Опыт применения буронабивных свай-РИТ в сложных грунтовых условиях

К.т.н. Ерёмин В.Я. (ПСП РИТА)

 

Опыт применения буронабивных свай-РИТ в сложных грунтовых условиях

Геотехникам известно более 150 видов свай [1; 2; 3].

В СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты, Актуализированная редакция  (СП 24.13330.2011) [4], который действует с 20 мая 20011 года, включены сваи-РИТ, изготавливаемые с использованием электрических разрядов импульсов тока (РИТ).

Несмотря на то, что в основаниях более 800 объектов, в том числе ответственных и уникальных, уже “работают“ более 90 тысяч свай-РИТ, всё ещё многие специалисты строители не знают об этом виде свай.

Настоящая статья должна исправить ситуацию, доведя до специалистов опыт применения свай-РИТ в сложных грунтовых условиях.

Высотные здания.

Одна из первых высоток (36 этажей) на сваях-РИТ была построена специалистами “МонАрх и С“ в русле речки Раменка, засыпанном при строительстве станции метро “Проспект Вернадского“. Грунтовые условия для строительства оказались очень сложные. В процессе инженерно-геологических изысканий, было выделено 33 инженерно-геологических элемента (ИГЭ). На 3…6 м ниже дна котлована залегали насыпные tQIV водонасыщенные неслежавшиеся глины и суглинки, с остатками мусора. В этих грунтах находился переливной коллектор для пропуска паводковых вод из пруда, отделённого перемычкой шириной 8 м от котлована, дно которого находилось на 2 м ниже зеркала воды в пруде. Коллектор требовалось сохранить до окончания строительства  байпаса. Ниже залегают:

— современные озерноаллювиальные отложения laQIV – суглинки текучепластичной (ИГЭ2б) и тугопластичной (ИГЭ2) консистенции, слоем от 0 до 4 м;

— верхнечетвертичные покровные суглинки prQIII (ИГЭ3) слоем от 0 до 1,6м;

— надморенные флювиогляциальные отложения fQIId-ms слоем от 0 до 1,4 м, представленные песками, супесями, суглинками и глинами (ИГЭ4б…7);

— моренные отложения днепровского оледенения gQIId мощностью 8…12 м, представленные суглинками от мягкопластичной до полутвердой консистенции и глинами полутвердой консистенции (ИГЭ10…ИГЭ14);

— под мореной — флювиогляциальные среднечетвертичные отложения fQIIo-d, образующие фациально-неоднородную толщу (ИГЭ15…21) местами достигающую 3,8 м, сложенную суглинками, супесями, песчаными разностями до галечниковых водонасыщенных грунтов (напор воды до 10 м);

— на глубине 17…19 м от дна котлована залегают нижнемеловые (К1) породы мощностью 7…12 м (ИГЭ23…26б), представленные мелкими и пылеватыми песками с линзами глин, суглинков и супесей (0,4…0,8 м);

— под нижнемеловыми породами залегают верхнеюрские (J3) отложения, представленные (ИГЭ27…33) водонасыщенными плотными пылеватыми и мелкими песками, вскрытая мощность 32…34 м.

Рис. 1. Жилые дома  на проспекте Вернадского – 37-39 возведённые на сваях-РИТ, вид со стороны пруда.

Рис. 2. План свайного поля из 899 свай-РИТ  Ø320 мм, длиной 21 м под 36 этажный корпус высотой 120 м, массой 128 000 тс, по диагонали свайное поле пересекает коллектор, проспект Вернадского- 37.

Из-за наличия под плитой неслежавшихся грунтов, вся нагрузка от зданий должна воспринимается сваями, поэтому были предусмотрены буронабивные сваи Ø 1 м, длиной 24 и 22 м. До устройства этих свай следовало вынести упомянутый выше переливной коллектор, что на год отодвигало начало основных строительно-монтажных работ.

Сметная стоимость устройства свай диаметром 1 м, для двух корпусов в ценах 2002 г. составляла 241 млн. рублей, что сводило на нет целесообразность освоения площадки, расположенной у выхода метро.

В связи с этим был  разработан новый проект с использованием свай-РИТ расчётной несущей способностью по грунту 150 т/сваю. Для высотного корпуса массой 128 000 тонн было предусмотрено 899 свай-РИТ длиной 21 м диаметром 320 мм по бурению, объединенных плитой площадью 1570 м2 (рис. 2) и толщиной 2,2 м. Армирование свай выполняли каркасами из двух секций, стыкуемых внахлест. Верхние секции 6Ø28 А500С, нижние 6Ø25.

