учесть особенности работы таких свай под нагрузкой.

Из изложенного следует, что разработка эффективной конструкции свай в пробитых скважинах и технологии их изготовления, а также методики расчета несущей способности свай в просадочных грунтах является актуальной задачей.

Цельо работы является разработка конструкции набивных свай в пробитых скважинах и методики расчета их несущей способности в условиях просадочных грунтов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены оптимальные конструкции фундаментов из набивных свай и разработаны технологии их изготовления для региональных инженерно-геологических условий;

- установлены особенности работы свай в пробитых скважинах с вытрамбованным уширешгем и без утирания в просадочных грунтах;

- разработана методика расчета несущей способности набивных свай в пробитых скважинах в просадочных грунтах, учитывающая изменения свойств околосвайного грунта, связанные с технологией изготовления свай.

Практическая ценность. Предлагаемая конструкция набивных свай в пробитых скважинах позволяет расширить область применения свай в просадочных грунтах за счет их высокой экономической эффективности; по сравнению с забивными и буронабивньши сваями, а также более высокой степени их надежности.

Разработанный в диссертации метод расчета несущей способности свай позволяет учесть региональные особенности просадочных грунтов, параметры свай, способ изготовления скважины под сваю, а также влияние на несущую способность вытрамбованного уширения.

Реализация работы. Результаты исследований и предлагаемая методика расчета были использованы при проектирования фундаментов четырех объектов в г. Чимкенте. Общий экономический эффект от внедрения составил 333 тысячи рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы окладывались и получили одобрение на научно-технических конвенциях КазХГИ, начиная с 1985 года, на 1У Всесоюзном совещании по ундаментостроенкю (Уфа, 198? г.), на I региональном координаци-нном совещании-семинаре (Владивосток, 1988 г.), на республиканкой конференции молодых ученых (Алма-Ата, 1989 г.), на П Всесо-зной конференции "Современные проблемы свайного ^ундементострое-ия в СССР" (Одесса, 1990 г.), на Всесоюзной научно-практической онферендаи "Лессовые просадочные грунты как основания зданий и ооружениЯ" (Барнаул, 1990 г.), на республиканской научно-лракти-юской конЛеренпии "Проблемы строительства на просадочных грунтах кного Казахстана" (Чимкент, 1991 г.), на ГО Всесоюзном координа-(ионном совещании-семинаре (Владивосток, 1991 г.), на У13 Всесоюз-юй конференции "Экспериментальные исследования инженерных сооружена" (Суш, 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных ра-

!от.

Объем работы. Диссертационная работа включает 104 страницы машинописного текста, б таблиц, 47 рисунков, список использо-занной литературы из наименований и приложения на стра-тцах.

На защиту выносятся:

- результаты зкепериментальньас исследований крупномасштабных моделей свай в натурных условиях;

- результаты экспериментальных исследований набивных свай в различных грунтовых условиях;

- предложения по применению свай в пробитых скважинах в про-садочных грунтах;

- инженерный метод расчета несущей способности одиночных набивных свай, работающих в условиях просадочных грунтов с учетом

стадии их деформирования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В лярвой главе рассматриваются существующие методы устройства и расчета свай уплотнения, приводятся данные анализа экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению процесса деформирования грунтов при устройстве свай, а также определению и учету сил нагружающего трения в просадочных грунтах.

Обзор существующих методов устройства свай в просадочных грунтах показал, что наиболее эффективными конструкциями в ряде случаев оказываются фундаменты из набивных свай в пробитых скважинах.

Изучению процессов, происходящих в грунте при изготовлении свай уплотнения, к которым относятся как забивные, так и набивные сваи в пробитых и выштампованных скважинах, посвящены работы Багда-сарова Ю.А., Бартоломея A.A., Бахолдина Б.В., Боженнова С.Д., Бойко Н.В., Голубкова В.Н., Григорян A.A., Игонькина Н.Т., Крутова B.I1.

, Луги A.A., Раткевича К.П., Сальникова Б.А., Феклина В.И. и других. Рассмотренные данные о деформациях, происходящих в грунте при устройстве свай и вытрамбовывании в их основании ударений, а также об изменении свойств грунта за счет уплотнения,свидетельствуют об их влиянии на работу свай под нагрузкой.

