Грунтовые сваи: Страница не найдена | ФундаментспецбудФундаментспецбуд - Стройматериалы в Иркутске

Грунтовые сваи Москва

На слабых грунтах применяют устройство грунтовых свай. Этот метод позволяет достичь необходимого уплотнения грунта. При механическом трамбовании структура грунта разрушается и появляется уплотненный грунт не только в свае, но и вокруг нее. Таким образом избавляются от просадочных характеристик грунта. При использовании этой технологии возведения фундамента, недорогим окажется и метод сплошного трамбования, который может быть применен на больших площадях.

К несомненным плюсам устройства грунтовых свай относят заметное увеличение несущей способности слабых грунтов. Не потребуется расходов на материалы и аренду дополнительного оборудования. Применение технологии грунтовых свай позволяется добиться улучшения начальных физико-математических показателей грунта. Это приведет к возможности использования обводненных и просадочных грунтов как надежной базы для последующего строительства. Так же, при цементировании используемого грунтового материала, сваи можно применить в условиях высокого уровня грунтовых вод; возводить сооружения и дороги в болотистых местностях.

Отметим достоинства грунтовых свай:

без дополнительных расходов на материалы;
высокая скорость производства работ;
отличные прочностные показатели грунта;
экологичность и отсутствие лишнего шума при работе.

Широкое применение грунтовых свай обусловлено невысокой сметной стоимостью мелко заложенного фундамента.

Стоимость работ будет зависеть от начальных показателей грунта и объема работ. Также на цену повлияют место расположения объекта, возможные дополнительные расходы, связанные с разрешительными документами на строительство и услугами по проектированию.

Перед началом работ устанавливают тип грунта и создают сетку расположения свай. Вычисляют необходимое количество, длину и диаметр свай. Для получения скважин используют буровые машины, взрывные цепные заряды или пробивку лидером. Сваи пробивают через одну, набивая грунтом, а затем возвращаясь к пропущенным.

За короткий промежуток времени получается качественный готовый фундамент из грунтовых свай для последующего строительства.

Специалисты компании “ГеоБурСтрой” тщательно проанализируют данные и составят оптимальную смету на устройство грунтовых свай в Москве и Московской области. Подробную информацию об услугах и ценах можно получить по телефону или через форму обратной связи.

Прогрессивные конструкции висячих свай для работы в сложных грунтовых условиях — Арктика

Дальнейшие перспективы развития нефтегазовой отрасли в России тесно связаны с освоением новых нефтегазоносных районов Крайнего Севера. Одним из факторов, существенно осложняющих развитие производственной инфраструктуры, помимо погодных и климатических условий, является наличие обширных территорий с наличием сложных грунтовых условий. В существующих нормативных документах регламентирован процесс реализации проекта по устройству свайных фундаментов на всех его этапах. Это касается не только особенностей инженерно-геологических изысканий на месте будущего строительства, но и непосредственно самого этапа проектирования, включающего в себя выбор принципа использования залегаемых грунтов, а также этапов строительства объекта и последующего его технического сопровождения в течение всего срока его эксплуатации вплоть до заключительного этапа — демонтажа [1]. Кроме того, актуализированные редакции действующих нормативных документов накладывают на разрабатываемые проектные решения дополнительные ограничения, связанные с вопросами экологической безопасности и охраны окружающей среды. Очевидно, что все перечисленные факторы не могут не влиять на рост материальных и временных затрат на всех этапах реализации проектов в сложных грунтовых условиях, тем самым уменьшая их инвестиционную привлекательность, а в перспективе повышая сроки их окупаемости и снижая конкурентоспособность добываемых природных ресурсов.

Решение проблемы сокращения расходов, в том числе и при устройстве грунтовых оснований и возведении фундаментов зданий и сооружений технологической инфраструктуры транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья в условиях районов Крайнего Севера, видится с одной стороны в использовании новых материалов с улучшенными потребительскими, эксплуатационными свойствами. Примером такого подхода могут служить технологии, использующие при производстве работ нулевого цикла материалы с улучшенными теплоизолирующими свойствами, что позволяет снизить не только тепловые потери при транспорте и хранении жидких углеводородов, но одновременно и обеспечить их необходимые несущие свойства [2].

Другим перспективным инженерным решением проблемы является использование прогрессивных технологий на строительной площадке, таких, как например, направленное изменение физических и механических свойств грунтов оснований [3-5]. Подобные технологии позволяют полнее использовать местные минеральные ресурсы при устройстве грунтовых оснований зданий и сооружений, возводимых вдали от источников материалов с необходимыми строительными свойствами и баз снабжения.

Не в полной мере исчерпан потенциал и конструктивного подхода в решении проблемы снижения материальных затрат при устройстве оснований и фундаментов. Именно такой подход, как правило, в большей степени адаптирован к существующим технологиям и используемым строительным машинам и механизмам и не требует значительных дополнительных капитальных вложений для его реализации. Так, например, изменение формы поперечного сечения сваи влияет на её несущую способность по грунту основания, а изменение формы нагрузки на грунты основания может значимым образом влиять на устойчивость зданий и сооружений [6-9].

Именно такой инженерный подход и предлагается для решения комплексной проблемы возможно полного использования строительных материалов и одновременного сокращения транспортных расходов при устройстве свайных фундаментов в сложных грунтовых условиях.

Постановка задачи

Решение проблемы рационального использования строительных материалов при устройстве свайных фундаментов объектов нефтегазовой отрасли в сложных грунтовых условиях может быть реализовано в поиске новых конструкций свай, обеспечивающих без дополнительных материальных затрат бóльшую несущую способность при одновременном обеспечении технологических требований их изготовления.

Теоретические исследования

В соответствии с действующими нормативными документами несущая способность основания F_u вертикально нагруженной висячей сваи при использовании, например, многолетнемерзлых грунтов по принципу I определяется по формуле [1]:

, (1)

где γ_t — температурный коэффициент, учитывающий изменения температуры грунтов основания из-за случайных изменений температуры наружного воздуха; γ

c — коэффициент условий работы основания; R — расчетное сопротивление мёрзлого грунта под нижним концом сваи, кПа; A — площадь опирания сваи на грунт, м²; R_af_,_i — расчетное сопротивление мёрзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа; A_af_,_i — площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, м²; n — число выделенных при расчете слоев многолетнемерзлого грунта.

В свою очередь, несущая способность F_d забивных свай трения, работающих на сжимающую нагрузку, при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II определяется по формуле [10]:

, (2)

где γ_c — коэффициент условий работы сваи в грунте; γ_cR — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; A — площадь опирания сваи, м²; u — наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м; γ_cf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи; f

i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа; h_i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Несущая способность F_d набивных свай трения, работающих на сжимающую нагрузку, при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II определяется по формуле [10]:

. (3)

Анализ зависимостей (1)-(3) позволяет определить перспективные направления повышения несущей способности висячих свай, работающих в многолетнемерзлых грунтах, при использовании последних как по принципу I, так и по принципу II. Одним из таких направлений может быть увеличение площади боковой поверхности сваи, контактирующей с грунтом, без увеличения площади её поперечного сечения, что позволяет при неизменности длины сваи обеспечивать одинаковый расход строительных материалов для изготовления сваи. Очевидно, что увеличение площади контакта «боковая поверхность сваи-грунт», в свою очередь, обеспечивается увеличением длины периметра поперечного сечения. В формуле (1), в отличие от формул (2) и (3), значение периметра отсутствует в явном виде. Тем не менее, зная площадь поверхности смерзания грунта с боковой поверхностью сваи и глубину её погружения в многолетнемерзлый грунт, можно выполнить расчет данного параметра.

Для подтверждения предположения о влиянии формы поперечного сечения на несущую способность висячей сваи, работающей в многолетнемерзлых грунтах, был выполнен сравнительный расчёт. В качестве исходных данных для расчёта несущей способности вертикально нагруженной висячей сваи были использованы геометрические размеры сваи С100.35-А800 [11]. С учётом равенства площадей поперечного сечения исследуемых свай были рассчитаны геометрические размеры двух других сечений: круглого и треугольного.