В марте-июне 2002 г. изготовили 899 свай-РИТ, восемь из них испытали статической вдавливающей нагрузкой по ГОСТ5686-94 [5]. При нагрузке — 216 тс осадка свай стабилизировалась в интервале 13,52…18,46 мм, остаточные деформации после разгрузки составили 1,77…5,90 мм, что свидетельствует о совместной работе грунта и свай-РИТ практически в упругой стадии. Характерный график испытаний  приведен на рис. 3.

В течение двух лет после окончания строительства НИИОСП им. Н.М. Герсеванова осуществлял мониторинг за деформациями: осадки стабилизировались, не достигнув 4 см, а крены не превысили 0,0006, что значительно меньше предельных значений для таких зданий.

Экономическая эффективность применения свай-РИТ в ценах 2002 года на двух корпусах составила  129,6 миллиона рублей.

Рис. 3. График зависимости осадки Sот нагрузки P свай-РИТ №№ 101; 190; 779; 824, при нагрузке 216 т стабилизация деформаций наступила при осадке свай 13,5-18,46 мм, осадка после снятия нагрузки составила 1,77-5,90 мм.

Другой пример. Жилой комплекс на ул. Давыдковская, д.19А, построен специалистами “Мосстройреконструкция“ на 1370 сваях-РИТ диаметром 320 мм и длиной 19 м. Снижение стоимости свайного основания на конкуре превысило 22,8 млн. рублей по сравнению с ценой следующего претендента.

В основании зданий залегали текучие супеси мощностью до 18 м, нагрузка на сваи-РИТ составляла 140 т/сваю.

Рис. 4. Жилой комплекс на ул. Давыдковская 19А: на фото сверху фрагмент свайного основания; на фото, снизу: корпуса высотой 78 м, возведенные в 2004 г.  на 1370 сваях-РИТ. 

Следующий пример. Административно-офисный комплекс: “Соколиная гора“ (ул. Семеновская 21) — первая высотка, возведенная по программе “Новое кольцо Москвы“.  33 этажное здание построено в 2007 г. специалистами “Монтажспецстрой“ на 502 сваях-РИТ диаметром 320 мм, длиной 18…26 м.

Для уменьшения влияния нового здания на обделку тоннеля метро, построенного в 1933 г., и расположенного в 9 м, три ближайших ряда свай-РИТ были выполнены длиной по 26 м, остальные по 18 м.

Рис. 5. Общий вид построенного здания.

Рис. 6. Вид котлована, момент устройства свай-РИТ длиной 26 м со стороны тоннеля метро.

В 2008 году было выполнено основание из 1100 сваяй-РИТ для  жилого 42 этажного дома, построенного специалистами концерна “КРОСТ“.

Рис. 7. Устройство свай-РИТ длиной 24 м, диаметром 320 мм (фото вверху устройство первой сваи-РИТ, фотография сделана с борта котлована, посередине наезд бурового  станка на точку бурения) и общий вид построенного 42 этажного дома на  проспекте  Маршала   Жукова, д. 45 (фото снизу). 

Уникальные здания.

В пойме реки Сетунь построен комплекс зданий Московской Школы  Управления (МШУ «Сколково»).  Грунтовые условия весьма сложные. Проектом  предусмотрено 1347 свай-РИТ длиной от 19 до 27 м, диаметром 320 мм, несущей способностью по грунту 150 тс/сваю. Из-за сложных условий производства работ субподрядчик, выполнявший свайное основание, изготовил дополнительно 34 сваи, дублируя сваи, в работоспособности которых у субподрядчика возникало малейшее сомнение.

Рис. 8. Фрагмент свайного поля из свай-РИТ, изготовленных в потай, т.е. головы свай находились ниже поверхности, с которой изготавливались сваи. На фото зафиксирован момент срубки оголовков свай длиной до 1,4 м  в процессе разработки грунта, 2007 г.

Рис.9. Процесс возведения одного из корпусов массой более 25000 тс.  

Рис. 10. Завершение строительства  уникальных зданий МШУ, 5 июня 2010 г., вид на один из корпусов в сторону МКАД. Корпус длиной 130 м и массой более 25000 тонн, с консолями длиной 28 м, опирается на два лестнично-лифтовых блока, центральный пролет более 65 м, в основании каждого лестнично-лифтового блока свайные кусты по 80 свай-РИТ, несущей способностью 150 тн на сваю. 

Рис. 11. Завершение  строительства, вид  на  уникальное здание со стороны МКАД, 5 июня 2010 г.