Совершенствованию методов расчета несущей способности и осадок одиночных свай посвящены работы Березаицева В.Г., Горбунова-Посадова Ы.И., Григорян A.A.., Дэвиса Э., Ковалева Ю.И., Лапшина ф-К.

Поулоса X., Хамова А.П. и других.

В-последние годы развиваются методы расчета свай, основанные на нелинейных моделях деформирования грунтов. Этому вопросу посвящены работы Бартоломея A.A., Бахолдина Б.В., Бойко И.П., Бинни-кова Ю.Л., Грязновой Е.М., Дорошкевич Н.М., Зарецкого Ю.К., Кара-

5аева М.И., Макаровой И.Н., Пилягина A.B. и других. Но использование этих методов длп расчета набивных свай в пробитых скважинах при устройстве их в просадочных грунтах затруднено тем, что область их применения ограничена либо каким-то одним типом свай, либо определенными грунтовыми условиями.

Вопросам изучения изменения свойств просадочных грунтов при замачивании, особенно в грунтах П типа по просадочиоети, где на сваи действуют дополнительные силы нагружающего трения посвящены работы Абелева Ю.М., Абелева M.D., Григорян A.A., Григорян Р.Г., Корякина B.C., Крутова В.И. и других. В этих работах отмечается, что дополнительная нагрузка на сваи от действия сил нагружающего трения может достигать очень больших значений и при работе свай в условиях проседочных грунтов учет этих сил необходим.

Проведенный анализ литературных данных позволил сформулировать цель работы и определить задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований работы набивши свай в пробитых скважинах в просадочных грунтах на моделях.

Исследования проводились в г. Чимкенте на экспериментальной площадке со П типом грунтовых условий по просадочности. Модели свай были изготовлены в 1/10 их натуральной величины по технологии, аналогичной технологии изготовления свай натурных; размеров. Модели изготавливались диаметром от 5 см до 9 см, длиной от 0,8 ы до 1,6 м

с различными объемами утирешя. Всего на экспериментальной площадке было изготовлено 30 моделей свай, 10 из которых были откопаны.

Г1о результатам откопки опытных свай были определены параметры уплотненных зон грунта вокруг свай в пробитых скважинах, возникающих при их устройстве, а также размеры и форма уширедаЯ, получаемых При втрамбовывании в их основание жесткого материала.

а

Результаты откопки показали, что форма и размеры уширений в различной степени зависят от объема втрамбовываемого в основание свг жесткого материала, от диаметра пробойника (трамбовки),применяемого для устройства уширения, а также от материала уширекия. При этом наибольшее влияние на параметры уширения оказывает объем втрамбовываемого жесткого материала. Получаемое в основании сваи уиирение во всех случаях близко по форме к эллипсоиду вращения с соотношением полуосей ~~ - 1,0-1,45 в зависимости от объема втрамбовываемого материала.

Размеры уплотненной зоны вокруг свай в пробитых скважинах зависят от диаметра сваи и параметров уширения. При этом диаметр уплотненной зоны вдоль боковой поверхности сваи составляет в cpej нем 3 диаметра сваи, причем уплотнение околосвайного грунта происходит не от его поверхности, а с глубины (3-4)а!. В плоскости нижнего конца свай в пробитых скважинах без уширения образуется зона уплотненного грунта на глубину С 1,5—2,0)^.

Уплотненная зона вокруг уширения имеет форму уширения и диаметр ее меняется в зависимости от объема втрамбовываемого в основание сваи жесткого материала. В среднем диаметр уплотненной зоны составляет 3 dir (dir - диаметр уширения). В глубину уплотненная зона от низа уширения распространяется на расстояние, рав ное высоте уширения от низа сваи.

Результаты статических испытаний моделей свай позволили оце нить влияние различных факторов на несущую способность свай. Выявлено, что существенное влияние на несущую способность оказывав вытрамбованное в основании сваи уширение. При этом в зависимости от объема уширения несущая способность для свай с уширениеы в 1, 1,8 раза больше, чем для свай без уширения. Возрастание несущей способности происходит за счет увеличения доли пяты в общей несу щей способности сваи - она возрастает от 10% до 44^.

Проведенные исследования выявили такяе, что большое влияние на несущую способность спай оказывает способ изготовления скважины. Так, несущая способность сваи в пробитой сква*ине более, чем на 4(К выше несущей способности буровой сваи тех ке размеров. Причем возрастание несущей способности происходит как за счет увеличения сопротивления грунта по боковой поверхности сваи,так и под пятой.

