Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние исследования забивных свай уплотнения 11
1.1. Состояние вопроса развития конструктивных видов свай, воспринимающих значительные нагрузки 15
1.2. Некоторые методы и принципы расчета забивных свай уплотнения по деформациям .
1.3. Выводы по первой главе 23
2. Основные принципы и методика экспериментальных исследований 24
2.1. Инженерно-геологическое сложение опытных полигонов и строительных площадок 24
2.2. Зависимость строительных свойств грунтов от генетических особенностей их формирования 32
2.3. Конструирование опытных модельных и натуральных козловых свай 36
2.4. Методика исследования совместной работы забивных свай уплотнения и их оснований 45
2.5. Методика наблюдений за осадками кольцевых фундаментов дымовых труб и свайных фундаментов экспериментальных зданий 62
2.6. Точность и надежность измерений в принятой методике 67
2.7. Выводы по второй главе 68
3. Анализ результатов экспериментальных исследований совместной работы одиночных свай, свайных фундаментов и их оснований 70
3.1. Характер развития деформаций, формирующих зону уплотнения в основаниях козловых свай 72
3.2. Экспериментальные исследования деформаций оснований одиночных свай и свайных фундаментов при сопротивлении внешней нагрузке в различных грунтовых условиях 78
3.2.1. Механизм развития деформаций в основаниях одиночных свай и свайных фундаментов в глинистых грунтах 79
3.2.2. Совместная работа козловых свай с основаниями, сложенными песчаными грунтами 88
3.2.3. Развитие осадок в основании опытных фундаментов и забивных свай уплотнения в сложных грунтовых условиях 101
3.3. Особенности работы одиночных свай уплотнения в составе свайных фундаментов 102
3.4. Обобщение данных испытаний и результатов наблюдений за осадками сооружений 112
4. Теоретическое обоснование взаимодействия свай уплотнения с основанием
4.1. Характер раскрытия элементов козловых свай при погружении 121
4.2. Расчет основания козловых свай по деформациям 130
4.2.1. Расчет осадки козловой сваи методом энергетического баланса 130
4.2.2. Расчет осадки козловой сваи как
заглубленного фундамента 132
4.3. Проектирование оснований свайных фундаментов из козловых свай 136
4.4. Внедрение результатов исследований в строительстве 138
4.5. Основные условия экспериментального обоснования наиболее эффективных проектных решений в различных грунтовых условиях 144
4.6. Выводы по четвертой главе 146
Заключение 147
Список использованной литературы 159
Приложения
- Некоторые методы и принципы расчета забивных свай уплотнения по деформациям
- Зависимость строительных свойств грунтов от генетических особенностей их формирования
- Экспериментальные исследования деформаций оснований одиночных свай и свайных фундаментов при сопротивлении внешней нагрузке в различных грунтовых условиях
- Основные условия экспериментального обоснования наиболее эффективных проектных решений в различных грунтовых условиях
Введение к работе
Основная задача, поставленная ХХУІ съездом КПСС перед советскими строителями, - повышение эффективности и качества капитального строительства на основе дальнейшего развития научно-технического прогресса и роста производительности труда. Это может быть достигнуто за счет совершенствования конструкций сооружений, быстрейшего внедрения научных разработок, уточнения методов расчета. Это в полной мере относится к проектированию и возведению фундаментов сооружений, как наиболее ответственной, сложной и каждый раз индивидуально решаемой конструкции.
Разработка принципиально новых конструкций свай высокой несущей способности, отличающихся по механизму их взаимодействия с основанием от традиционных видов, связана с исследованием их работы в различных грунтовых условиях с учетом характерных генетических особенностей, отразившихся в строительных свойствах.
При этом основными факторами совместной работы свайных фундаментов и оснований являются:
1. Искусственная зона уплотнения, созданная при забивке
свай, имеющая достаточный объем и плотность сложения сухого грун
та, в которой развиваются деформации под воздействием давления
от внешней нагрузки.
2. Замкнутый конечный объем зоны деформации, формирующийся
в основании от нагрузки, передаваемой фундаментом в процессе развития деформаций уплотнения. В его пределах устанавливается равновесие между внешними и внутренними силами, а за граничной поверхностью находится грунт природного сложения.
При плотном сложении сухого грунта объем зоны деформации 14 и осадка S значительно меньше, чем при рыхлом сложении.