При выполнении сравнительного расчёта по формуле (1) несущей способности основания F_u вертикально нагруженных висячих свай, используемых в многолетнемерзлых грунтах по принципу I [1], были приняты следующие начальные условия и допущения:

рассматриваемые сваи имеют одинаковую длину и равные площади поперечного сечения, что с удовлетворительной достоверностью обеспечивает примерно равный расход материалов на их изготовление;
многолетнемерзлые грунты основания однородны по составу и представлены незасоленными суглинками и глинами, с льдистостью i

i<0,2, температура грунта не изменяется с глубиной и равна Т₀=−1°С;
расчётные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов приняты по справочным таблицам [1];
в расчётах безразмерный температурный коэффициент γ_t, учитывающий изменения температуры грунтов основания из-за случайных изменений температуры наружного воздуха, принят равным единице γ_t =1.

Результаты расчётов представлены графически на рисунке 1.

При выполнении сравнительного расчёта по формулам (2) и (3) несущей способности F_d соответственно забивных и набивных свай трения, работающих на сжимающую нагрузку и используемых по принципу II [10], были приняты следующие начальные условия и допущения:

рассматриваемые сваи имеют одинаковую длину и равные площади поперечного сечения, что с удовлетворительной достоверностью обеспечивает примерно равный расход материалов на их изготовление;
основания однородны по составу и представлены глинистыми грунтами с показателем текучести I_L=0,3;
расчётные сопротивления грунта под нижним концом сваи и на боковой поверхности приняты по справочным таблицам [10].

Результаты расчётов несущей способности F_d для забивных свай трения представлены графически на рисунке 2, для набивных свай трения — на рисунке 3.

Лабораторные исследования

На базе научно-исследовательской лаборатории «Основания и фундаменты объектов нефтегазовой отрасли» кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология» Омского государственного технического университета были проведены стендовые испытания моделей свай (см. рисунок 4). В качестве формы поперечного сечения моделей были использованы круг, квадрат и равносторонний треугольник. В лабораторных исследованиях были использованы модели, изготовленные, как из бетона, так и из дерева (см. рисунок 5). Обязательным условием при изготовлении моделей из выбранного материала было соответственно равенство между собой площадей поперечного сечения и длин моделей:

, (4)

где A — площадь поперечного сечения соответствующей формы модели, м²; L — длина модели, м. Как для моделей, изготовленных из бетона, так и для моделей, изготовленных из дерева, площадь поперечного сечения A равнялась 0,001024 м², а длина моделей L составила 0,240 м.

РИС.4 Лабораторный стенд для изучения усилий, возникающих в процессе погружения/извлечения моделей свай различной конструкции

Условия нагружения модели имитировали погружение сваи вдавливанием в дисперсный несвязный грунт (принцип II). В качестве дисперсного несвязного грунта был использован воздушно-сухой песчаный грунт средней крупности. Скорость погружения для всех моделей была постоянной и равнялась 1,25·10^-3 м/с.

РИС.5 Модели свай, изготовленные из бетона (А) и дерева (Б)

В ходе лабораторных исследований при погружении моделей в песчаный грунт регистрировалось изменение усилия вдавливания (см. рисунок 6).

РИС.6 Изменение усилия вдавливания с течением времени для моделей свай, изготовленных из дерева, с различной формой поперечного сечения

Обсуждение

Ранее выполненными исследованиями была показана принципиальная возможность повышения несущей способности висячих свай по грунту основания [12]. Для анализа перспектив использования поперечных сечений свай, отличных от традиционных форм, таких как круг и квадрат, предлагается использовать численный параметр, характеризующий отношение периметра к площади, им ограничиваемой – u/A (см. рисунок 7). Очевидно, что чем больше его величина, тем большее расчётное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи будет достигнуто.

РИС.7 Влияние числа сторон N равностороннего N-угольника на отношение u/A для различных площадей поперечного сечения свай (по ГОСТ 19804-2012)

Как видно из представленных графиков, наибольший выигрыш по несущей способности сваи за счёт её боковой поверхности будет достигнут при использовании в качестве формы поперечного сечения равностороннего треугольника. Рост величины параметра u/A для треугольника по сравнению с квадратом составляет 14%, по сравнению с кругом – 28,6%. В то же время рост величины параметра u/A для квадрата по сравнению с кругом составляет всего 12,8%. Очевидно, что полученные численные данные характеризуют максимальное, достижимое только теоретически, значение возможного увеличения несущей способности висячей сваи.

По результатам выполненных расчётов на основе существующих инженерных методик (1)-(3) было уточнено, вне зависимости от принципа использования многолетнемерзлого грунта, влияние формы поперечного сечения сваи на её несущую способность (см. таблицу 1).

Таблица 1. Несущая способность висячих свай по грунту основания

Анализ полученных данных подтверждает значимое увеличение несущей способности висячей сваи и перспективность при использовании в качестве поперечного сечения равностороннего треугольника в сравнении, как с круглым, так и с квадратным сечениями. Имеющий место разброс полученных значений увеличения несущей способности сваи обусловлен не только принципом использования многолетнемерзлых грунтов, но и самими грунтами (их составом и свойствами), а также геометрическими параметрами сваи, характером применяемых для устройства свайных фундаментов технологий и рядом других факторов.

Полученные теоретические данные получили подтверждение в ходе выполнения лабораторных исследований с моделями свай, имеющих различную форму поперечного сечения (см. таблицу 2).

Таблица 2. Максимальное усилие вдавливания моделей свай в песчаный грунт

Как видно из представленных данных, наибольший прирост в 26,7% максимального усилия вдавливания по сравнению с цилиндрической моделью наблюдался при испытании модели с треугольным поперечным сечением. У модели с квадратным поперечным сечением этот прирост составил всего 12%. Наблюдаемый прирост максимального усилия вдавливания для модели с треугольным сечением по сравнению с моделью имеющей квадратной сечение составил 13,1%.

Заключение

Решение проблемы снижения капитальных затрат на этапе строительства зданий и сооружений технологической инфраструктуры нефтяной и газовой отрасли возможно, в том числе, и благодаря внедрению прогрессивных конструкций свайных фундаментов [13,14]. Результаты выполненных исследований позволяют сделать вывод о перспективности использования прогрессивных конструкций висячих свай с поперечным сечением в форме равностороннего треугольника в условиях многолетнемерзлых грунтов. Предлагаемое конструктивное решение позволяет рационально использовать строительные материалы, обеспечивая одновременно снижение массы изделия без ухудшения его эксплуатационных свойств. Уменьшение массы изделия, в свою очередь, приведёт к снижению транспортных расходов, доля которых при освоении новых месторождений традиционно достаточно велика. Кроме того, необходимо отметить и такое важное качество предлагаемого решения, как простота технологии изготовления свай с треугольным поперечным сечением, что, очевидно, должно способствовать быстрому и безболезненному освоению производством новой продукции.

Литература

[1] СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88».

[2] Gruzin, A. V. The Artificial Additives Effect to Soil Deformation Characteristics of Oil and Oil Products Storage Tanks Foundation / A.V. Gruzin, V.V. Tokarev, V.V. Shalai, Yu.V. Logunova // Procedia Engineering. – 2015. – №113. – pp. 158-168. – DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.311.

[3] Абраменков Д.Э., Грузин А.В., Грузин В.В., Нуждин Л.В. Технология и механизация подготовки оснований и устройства свайных фундаментов / Под общ. ред. В.В.Грузина. – Караганда: Болашак-Баспа, 2002. – 264 с.

[4] Абраменков, Д. Э. Средства механизации и технология строительного производства: монография / Д.Э. Абраменков, А.В. Грузин, В.В. Грузин ; под общ. ред. д.т.н., проф. Э.А. Абраменкова. – Saarbrucken, Germany: Рalmarium academic publishing, 2012. – 327 с.

[5] Gruzin, A. V. Theoretical researches of rammer’s operating element dynamics in a soil foundation of oil and oil products storage tank / A.V. Gruzin, V.V. Gruzin, V.V. Shalay // Procedia Engineering. – 2016. – №152. – pp. 182-189. – DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.689.

[6] Русанова А.Д. Забивная свая повышенной несущей способности / А.Д. Русанова, А.Ю. Ваганов, Е.О. Фомин, А.В. Грузин // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность. – 2015. – №2. – С.131–135.