Результаты испытаний моделей свай позволили также выявить условия передачи нагрузки сваями по боковой поверхности и пяте. Установлено соотношение между ними в зависимости от параметров свай. Выявлено, что в пределах линейной стадии деформирования происходит практически полная мобилизация сил трения грунта по боковой поверхности срзи и вся. последующая прикладываемая к ней нагрузка передается на грунт через ее пяту.

Предельное сопротивление удельных сил трения грунта по боковой поверхности, как показали исследования, практически не зависит от диаметра сваи, увеличение те глубины погружения сваи приводит к некоторому его возрастанию, но в меньшей степени, чем в СНиП 2.02. 01-83. Несколько иной характер имеет зависимость сопротивления грунта под пятой сваи, которое возрастает как при увеличении глубины погружения еааи, так и при увеличении ее диаметра.

В третьей гларе приводятся результаты экспериментальных исследований набивных свай в пробитых скважинах в натурных условиях. Исследования проводились с целью отработки технологии устройства набивных свай в пробитых скважинах в условиях просадочных грунтов, а такте проверки достоверности тех выводов, которые были сделаны на основании испытаний моделей свай.

Экспериментальные исследования проводились в г. Чимкенте на грех опытных площадках со П типом грунтовых условий,по просадоч-ности. При проведении опытных работ по пробивке скважин применялись различные модификации навесного оборудования к экскаваторам

типа Э-IOOII, Э-5011 грузоподъемностью 16 т. Проведенные работы позволили отработать технологию пробивки скважин и устройства в них свай для различных мженерно-геологмчаских условий, наиболее характерных для Южного Казахстана.

При помощи разработанного оборудования на экспериментальных площадках были изготовлены 4 сваи в пробитых скважинах и 2 - в пробуренных. Сваи имели диаметр 600 мм и отличались длиной (7,411,4 м), наличием или отсутствием вытрамбованного в основании сваи гравийного уширения, а также объемом ударения (0,75-2,0 м3).

Испытания свай на действие вертикальной статической нагрузки производились по стандартной методике при помощи специальной установки, позволяющей прикладывать к свае нагрузку до 200 т.

Результаты испытаний свай показали, что создание в основании сваи вытрамбованного упиредия из гравия приводит к заметному увеличению ее несущей способности. Так для свай длиной II м с объемом уширения 0,75 м3 несущая способность более чем на 20 % выше несущей способности сваи без уширения. Увеличение объема уширения приводит к еще большему возрастании несущей способности сваи.

Проведенные исследования выявили также, что существенное влияние на несущую способность свай оказывает способ изготовления скважины. Так для свай длиной II м с вытрамбованным в их основании уширением объемом 0,75 м3, отличающихся способом образования скважины (в пробитой или в пробуренной), несущие способности отличаются на 18 %. Причем более высокая несущая способность сваи в пробитой сквамше достигается увеличением сопротивления грунта по ее боковой поверхности, связанным с уплотнением околосвайного грунта, что свидетельствует о более эффективной работе свай в пробитых скважинах. Полученные результаты хорошо согласуются с данными модельных исследований.

С целью оценки достоверности исследований по определению

азмеров уплотненной зоны вокруг набивных свай в пробитых скважи-ах, выполненных на моделях,а такте определения фактических разме-ов уплотнения околосвайного грунте, одна из опытных свай была от-опана. Откопка сваи показала, что до глубины 1,0-1,5 м,(2,0-2,5)с^, лотность окружающего сваи грунта, в том числе и на небольшом рас-тоянии от нее, была невысокой и имела практически такое же значено, как и плотность грунта природного сложения. Ниже этой глубины лотность околосвайного грунта повышалась и с глубины 2 м,т.е.(3,0->,5)с|, ширина уплотненной зоны по длине сваи практически не меняюсь и составляла в стороны от сваи по 60-70 см, т.е.около одного (иаметра сваи.Результаты определения характеристик околосвайного 'рунта и общая картина изменения его плотности на различных рассто-жнях от сваи хорошо согласуются с результатами модельных исследований.

Откопка опытной сваи позволила также выявить наличие вокруг ;е боковой поверхности слоя переуплотненного грунта, который был фочно связан со сваей. Толщина этого слоя составляла около 5 см.