Поэтому для рационального проектирования фундаментов конструкции свай должны обеспечить в процессе забивки создание искусственно уплотненных оснований.
К забивным сваям уплотнения, работающим с учетом этих факторов и получившим применение в строительной практике в результате натурных исследований и экспериментального строительства, относятся пирамидальные и козловые сваи. Как показали результаты многочисленных испытаний этих конструкций, выполненных коллективом кафедры "Основания и фундаменты" Одесского инженерно-строительного института, действительный характер работы свай в различных грунтовых условиях можно изучить только путем проведения большого количества опытов в полевых условиях в натуральную величину. Поэтому в основу дальнейших исследований работы козловых и пирамидальных свай, являющихся частью проблемы, разрабатываемой кафедрой "Основания и фундаменты" ОИСИ, автором был положен экспериментальный путь изучения, дающий возможность выявить истинную картину деформации оснований свайных фундаментов и позволяющий наметить принципы и методы их проектирования.
Основными направлениями этих исследований были:
а) конструирование козловых свай с пирамидальной формой эле
ментов на основе результатов модельных и натурных опытов;
б) выявление особенностей раскрытия элементов козловых свай
при их забивке и характера уплотнения грунта в их основании;
в) определение характера возникновения, формирования и
развития обьема зоны деформации одиночных козловых свай и свай
ных фундаментов при вертикальной вдавливающей нагрузке;
г) разработка нормативных технических условий на изготовление
козловых свай и методики расчета их по деформациям;
д) внедрение пирамидальных и козловых свай в строительстве и
наблюдение за осадками фундаментов и деформациями оснований опытных зданий и сооружений.
В полевых условиях в натуральную величину испытаны статической нагрузкой: один штамп, II пирамидальных, 16 козловых свай, 12 свайных фундаментов, проведено наблюдение за осадками четырех опытных сооружений.
Исследования, выполненные на 13-ти опытных площадках, позволили определить рациональную область применения каждого вида свай в конкретных инженерно-геологических условиях и внедрить их на 14-ти объектах. Систематическими инструментальными наблюдениями установлено, что осадки этих сооружений в период строительства и эксплуатации не вышли из допустимых пределов.
Общий экономический эффект от внедрения результатов экспериментальных исследований составил 1248,9 тыс.руб.
Актуальность темы
Свайные фундаменты из забивных свай уплотнения, получившие распространение в строительстве, позволяют в 1,5 - 1,7 раза сократить расход цемента и стали, на 20 - 40 % снизить общую стоимость работ нулевого цикла. Поэтому дальнейшая разработка конструкций свай и свайных фундаментов, способных воспринимать значительные внешние нагрузки, и изучение их совместной работы с основанием путем проведения натуральных опытов в полевых условиях - главная задача специалистов, работающих в области фундаментостроения.
Настоящая диссертация посвящена изучению работы одиночных козловых свай и свайных фундаментов в различных грунтовых условиях. Результаты исследований позволили вскрыть резервы повышения удельного сопротивления этих свай нагрузке, дали возможность определить область их рационального применения.
-8-Научная новизна работы Разработаны конструкции козловых свай с пирамидальной формой элементов, выбор параметров которых обоснован методами математического моделирования.
Экспериментальным путем определены:
характер раскрытия элементов козловых свай при погружении и уплотнения их оснований;
зависимость между энергией погружения и сопротивлением забивных свай уплотнения вертикальным нагрузкам в различных грунтах;
характер образования и формирования зоны деформации в основаниях одиночных козловых свай и срайных фундаментов при сопротивлении внешней нагрузке;
работа забивных свай уплотнения в составе свайных фундаментов.
Предложен инженерный метод расчета козловых свай по деформациям; разработаны нормативные технические условия на их изготовление.
Практическая ценность работы
Исследования, выполненные в натурных условиях по выявлению природы и механизма взаимодействия забивных свай уплотнения с их основаниями, позволили установить основные факторы, обусловливающие их совместную работу с грунтами основания, рациональную их конструкцию и область применения. Полученные результаты дали возможность разработать рациональные конструкции забивных свай уплотнения, предложить к внедрению и внедрить их в строительстве ряда сооружений в Ярославской области, которые нормально эксплуатируются уже в течение 5-ти лет.
Апробация работы
Научные результаты исследований изложены в материалах:
Научно-технических конференций Одесского инженерно-строительного института 1975, 1976, 1979, 1982 и 1983 гг.
