Введение к работе
актуальность темы. Возрастающие объемы хозяйственной деятельности человека в районах криолитозоны ставят сегодня перед инженерным мерзлотоведением новые задачи, связанные с созданием новых и совершенствованием известных методов фундаментостроения на веч-номерзлых грунтах.
Одним из основных регионов массового строительства на Севере является Норильский промышленный район, где освоены буроопускной и буронабивноЯ способы устройства свай, выполняемые на уровне современных индустриальных всесй&кчых технологий. Однако, к середине 19о0 годов возникла новая проблема, связанная с ухудшением инженерно-геокриологических условий площадок строительства, так как уровень залегания опорного пласта скального грунта при строительстве по принципу П СНиП Z.ОН.04-88 стал достигать к.0 и даже 40 м. Строительство фундаментов в этих условиях приводило к резкому удорожанию фундаментных работ (до Ъ-4и% от стоимости сооружения), что потребовало проведения комплекса исследований и разработки экономичного буродобивного способа устройства свай-стоек, где их верхняя часть, расположенная в вечномерзлых грунтах, устраивается по буроопускной технологии, а нижняя часть - в пределах талого слоя грунта - забивным способом до упора в скальный грунт.
Отличие разработанного способа устройства свай-стоек от известных, применяющихся в районах распространения вечномерзлых грунтов, заключается в свободном погружении свай через слой мерзлого грунта (буроопускной способ) и в её принудительном погружении только в нижележащий слой талого грунта (забивной способ). При этом стыкованная железобетонная свая в своей нижней части имеет плоский торец, гарантирующий передачу расчетной нагрузки на скальное основание. Такая технология вдвое сокращает объем буровых работ, расход об-
садных труб и раствора для замоноличивания свай и на треть увеличивает .производительность работ, что свидетельствует не только об актуальности исследования, но и о высокой экономической значимости.
Цель и задачи работы . Основной целью работы является исследование и разработка высокоэкономичного и технологичного буродобив-ного способа устройства свай-стоек в сложных инженерно-геокриологических условиях, характеризующихся глубоким уровнем залегания скального грунта и расположенными выше слоями грунта талого и веч-номерзлого состояний. Для достижения цели необходимо было после-, дователыю решить несколько задач:
I. Выполнить теоретический анализ применимости буродобивного способа устройства свай-стоек в Норильском промышленном районе (верх - буроопускной, низ - добивной) с рассмотрением вопросов несущей способности грунтов, прочности материала и отсутствия трещи-нообразования в бетоне свай.
С. Выполнить экспериментальное исследование процесса погружения свай-стоек и натурные испытания их на вертикальные вдавливающие и динамические нагрузки.
-
Осуществить экспериментальное строительство объектов по буродобивной технологии устройства свай-стоек и отработать технологические параметры процесса, на базе которых разработать региональный нормативный документ для опытно-промышленного освоения технологии.
-
Осуществить массовое строительство фундаментов сооружений в микрорайонах 4Р и 4 г. Талнаха, определить экономическую эффективность разработанного способа устройства свай-стоек и составить рекомендации по технологии погружения составных железобетонных свай-стоек через слои вечномерзлого и талого грунтов до упора в скальное основание.
Методы исследований включают научное обобщение состояния вопроса по научно-технической литературе, теоретический анализ натурам экспериментальны, исследовани'. несущей способности и составление регионального нормативного документа и рекомендаций по производству работ.
Научная новизна работы заключается в следующем.
I. Предложена и научно обоснована технология погружения составных железобетонных свай-стоек через слои вечномерзлого и талого грунтов до упора в скальное основание, располагающееся на значительных глубинах (до 20-40 м).
г. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, в результате которых установлена высокая технологичность буродобивного способа устройства свай и доказано, что по несущей способности грунтов основания, по прочности материала и по отсутствию образования трещин в материале железобетона и стыкового соединения такие сваи-стойки обеспечивают восприятие расчетной вертикальной нагрузки не менее І.200 кН, что обеспечивает строительство y-rlk: этажных сооружений по принципу П СНиП в мерзлотно-грунтовых условиях Норильского промышленного района.
3. Испытаны более Практическое значение работы состоит в том, что результаты~У "Рекомендации по технологии устройства свай-стоек буродобивным способом в районах распространения вечномерзлых грунтов при глубоком уровне залегания кровли скального грунта" (Якутск, Йн-т мерзлотоведения СО Ad СССР, І9аа. - Зі: с), внедрение которых в Норильском промышленном районе позволило примерно в два раза уменьшить объем буровых работ, расход обсадных труб и раствора для замоноли-чивания свай при сокращении срока строительства фундаментов на 26-г 30%. Реально полученный экономический эффект составил 0,79 млн. рублей в 1986-87 гг. и 5,02 млн. рублей в 1988-91 гг. при строительстве в 4 и 4Р микрорайонах г. Талнаха на севере Красноярского края. На защиту выносятся. I. Технология устройства свай-стоек буродобивным способом, предусматривающая устройство верхней части сборной железобетонной сваи буроопускным способом, а нижней - забивным способом до упора в практически несжимаемое основание через слой вечномерзлого и талого грунтов. Z. Результаты статических и динамических испытаний буродобив-ных свай-стоек, установленных в мерзлотно-грунтовых условиях Норильского промышленного района, на вертикальные нагрузки. 3. Рекомендации по технологии погружения составных железобетонных свай-стоек через слои вечномерзлого и талого грунтов до упора в скальный грунт. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях строителей Норильского промышленного района (1986, 1983, 1990), Всесоюзной конференции "Повышение эффективности инженерных изысканий для строительства в нефтегазоносных районах Западной Сибири (Тюмень, 1987), Международном симпозиуме по геокриологии (Ямбург, 1У89), заседании кафедры технологии строительного производства Новосибирского инженерно--строительного Института (1990), семинаре Норильской комплексной геокриологической лаборатории Игарской НПІЛС Института мерзлотоведения СО АН СССР (1967, 1991), объединенном семинаре отдела инженерной геокриологии Института мерзлотоведения СО АН СССР (Якутск, 1991). Публикации. Соискатель автор 13 научных работ, из которых 10 по теме диссертации, в том числе опубликовано о работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, П^'ти глав и основных выводов. Она содержит -15^ страниц машинописного текста, включая 32 иллюстрации, 20 таблиц, список литературы из 61 наименования и при*.о.ж&и.ие. Автор благодарит научнОгс руководителя.., сотрудников Института мерзлотоведения СО АН СССР и её Норильское комплексной геокриологической лаборатории, а также коллективы Норильского Строительного управления "Гидроспецфундаментстрой" и производственного строительно-монтажного объединения "Норильскстрой" за помощь в проведении исследований и внедрении результатов.Похожие диссертации на Исследование и разработка буродобивного способа устройства свай-стоек в вечномерзлых грунтах : На примере Норильского промышленного района