В четвертой главе на основании результатов экспериментальных «следований, с учетом установленного характера передачи нагрузки зваями на грунтовое основание^ были приняты расчетные схемы и разра-5отана методика расчета несущей способности свай в пробитых скважинах.

В качестве предпосылок при выборе расчетной схемы были приняты следующие положения, полученные на основании анализа результатов экспериментальных исследований:

1. Откопка свай показала, что при устройстве набивных свай в пробитых скважинах до глубины 2 м происходит разуплотнение окружающего грунта, которое необходимо учитывать в расчетах.

2. Слой переуплотненного грунта толщиной 5 см, образующийся при устройстве свай в пробитых скважинах, под нагрузкой работает совместно со сваей и в расчетах необходимо учитывать его размеры. ■•

3. При расчете свай без уширения принимается, что нагрузка передается на основание в уровне низа свай, а для свай с уширени-ем - в уровне низа уширения.

С учетом указанных предпосылок для расчета свай были приняты расчетные схемы, представленные на рис. I. В принятых расчетных схемах боковая поверхность сваи разделена на три участка в зависимости от характера изменения сил трения по боковой поверхности. При этом силы трения до глубины "а" принимаются равными нулю, далее в пределах второго участка толщиной "л" они линейно возрастают с глубиной после чего на третьем участке становятся постоянными. Для свай с вытрамбованным утирением в расчетной схеме учитываются также размеры уширения.

Давление в плоскости нижних концов свай в соответствии с расчетными схемами принято а виде двух равномерно-распределенных нагрузок: от усилий, передаваемых боковой поверхностью сваи и ее пятой. При этом площадь распределения давлений от усилий, передаваемых боковой поверхностью сваи, определяется в зависимости от характера распределения напряжений в соответствии с решением Б.И. Далматова, а площадь распределения давлений от нагрузок, приходящихся на пяту сваи,определяется для свай без уширения в зависимости от диаметра сваи с учетом толщины переуплотненного слоя грунта, а для свай с вытрамбованным утирением - по площади наибольшего сечения уширения. При этом по результатам экспериментальных исследований установлено, что радиус уширения можно определить по формула:

Рус7 , (I)

где Уст - объем втрамбовываемого в основание сваи жесткого материала;

- коэффициент, учитывающий форму уширения, принимаемый равным 0,55

а)

» Z

1Г*

т!

л г'

гт <§>

Рис. I. Схемы передачи нагрузки на грунт основания:

а) для свай без уширения;

б) для свай с вытрамбованным уширением.

о

г* —

^ р

А

Рис. 2. Расчетный график зависимости осадки сваи от нагрузки

Метод определения несущей способности сваи основан на построении расчетного графика зависимости осадки от нагрузки «5= /(?), для построения которого необходимо определение нагрузок на сваю на гранипе линейной и нелинейной стадии деформирования грунта, а также осадок, соответствующих различным нагрузкам (рис. 2).

В общем виде формула для определения нагрузки, передаваемой сваей на грунт им^ет вид:

= *Г7 ^/Ьг Ро ) , ( 2 )

где /Я - коэффициент условий работы сваи;

Дел- нагрузка, передаваемая боковой поверхностью сваи; - нагрузка, передаваемая пятой сваи.

При этом нагрузка, соответствующая начальному критическому давлению в основании сваи (при пределе пропорциональности) равна: - {во, . ( 3 )

Нагрузка, соответствующая предельному критическому давлению в основании сваи , при которой осадка сваи определя-

ется по формуле:

- * ( 4 )

Нагрузка, передаваемая боковой поверхностью сваи,определяется по формуле, аналогичной формул« А.А.Григорян, но с учетом изменений, полученных в результате экспериментальных исследований. Для свай в пробитых скважинах без уширения формула имеет вид:

Я* = (/¿лф'г'+Ь ]. (5)

В этой формуле периметр сваи принимается для свай в пробитых скважинах с учетом толщины переуплотненного слоя грунта

Ь см, а значения характеристик грунтов, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи £>' для просадочных грунтов определяются в водонасыщенном состоянии с учетом их уплотнения до значений плотности грунта в сухом состоянии = 1,6-1,7 г/см3.