Научно-технического совещания "Современные проблемы и практика свайного фундаментостроения применительно к условиям Восточной Сибири", Иркутск, 1976.
Всесоюзного совещания "Фундаментостроение в сложных грунтовых условиях", Алма-Ата, 1977.
Всесоюзной конференции "Совершенствование технологии работ нулевого цикла с использованием средств механизации и автоматизации, Уфа, 1981.
3. Зональной научно-технической конференции "Проблемы механики грунтов, оснований и фундаментов в условиях глубокого сезонного промерзания грунтов Дальнего Востока", Владивосток, 1983.
6. Научно-технической конференции "Проблемы и практика фунда-ментостроения промышленных, сельскохозяйственных, жилых и общественных зданий, применительно к условиям Восточной Сибири", Иркутск, 1983.
Материалы работы экспонировались на ВДНХ СССР на тематических выставках "Фундаментостроение в СССР", 1979 г. и "Экономия материальных ресурсов в строительстве", 1982 г. Основные положения диссертации опубликованы в двенадцать статьях ?в научно-технических журналах СССР, двух информационных листах и одной статье в научном сборнике в Болгарии. Автор принимал участие в разработке технических условий на изготовление козловых свай ТУ-66-І94-76 и альбомов рабочих чертежей забивных свай уплотнения ВСН 66-15-17-76, вып.1 и серии НИ 66.15.34-001, вып.2.
Конструкции разработанных козловых свай предложены Госстроем УССР НИЙСП, 1979г., Минпромстроем СССР, 1980г. и Советом Министров УССР 1982г. для внедрения в строительство.
На защиту выносятся следующие положения:
Количественный анализ генетических условий образования и формирования грунтов основания, обусловливающих природу и механизм совместной работы забивных свай уплотнения и их оснований.
Принципы экспериментального обоснования наиболее эффективных проектных решений фундаментов из козловых свай в различных инженерно-геологических условиях.
Количественный анализ результатов экспериментальных исследований работы козловых свай и свайных фундаментов различных конструкций.
Настоящая работа является обобщением исследований, выполненных в соответствии с тематическим планом кафедры оснований и фундаментов и научно-исследовательского сектора ОИСИ за 1973 -1983гг., ответственным исполнителем которых был автор.
По направленности работа соответствует проблеме 02.10 межвузовской комплексной целевой программы " Экономия материальных и энергетических ресурсов в строительстве " на 1981 - 1985 гг. ( приказ Минвуза УССР № 171 от 14.05.82 г. ).
- II -
Некоторые методы и принципы расчета забивных свай уплотнения по деформациям
В настоящее время при возведении фундаментов в сложных грунтовых условиях нашли широкое применение призматические сваи различной длины. Практика показывает, что использование этих относительно малоэффективных свай только в жилищном строительстве приводит к перерасходу в целом по стране 250 тыс.т арматурной стали в год [120]. Это вызвано сложностью их рационального проектирования и оценки как несущей способности свай, так и осадки свайных фундаментов. Расчетные формулы ( 7 ) и ( 8 ) согласно [123] не учитывают изменений плотности сложения сухого грунта, влажности, угла внутреннего трения и других процессов, происходящих в грунте при забивке сваи. Дня глинистых грунтов значения " R " и " J и по табл.1 и 2 [123] зависят только от показателя консистенции м J І м, который не может полностью отразить природу и механизм совместной работы сваи и основания [55] .
Накопленный экспериментальный материал позволяет считать, что свойства глинистых пород определяются прежде всего плотностью сухого грунта, его структурными особенностями и характером структурных связей [75, 76, 93, 103, 124] .
Увеличение влажности грунта ведет к уменьшению прочности структурных связей между частицами, что вызывает снижение сопротивления грунта уплотнению [ 38] и его прочности.
Как видно на примере проектирования и возведения свайных фундаментов здания № 43 Переславского химзавода (рис. І.І),стремление пройти верхний слой суглинка с j =1,58 т/м3 мощностью 4-5 м,казавшейся недостаточной, подстилаемый слоем супеси eft =1,46т/м3 мощностью 3-4 м, диктует применение призматических свай длиной 9-Ю м, забиваемых до слоя моренных суглинков с у =1,60 т/м3. Однако реальные условия производства свайных работ вызвали затруднения при проходе сваями верхнего слоя и погружения их до проектной отметки. Это привело не только к перерасходу материала и ряду дополнительных затрат, но и существенно ухудшило характер совместной работы сваи и основания, искажая фактическую работу от предусмотренной проектным решением.