[7] Грузин, А. В. Влияние геометрии фундаментов объектов трубопроводного транспорта углеводородов на пространственное распределение сжимающих напряжений в их грунтовых основаниях / А. В. Грузин, В. В. Грузин // Деловой журнал Neftegaz.RU. – М.: ООО Инф. агентство Нефтегаз.РУ интернэшнл. – 2017. – №12. – С.18–25.

[8] Gruzin, A. V. Method of the cast-in-place friction pile well walls local soil compaction [Electronic resource] / A. V. Gruzin, V. V. Gruzin // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1050. – DOI: 10.1088/1742-6596/1050/1/012031.

[9] Грузин А. В., Грузин В. В. Приём локального уплотнения грунта стенок скважины висячей набивной сваи // Проблемы машиноведения: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. (Россия, Омск, 27-28 февр. 2018 г.). – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2018. – С. 50-55.

[10] СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85».

[11] ГОСТ19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия».

[12] Грузин А.В., Грузин В.В. Анализ удельной несущей способности свай с различной формой поперечного сечения. // Актуальные проблемы современности: Международный научный журнал. – Караганда: Болашак-Баспа, 2009. – №12(46). – С. 27–30.

[13] Свая : иннов. пат. 29424 Республика Казахстан, МПК⁷ E02D 5/30, E02D 27/35 / В. В. Грузин, А. В. Грузин, А. П. Ищенко, Л. С. Щеглов, В. М. Смирнов, Т. К. Балгабеков; заявитель и патентообладатель АО «Казахский агротехнический университет им С. Сейфуллина. – №2014/0112.1; заявл. 03.02.14; опубл. 25.12.14., Бюл. №12. – 1 с.: ил.

[14] Свая : пат. 2594499 Российская Федерация, МПК⁷ Е02D 5/30 / А. В. Грузин, А. Д. Русанова, Л. Б. Антропова, А. Ю. Ваганов, Е. О. Фомин; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет». – № 2015111914/03; заявл. 01.04.15; опубл. 20.08.16, Бюл. № 23. – 1 с.: ил.

Применение винтовых свай, объединенных бетонным ростверком, в сложных грунтовых условиях

Пучинистый грунт – дисперсный, увеличивающийся в объеме при переходе из талого в мерзлое состояние из-за образования ледяных кристаллов и имеющий относительную деформацию морозного пучения εfh >= 0,01.

Водонасыщенность – это степень заполнения водой объема грунтовых пор. Главная причина возникновения морозного сезонного пучения грунтов – нахождение в их структуре воды, переходящей в твердое состояние (лед) во время сезонного замерзания.

Находящиеся в таких грунтах фундаменты также подвергаются подъему, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения, как правило, неравномерны, подъем фундаментных конструкций также происходит неравномерно, а со временем еще и накапливается. В результате надземные части зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям от пучения особенно подвержены легкие строения (большинство малоэтажных зданий).

В соответствии с нормами проектирования оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в обводненных пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва конструкции освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями, в результате чего фундаменты выпучиваются.

Таким образом, материалоемкие и дорогие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания в указанных условиях, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах. Приходится осушать грунт или закладывать фундамент на глубину, превосходящую глубину промерзания в 2 раза, что позволяет компенсировать воздействие касательных сил морозного пучения.

Поэтому в таких грунтах часто используют технологию «плавающая плита». Она двигается вместе с домом в зависимости от пучения, сводя к минимуму риск возникновения трещин, просадки и разрушения.

Конструкция плавающей плиты – это армированный бетон, уложенный на слой гидроизоляции, расположенный поверх песчано-гравийной «подушки».

Значительный минус такой конструкции – высокая цена, в которую входит как расходы на материалы (в основном бетона), так и на оборудование, и трудоемкое строительство.

1.1. Бетонный ростверк на винтовых сваях в пучинистом водонасыщенном грунте

Еще один метод для строительства на пучинистых обводненных грунтах объектов ИЖС – винтовые сваи, объединенные мелкозаглубленным монолитным бетонным ростверком, который закладывают на глубине 15, 30, 45 или 60 см от поверхности грунта. Винтовые сваи устанавливаются в грунт так, чтобы нижняя лопасть находилась за границей сезонного промерзания грунта, что:

снижает расход материалов и, соответственно, стоимость строительства;
обеспечивает устойчивость фундамента против действия сил морозного пучения.

Возникающие при морозном пучении усилия (касательные силы морозного пучения), оказываемые на винтовые сваи (за счет их конструктивных особенностей – минимального трения по боковой поверхности), становятся незначительными в сравнении со всеми другими видами свай, например, забивными, буронабивными и т. д. Несущая способность в таком фундаменте обеспечивается прежде всего лопастью, а не трением по боковой поверхности (подробнее о воздействии морозного пучения на разные сваи в статье «Влияние морозного пучения на разные типы винтовых свай»).

Основной принцип конструирования свайно-винтовых фундаментов для зданий, возводимых на обводненных пучинистых грунтах в том, что винтовые сваи служат для восприятия усилий от сезоннопромерзающего грунта основания, а монолитный ростверк объединяет их в единую систему и образует достаточно жесткую горизонтальную основу, которая перераспределяет воздействия от неравномерных грунтовых деформаций.

Песчаные (грунтовые) набивные и грунтобетонные сваи

Песчаные (грунтовые) набивные и грунтобетонные сваи применяют для уплотнения слабых грунтов. В этих случаях используют самоходные стреловые краны со специальными приспособлениями в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастиым раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину (рис. VIII.22). Когда труба движется вверх, кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в грунте, а песок (сухой грунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от погружателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м.
В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают раство-ронасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в раство-росмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет грунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки грунта.

VIII.22. Схема устройства песчаных (грунтовых) набивных свай
а — погружение обсадной трубы; б — извлечение трубы; в — раскрывающийся на-коиечннк; 1 — вибропогружатель; 2 — обсадная труба; 3 — шарнир; 4 — створка наконечника; 5 — кольцо

Статьи

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТОВ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МНОГОЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА В РОСТОВЕ-НА-ДОНУ

Вестник МГСУ 5/2018 Том 13

Стешенко Дмитрий Михайлович - Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ) кандидат технических наук, доцент, директор Международного геотехнического центра, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Козубаль Януш Виталиш - Вроцлавский технологический университет доктор-инженер, доцент, Вроцлавский технологический университет, 50-370, Польша, г. Вроцлав, ул. Выбрежье Выспьянскего, д. 27; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Головань Роман Николаевич - ООО «ДОН Гидроспецфундаментстрой» инженер, ООО «ДОН Гидроспецфундаментстрой», 344018, г. Ростов-на-Дону, ул. Козлова, д. 65В; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Абдураимова Мария Абдурашидовна - Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ) инженер Международного геотехнического центра, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Зеленко Александр Александрович - Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ) аспирант, кафедра строительства, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Ревегук Андрей Алексеевич - Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ) аспирант, кафедра строительства, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Страницы 587-598

Предмет исследования: технологические параметры и расчетные схемы устройства комбинированного свайно-плитного фундамента (КСПФ). Произведена оценка влияния уплотнения грунтов основания грунтовыми сваями в формировании напряженно-деформированного состояния системы «плита — свая — грунтовое основание». Цель: с целью снижения стоимости и сроков возведения фундаментов, разработки эффективных методик проектирования проведена оценка внедрения комплексной технологии устройства КСПФ при строительстве здания повышенной этажности в условиях распространения просадочных грунтов. Материалы и методы: данные полевых и лабораторных исследований для определения физико-механических свойств грунтов в основании (влажность, удельный и объемный вес, влажность на границах раскатывания и текучести), зернового (гранулометрического) и микроагрегатного состава, характеристик набухания и усадки, характеристик прочности и деформируемости (одноплоскостной срез, консолидированно-дренированные испытания), характеристик просадочности, коэффициента фильтрации; испытания грунтов статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками; компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния основания программным комплексом Plaxis 2D. Результаты: результатом полевых и лабораторных экспериментов стало внедрение комплексной технологии устройства свайно-плитного фундамента на просадочных грунтах в условиях плотной городской застройки. Выводы: предложенная методика проектирования комбинированного свайно-плитного фундамента позволила улучшить строительные свойства грунтов, значительно повысить несущую способность свайной части, уменьшить глубину заложения свай и эффективно вовлечь в работу грунты основания пролетной части фундамента. Данная методика дает значительный экономический эффект и сокращает сроки строительства.