Для свай с вытрамбованным уширением при определении нагрузки,

передаваемой боковой поверхность» сван, учитывается также работа боковой поверхности уширения. Формула имеет вид: /V = u'/nß.äjfc'/ifytf+ö)* + J *

* Л у» /¿/¿а Cr') , (6)

где Aya - высота уширения;

"j« - условный периметр уширения, определяемый радиусом

равным средне^ значению меяду радиусом сван н радиусом уширения.

Нагрузка, передаваемая пятой сваи,зависит от стадии деформирования грунта. На границе линейной стадии

/W Ä л* &*>» , ( 7 )

где fa <Гсе/г> - коэффициенты условий работы;

4 - площадь поперечного сечения сваи (для свай о уви-рением - площадь уширения в месте его наибольшего сечения);

/0» - сопротивление грунта под нижним концом сваи на границе линейной стадии, определяемое в соответствии с расчетной схемой по формуле:

/Лг - Я* - , ( 8 )

где Аш- условная площадь распределения давлений в плоскости нижнего конца сваи от действия нагрузки по ее боковой поверхности;

f#r - начальная критическая нагрузка на грунт в плоскости нижнего конца сваи, определяемая по формуле , предложенной К.Ё, Егоровым и Т.И. Финаевой для расчета начальной критической нагрузки круглого фундамента.

Нагрузка, передаваемая пятой сваи на границе нелинейной стадии определяется по формуле:

Ро,/г/> ~ ¿CJ /сл/п ( 9 }

где /f/у - сопротивление грунта под нижним концом сваи на границе нелинейной стадии, определяемое по формуле, аналогичной формуле (8) при значении предельной критической нагрузки в основании сваи т%> , определяемой в соответствии с решением Б.Г. Береэанцева, учитывающим пригруз-ку от нагрузки по боковой поверхности и веса вышележащего грунта.

Значения осадок, необходимые для построения расчетного графика S'iffi) определяются в зависимости от стадии деформирования грунта. Так на границе линейной стадии осадки определяются в соответствии с решением P.C. Шеляпина для жесткого груглого заглубленного фундамента. Б соответствии с расчетной схемой расчет осадок производится отдельно от нагрузок, передаваемых боковой поверхности} сван и ее пятой по следущиы формулам:

(ю)

л-. ÄT , ( II )

где соответственно осадки от нагрузок, передаваемых бо-

ковой поверхностью сваи и ее пятой; t/> - радиус распределения напряжений от сил бокового трения;

X' - радиус сваи с учетом толщины переуплотненного слоя грунта <$ для свай без увирения; для свай с вытрамбованным уширением ( — радиус уширешя); - модуль деформации грунта активной зоны, принимаемый с учетом уплотнения грунта в основании сваи и определяемый на основе графиков A.A. Луги в зависимости от мощности активной зоны и показателя консистенции, принимаемого при степени влажности «£- = 0,9.

Общая осадка сваи на границе линейной стадии деформирования грунта определяется по формуле:

Л = + Л°. ( 12 )

Осадка сваи при произвольном значении нагрузки в пределах нелинейной стадии деформирования грунта определяется по формуле:

- + V- л" ( 13) .

£ ( - Р**]-Л^.уJ

где - произвольное значение нагрузки на сваи в пределах между и • Формула (13) принята по аналогии с предложенной Н.В. Малышевым и Н.С. Никитиной формулой для расчета осадок фундаментов мелкого заложения в нелинейной стадии деформирования грунта.

Определив осадки при нескольких произвольных значениях нагрузок, а также зная величину начальной критической нагрузки на сваю и соответствующую ей осадку Л , можно построить расчетный ^график зависимости осадки от нагрузки. Несущая способность сваи определяется по графику при осадке, зависящей от предельного значения осадки проектируемого здания или сооружения и определяемой как для полевых испытаний свай.

Силы отрицательного трения, действующие на сваи при работе их в просадочных грунтах П типа, определяются в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.03-85, но с учетом изменения свойств грунта в результате его уплотнения и наличия вокруг сваи в пробитой скважине слоя переуплотненного грунта, работающего под нагрузкой совместно со сваей.

Проверка разработанной методики производилась путем сопоставления расчетных и экспериментальных графиков , полученных при испытании свай в инженерно-геологических условиях г. Чимкента. Анализ этих графиков показывает очень близкую сходимость расчетных и опытных данных.