Как показали наблюдения,-после пяти лет эксплуатации здания при общем подъеме уровня подземных вод выше подошвы свай, началась дополнительная осадка некоторых его фундаментов ( рис. 1.2), Это один из многочисленных примеров, подтверждающих необходимость дальнейших разработок и интенсивного внедрения наиболее эффективных конструкций свай, обеспечивающих устойчивое сопротивдение несущего грунта внешней нагрузке, а также методов расчета, учитывающих природу совместной работы свай с основанием. В современном фундаментостроении можно ввделить три направления развития конструктивных схем свай для повышения их несущей способности, как одиночных, так и в составе свайных фундаментов: 1. Увеличение площади передачи нагрузки нижней частью сваи. По способу устройства уширений их можно разделить на: - жесткие готовые .уширения, расположенные чаще всего у острия [ 5, 54, I25J; - уширения в нижней части сваи, образуемые путем раскрытия или выдвижения лопастей, "крыльев" и т.п. Хотя сваи с жесткими уширениями прочны и обеспечивают контакт уширения с грунтом в процессе погружения, они более трудоемки при забивке в связи с большим поперечнім сечением. Очевидны преимущества свай с раскрывающимися наконечниками и поворотными крыльями [4, 18, 43, 148]. Результаты исследований показали, что увеличение площади опоры свай в 2-Ю раз увеличивает их несущую способность в 1,2 - 2,5 раза [5, 28, 74, 92, 106, ГЗО]. 2. Изменение конфигурации поперечного сечения сваи: прямоугольное, треугольное, круглое, полое. Особенно это отмечается при проектировании в однородных слабых грунтах, где доля сопротивления грунта под подошвой сваи незначительна, а основная нагрузка на грунт передается боковой поверхностью [ЗО]. Эффективной оказалась разработка круглых полых свай с грунтовым ядром [?9, 105]. 3. Передача внешней нагрузки боковой поверхностью сваи. К ним относятся конические и пирамидальные [20, 32, 36, 60, 64, 73, 133, 143], биклинарные [90], забивные блоки пирамидальной и клиновидной формы [ 36], седловые [l5, 68, 114 J козловые системы и сваи [3, 4, 24, 33, 34, 47, 59, 83, 90, 100, 101, НО, 128, 135, 142]. Впервые забивные пирамидальные сваи с небольшим углом конусности были предложены и запатентованы в 1906 г. П.Косселем в Германии. Хотя идея придания боковым поверхностям свай наклона была известна, все же полевые, лабораторные и теоретические исследования таких свай в нашей стране не проводились вплоть до выхода работы В. К. Дмоховского [ 49 ]. Он на основе разработанного статического метода обосновал преимущество работы конических и пирамидальных свай перед призматическими, если сбег конуса составляет 2-4 см на метр длины сваи. Как показали исследования ВИОС, удельное сопротивление таких свай в одинаковых грунтах на 65 % выше призматических. При работе этих свай в составе фундаментов с шагом t = &а взаимного влияния на их сопротивление нагрузке при допустимой осадке не наблюдалось [ 31]. Таким образом, были созданы условия для эффективного использования пирамидальных свай в строительстве, широкие исследования которых по специальной программе были выполнены в Одессе коллективом кафедры оснований и фундаментов ОИСИ [ 32, 36, 64, 82]. Полученные результаты подтвердили теоретические выводы В.К.Дмоховского и внесли следующее уточнение: эффективность становится явной при сбеге граней сваи около 16-20 см на І м длины.
Зависимость строительных свойств грунтов от генетических особенностей их формирования
Количественная оценка строительных свойств грунтов, слагающих основание проектируемых сооружений, не может быть объективно выполнена без учета природы и механизма совместной работы свайных фундаментов и их оснований. Эти два реально существующих фактора обусловливаются естественным состоянием грунта, образовавшимся в определенных генетических условиях и оказавших влияние на формирование строительных свойств грунтов оснований. Они влияют на их реактивные свойства, проявляющиеся в процессе развития деформаций уплотнения под действием внешних нагрузок. Реактивные свойства грунтов или их внутреннее сопротивление уплотнению определяются плотностью сухого грунта ft , его минералогическим и солевым составом. Изменение этих свойств зависит от степени влажности, а также особенности структуры грунта, определяющего его структурное сопротивление межчастичных связей уплотнению. Эта совокупность генетических особенностей характеризует природу грунта, оказывающую прямое воздействие на сущность взаимодействия внешних и внутренних сил. Последние в результате генезиса грунта получили определенную реактивную способность оказания сопротивления внешним силам, вызывающим деформацию уплотнения в состоянии отсутствия равновесия. Природа внутренних сил проявляется в действии реактивного сопротивления грунта уплотнению при деформации.
