автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Разработка метода устройства фундаментов с погружением свай на заданную отметку по результатам статического зондирования

ВВЕДЕНИЕ,

ТРАДИЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ПРОМЯМЛЕННОМ И ЖИМИрОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ,

1, Традиционная технология проектировании и сооружения Фундаментов из забивных свай,

2, Традиционная методика инженерно-геологических изусканий для проектирования и сооружения свайных фундаментов,,,

3= Возможности и перспективу применения безотходной технологии погружения свай,24 Выводы по главе 1.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ,

1= Обоснование целесообразности применения безотходной технологии,

2= Прогнозирование бездефектного погружения свай,

3, Выбор параметров сваебойного оборудования,,,,,,,,,,,,,, 50 Выводы по главе 2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 64 ПОЛЕВЫЕ И СТЕНДОВЫЕ ЭКСПЕРШЕНТАЛЙШ ИССЛЕДОВАНИЯ, ,,,.,.

1, Результаты экспериментальных работ на опытных площадках

2, Экспериментальные исследования технологических параметров забивки свай,,,,,,,,,,,,,,,,,,,=,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

2.1, Методика экспериментальных работ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

2.2, Полученные результаты, их анализ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 87 Выводы по главе 3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,=,,,,,,,,,105 ПРАКТИЧЕСКОЕ ВНЭДРШМЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ,.

1, Краткая характеристика рекомендаций, разработанных по результатам исследований ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,106 2« Методика выбора сваебойного оборудования для бездефектного погружения свай на заданную отметку,.

3, Практические примеры внедрения результатов работы,,,,,,109 Выводы по главе 4,.,±Ш

ЗАГОИОЧЕНМЕ,.

Применение свайных фундаментов взамен фундаментов на естественном основании в значительной мере способствует повышению степени индустриализации строительных работ. При сооружении таких фундаментов трудоемкость работ снижается на 20.50%, сроки строительства и расход бетона сокращаются в 1,5.2 раза; существенно уменьшается и объем земляных работ /74/. Кроме того, свайные фундаменты, по сравнению с фундаментами других типов, отличаются меньшими и более равномерными осадками.

Широкое распространение получили полносборные свайные фундаменты: фундаменты со сборными ростверками, безростверковые фундаменты и фундаменты из свай-колонн.

При сооружении фундаментов из забивных свай строительные нормы предусматривают погружение последних до достижения ими заданного в проекте отказа /72/. Между тем, из-за неоднородности грунтовых условий строительных площадок проектный отказ достигается, обычно, при неодинаковой глубине погружения свай. Это обстоятельство вызывает необходимость срубки или наращивания свай и приводит к увеличению сроков, трудоемкости и стоимости строительных работ, особенно, при сооружении полносборных фундаментов. Так. по данным института БашНИИстрой, на некоторых строительных площадках объем срубленных "попов" достигает 40% общего объема погруженных свай /64/.

В ближайшие годы следует ожидать дальнейшего увеличения удельного веса свайных фундаментов, прежде всего, в силу необходимости освоения территорий со все менее благоприятными грунтовыми условиями, т.е., районов, считавшихся ранее непригодными для застройки. Эта тенденция характерна для регионов с высокой плотностью застройки, причем, как в России, так и за рубежом /64/. В этой связи, упомянутые выше недостатки, присущие методу забивки свай до заданного отказа, существенно снижают технико-экономические показатели таких фундаментов.

Для повышения эффективности свайных фундаментов со сборным ростверком, безростверковых фундаментов, а также фундаментов из свай-колонн за счет уменьшения потерь железобетона вследствие срубки голов свай в институте-'БашНИИстрой разработаны основные 4 положения метода строительства фундаментов из забивных сваи с погружением их до заданной отметки /32/,/30/. Тем не менее, в рамках данного метода существует в настоящее время немало вопросов, требующих серьезной доработки.

Так, существующая практика проектно-изыскательских работ ориентирована на традиционный метод забивки свай - "до заданного отказа". Вследствие этого, проектирование свайных Фундаментов ведется недостаточно эффективно; длина свай и их количество в большинстве проектов завышаются. Плохо проработаны вопросы, связанные с возможностью погружения свай в конкретных грунтовых условиях. Между тем, недобивка свай и последующая их срезка влекут за собой значительные потери железобетона и приводят к существенной задержке строительства.