Согласно заданию нагрузка на сваи должна была составлять 186450 тс. Фактическая масса комплекса зданий с фундаментной плитой оказалась более 230000 тс. Генеральному проектировщику, отвечающему за сбор нагрузок, удалось убедить заказчика, что плита лежит на земле и не действует как нагрузка на сваи, а от конструкции каналов и полов (с железобетонной плитой толщиной 400 мм) на сваи действует не более 10% от их веса. Кроме того, в процессе строительства уточнялись объёмно-планировочные решения, вызвавшие существенное изменение нагрузок в местах их приложения. Например, в задании было 950 тс с учётом веса плиты на куст свай, поэтому изготовлено 7 свай. Фактическая нагрузка на 7 изготовленных свай оказалась 1260 тс без учёта веса плиты, сваи оказались перегруженными на 36%. В смежном кусте наоборот, была нагрузка 1050 тс, поэтому изготовили 8 свай, а фактическая нагрузка стала 763 тс, сваи оказались недогруженными на 30%. В результате фундаментная плита, “поворачиваясь” относительно опоры из 8 свай, с одной стороны получает подъём на несколько миллиметров, а с другой превышение расчётных осадок.

Существенно возросли нагрузки за счёт барража, созданного построенным тоннелем, уровень грунтовых вод (УГВ) стал меняться, от сезона к сезону, до 5,5 м. В монографии [6] проанализировано влияние изменения УГВ на уплотнение глинистых грунтов. Установлено, что циклическое понижение и поднятие УГВ (замачивание и обезвоживание грунта), за счёт “стягивания” частиц грунта капиллярными силами в глинистых грунтах, уплотняет его. Капиллярное давление на пределе усадки достигает 3 МПа (30 т/м2) [6]. Естественно такие силы создают предпосылки для дополнительного самоуплотнения грунта в зоне переменного УГВ.

Благодаря высокой надёжности свай-РИТ, несмотря на нештатные ситуации, осадки здания за три года после возведения, приблизились к расчётным, при определении которых не были известны нагрузки от фундаментной плиты, каналов и “полов“, не было информации о строительстве тоннеля, поэтому барражный эффект не мог быть учтён.

В этом случае следует вести мониторинг деформаций, чтобы, при необходимости, можно было своевременно выполнить дополнительные сваи-РИТ сквозь фундаментную плиту.

Рис. 12. Завершение строительства комплекса уникальных зданий, вид со стороны реки Сетунь, фото из интернета.

Другой уникальный объект. Санно-бобслейная трасса, введенная в эксплуатацию в 2007 г. в д. Парамоново, Московской области.

Рис. 13. Президент Д.Медведев открывает первую в России санно-бобслейную трассу в деревне Парамоново, Московской области. Фото из интернета.

Трасса построена специалистами корпорации “Трансстрой“ на сваях-РИТ.

Рис. 14.Санно-бобсейная трасса в д. Парамоново, Московской области, построена на сваях-РИТ на оползневом склоне, общий вид, фото из интернета.

По данным инженерных изысканий на склонах могли проявляться оползневые явления. Учитывая возможность резкого превышения горизонтальных нагрузок, установленных в техническом задании, за счёт развития оползневых явлений,  было предусмотрено усиленное армирование свай-РИТ на глубину до 6 м ниже подошвы ростверков, в зоне действия наибольших моментов.

Рис.15. Фрагмент склона, поражённого развитием оползня,  д. Парамоново.

Рис.16. Это не сваи,  это колонны на ростверках, пригруженные грунтом, сползающего склона. Ростверки на сваях-РИТ, воспринимают горизонтальные усилия многократно превышающие заданные. 

Рис. 17. Устройство свай-РИТ на склоне с перепадом высот от верхней точки до нижней точки трассы более 100 м. Для изготовления свай-РИТ применялось буровое оборудование, способное перемещаться по склону, бетонную смесь подавали по шлангам длиной до 500 м, генератор импульсных токов (ГИТ) размещён на вездеходе ЗиЛ-131.  

 

Демонстрация разрядно-импульсной технологии в Тунисе.

Рис. 18. Новый микрорайон в Тунисе, гектары земли вдоль побережья подготовлены государством под застройку. Подготовлены, так, как в Москве при Лужкове не готовили даже для Батуриной. К каждому участку подведены все коммуникации: вода, электроэнергия, трубы канализации дождевой и фекальной, даже газ, сделаны дороги, тротуары, освещение, посажены пальмы, на дорогах сделана разметка, установлены дорожные знаки, светофоры, светофоры работают, а на расстоянии нескольких километров ещё ничего нет. По краю тротуарной плитки проходит граница будущего котлована для каждого дома.

Рис. 19. Заканчивается подготовка котлована для демонстрации технологии устройства свай-РИТ в Тунисе.

Рис. 20. Проходят испытания свай-РИТ в Тунисе. Нагрузка 155 тс (фото сверху). Местный сварщик сомневается, что нагрузка 155 тс (фото внизу).

Рис. 21. Сварка не выдержала испытаний. Убедительный довод поверить, что нагрузка действительно 155 тс. Местный сварщик, учёл ошибки, остальные испытания прошли без разрушений стенда даже при нагрузке 185 тс .