DOI: 10.22227/1997-0935.2018.5.587-598

Библиографический список

Абелев Ю.М. Изготовление грунтовых свай в лессовых грунтах // Строительная промышленность. 1936. № 4. С. 4-8.
Абелев Ю.М. Основные результаты изучения особенностей строительных свойств лессовидных грунтов и методов их упрочнения // Строительство на лессовидных грунтах : по материалам Совещания по строительству на лессовидных грунтах (23-25 марта 1938 г. ). М.-Харьков : Госстройиздат, 1936.
Абелев Ю.М. Основы проектирования и строительства на макропористых грунтах. М. : Стройвоенмориздат, 1948. 204 с.
Абелев Ю.М. Основы проектирования и строительства на просадочных макропористых грунтах. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1979. 271 с.
Пат. РФ № 2135691, МПК E02D5/34. Способ возведения буронабивной сваи / авт. и патентообл. Галай Б.Ф.; заяв. 98120297/03; опубл. 27.08.1999.
Галай Б.Ф., Столяров В.Г. Шнековый способ глубинного уплотнения грунтов и устройства буронабивных свай (В помощь проектировщику) // Промышленное и гражданское строительство. 2000. № 10. С. 23-24.
Танов Е.И., Площадный В.Я. Шнековый буровой инструмент : Справ. М. : Недра, 1985. 109 с.
Горбунов-Посадов М.И., Ильичев В.А., Крутов В.И. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения / под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. М. : Стройиздат, 1985. 479 с. (Справочник проектировщика)
Бабанов В.В., Шашкин В.А. Расчетный анализ работы свайных фундаментов с низким и высоким ростверками с учетом нелинейной работы основания // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2012. № 2. С. 2-7.
Малек Алла Саид Мухамед Абдул. Напряженно-деформированное состояние преобразованного основания фундаментов : автореф. дис. … канд. техн. н. М., 2009. 23 с.
Тер-Мартиросян З.Г., Малек Алла Саид Мухамед Абдул. Напряженно-деформированное состояние слоя грунта в процессе его уплотнения грунтовыми сваями и последующего нагружения его под воздействием внешней нагрузки // Вестник МГСУ. 2008. № 2. С. 96-106.
Тер-Мартиросян З.Г., Пронозин Я.А., Степанов М.А. Обоснование использования свайно-оболочечных фундаментов с предварительно напряженным грунтовым основанием // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2012. № 4. С. 2-5.
Коновалов П.А., Коновалов В.П. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. 5-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во АСВ, 2011. 384 с.
Лебедев В.И., Ильичев В.В., Шевцов К.П., Индюков А.Т. Полевые методы инженерно-геологических изысканий. М. : Недра, 1988. 142 с.
Ребрик Б.М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Недра, 1979. 253 с.

Скачать статью

Геомаркетинг » Опыт уплотнения просадочных грунтов на Северном Кавказе

Опыт уплотнения просадочных грунтов на Северном Кавказе

Авторы: Галай Б.Ф., Сербин В.В., Галай О.Б.

АННОТАЦИЯ

На Северном Кавказе лессовые грунты занимают 80% площади. Их мощность достигает 130–140 м, мощность просадочной толщи — до 50–55 м, а просадка от собственного веса — до 2–2,5 м. В этих условиях многие здания и сооружения испытали аварийные деформации не только в связи с ошибками изыскателей, проектировщиков и строителей, но также из-за недостатков нормативных технических документов, обнаруженных практикой строительства на просадочных грунтах региона. Предварительное замачивание котлованов для уплотнения просадочных грунтов большой мощности и стабилизации просадки требует в 2–4 раза больше воды, чем указано в строительных нормативных документах. Предварительное замачивание с глубинными взрывами (гидровзрывной метод) при одновременном взрыве всех зарядов взрывчатых веществ и избыточном увлажнении просадочной толщи требует больших безопасных расстояний и приводит к заболачиванию котлованов после взрывов. Грунтовые сваи, изготовленные в скважинах с помощью удлиненных зарядов или пробивкой скважин станками ударно-канатного бурения, невозможно применять в условиях плотной городской застройки и при восстановлении аварийных зданий и сооружений. Химическое закрепление силикатизацией и обжиг просадочных грунтов оказались неэффективными на многих объектах Северного Кавказа из-за высокой стоимости и ограниченной области применения. Сообщается о неудачном опыте применения буроинъекционных свай при закреплении оснований аварийных зданий. В данной работе описано применение двух усовершенствованных методов глубинного уплотнения просадочных грунтов, получивших распространение при укреплении оснований вновь строящихся и аварийных зданий и сооружений — гидровзрывной метод и грунтовые сваи, изготовленные шнековым способом.

Грунт сваи — обзор

4.5.2 Характеристики грунта

Первым важным шагом является знание характеристик грунта, чтобы мы могли хорошо представить их в аналитической модели взаимодействия грунтовых свай под циклической нагрузкой и их поведения.

Как обсуждалось в предыдущих разделах, точность испытаний на месте и лабораторных испытаний очень важна, поскольку они могут существенно повлиять на конструкцию сваи. Некоторые специальные проекты создают прототип модели сваи и проводят испытания для измерения ее поведения.

Согласно McClelland и Ehlers (1986), испытания на месте, такие как испытание лопастей, CPTU и другие испытания, предоставляют необходимую информацию о поведении почвы с ее поведением напряжения-деформации.

Испытание на месте может также определить поведение грунта в долгосрочной перспективе, такое как нагрузка на ползучесть, а также поведение грунта при циклической нагрузке.

Проведение лабораторных испытаний отобранной пробы может предоставить характеристики напряженно-деформированного состояния грунта в различных слоях, кроме того, лабораторные испытания могут изучить напряжения на месте при ремоделировании и обратном уплотнении, которые возникают в результате установки свай.

Образцы грунта во время испытаний должны быть выполнены при различных граничных условиях, таких как трехосный, простой сдвиг и межфазный сдвиг, а также с разными уровнями хронологии устойчивого и циклического сдвига для моделирования условий нагружения на месте.

Еще одним важным источником данных для разработки характеристик грунта для анализа циклических нагрузок являются испытания модели и прототипа свай. По данным Bogard et al. (1985) и Karlsrud and Haugen (1985), модельные сваи могут быть хорошо оснащены инструментами, и можно проводить повторные испытания в почвах и для различных нагрузок.

Геометрический масштаб, масштаб времени и другие эффекты моделирования следует тщательно учитывать при применении результатов испытаний модели к анализу поведения прототипа. Как обсуждали Пеллетье и Дойл (1982) и Аруп и др. (1986) данные нагрузочных испытаний прототипных свай полезны для калибровки аналитических моделей.

Такие тесты, даже если они не имеют высокой инструментальной базы, могут предоставить данные для руководства разработкой аналитических моделей. Эти тесты также могут предоставить данные для проверки результатов характеристик почвы и аналитических моделей.

Прототип испытания свайной нагрузки в сочетании с натурными и лабораторными испытаниями грунта и реалистичными аналитическими моделями может обеспечить необходимую основу для реалистичной оценки реакции свай на циклические осевые нагрузки.

Фундамент должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать статические, циклические и переходные нагрузки без чрезмерных деформаций или вибраций платформы. Особое внимание следует уделять влиянию циклических и переходных нагрузок на прочность несущих грунтов, а также на реакцию свай.

Очень важно учитывать возможность перемещения морского дна относительно элементов фундамента, и силы, вызванные такими перемещениями, если они предполагаются, должны быть учтены при проектировании.

Основные принципы и классификации свайных фундаментов

Введение

Неглубокие и глубокие фундаменты обозначают относительную глубину почвы, на которой построены здания. Когда глубина фундамента меньше ширины основания и меньше десяти футов, это неглубокий фундамент.Фундаменты неглубокого заложения используются, когда поверхностный грунт достаточно прочен, чтобы выдерживать приложенные нагрузки. Если глубина фундамента больше ширины фундамента здания, это глубокий фундамент. Глубокие фундаменты часто используются для передачи строительных нагрузок глубже в землю.