В свете вышеизложенного, необходимо существенное совершенствование технологии проведения проектно-изыскательских работ, в том числе, более широкое и рациональное использование скоростных методов изучения грунтового основания и выбора параметров свай. Как показано в последующих глазах настоящей работы, наибольшие перспективы в данном направлении открывает ориентация на статическое зондирование грунтов.

Статическое зондирование занимает особое место среди методов полевых работ для проектирования свайных фундаментов вследствие простоты и быстроты данного метода при невысоких материальных затратах. Этот метод начал интенсивно развиваться в нашей стране после ориентации строительства на массовое применение свай (начало 60-х годов). Широкое распространение статическое зондирование получило и за рубежом, особенно, в Ниделандах и Швеции.

Однако, в области применения статического зондирования для нужд свайного фундаментостроения в настоящее время остается много недостаточно изученных вопросов, в частности, достоверного определения несущей способности забивных свай в различных грунтовых условиях, прогнозирования бездефектного погружения таких свай для конкретной строительной площадки и т.д. Это обстоятельство, во многом, снижает эффективность метода.

Целью диссертационной работы являлось научное обоснование метода сооружения свайных фундаментов с погружением свай до заданных отметок (безотходная технология погружения свай) с пае5 тановкой следующих задач:

- разработка методики изысканий, обеспечивающей погружение свай до заданной отметки и надежную работу свайного фундамента, с применением статического зондирования;

- разработка метода выбора молота., обеспечивающего бездефектное погружение свай, с учетом грунтовых характеристик.

Научная новизна заключается в том, что:

- разработан метод оценки строительной площадки для применения безотходной технологии, обеспечивающей погружение свай до заданной отметки и последующую надежную работу фундамента, на базе статического зондирования;

- предложен метод выбора молота для бездефектногс погружения свай с учетом грунтовых условий и характеристик сваи.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты, полученные автором, включены в "Рекомендации по проекторо-ванию и устройству свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки", которые использовались при проектировании и строительстве объектов гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения в Республике Башкортостан и за ее пределами.

На защиту выносятся:

- предложения по организации инженерно-геологических изысканий на базе статического зондирования, обеспечивающих погружение свай до заданных отметок и надежность работы фундамента в конкретных грунтовых условиях;

- результаты теоретических, полевых и экспериментальных исследований по обоснованию и проверке предложенного метода;

- методика выбора сваебойного оборудования, обеспечивающего бездефектное погружение свай в--зависимости от грунтовых условий и характеристик свай.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались или публиковались в трудах III Украинской научно-технической конференции по механике грунтов и фундаментостроению (Одесса 1997), Всесоюзных, региональных, республиканских и областных конференций (Свердловск 1987% Москва 1988, Уфа 1988, Уфа 1989, Тольятти 1992).

Содержание проведенных работ опубликовано автором в 8 печатных изданиях.

Выводы по главе 4

1. Приведенные примеры показывают применимость методики погружения свай до заданной отметки для объектов гражданского, | промышленного и сельского строительства.

2.Осадки зданий и сооружений, возведенных на таких фундаментах, не превышают допустимых /68/.

2.Применение фундаментов из забивных сваи с погружением последних до заданной отметки позволяет получить значительную экономию материалов, а также трудовых и материальных ресурсов при существенном сокращении сроков строительства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате приведенных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие выводы и предложения.

1. Предложенная институтом ЕашНШстрой безотходная технология погружения забивных свай на базе данных статического зондирования позволяет получать более экономичные решения фундаментов, нежели традиционная ("до заданного отказа").

2. С непосредственным участием автора определена совокупность критериев для обеспечения бездефектного погружения свай до требуемой отметки. Предложена методика расчета этих критериев.

3. Аетором разработаны основные принципы оптимизации объема изысканий под фундаменты из забивных свай с ориентацией на статическое зондирование. !

4. Автором разработана методика выбора сваебойного оборудования для обеспечения бездефектного погружения свай до требуемой отметки, учитывающая влияние различных производственных факторов:

- определение изгибающих напряжений, возникающих в свае при ее забивке;

- оценку влияния толщины деревянной прокладки в наголовнике молота на процесс забивки свай;

- определение зависимости сжимающих и растягивающих напряжений, возникающих в забивной свае при ее погружении, от технологических параметров забивки.