Сравнение различных методов определения несущей способности свай в пробитых скважинах в условиях просадочньгх грунтов Южного' Казахстана показало, что наиболее близкие к опытным результаты получаются при использовании приведенной выше методики расчета. Максимальные отклонения расчетных данных от опытных составили 1255. По сравнению с методикой СНиП 2.02.03-85 несущая способность свай получается в 1,6 - 2,9 раза выше, что приводит к существенному сокращению проектного количества свай.

В пятой главе приводятся результаты внедрения работы в практику проектирования и строительства.. Предлагаемая методика расчета и технология устройства набивных свай были внедрены в г. Чимкенте при строительстве следующих объектов: "Лабораторно-клинический корпус бароцентра", "Пристройка пищеблока с помещениями научной группы к лабораторно-клиническоыу корпусу", "Столовая на 50 посадочных мест прибороремонтного завода", "Производственный корпус кондитерской фабрики". Общий экономический эффект от внедрения результатов работы составил 333 тысячи рублей.

выводы

I. На основании экспериментальных исследований установлены закономерности уплотнения грунта при устройстве набивных свай в пробитых скважинах. Выявлено, что вокруг сваи образуется слой переуплотненного грунта (грунтовая рубашка), работающий при нагру,Кении совместно с ней и имеющий толщину около 5 см и зона уплотненного грунта, изменение прочностных и дбформаиионных свойств которого влияет на несущую способность свай. Толщина зоны уплотнения, начиная с глубины 2 м, до которой происходит разуплотнение грунта, постоянна и составляет около одного диаметра сваи.

Под пятой сваи толщина уплотненной зоны для свай без ушире-ния составляет (1,5-2,0)^ диаметр сваи), а для свай с выт-

рамбованным упшрением равна высоте угаирения.

2. Несущая способность свай в пробитых скважинах выше несущей способности буронабивных свай на 18-55 % в зависимости от длины, диаметра сваи и объема вытрамбованного в основании сваи уширения. Происходит это, главным образом, за счет уплотнения околосвайного грунта.

3. Устройство в основании сваи вытрамбованного уширения приводит к увеличению ее несущей способности до 60 % в зависимости от объема втрамбовываемого материала. Максимальный объем жесткого материала, который можно втрамбовать в основание сваи,зависит от плотности грунта в сухом состоянии и его влажности, а также от энергии удара установки, при помощи которой осуществляется втрамбовывание и изменяется для региональных условий от 0,75 до 2,0 м3.

4. Экспериментально изучены условия передачи нагрузки сваями по их боковой поверхности и пяте. Установлено соотношение между ними в зависимости от параметров свай. Выявлено, что в пределах линейной стадии деформирования происходит практически полная мобилизация сил трения грунта По боковой поверхности и вся последующая прокладываемая к свае нагрузка передается на грунт через ее пяту.

5. Установлены и обоснованы расчетные схемы передачи нагрузки для свай без уширэния и для свай с вытрамбованным упшрением, в которых учитывается неравномерность распределения сил трения грунта по боковой поверхности. Давление в плоскости нижних концов свай принято в виде двух равномерно-распределенных нагрузок: от усилий , передаваемых боковой поверхностью сваи и ее пятой.

6. Разработана методика расчета несущей способности набивных свай в пробитых-скважинах на основе построения графика зависимости осадки от нагрузки. Методика построения графика учитыва-

ет факторы, влияющие на работу свай в пробитых скважинах: уплотнение околосвайного грунта, вытрамбованное в основании сваи уширение, параметры свай. Это позволяет с достаточной точностью построить расчетный график J* sip) . Сопоставление с графиками, полученными по результатам статических испытаний свай дает достаточно хорошую сходимость.

7. Результаты сравнения различных методов определения несущей способности свай с данными кх статических испытаний показали, что наиболее близкие к опытным результата получаются при использовании предлагаемой методики, Максимальные отклонения расчетных данных от опытных составили 12 %. По сравнению с методикой СНиП 2.02.03-85 несущая способность свай получается в 1,6 - 2,9 раза выше, что приводит к существенному сокращению проектного количества свай.

8. Исследования работы предложенной конструкции свай в пробитых скважинах в просадочных грунтах показали их высокую экономическую эффективность по сравнению с забивными и буронабивными сваями, а также более высокую степень их надежности.

