В статье изложена статистическая методика камеральной оценки работы грунтового основания буронабивных свай большого поперечного сечения и глубины заложения типа баретт, испытания которых для будущего объекта были прерваны. Анализу подлежали натурные испытания грунтов двумя одинаковыми бареттами на одной из строительных площадок г. Москвы. Сечение и длина баретт 0,64Ч2,80Ч52,50 м. Баретты выполнены из бетона класса В35 и усилены арматурой класса А500. Грунтовым основанием острия баретт являлся водонасыщенный известняк средней прочности с временным сопротивлением одноосному сжатию R = 23 МПа. Грунты вдоль ствола были представлены мелкими и средней крупности песками, мягко- и текучепластичными суглинками, полутвердыми и твердыми глинами. Нагрузка в испытаниях создавалась системой объединенных гидродомкратов общей грузоподъемностью 42000 кН. Реактивное усилие воспринималось упорной железобетонной балкой прямоугольного сечения, заанкеренной к грунтовому основанию шестью бареттами, идентичными испытанным. Испытания баретт не были доведены до предусмотренных программой нагрузок вследствие повреждения упорной балки. Расчет осадок баретт в пространственной постановке 3D по программному комплексу MIDAS ограничился нагрузками, достигнутыми при испытаниях. Оценка графика «осадка-нагрузка» незавершенного испытания грунта бареттами по предложенной методике позволила спрогнозировать их возможные итоги в случае полного завершения, определить базовые параметры работы – предельные нагрузки острия, ствола и сваи в целом, "приведенный" модуль деформации и доопытную нагрузку. Изложенный подход полезен для высоконагруженных свай, которые трудно или невозможно испытать полностью, и может содействовать проектированию схемы упорного стенда, подбору требуемых домкратов, назначению ступеней нагрузок, наконец, вида и числа анкеров.
Глобализация межгосударственных отношений, увеличение населения городов и числа мегаполисов, совершенствование путей и средств транспорта потребовали освоения новых территорий в различных геолого-климатических условиях. Как следствие, расширилась потребность стран и предприятий в разработке строительных инноваций и обмене опытом возведения высотных сооружений, заглубленных объектов, протяженных мостов, многоярусных развязок, искусственных дамб, островов на водных акваториях [4,13,14,]. За короткий срок в строительстве возникло множество новых технологий, номенклатур материалов, видов изделий и техники, что обеспечило возможности фундирования объектов с высокими нагрузками и в сложных инженерно-геологических условиях.
Для таких условий оптимальными были признаны свайные, плитные и свайно-плитные фундаменты в монолитном или сборно-монолитном исполнении [1,3,8,9], в частности, со сваями типа баретт (далее «баретта» — БР). БР выполняются индустриально на месте будущего объекта по технологии «стены в грунте», вследствие чего они имеют конфигурацию поперечника ствола по форме линейных элементов. Нагрузки БР при испытаниях достигают (10ё28) 104 кН, а размеры поперечника и заглубление ствола a х b х L = (0,7ё1,5) х (1,0ё3,0) х (20ё100)м. Ввиду больших нагрузок и малодопустимых перекосов высотных сооружений фундаменты под такие объекты выполняют из свай типа БР, которые требуют предпроектных полевых испытаний в условиях нагружения, приближенных к работе БР в натуре. Этот процесс является длительным по времени, трудозатратным и травмоопасным.
Эффективность свайных фундаментов зависит от полноты использования нагрузками физико-механических свойств грунтов основания. В то же время значение нагрузок на сваю ограничивается осадками, не превышающими допустимые для проектируемого объекта. При этом создаваемые сваей долевые нагрузки пяты (лба) и ствола (боковой поверхности) при испытаниях по российскому ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» раздельно не определяются, а общая нагрузка не всегда может быть доведена до допустимой осадки. Именно последние названные характеристики – долевые нагрузки пяты и ствола, а также допустимая при общей нагрузке осадка – основа показателей экономичности проектирования согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 (с изменениями N 1, 2, 3)». Приводимые для проектирования свай нормативы — СНиПы, ГОСТы, а также ведомственные документы не могут без натурных испытаний учесть многообразие физико-механических свойств грунтов, индивидуальных технологий возведения и типов конструкций самих свай.
Получивший признание метод испытаний большенагруженных свай Дж.O. Остерберга «O-cell» [17] решает проблему лишь частично, обеспечивая раздельное использование работ лба и боковой поверхности. Но «O-cell» удорожает испытания и допускает спорную условность при обработке нагрузочных графиков: равенство долевых работ лба и боковой поверхности при суммарном вдавливании всей сваи сверху вниз «top–down» раздельно фиксируемым, но противонаправленным этим же долевым работам с помощью ячейки «O-cell». При этом в «O-cell» предельные по несущей способности долевые нагрузки из-за большой величины вообще редко достигаются совместно.
Покажем возможность решения отмеченных проблем на примере испытания БР под 56-этажное здание в г. Москве [8].
По данной ссылке можно скачать полный текст препринта статьи с формулами и рисунками. Итоговый текст будет доступен читателям в №12/2022 журнала «ГеоИнфо».
1. Проектирование большенагруженных глубокозаложенных свай должно включать при инженерно-геологических изысканиях полевые испытания грунтов оснований натурными сваями предполагаемой в проекте конструкции и технологии.
2. Полевые испытания подобных свай следует предварять расчетом стендовой схемы, приближенной к условиям последующей работы сваи в фундаменте.
3. Расстояние в осях между испытуемой сваей повышенной длины как одиночной в кусте, свай-баретт и свай-анкеров упорной системы рекомендуется не меньше 0,1 глубины погружения ствола.
4. Нагрузочные графики осадка-нагрузка S–N статических испытаний грунтов сваями предпочтительно доводить до нагрузок, превышающих хотя бы на две ступени ориентировочный предел пропорциональности нагрузочного графика .
5. Полученный стандартного вида график S = f(N) целесообразно статистически обрабатывать, например, изложенным графо-аналитическим способом, позволяющим разделить испытание сваи в грунте по фазам работы грунта основания и спрогнозировать «срыв» сваи.
6. Приемы угловой аппроксимации позволяют графически выделить долевые нагрузки лба и боковой поверхности ствола в виде графиков S–N, определить доопытную нагрузку и начало включения в работу долевых нагрузок.
8. Проверка «продолженного» нагрузочного графика стандартного вида S–N выполняется с использованием линеаризованного графика φ–N, контролируемого посредством определения равенства суммы квадратов модулей векторов долевых нагрузок квадрату вектора общей нагрузки на выбранных характеристических уровнях ординат по S и φ в координатах S–N и φ–N.
9. Определенные проверкой базовые нагрузки сваи переводятся в удельные сопротивления грунта по лбу (пяте) и стволу (боковой поверхности), позволяя более обоснованно использовать полученные данные для проектирования свай иных параметров, конструкций и технологий, чем предусмотрено обобщенными нормативами.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Оформить подписку