Для прогнозирования возможного разрушения свай при их забивке автором предложены графические зависимости, отражающие влияние на величину сжимающих и растягивающих напряжений, возникающих в свае, ее длины, энергии удара молота и толщины деревянной прокладки в наголовнике молота.

5. По результатам проверки предложенной методики на экспе-риментаьльных площадках строительства жилых домов выявлена ее пригодность в производственных условиях.

6. Показано, что применение фундаментов из забивных свай с погружением последних до заданной отметки на основании резуль

124 татов статического зондирования грунтов позволяет получать значительную экономию материалов, а также трудовых и материальных ресурсов при существенном сокращении инвестиционного цикла.

7. Предложенные автором разработки получили внедрение на объектах Республики Башкортостан, Экономический эффект от их внедрения составил более 500 тыс. руб. (в ценах 1958 г.).

8. Для дальнейших исследований в данном направлении могут быть предложены следующие вопросы:

- уточнение предложенного метода забивки свай до заданной отметки применительно к особым грунтовым условиям (просадочные, пучинистые, вечно-мерзлые грунты и т.д.);

- возможное развитие предложенной методики определения сопротивлений свай по результатам статического зондирования путем уточнений понятия однородности грунтового основания применительно к фундаментам из забивных свай,

- определение влияния характера армирования забивной сваи на величину напряжений, возникающих в ней при забивке.

1. Аббасов П.А.,Сиренко А.Н. Устройство фундаментов с применением составных модульных свай //Расчет и проектирование свай и свайных фундаментов: Тр. II Всесоюзной конференции.- Пермь, 1990.- С.182-164.

2. Бабичев 3.В.Колесник Г.С.,Рыжков И.Б.Галкин E.H. Эффективные конструкции свайных фундаментов в жилищном строительстве //На стройках России.- 1984.- N5,- С.91-99.

3. Бабичев З.В.,Коробцовский A.A.,Лешин Е.П. Полносборное здание коровника на свайном фундаменте// Сб.тр.БашНИИстроя.- М., 1968.- Вып.8.- С.51-59.

4. Бабичев 3.В.,Труфанов Б.Л.,Бахтина Т.П. К вопросу применения неразрезных сборных ростверков для жилых крупнопанельных домов серий 1-464А и 1-464Я//С6.тр.БашНИИстроя.- М.,1968.-Вып. 8.- С.36-51.

5. Еалеевских Б.С.,Бабичев 3.В.,Балеевских A.C. Экспериментальное строительство свайных опор трубопроводов//Сб.тр.НИИпром-строя.- М.,1973.- Вып.11.- С.43-51.

6. Бахолдин Б,В. О величине напряжений в сваях при забивке//Ос-нования, фундаменты и механика грунтов.- 1967.- N2.- С.7-9.

7. Бахолдин Б.В. Экспериментальные и теоретические исследования процесса взаимодействия грунта с забивными сваями и создание на их основе практических методов расчета свай: Автореф.дис. .докт.техн.наук/НЙИОСП.- М.,1987.- 48с.

8. Э.Еондарик Г.К. Динамическое и статическое зондирование грунтов в инженерной геологии.- М.:1964.- 164с.

9. Ю.Валуцкий И.И. Копры и свайные молоты.- М., МАШГИЗ.- 1950.- 88 с.

10. Васильевский Ю.И. Теория динамического расчета забивных свай морских гидротехнических сооружений:Автореф.дис.докт.техн. наук.- М.:МИСИ им. В.В.Куйбышева,1982.- 39с.

11. Временные указания по проектированию и устройству свайных•1 Ой J.lwOфундаментов из коротких забивных свай СН 216-62.-М.:Госстрой-издат,1962,

12. Герсеванов Н.М. Теория продольного упругого удара с применением к определению сопротивления свай. Собрание сочинений. --М.: Стройвоенмориздат,1948.- Т.1.

13. Гольдфельд И.3.,Фаянс Б.Л. Определение нормативных и расчетных нагрузок на свайный фундамент по данным полевых испытаний свай//Энергетическое строительство.- 1973.- №.-С. 32-35.- Еиблиогр.: С.35 (5 назв.).