Силовое воздействие воспринимается частицами грунта, которые имеют возможность перемещаться за счет сокращения расстояния между ними. При этом частицы оказывают внешним силам, вызывающим их перемещение, внутреннее реактивное сопротивление. Одновременно уменьшаются внешние силы на величину сопротивления, уравновешивая часть внешнего воздействия. Движение частиц грунта продолжается до тех пределов, пока вызывающие их внешние усилия уменьшаются до нуля за счет внутреннего реактивного сопротивления. Этот предел является границей обьема зоны деформации. В нем после истечения длительного времени устанавливается устойчивое равновесие между внешними и внутренними силами. Способность грунта оказывать реактивное сопротивление внешним воздействиям зависит от определенного изменения содержания в нем воды. При повышении WL любой грунт в зависимости от его генетических особенностей изменяет свои реактивные свойства.
Все эти явления отражают существенное влияние генезиса на механизм совместной работы фундамента и его основания. Поэтому в основу анализа строительных свойств грунтов в даменяющихся условиях их работы (уплотнении, изменении влажности, температуры, неоднородности залегания слоев) положен учет главного фактора, обусловливающего стабильность их в самых неблагоприятных условиях, которым является плотность сухого грунта О, т/м3.
Деформации грунта, происходящие в пределах Va , делятся на обратимые и необратимые. Обратимые деформации сопутствуют необратимым на всем диапазоне действия эффективного давления вплоть до граничной поверхности зоны деформации. Их величина по мере роста нагрузки увеличивается пропорционально необратимым (остаточным) деформациям. Внутреннее сопротивление грунта уплотнению может характеризоваться средним модулем объемной деформации грунта Егрср , определенным в приборе, моделирующем развитие деформации в реальном основании. Такой прибор"ОИСИ-4" (рис. 2.1) с возможностью объемной деформации образца грунта в условиях пригрузки, равной природной, удовлетворяет требованию равенства относительных деформаций в приборе и в натуре. Кроме Егрср при исследовании сопротивления грунта уплотнению в этом приборе получен такой важный показатель, как структурное сопротивление межчастичных связей грунта уплотнению /у , которое воспринимает на себя без остаточных деформаций грунта некоторую долю давления от внешней нагрузки.
При динамическом уплотнении разрушается естественная структура грунта и создается новая, более устойчивая. Уу вновь образованных межчастичных связей грунта зависит от генезиса грунта, его влажности , плотности сложения сухого грунта и других факторов.
Экспериментальные исследования деформаций оснований одиночных свай и свайных фундаментов при сопротивлении внешней нагрузке в различных грунтовых условиях
Глинистые грунты различной плотности и влажности, слагающие опытные площадки 5, 7, 8, 10, 12, Щ являются наиболее распространенными на территории региона. На этих площадках были проведены комплексные исследования работы одиночных свай и свайных фундаментов из пирамидальных и козловых свай. На площадке 7 при полной нагрузке Р я 1800 КН осадка сваи СК-10 составила 7,40 см. Объем необратимых деформаций грунта, определенный с помощью фиксаторов перемещений после снятия нагрузки и вскрытия основания, равен 8,6 м3, в том числе вокруг боковой по-вехности - 2,15 м3 (25%), в грунтовом ядре - 2,00 м3 {24%) и в основании сваи-4,45 м3 (51%). По характеру формирования зона деформации подобна зоне уплотнения, а ее параметры Уа и //а при осадке S = 7,4 см былимзныпими, чем Уу и Ист (рис.3.3). Деформации основания сваи происходили в уплотненном при забивке грунте, увеличивая объем предельно уплотненной части грунтового ядра. Плотность сложения сухого грунта в ядре (определенная в створе элементов) составила 1,87 г/см3 и оказалась одинаковой в 90% его объема. Вдоль наружных боковых граней величина JO менялась с 1,85 г/см3 до 1,60 г/см3. Проводя аналогию с характером развития деформаций, можно предположить, что часть внешней нагрузки (до 25%) козловая свая передает на основание наружными боковыми гранями в распор. Это позволяет рассматривать козловую сваю, погруженную в грунт, как кинематическую систему отдельных элементов, объединенных общим низким ростверком. Для определения влияния характера соединения низкого ростверка и головы сваи на ее работу, при испытании одиночных свай СК«8, СК-9, CK-IQ были применены различные узлы сопряжения их голов с ростверками: - голова сваи СК-8 входила в монолитный ростверк на 20 см, - на голову сваи СК-9 одевался сборный ростверк со стаканом глубиной 20 см, - на голову сваи СК-10 устанавливался сверху сборный ростверк.