Условия, при которых используется глубокий фундамент

· Грунт у поверхности, который имеет относительно слабую несущую способность (700 фунтов на квадратный фут или меньше)

· Грунт у поверхности, содержащий экспансивные глины (усадка / набухающие почвы)

· Поверхностные почвы, уязвимые для удаления в результате эрозии или размыва

Классификация глубоких фундаментов

Глубокие фундаменты подразделяются на три категории:

· Свайные фундаменты

· Фундаменты скважин

· Фундаменты кессона

Типы фундаментов и базовые механизмы, участвующие в классификации глубоких фундаментов, рассматриваются в нашем учебном курсе по экзамену FE Civil для тех, кто готовится стать инженером, проходящим обучение.

Свайный фундамент

Свайный фундамент определяется как серия колонн, построенных или вставленных в грунт для передачи нагрузок на более низкий уровень грунта. Свая — это длинный цилиндр, состоящий из прочного материала, например, бетона. Сваи вдавливаются в землю, чтобы служить устойчивой опорой для построенных на них конструкций. Сваи переносят нагрузки от конструкций на твердые породы, скалы или грунт с высокой несущей способностью. Сваи поддерживают конструкцию, оставаясь прочно уложенными в почву.Поскольку свайные основания закладываются в почву, они более устойчивы к эрозии и размыву.

Устройство свайного фундамента

Сваи сначала закладываются на уровне земли, а затем забиваются или забиваются в землю с помощью сваебойного станка. Сваебойщик — это машина, которая держит сваю вертикально и забивает ее в землю. Удары повторяются, когда тяжелый груз поднимается и опускается на сваю. Сваи следует забивать в землю до тех пор, пока не будет достигнута точка отказа, то есть точка, в которой сваю нельзя забивать в грунт дальше.Метод установки сваи является важным фактором структурной целостности свайного фундамента. Метод забивной сваи является идеальным вариантом, поскольку он меньше всего нарушает поддерживающий грунт вокруг сваи и обеспечивает максимальную несущую способность каждой сваи. Поскольку у каждой сваи есть зона воздействия на почву вокруг нее, сваи должны располагаться достаточно далеко друг от друга, чтобы нагрузки распределялись равномерно.

Категории свай

· В зависимости от назначения сваи подразделяются на несущие, фрикционные, фрикционно-несущие, несущие сваи, направляющие сваи и шпунтовые сваи.

· По составу материалов сваи классифицируются как деревянные, бетонные, песчаные или стальные.

1) Несущие сваи забиваются в землю до достижения твердого слоя. Несущие сваи опираются на твердые породы и действуют как столбы для поддержки конструкции. Несущие сваи допускают вертикальные нагрузки и передают нагрузку здания на твердый слой под ними.

2) Фрикционные сваи используются, когда почва мягкая и нет твердых слоев.Эти сваи длинные, а поверхности имеют шероховатую поверхность для увеличения площади поверхности и повышения сопротивления трения. Они оказывают сопротивление трению между своей внешней поверхностью и контактирующей почвой. Сваи трения не опираются на твердые слои.

3) Бетонные сваи забиваются под наклоном, чтобы выдерживать наклонные нагрузки.

4) Направляющие сваи используются при формировании коффердамов для обеспечения устойчивых оснований для подводного строительства.

Основные принципы свайных фундаментов и их классификации — рекомендуемые темы для изучения перед сдачей экзамена FE Civil.

Типы свай по форме и составу

Типы грунтов, подходящие для винтовых свай

Подходят ли винтовые сваи для всех типов почв?

Выполните простой поиск в Интернете, и вы найдете множество отзывов от предпринимателей, жизнь которых полностью изменилась и упростилась с тех пор, как они обнаружили винтовые сваи.

Винтовые сваи GoliathTech могут обеспечить все необходимые решения для анкеровки по ряду причин, независимо от типа грунта : песчаный, глина, ил.Наши винтовые сваи также подходят для всех типов конструкций (настилов, навесов, фундаментов домов, домов и многих других применений).

Вот три ключевых фактора , которые делают сваи GoliathTech лучшим выбором для анкеровки всех типов грунтов и конструкций.

1. Глубина: ключевой фактор

Хотя в строительстве все еще широко используются опалубочные трубы и бетонные фундаменты, винтовые сваи GoliathTech просто превосходного качества.Среди множества характеристик, которые делают винтовые сваи идеально подходящими для всех типов почв, важно отметить, что они могут быть установлены глубоко в земле, на ниже зоны промерзания почвы . В отличие от двух других анкерных решений, этот простой атрибут защищает фундамент от движения грунта во время периодов замерзания и оттаивания .

2. Предназначен для сопротивления

GoliathTech предлагает решения, адаптированные к различным проектам, но также и к различным типам почв из-за их уникального дизайна.Все это благодаря упорному труду наших инженеров и важным инвестициям в исследования. Два элемента позволяют нам предложить непревзойденную прочность и долговечность:

Стальные оцинкованные сваи обеспечат вам спокойствие, потому что они устойчивы к коррозии, где бы они ни находились.
Полиуретан , вставленный в сваи, предотвратит замерзание спирали под землей зимой, тем самым предотвратив подъем сваи.

Каждый проект уникален, а также будет различаться в зависимости от типа почвы , на которой он установлен. Вот почему мы вложили столько времени, денег и энергии в исследования и разработки ! Эти усилия позволяют нам предложить адаптированные сваи, которые будут долго сопротивляться перемещению грунта . GoliathTech предлагает вам персонализированное решение путем проектирования, изготовления, поставки и установки винтовых свай на заказ !

3. Универсальное монтажное оборудование, не повреждающее почву

Для успешной установки винтовых свай глубоко в землю мы используем легкое оборудование, которое:

подходит даже для участков с ограниченным пространством;
не повреждает почву.

Итак, вы можете забыть о бетономешалках, тяжелой технике и другом громоздком оборудовании, которое нанесет ущерб и помешает вам добраться до участков с ограниченным пространством.

Добавьте к этому очень быструю установку , и вы получите эффективное решение для анкеровки, которое подходит для вашего типа почвы и, следовательно, не причинит никакого вреда.

О компании GoliathTech

Вы работаете в сфере строительства ? Более 15 лет компания GoliathTech объединила свои силы и ноу-хау, чтобы предложить лучшее решение для анкеровки для поддержки ваших жилых и коммерческих проектов. Наши винтовые сваи высшего класса — это , подходящие для любого типа установки или применения. Наши услуги по установке адаптируются к для всех типов грунтов и не повреждают землю или какие-либо конструкции.Доверьтесь опыту и опыту GoliathTech для ваших строительных проектов. Найдите установщика винтовых свай в своем регионе или станьте франчайзи.

Расчет расстояния между сваями, препятствующими скольжению, на основе эффекта изгиба грунта

Сваи, предотвращающие скольжение, — одна из наиболее часто используемых мер по борьбе с оползнями во всем мире. Расстояние между сваями всегда определялось несущей способностью отдельных свай или на основании инженерного эмпирического опыта.Многие инженерные практики и лабораторные эксперименты показывают, что эффект выпуклости почвы существует при борьбе с оползнями с помощью противоскользящих свай. В этом исследовании мы стремимся рассчитать расстояние между сваями с точки зрения эффекта выгибания грунта. Мы исследовали механизм взаимодействия сваи с грунтом и предположили, что на пределе грунтовый свод выдерживает только оползневую тягу. В соответствии с теорией прочности Мора – Кулона и теориями предельного равновесия мы получили новое уравнение для расчета расстояния между сваями. Мы проверили полученное уравнение расчета расстояния между сваями с реальными проектами.Результаты расчетов аналогичны результатам практических инженерных расчетов, в которых разница не превышает 10%. Уравнение может быть использовано в предварительном проектировании противоскользящей сваи. Это исследование может быть справочным при расчете расстояния между сваями на основе эффекта выгибания грунта.