14. Гончаров Б.В., Еникеев А.Х. Графоаналитический метод выбора параметров молота с учетом упругих свойств грунта и размеров свай //Строительство предприятий нефтепереработки и нефтехимии : Труды ЕашНШстроя. М. : Стройиздат, 1965. - Вып. V. - С. 138-151.

15. Гончаров Б.В., Лопатин. В.П. Об особенностях контроля забивки свай при их погружении до заданной отметки //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1978.- N2.- С.11-13.

16. Гончаров Б.В. Работы института БашНШстрой в области механизации погружения свай//Сборник докладов и сообщений по свайным фундаментам,- М.: Стройиздат,1968.- С.125-135.

17. Гончаров Б.В. Свайные опоры под технологические трубопроводы/ /Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1960,- N 5.--С.13-14.

18. Гончаров Б,В. Технология и механизация свайных работ в строительстве: Дис.докт, техн. наук / БашНШстрой.- М. ,1967. 430 е.- Еиблиогр.: С.399-430.

19. ГОСТ 5686-78. Сваи. Методы полевых испытаний.- М.,1978.

20. ГОСТ 20069-74. Грунты. Метод полевых испытаний статическим зондированием. М., "1975.

21. ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний,- М.,1996.

22. ГОСТ 24942-81.Грунты. Метод полевых испытаний эталонной сваей.- М.,1981.

23. Инструкция по применению свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки ВСН 29-76 / Ред.И.Б.Рыжкова.- Уфа: : НИИпромстрой,1976.- 18с. с прил.

24. Карпов А.П.,Козловский А.Д.,Плотникова Л.К. Определение динамических деформаций с применением метода тензометрии // Сб. тр. НИИпромстроя. М. , 1973. - Вып .XI.- С. 209-215.

25. Козаков Ю.Н.,Шишканов Г.Ф./Еуланкин Н.Ф. Уточнение параметров для расчета забивных свай в глинистых грунтах Красноярского края//0снования, фундаменты и механика грунтов.- 1981.- N3.- С.20-22.

26. Колесник Г.С., Бабичев 3.В. ,- Рыжков И.Б. Применение свайных фундаментов с погружением свай на заданную отметку/УПроекти-рование и возведение фундаментов транспортных зданий и сооружений из свай и оболочек в сложных грунтовых условиях.- Л.,1974.

27. Колесник Т.О., Бабичев 3.В/ Современный технический уровень фундаментостроения в Урало-Сибирских регионах и пути его по-вышения/УТез.доклад и сообщ. науч.- практ. конф.- Уфа, 1989.- С.3-5.

28. Колесник Г.С.,Рыжков И.Б. О погружении свай до заданного отказа и до заданной отметки/УВопросы фундаментостроения: Труды института НИИпромстрой.— Уфа: НИИпромстрой,1976.- Вып.18.- С.10-18. —•

29. Кречмер В. В. Исследование прочности железобетонных свай при забивке/УСвайные и естественные основания.: Труды научно-исследовательского сектора треста глубинных работ. Сб.10.- М.--Л.,1939.

30. Лепщнский М.Ю. Испытания бетона.- М, : Стройнадат,1980.- 360 с.

31. Лопатин В.П. Исследование и разработка методов и приборов контроля качества погружения свай-колонн и свай под сборные ростверки: Дис. канд.техн.наук / НИИпромстрой.- Уфа,1979.- 172 е.- Еиблиогр.: С.147-157.

32. Луга A.A. Свайные работы.- М.:Трансжелдориздат,1947.-180 с.

33. Маилян P.A. и др. Строительные конструкции /Маилян P.A.,Кле-чановский A.A.,Мартемьянов В.И.-М.: Высшая школа,1981.-344 с.

34. ЗЭ.Манджиков Ф.У. Применение свайных фундаментов при строительстве промышленных зданий//Промышленное строительство -1960.- т.- с.62-63.

35. Мариупольский Л.Г.,Матяшевич И.А. Расчет несущей способности забивных свай по результатам испытаний грунтов эталонными сваями//Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1983.-N1.- С.10-12.

36. Мариупольский Л.Г. 0 составе и объеме полевых исследований грунтов при инженерно-геологических изысканиях//Проектирова-ние и инженерные изыскания.- 1987.- N4.- СÊ24-26.