На каждую сваю была приложена, нагрузка Р = 1800 КН и, как показали испытания (рис.3.3, б), вид сопряжения не оказал существенного влияния на их работу. Это позволило при проектировании фундаментов опытных сооружений, воспринимающих вертикальную нагрузку, принимать величину заделки головы козловой сваи в ростверк на 70 мм (0,1с/ ). В опытном фундаменте СФ-7, испытанном на этой же площадке, сборный ростверк был уложен сверху на сваи CK-6-I (рис.3.4). С ростом нагрузки зона деформации образовалась и развивалась в основании отдельных свай и вокруг них. Из шести марок, расположенных по центру ростверка на разных глубинах, при конечной нагрузке Р = 5260 КН и осадке 5,6 см перемещения показали только марки M-I (-0,50 м) и М-2 (-1,00 м). Общая глубина зоны деформации по центру ростверка составила 1,15 м, что вызвано раздельным развитием деформаций оснований отдельных свай. Все деформации проходили в искусственно уплотненном грунте, стабилизация осадок от каждой ступени нагрузки наступала в течение 3-4 дней (график S=f (lt) рис.3.4). В грунтовых условиях площадки 13 было определено сопротивление вертикальной нагрузке одиночной сваи СП-ІІ с Вр = 1,13 м и фундамента С-П из 16-ти пирамидальных свай с Д, = 18, 16 м ш, В основании фундамента были заложены 8 глубинных марок, с помощью которых определялось развитие глубины зоны деформации. испытание фундамента СФ-ІІ выполнено совместно с инженером Ю.И.Дуденко. Конечная осадка сваи СП-ІІ при нагрузке Р = 800 КН, выдер-жанной 74 дня, составила 0,9 см. Фундамент СФ-ІІ при конечной нагрузке {ф= 9600 КН, вццержанной 345 дней, дал осадку 2,80 см. При этом 4d достигла 7,4 м, что составило 1,45 стороны его ростверка (рис.3.5). Сравнительный график S fiHp) показывает, что при равных осадках сопротивление одиночной пирамидальной сваи с кратной площадью низкого ростверка в 3,1 раза больше сопротивления отдельной сваи в фундаменте. В процессе роста нагрузки зона деформации основания развивалась сначала отдельно - в зоне уплотнения каждой сваи и под ростверком. С увеличением нагрузки отдельные зоны обьединились в общую зону деформаций, которая формировалась и развивалась в нижележащем слое песка ( D =1,58-1,60 г/см ). Доуплотнение прорезываемых сваями слабых слоев глины (мощность слоя 0,8 м) и торфа (мощностью слоя 0,2 м) повысило их механические характеристики и, таким образом, обеспечило высокое сопротивление вертикальной нагрузке. Результаты этих испытаний позволили рекомендовать сваи СП-3-70 для применения в строительстве механо-сборочного корпуса Тутаевского завода дизельных агрегатов. Водонасыщенные илистые суглинки (пл.8) служили основанием одиночной сваи CK-I2 и фундамента СФ-9, состоящего из четырех свай СК-2-3 с шагом Є = Zd . Малая плотность сложения сухого грунта основания (Р =1,36 г/см ) вызвала значительное развитие зоны деформации вглубь по сравнению с опытами в суглинках средней плотности. При конечной нагрузке на сваю СК-П Р = 750 КН и осадке 3 = 7,2 см глубина зоны деформации На= 4,3 м.