1. Введение

Многие люди во всем мире ежегодно страдают от серьезных разрушений, вызванных оползнями [1–4]. При борьбе с оползнями сваи, препятствующие оползням, считаются важными [5–7]. При проектировании свай, предотвращающих скольжение, решающим параметром является расстояние между ними.Если расстояние между сваями будет чрезмерно большим, почва между противоскользящими сваями ускользнет; если расстояние между сваями спроектировано слишком маленьким, капиталовложения будут высокими, и процесс строительства будет затруднен.

В 1884 году Робертс впервые обнаружил эффект зернохранилища, который также известен как эффект выгибания почвы. В 1943 году Терзаги впервые исследовал и определил эффект болей в почве с помощью теста с люком. Впоследствии эффект выпуклости почвы был всесторонне исследован и получил дальнейшее развитие многими учеными.Аткинсон и Поттс [8], Ли и Ян [9], а также Хуанг и др. [10] изучали влияние выгибания грунта на устойчивость туннеля. Ли и др. [11] определили границы арочных зон как для одиночного, так и для параллельного туннелирования. Боссехер и Грей [12] обнаружили, что эффект выгибания грунта возникал, когда грунт пытался продвинуться через неподвижные сваи в свайных стенах. Многие инженерные практики и лабораторные эксперименты показали, что при борьбе с оползнями с помощью противоскользящих свай возникает эффект выпуклости почвы.

Расстояние между сваями обычно определяется несущей способностью отдельной сваи или инженерным опытом. В последние годы многие исследования были сосредоточены на взаимосвязи между расстоянием между сваями и эффектом выгибания грунта, и исследователи попытались рассчитать расстояние между сваями на основе эффекта выгибания грунта. Садрекарими и Аббаснеджад [13] обнаружили, что расстояние между сваями существенно влияет на формирование прочного грунтового свода в насыпной насыпи. Ян и др. [14] обнаружили, что для определенной высоты насыпи высота грунтового свода увеличивалась с четким расстоянием между крышками сваи в пределах от 1 до 2 м.Durrani et al. [15] предложили ограничение на расстояние между сваями вдоль ряда, при котором сохранялось изгибание грунта между соседними сваями во время движения сваи-грунт. Такой предел существенно повлияет на конструкцию «дискретных свайных стен», используемых для предотвращения движения грунта на потенциально неустойчивых склонах.

Эффективное измерение для определения формы почвенного свода еще не разработано. Методы расчета расстояния между сваями, основанные на эффекте выгибания грунта, были разработаны по разным гипотезам.Различные гипотезы формы грунтового свода приводят к разным методам расчета расстояния между сваями. Мы обнаружили, что различные методы расчета расстояния между сваями, основанные на разных гипотезах формы грунтового свода, примененные в одном и том же проекте, дали разные результаты, и что некоторые различия были значительными, например, оползень Цзы Ян, произошедший на северном берегу Ханьцзян, Хубэй, Китай. . Zhao et al. [16] рассмотрел наклонный грунтовый свод и рассчитал расстояние между сваями, равное 7 м. Jia et al. [17] предложил метод расчета расстояния между сваями, основанный на предположении, что арки грунта между сваями и позади них функционируют одновременно; кроме того, расстояние между сваями оползня Цзы Ян было рассчитано равным 37.9 м [16].

Комплексно изучен механизм взаимодействия сваи с грунтом. В этом исследовании, объединив анализ практических инженерных явлений и результаты лабораторных экспериментов, мы создали модель анализа силового свода грунта и вывели новое уравнение для расчета расстояния между сваями. Мы сравнили результаты, полученные путем применения уравнения для расчета расстояния между сваями откосов, контролируемых с помощью противоскользящих свай. Результаты расчетов аналогичны результатам практических инженерных расчетов, в которых разница не превышает 10%.

2. Методология

2.1. Процесс взаимодействия сваи с грунтом

Эффект выгибания грунта получил широкое признание при контакте сваи с грунтом. Во время взаимодействия сваи с грунтом арки грунта за сваями и между ними образуются, развиваются и разрушаются. Различное понимание грунтовых сводов привело к различным методам расчета расстояния между сваями. Почвенные своды показаны на Рисунке 1.

Процессы образования, развития и разрушения почвенного свода можно описать следующим образом: (1) Оползневой надвиг и относительное смещение грунта между сваями небольшие, а местное сжатие зона формируется в навороте.(2) По мере увеличения оползневой тяги локальная зона сжатия завала увеличивается, соответственно увеличивается деформация сжатия грунта. Грунт между сваями вызывает горизонтальное смещение относительно свай. Поскольку существует эффект трения между стороной сваи и почвой, относительное горизонтальное смещение будет затруднено. Таким образом, между сторонами сваи образуется грунтовый свод. Стабильность арки грунта между сторонами сваи зависит от сопротивления трения, возникающего между почвой и стороной сваи. (3) По мере увеличения оползневой тяги смещение грунта между сторонами сваи соответственно увеличивается по отношению к сваям. Из-за ограниченной несущей способности земляного свода между сторонами сваи, во время развития смещения, обратный грунтовый свод создает оползневую тягу и противостоит ей, чтобы компенсировать недостаточную несущую способность почвенной дуги между сторонами сваи. (4) По мере того, как оползневой надвиг неуклонно увеличивается, плотность грунта внутри почвенного свода между задними частями свай увеличивается из-за сжатия, и смещение грунта между сторонами сваи соответственно увеличивается по отношению к свае.Из-за небольшой несущей способности почвенного свода между сторонами сваи после относительно большого смещения почвенный свод между сторонами сваи будет образовывать трещины и, следовательно, разрушение, и эффект прогиба грунтового свода между сваями — стороны стираются или даже исчезают. Для консольной сваи в это время грунт между сторонами сваи может начать обваливаться. (5) По мере того, как оползневая нагрузка увеличивается до предельной несущей способности арки грунта между задними частями свай, деформация грунта внутри увеличивается площадь подошвы грунтового свода, образуются трещины, и смещение грунта между сторонами сваи продолжает увеличиваться.(6) Наконец, по мере увеличения оползневой тяги разрушение при сдвиге в направлении фронта сваи будет происходить в своде грунта между задними частями сваи. Почва, окружающая сваи, будет выдавлена, и эффект выгибания грунта исчезнет.
Основываясь на описанном выше эффекте прогиба грунта, мы заключаем, что разрушение почвенных сводов между задними стенками свай означает отказ от контроля оползней с помощью противоскользящих свай. Другими словами, арка почвы между задними стенками свай регулирует эффект выгибания почвы при взаимодействии сваи с грунтом.Это было доказано непосредственно лабораторными испытаниями и практическими инженерными явлениями. Например, лабораторные испытания, показанные на Рисунке 2 (а), показывают, что свод грунта между сторонами сваи был разрушен, в то время как грунт с обратной стороны сваи оставался устойчивым [18]; то же самое наблюдалось в практической инженерии, как показано на рисунке 2 (б) [19].
В соответствии с приведенным выше анализом, мы предлагаем расчет предельных нагрузок на свайный свод грунта. Основываясь на последнем, мы получили следующее уравнение для расчета расстояния между сваями.
2.2. Форма свода грунта свайной обратной связью
Образование свода грунта можно объяснить следующим образом: в почве под действием внешней силы возникает неравномерное смещение, грунт регулирует прочность на сдвиг, чтобы противостоять внешней силе, а затем создается свод почвы. . Формирование почвенной дуги является результатом оптимальной регулировки под воздействием внешней силы. Следовательно, почвенный свод может обладать высокой несущей способностью. Кроме того, в своде грунта не было ни поперечной силы, ни изгибающего момента, только осевая сила.
Чтобы упростить режим арки грунта, мы сформировали следующие гипотезы [20–22]: (1) Форма свода грунта позади свай представляет собой разумную кривую оси арки, а разумная кривая оси арки представляет собой параболу. (2) Оползневая тяга равномерно распределяется между противоскользящими сваями. (3) Подвальцованная земляная арка покрывает всю заднюю часть противоскользящих свай. (4) Собственная гравитация грунтовой дуги и сопротивление скольжению не учитываются.
График плоскости свода грунта показан на рис. 3. Поперечное сечение противоскользящей сваи — прямоугольник, высота свода грунта -, пролет свода грунта -.