37. Методические рекомендации по проведению скоростных инженерно- геологических изысканий для проектирования объектов массового строительства на забивных сваях/Общ.ред.И.В.Рыжкова.- 3-е изд., пер.- Уфа: УНИИпромстрой,1983.- 26с. с прил,

38. Новожилов Г.Ф. Бездефектная технология погружения свай.- Л.: :ЛДНТП,1983.- 29с.

39. Новожилов Г.Ф. Бездефектное.погружение свай в талых и вечно-мерзлых грунтах.- Л.: Стройиздат,1987.- 112с.

40. Норшаян A.B. Опыт оценки сложности инженерно-геологических условий//Новые конструктивные и технологические решения устройства оснований и фундаментов для условий Урала: Тез.докл. обл. научн.-практ. конф.- Свердловск,1987,- С.22-23.

41. Норшаян A.B. Пути совершенствования методики погружения свай до заданной отметки // Совершенствование структуры фундамен-тостроения в организациях Минуралсибстроя СССР в XIII пятилетке; Тез,докл. и сообщений науч.-практ.конф. Уфа,1989.-- С.69-70.

42. Норшаян A.B., Рыжков И.Б. Об оптимизации изысканий под фундаменты из забивных свай // Труды VI Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения. Том 1.- М., 1998.- С.183-187.- Еиблиогр.: С.187 (6 назв.).

43. Ободовский A.A. Проектирование свайных фундаментов.-М.:Стро-йиздат,1977.- 112с.

44. Ободовский A.A. Состояние и пути дальнейшего развития конструкций свайных фундаментов/'/Совещание-семинар по обмену опытом проектирования и сооружения свайных фундаментов из коротких свай, Уфа; БашНИИстрой,1964.- С. 5-17.

45. Огоноченко В.П. Оптимизация и эффективность инженерно-геологических изысканий//Инженерная геология.- 1980.-N1,-С.14-20.

46. Паталеев A.B. Расчет свай и свайных оснований.-М.: Речиздат, 1949,- 240 с.

47. Пешковский Л.М. Фундаменты для крупнопанельных домов//Строительный бюллетень.- 1934.- N 17-18.

48. Пикулевич Л.Д. Оптимизация объемов бурения основной резерв повышения качества и эффективности инженерно-геологических изысканий//Инженерная геология.- "1979.- N11.- С.47-59.

49. Попов H.H. Забивка деревянных свай при постройке и восстановлении мостов.- Л.; Госстройиздат,1947,- 168 с.

50. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНиП 3.02.01-83)/НИИОСП им.Н.М.Герсеванова.-М.: :Стройиздат,1986.- 567с,

51. Рекомендации по проведению скоростных инженерно-геологических изысканий для проектирования объектов массового строительства/Общ.ред.И.Е.Рыжкова.-Уфа:Уфимский НИИпромстрой,1991.- 21с. с прил.

52. Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки/Общ.ред. И.Б.Рыжкова.- Уфа: Уфимский НИИпромстрой,1988.- 22с. с прил.

53. Роткевич Г.С. Определение несущей способности свай по данным зондирования//Строительство и архитектура Белоруссии.-1981.- N3.- С.34-35.

54. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений/ /НИИОСП им. Н.М.Герсеванова.- М.: Стройиздат,1977.- 376с.

55. Рыжков И.Б.,Еникеев В.М. Выбор длины свай с учетом возможности их погружения до заданной отметки//РИ. Сер.2. организация и технология строительного производства /ЦБНТИ Минпромст-роя СССР.- 1979.- Вып.6.- С.18-19.

56. Рыжков И.Б. Общая методология и практические методы применения статического зондирования грунта для проектирования свайных фундаментов; Дис докт.техн. наук / Уфимский НИИпромстрой. Уфа, 1991.- 552 с. с прил,- Библиогр.: С.524—552.

57. Рыжков И.Б., Плакс A.A., Еникеев В.М., Норшаян A.B. Опыт совершенствования проектов фундаментов /7 Вопросы совершенствования строительства: Тр.'БашНИИстроя.- Уфа,1996.- С.55-64.

58. Светинский Е.В. Устройство свайных оснований бесподвальных жилых и промышленных зданий из коротких железобетонных свай// //Искусственные основания сооружений, Сб.36.- М.:Госстройиз-дат,1959.

59. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.*- М. ,1995.

60. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты,- М.,1986.13170.