Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы в практике строительства и реконструкции зданий большой интерес проявляется к методу усиления существующих фундаментов буроинъекционными сваями, устраиваемыми с применением электроразрядной технологии.
Электроразрядный способ устройства свай используется в различных грунтовых условиях (в том числе в водонасыщенных песках). При этом в научно-технической литературе имеются результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния системы «буроинъекционная свая - маловлажный грунт», формируемой при действии электрических разрядов в бетонной смеси, и влияния на эту систему энергетических параметров электрических разрядов в узком диапазоне грунтовых условий.
Совершенствование электроразрядного способа устройства свай в различных грунтовых условиях позволит повысить надежность и эффективность буроинъекционных свай.
Данная научная работа выполнялась по заданию Минпромнауки России совместно со специалистами ЗАО "МИПФВТ" и РНЦ "Курчатовский институт" и при поддержке ГУ "Российский фонд технологического развития"
В процессе выполнения проекта была разработана и изготовлена электроразрядная геотехническая установка УЭГ-30. На основе этой разработки был создан модельный ряд электроразрядных геотехнических установок с энергозапасом от 20 до 50 кДж, которые используются в практической деятельности строительных организаций.
Цель работы. Совершенствование технологии устройства буроинъекционных свай с применением электроразрядной технологии на базе установок УЭГ-30. Разработка инженерного метода расчета буроинъекционных свай, выполняемых с применением электроразрядной технологии в различных грунтовых условиях.
В соответствии с целью поставлены следующие задачи:
1 .Разработать методику исследований формирования системы «буроинъекционная свая - грунт» при действии электрических разрядов в бетонной смеси.
2.Исследовать энергетические параметры установок для устройства геотехнических конструкций в различных грунтовых условиях и установить рациональные параметры установок.
3.У совершенствовать конструкцию буроинъекционных свай и технологию их устройства.
4.Разработать рекомендации по определению несущей способности буроинъекционных свай, устраиваемых при помощи электрических разрядов в различных грунтах.
Научная новизна работы: 1. Установлены оптимальные величины основных параметров процесса электроразрядной обработки свай на строительных площадках.
-
Показано, что несущая способность буроинъекционных свай по грунту, выполняемых с применением электроразрядной технологии в 1.5-2 раза выше, чем у свай, выполняемых по традиционной технологии. При этом электроразрядная обработка пяты сваи существенно повышает жесткость свай на вдавливающую нагрузку, снижает осадку свайного фундамента, что особенно важно для больших групп свай. Стоимость тонны несущей способности сваи снижается на 40 % по сравнению с традиционными технологиями устройства буроинъекционных свай.
-
Разработан упрощенный метод расчета несущей способности одиночной буроинъекционной сваи, выполняемой с применением электроразрядной технологии, и алгоритм расчета большой группы буроинъекционных свай.
-
Установлены коэффициенты условий работы буроинъекционных свай, выполняемых с применением электроразрядной технологии по боковой поверхности и по пяте, на основе полевых испытаний и теоретических исследований.
-
Показано, что электроразрядная технология достаточно универсальна и позволяет изготавливать грунтовые анкера, буроинъекционные и бурона-бивные сваи с высокой несущей способностью по одной технологической схеме.
-
Разработаны эффективные конструкции армирования буроинъекционных свай в виде пространственного каркаса, что позволяет выполнять электроразрядную обработку свай одновременно с его погружением в твердеющий бетон для ликвидации возможных дефектов скважин.
-
Разработаны рекомендации по обеспечению сохранности существующих зданий, усиляемых буроинъекционными сваями с применением электроразрядной технологии.
Достоверность и обоснованность. Научные результаты работы обоснованы результатами экспериментальных данных и теоретических исследований. Достоверность разработанного метода расчета подтверждается сопоставлением с данными натурных экспериментальных исследований на строительных площадках.
Практическая значимость и реализация работы. Основные положения научной работы включены в Стандарт организации (СТО) НИИОСП «Рекомендации по применению буроинъекционных свай» и Стандарт организации НИИОСП «Рекомендации по применению электроразрядных геотехнических технологий». Определена рациональная область применения буроинъекционных свай, выполняемых по электроразрядной технологии в различных грунтовых условиях. С учетом рекомендаций (включая методику расчетов) СТО НИИОСП выполнены строительно-монтажные работы на десятках объектов в г. Москва, Московской области и других регионах России.
Личный вклад автора состоит:
1. В проведении лабораторных и полевых исследований;
2. В разработке инженерного метода расчета несущей способности одиночных буроинъекционных свай, выполняемых с применением электроразрядной технологии.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты лабораторных экспериментов и полевых полномасштабных испытаний геотехнических конструкций в различных грунтовых условиях.
-
Инженерный метод расчета несущей способности одиночных буроинъекционных свай, выполняемых с применением электроразрядной технологии.
Апробация работы. Положения диссертации были доложены и обсуждены на международном семинаре по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям (Пермь, ПГТУ, 2001 г.), международной конференции молодых инженеров геотехников (Дублин, Ирландия, 2002 г.), международной конференции по геотехнике (Санкт-Петербург, ПГПУС, 2003 г.), международной конференции по геотехнике (США, Арлингтон штат Вирджиния, 2008 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в четырнадцати научных работах.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 223 страницы, 96 рисунков, 34 таблицы и приложения. Список литературы содержит 142 наименования.