Согласно введению выше, кривая арки почвы проходит через три точки:, и. Кривая почвенного свода выражается как
2.3. Расчет расстояния между сваями
После анализа взаимодействия сваи с грунтом и геометрических характеристик грунтового свода, мы рассчитываем расстояние между сваями. Принимая во внимание сложность эффекта выгибания грунта и стремясь к краткости процесса расчета, мы сформулировали следующие гипотезы: (1) Учитывается только свод грунтового сваи, т.е.е., земляной свод со стороны сваи не учитывается. (2) Почвенный свод равномерно распределяется по длине противоскользящей сваи, и никаких изменений формы не происходит. (3) Трение сваи о грунт намного больше, чем трение грунт-грунт ; следовательно, земляной свод не будет разрушаться по поверхности контакта сваи с грунтом.
Учитывая характеристику симметрии почвенного свода, мы выбрали левую часть для анализа, как показано на Рисунке 4. Для любой точки кривой почвенного свода, является ли горизонтальная составляющая осевой силы почвенного свода, является ли осевая сила почвенного свода вертикальной. составляющая, — осевая сила почвенного свода.У основания свода грунта — горизонтальный компонент свода стопы, — вертикальный компонент свода стопы и осевая сила свода стопы. — осевое сжимающее усилие в средней части пролета.

Исходя из условий равновесия, силы могут быть рассчитаны следующим образом:
Следовательно, осевая сила свода грунта в точке K выражается следующим образом:
Уравнение (4) показывает, что осевое усилие свода грунта увеличивается с увеличением расстояние от точки K до оси y .Таким образом, в своде стопы возникла наибольшая осевая сила. Другими словами, свод стопы наиболее подвержен повреждениям. Кроме того, мы не будем рассматривать контрольную часть промежуточного пролета в следующем анализе пределов.
На месте основания арки грунта силы могут быть рассчитаны аналогично уравнениям (2) — (4) следующим образом:
На рисунке 5 показано усилие свода грунта на обратную сваю, где ΔADE — зона сжатия основания арки, AE — секция стопы свода стопы и ширина сваи.