9. Предлагаемая методика расчета и технология устройства набивных свай были внедрены в г. Чимкенте при строительстве на просадочных грунтах четырех объектов. Суммарный экономический эффект от внедрения составил 333 тысячи рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Устройство фундаментов в пробитых скважинах./ Югай O.K., Дубровский В.А., Сальников Б.А., Мамиров О.М. // Информационней листок .Y 87-76. КазЦИТИ Госстроя Каз.ССР, 198?.- 4 с.

2. Приватов Н.И., Дубровский В.А., Кунанбаева Я.Б. Опыт строительства зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах

в г.Чимкенте // Ускорение научко-техничесного прогресса в фунда-ментостроении: Сб.научн.тр. в 2 т., т.1. Новейтие методы исследования строительных грунтов, прогрессивные способы возведения фундаментов и устройства оснований.- М.: Стройиздат, 1987.- C.I76.

3. Югай O.K., Дубровский В.А., Сальников Б.А. Применение набивных свай в пробитых скважинах в просадочных грунтах // Прогрессивные типы фундаментов в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока и пути их внедрения в производство: Тез.докл. Владивосток, 1988.- C.I9-2I.

4. Фундаменты в пробитых скважинах./ Сальников Б.А., Бадеев А.Н., Югай O.K., Дубровский В.А., Ковальчук П.А.// Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1968,- V 6,- С.4-7.

5. Рациональные конструкции фундаментов в грунтовых условиях г.Чимкента / Югай O.K., Бровко И.О., Дубровский В.А., К.унанбаева Я.Б.// Устройство оснований и фундаментов в региональных условиях Казахстана: Тез.докл.- Алма-Ата, 1989.- С.6.

fi. Стай O.K., Дубровский В.А., Сальников Б.А. Исследования набивных свай в пробитых скважинах на моделях //Тр. П Всесоюзной конференции "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР". Расчет и проектирование свай и свайных фундаментов.- Пермь, 1990.- C.I06-I08,

7. Сваи в пробитых скважинах в грунтовых условиях Юга Казахстана// Тр. П Всесоюзной конференции "Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР". Расчет и проектирование свай и свайных фундаментов.- Пермь, 1990,- C.I33-I34.

8. Югай O.K., Дубровский В.А. Возможность применения свайных фундаментов // Метрострой.- № 8. 1989.- С.II.

9. Сальников Б.А., Бадеев А.Н., Дубровский В.А. Методика исследований фундаментов в пробитых скважинах // Метрострой.- 1989. - № 8.- C.II-I2.

10. Югай O.K., Дубровский В.А., Кунанбаева Я.В. Опыт строительства на лессовых гр/нтах в г.Чимкенте // Тез.докл.Всесоюзной научно-практической конференции "Лессовые проселочные грунта как основания зданий и сооружений". Кн. 2: Теория и метода расчета оснований и фундаментов. 4.1, Барнаул,- I990.fi С.95-98.

11. Югай O.K., Дубровский В.А. Безотходная технология изготовления набивных свай в стесненных условиях строительства // Механизированная безотходная технология возведения свайных фундаментов из свай заводской готовности: Материалы Ш Всесоюзного координационного совещания-семинара.- Владивосток, 1991С.198-199.

12. Югай O.K., Дубровский В.А. Исследование влияния формы и размеров утоирения и зон уплотненного грунта на несущую способность набивных свай // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Тез.докл. УП Всесоюзной конференции,- Оумы, 1991.- C.I54--155.

13. Доропгкевич Н.М., Дубровский В.А. Определение несущей способности набивных свай в пробитых скважинах // Проблемы строительства на просадочных грунтах Южного Казахстана: Тез.докл.респ.научно-практической конференции.- Чимкент, 1991.- С.81-84.

14. Югай O.K., Дубровский В.А. О взаимодействии уплотненного массива с окружающим лессовым грунтом // Проблемы строительства на просадочных грунтах Шного Казахстана: Тез .докл. респ.научно--практической конференции,- Чимкент, 1991.- С.21-23.

15. Югай O.K., Дубровский В.А. Опыт применения фундаментов в пробитых скважинах в инженерно-геологических условиях Чимкента// Проблем строительства на просадочных грунтах Южного Казахстана: Тез. докл. респ. научно-практической .конференции.- Чимкент, 1991..- С.60-67. ^

Г '