Основные условия экспериментального обоснования наиболее эффективных проектных решений в различных грунтовых условиях
Разнообразие грунтовых условий площадок строительства исключает возможность создания "универсальной сваи для оптимального проектирования различных сооружений. Рациональность применения определенного вида свай для фундаментов проектируемого сооружения может быть определена только в конкретных грунтовых условиях. Принципиальная особенность совместной работы козловых свай и их оснований заключается в создании при забивке искусственно уплотненного основания большого объема. Передача на это основание всей боковой поверхностью сравнительно незначительного эффективного давления диктует преимущества применения этих конструкций по сравнению со сваями традиционных форм. Козловые сваи рекомендуется применять в основаниях сооружений со значительными сосредоточенными нагрузками в грунтах различного генезиса при плотности сухого грунта ft 1,45 т/м3. Рабочий проект свайных фундаментов из козловых свай обосновывается материалами инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, в которых отражена плотность сухого грунта с учетом ее изменения в случае поднятия подземных вод. Она обусловливает внутреннее сопротивление грунта уплотнению с его показателями Кгр ср , Егр ср . В основу проекта необходимо закладывать результаты испытаний опытных свай, расположенных в разных грунтовых условиях площадки.
Опыт применения и результаты исследований работы забивных свай уплотнения в искусственно уплотненном, а также в природном слое грунта с J = 1,45 - 1,60 т/м3 с подстилающим ниже глубины зоны деформации слоем водонасыщенного ила или торфа с Pj C 1,35т/м3, показали их высокое сопротивление при предельно допустимой осадке, а их технико-экономическая эффективность выше традиционных типов фундаментов. В приложениях приведены сравнительные графики зависимости расхода цемента, стали, трудозатрат и полной стоимости фундаментов из призматических, пирамидальных и козловых свай, а также на естественном основании от нагрузки на отдельный фундамент ы различных грунтовых условиях. Лучшей продольной формой элементов козловых свай является пирамидальная, позволяющая при забивке значительно уплотнить грунт основания вдоль наружных боковых граней и создать уплотненное грунтовое ядро. Внешнюю нагрузку такая свая перераспределяет на основание всей бокой поверхностью, в том числе и наружными гранями элементов. Наиболее рациональные геометрические размеры козловых свай: длина 3,0-4,0 м, угол заострения элементов 9-Ю , угол предварительного раскрытия - 13-15 . По удельному несущему объему г/у , кН/м3 более эффективными являются 4-х и б-ти элементные сваи. Сваи, состоящие из 2-х элементов, хотя и уступают в удельной несущей способности, но проще в изготовлении и при забивке. Это в конечном итоге понижает удельную стоимость свай, что необходимо учитывать при выборе типа козловых свай для проектирования фундаментов. Ряд строительных трестов территориального объединения "Глав-верхневолжскстрой" проводит внедрение на своих объектах забивных свай уплотнения (пирамидальных и козловых). Опыт этого внедрения позволил Министерству строительства СССР издать технические условия на изготовление козловых свай [l28j, а Министерству промышленного строительства СССР рекомендовать козловые сваи для внедрения в своих организациях (письмо № 18-6-02/245 от 03.12.1980). НИИСП Госстроя УССР предложил включить козловые сваи в "Паспорта научно-технических достижений, рекомендуемых для внедрения в строительстве УССР" (паспорт № 162, НЙИСЇЇ, Киев, 1979). Совет Министров УССР включил внедрение козловых свай в объеме 2,5 тыс.м3 Министерству промышленного строительства УССР и Одесскому инженерно-строительному институту в народно-хозяйственный план XI пятилетки (постановление № 170 от 8.4.81 г.). 4.6. Выводы по четвертой главе 1. Предлагаемый метод расчета оснований козловых свай по деформациям использует установленные экспериментальные зависимости между основными факторами, характеризующими их совместную работу с основанием. 2. Расчетная схема сваи включает угол дополнительного раскрытия элементов при забивке и объем предельно- уплотненной части грунтового ядра, который вызывает при распределении внешней нагрузки силы бокового распора. Эти силы вовлекают в совместную работу сваи с основанием грунт вдоль лобовых и торцевых граней элементов. 3. Уплотнение грунта основания при забивке сваи учитывается путем увеличения значения плотности грунта вупределах зоны уплотнения. 4. Результаты расчета осадки сваи и глубины активной зоны по предложенному методу дают удовлетворительную сходимость с опытными данными. 5. Для учета совместной работы отдельных пирамидальных и козловых свай при расчете осадки и сопротивления внешним нагрузкам свайного фундамента рекомендуется применять коэффициенты /CS(P)H Kp(s) , значения которых установлены экспериментально.