В соответствии с теорией предельного равновесия угол между гранью главного главного напряжения и поверхностью разрушения равен. Следовательно, в точке, начальная точка кривой почвенного свода, т. Е. Его касательный наклон, составляет
. Для почвенного свода участок основания свода наиболее подвержен повреждению. В соответствии с правилом одноосного сжатия Мора – Кулона можно получить следующее уравнение: где — толщина свода грунта, которую можно рассчитать с использованием тригонометрических функций, следующим образом:
Подставляя уравнения (7) и (10) в уравнение ( 9) дает
Наконец, подстановка уравнения (8) в уравнение (11) дает
Следовательно, расстояние между сваями можно выразить как
3.
Иллюстрация Результаты
Чтобы проверить эффект предложенного метода расчета расстояния между сваями, мы исследовали практические проекты, контролируемые с помощью противоскользящих свай, чтобы выполнить сравнение.
3.1. Случай 1
Сваи использовались для стабилизации 8-метровой железнодорожной насыпи из холмистой глины в Хилденборо, Кент, Великобритания [23]. Буронабивные бетонные сваи диаметром 0,6 м сооружены с шагом 2,4 м. Угол сцепления и трения насыпи насыпи из глинобитной глины составлял 20,9 кПа и 25 ° соответственно [24].Smethurst и Powrie [23] оценили забивающую (сдвигающую) силу грунта, необходимую для достижения желаемого запаса прочности и передаваемую сваей, в 60 кН. Поверхность критического разрушения проходила через предполагаемое расположение сваи на глубине 4 м ниже поверхности откоса.
Поскольку свая была круглой, мы сначала преобразовали ее в прямоугольник шириной
В соответствии с уравнением (13) расстояние между сваями можно получить следующим образом:
Расчетное расстояние между сваями составило 2,3 м. , который был меньше, чем у реального проекта, т.е.э., 2,4 м. Smethurst и Powrie [23] сообщили, что фактическая восстанавливающая сила должна гарантировать, что устойчивость склона меньше расчетного значения; поэтому, если будет принята фактическая восстанавливающая сила, расчетное расстояние между сваями будет больше 2,3 м, что приблизительно или больше фактического проекта.
3.2. Случай 2
На откосе шоссе, расположенном на севере провинции Сычуань, Китай, для контроля использовались консольные сваи. Связь грунта и угол трения за сваей составляли 50 кПа и 28 ° соответственно.Ширина сечения сваи составляла 2 м, длина всей сваи — 22 м, длина консоли — 11 м. Расчетная ширина оползневой тяги составила 1050 кН / м [25].
Подставляя параметры проекта, представленные выше, в уравнение (13), получаем
Расчетное расстояние между сваями составляло 5,5 м. Фактический шаг свай составлял 6 м; наклон оставался устойчивым после завершения проекта. Таким образом, косвенно доказана разумность расчетного уравнения.
4.Обсуждение и заключение
Исходя из предположения, что свод грунта с обратной связью выдерживает только оползневую тягу на пределе, мы вывели уравнение для расчета расстояния между сваями. Уравнение выражает взаимосвязь между расстоянием между сваями, параметрами прочности грунта на сдвиг сваи, поперечным сечением сваи и оползневой силой. Увеличилась междурядье с увеличением сцепления грунта и угла трения; однако она уменьшалась с увеличением оползневой тяги. Для расчета, основанного на гипотезе о том, что грунтовый свод покрывает всю сваю, которая направлена на упрощение взаимосвязи между шириной поперечного сечения сваи и толщиной грунтового свода, поперечное сечение сваи в некоторой степени рассматривается как определенное значение.Фактически, свод грунта может не покрывать всю сваю, если ширина поперечного сечения сваи продолжает увеличиваться; поэтому этот аспект требует дальнейшего изучения.
Тематические исследования показали, что рассчитанные значения были меньше, чем полученные из инженерных практик. Это может быть связано со следующими причинами. Во-первых, метод расчета был основан на эффекте прогиба грунта, но оползневая тяга, принятая в уравнении, по-прежнему рассчитывалась до сваи, тогда как ее следует рассчитывать до подъема арки.Следовательно, оползень будет меньше, и, согласно уравнению, расстояние между сваями будет больше. Кроме того, выведенное уравнение было основано на эффекте плоского прогиба грунта; поскольку скользящая поверхность имела угол наклона в месте сваи, сила, действующая на грунтовый свод, должна быть горизонтальной составляющей оползневой тяги. В тематических исследованиях не учитывались параметры, связанные с углом наклона; вместо этого мы напрямую приняли оползневую тягу, что могло бы привести к меньшему расчетному расстоянию между сваями.
Полученное уравнение для расчета расстояния между сваями простое и прямое. Расчетные значения были меньше значений, полученных из инженерной практики, в пределах 10%, что напрямую доказывает устойчивость и эффективность метода расчета.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант №41807294) и Открытый фонд ключевой лаборатории геологических опасностей в районе водохранилища Три ущелья (Китайский университет Трех ущелий) Министерства образования (грант № 2017KDZ05). Авторы хотели бы поблагодарить Editage (http://www.editage.cn) за редактирование на английском языке.
Биологические сваи
Биологические сваи
Описание
А био-куча — это технология биоремедиации, при которой выкопанные почвы смешиваются с почвенными добавками, формируются в компостные кучи и огораживаются. для лечения.Базовая биосистема включает в себя лечебную кровать, систему аэрации, систему орошения / питательных веществ. и система сбора фильтрата. Влага, тепло, питательные вещества, кислород и pH контролируются для усиления биоразложения. Система орошения / питания закапывается под почву, чтобы пропускать воздух и питательные вещества через почву. Грунтовые сваи может быть до 20 футов в высоту. Они могут быть покрыты пластиком для контроля стока, испарение и улетучивание, а также способствовать солнечной обогрев.Если летучие органические соединения (ЛОС) в почве улетучивается в воздушный поток, воздух, покидающий почву, может быть обработаны для удаления или уничтожения ЛОС перед их сбросом в Атмосфера. Время лечения обычно составляет от 3 до 6 месяцев, после чего выкопанный материал либо возвращается на свое первоначальное место, либо утилизируется.
Ограничения и проблемы
Загрязненный необходимо выкапывать почву, бороться с пылью и шумом.
Обрабатываемость Необходимо провести испытания для определения способности загрязняющих веществ к биологическому разложению, а также соответствующих скоростей насыщения кислородом и питательными веществами.
Это трудно снизить концентрацию более чем на 95 процентов или уменьшить уровни загрязнения менее 1 части на миллион.
Это процесс имеет сомнительную эффективность для обработки хлорированных соединений и может оказаться неэффективным для разложения продуктов преобразования взрывчатых веществ.Если в почве есть летучие органические соединения (ЛОС), которые испаряются в воздушный поток, воздух, покидающий почву, может потребовать обработки для предотвращения сброс ЛОС в атмосферу.
Статический процессы обработки могут привести к менее однородной обработке, чем процессы, которые включают периодическое перемешивание.
Лаборатория или исследования обрабатываемости в полевых условиях необходимы для определения лучших поправок, которые способствовать микробной активности, а также определять потенциальную деградацию побочные продукты и потенциальная скорость разложения.
зона обработки обычно покрыта или покрыта непроницаемым покрытием, чтобы свести к минимуму риск попадание загрязняющих веществ в незагрязненную почву. Это следует учитывать в дизайн.
Для небольшие объемы загрязнения (менее 250 кубических ярдов), удаление за пределы объекта может быть более экономичным.
А Для создания биосвайной системы требуется большое количество относительно плоского пространства.
Применяемость
Биопил обработка применялась для обработки нехлорированных ЛОС и загрязненная топливом почва.Хлорированные ЛОС, полулетучие органические соединения (СЛОС) и пестициды также можно обрабатывать, но эффективность варьируется.
Технологии Статус разработки
коммерчески доступна технология очистки топлива от загрязнений. Он находится в пилотная стадия для других загрязняющих веществ.
Интернет Ссылки
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4_11.html
http://www.epa.gov/swerust1/cat/biopiles.htm
http://www.nmenv.state.nm.us/ust/cl-biop.html
Другое Ресурсы и демонстрации
См. http://cedb.asce.org/cgi/WWWdisplay.cgi?9700073 для описания реабилитации дизельного загрязнения в Kennedy Space Центр.
Что вызывает скопление грязи в вашем дворе? | Домашние гиды
Херб Кирхгоф Обновлено 27 декабря 2018 г.
Если вы просыпаетесь одним летним утром и обнаруживаете, что на вашем прекрасном газоне образовались кучи грязи, наиболее вероятным виновником этого является роющий крот или суслик, который вторгся в ваш дом. площадка.Кроты распространены в восточной трети США и на западном побережье. Они редко встречаются между долиной Миссисипи и Скалистыми горами. Суслики распространены на всей территории западных двух третей США. Они редко встречаются к востоку от Миссисипи. Западное побережье и западная долина Миссисипи служат пристанищем как кротам, так и сусликам.
Mole Hills
Чтобы определить, есть ли у вас крот или суслик, посмотрите на форму земляного холма. Оба зверя выталкивают грязь из своих туннелей в насыпь у входных отверстий.Но кроты поднимают симметричный круглый холм, напоминающий миниатюрный вулкан, который перекрывает вход в туннель, и они оставляют на лужайке выступы, напоминающие выступающие вены на тыльной стороне ваших рук. Гребни возникают в результате того, что кроты прокладывают туннели прямо под дерном в поисках насекомых, личинок и червей. Родинки обычно не выходят на поверхность.
Суслики
Суслики — это насыпи асимметричной формы в форме полумесяца или подковы с комками земли между рукавами насыпи.Суслики не роют туннели на поверхности, как кроты. Они питаются всеми типами наземных и подземных растений. Когда они едят на поверхности, они кормятся близко к своей норке. Если угрожает опасность, суслик ныряет в свою нору и забивает ее грязью. Но суслики также могут обрезать корни из-под земли или затаскивать растения в свою нору снизу. Если у вас есть грязные насыпи в форме полумесяца и мертвые или увядшие растения, у вас почти наверняка есть суслик.
Одинокие обитатели
Хотя количество насыпей и поверхностных хребтов может заставить вас подумать, что у вас целая семья паразитов, ущерб обычно наносится только одним животным, роющим сеть туннелей.Кроты и суслики вырастают до 6-8 дюймов в длину и являются одиночными животными. Они тратят огромное количество энергии на копание в земле, поэтому они создают и защищают большие кормовые территории. Оба животных активны всю зиму; они не впадают в спячку. Кроты копают глубоко, преследуя подземных насекомых, спускающихся ниже линии промерзания. В зимние месяцы суслики живут в основном на корнях растений.
Другие животные
Другие туннельные животные, которые могут вторгаться в газоны, — это суслики и сурки.Они оставляют дыры на лужайке, не затыкают входы в норы и не поднимают земляные насыпи. Другие роющие животные, способные разорвать лужайку, — это броненосцы, скунсы и еноты. Но эти животные не прокладывают туннели и не оставляют насыпей грязи. Они просто крошат дерн, выкапывая червей и личинок.
Свайная стенка, виды и преимущества I Geotech d.o.o. Rijeka I
Стенка свай
Сваи — это круглые конструктивные элементы, выполненные в земле с целью передачи вертикальных и горизонтальных нагрузок на более глубокие и лучшие слои грунта основания.
Выполняя сваи в непосредственной близости, формируется пилотная стена, которая используется в качестве временной или постоянной подпорной конструкции в грунтовом массиве. Свайная стена применяется для обеспечения устойчивости котлована, герметизации карьеров, контроля смещения зданий и ликвидации оползней.
Фото 1. Свайная стена
В зависимости от геотехнических характеристик местности и требований проекта мы различаем несколько типов свайной стены.
В зависимости от типа сопротивления свайная стена делится на консольную или опорную конструкцию . В соответствии с расположением свай свайная стенка делится на секущую / касательную или смежную свайную стенку.
Консольная свайная стена
Консольная свайная стена представляет собой подпорную конструкцию, выполненную без дополнительной защиты. Стена выполнена путем выкапывания под уровень выемки / поверхности скольжения и стабилизирует грунтовую массу за счет сопротивления материала в передней части.
Эксплуатационные преимущества:
ненарушенная выемка в карьере
не требует установки опор, которые могут проходить под соседними участками
более простая процедура строительства из-за более простых этапов строительства
Фото 2.Консольная свайная стена
Опорная свайная стена
Опорная свайная стена представляет собой подпорную конструкцию, которая выполнена с дополнительной защитой, когда невозможно обеспечить устойчивость конструкции к расчетным нагрузкам.
В зависимости от проектных требований, дополнительная защита свайной стенки может быть выполнена внутри (система распорок) и снаружи карьера (геотехнические анкеры, самобурцы и т. Д.). Перед боковой стенкой сваи на позиции дополнительной защиты, стальной или армированной. бетонные горизонтальные и / вертикальные балки обычно используются для передачи нагрузки от защитных средств на свайную стену.
Эксплуатационные преимущества:
возможность более глубокой выемки грунта по сравнению с консольной свайной стенкой
возможность принятия больших нагрузок (например, в существующей застройке)
больший контроль горизонтального смещения свайной стенки
Фото 3. Поддерживается свайная стенка
Непрерывная свайная стенка
Непрерывная свайная стена выполняется с промежутком между сваями. Такая свайная стенка в основном применяется в связных (мелкозернистых) материалах, где отсутствует возможность обрушения материала между сваями.При необходимости на свайную стену можно установить слой торкретбетона для стабилизации материала.
Преимущества производительности:
быстрее, дешевле и проще по сравнению с другими типами свайных валов
адаптируемость на этапе выполнения
Фото 4. Непрерывная стенка сваи
Секущая или касательная стенка сваи
Формируется наклонная стенка сваи выполнением пересекающихся железобетонных свай. Первый этап включает выполнение первичных свай, которые выполняются без армирования.
После укладки бетона и достижения необходимой прочности выполнение вторичной сваи выполняется путем просверливания грунта фундамента и частично первичной сваи. Перекрытие первичной и вторичной свай обычно составляет от 8 до 10 см. После завершения бурения сваи армируются стальными борфами или профилями и укладываются бетоном.