Рис.22. Графики испытания свай: вверху, рабочая свая № 148, испытательная нагрузка 155 тс, осадка сваи 4,55 мм, расчётная нагрузка 100 тс/сваю, остаточная деформация 1,34 мм; внизу испытание пробной сваи № Е1, нагрузка 185 тс, осадка сваи 10,28 мм остаточная деформация 4,84 мм.

Рис. 23. На пустом месте вырастают кварталы. Обратите внимание, нигде не перекопали дорогу, потому что все коммуникации были заранее выполнены, даже  асфальт сохранился, немного лишь стёрлась разметка.

Сущность разрядно-импульсной технологии.

При устройстве свай-РИТ осуществляют электрические разряды импульсов тока (РИТ) напряжением до 10 кВ в скважине, заполненной бетонной смесью подвижностью П4-П5. В результате серии электровзрывов ствол сваи-РИТ приобретает уширения в локальных местах за счет уплотнения грунта в локальных зонах.

Рис. 24. Сваи-РИТ, изготовленные по разным технологиям: фото сверху 2010 год в буровых скважинах диаметром 150 и 250 мм верхняя часть в моренных суглинках, нижняя часть свай в супесях и песках, энергия в разряде 50 кДж, Москва; фото посередине 2005 год диаметр бурения 300 мм морские отложения, энергия 30 кДж, Южная Корея; фото внизу 2002 год, буровые скважины диаметром 270 мм, верхняя часть в песках, нижняя в мергелистых грунтах, тонкая прослойка торфа, энергия в разряде не более 20 кДж, Германия.

Такие сваи-РИТ имеют надёжное сцепление с грунтом, поэтому хорошо работают не только на вдавливающие, но и на выдергивающие нагрузки. При устройстве свай-РИТ с отметки промежуточного дна котлована существенно уменьшаются подъем дна и разуплотнение грунта в основании глубоких котлованов, поэтому, снижаются осадки, крены здания и напряжения в несущих конструкциях подземной части.

Для устройства сваи-РИТ проходят скважину, заполняют ее бетонной смесью подвижностью П4…П5, погружают в нее электроды и, с интервалом 3…10 с, подают импульсы электрического тока напряжением до 10 кВ. Через 200…500 мкс после включения коммутатора плотность энергии между электродами достигает109…1012 Дж/м3, электрическая прочность бетонной смеси не выдерживает и происходит ее пробой – электрический разряд (см. рис. 25). За 10…30 мкс запасённая в накопителях электрическая энергия взрывообразно преобразуется в другие виды, поэтому этот процесс часто называют электровзрывом (ЭВ).

Рис. 25. Развитие электрического взрыва в жидкости после подачи на электроды импульса тока высокого напряжения (цифры под фотографиями время в микросекундах).

Сущность технологии устройства свай-РИТ поясняется на рис. 26.

Рис. 26. Сущность разрядно-импульсной технологии устройства сваи-РИТ.

1 – ствол скважины до обработки;
2 – штанга с электродами;
3 – ГИТ (генератор импульсов тока);
4 – бетононасос;
5 — зона цементации грунта;
6 – зона уплотнения грунта;
7 – ствол сваи после обработки электровзрывами.

Иногда задают вопрос, небезопасно ли работать с напряжением 10 кВ, например, в дождь?

Конечно, небезопасно, особенно если вода в котловане выше сапог, а генподрядчик и заказчик самоустранились от водопонижения в котловане.

Рис. 27. Крепление борта котлована анкерами, на фото зафиксирован момент разрядно-импульсной обработки корня анкера. По кабелю отдельными импульсами подаётся напряжение в данном случае 9 000 В, интервал между импульсами 7 секунд. Улица Донелайтиса, вл. 39.

Рис. 28. Вид котлована после обычного дождя. Наличие воды в котловане естественно увеличивает риск поражения электрическим током, а также может негативно отражаться на качестве работ по устройству свай. Улица Давыдковская, вл. 19АПерерыв в работе пока Генеральный подрядчик откачивает воду из котлована.

Технология устройства свай-РИТ в период своего становления ориентировалась на применение свай для усиления фундаментов при реконструкции существующих зданий.

В последующем сваи-РИТ стали широко применять и в новом строительстве.

Как появились сваи-РИТ.

Впервые электрический разряд в жидкости был осуществлен почти 250 лет назад (в 1766 г. американский естествоиспытатель Т. Лейн в письме Б. Франклину описал проведенные им опыты с электрическими разрядами в воде и других жидкостях). Открытие опередило на 200 лет своё время и оказалось невостребованным.

Немецкий физик Ф. Фрюнгель в сороковых годах прошлого века оценил в 1% КПД преобразования электрической энергии в волны давления, и назвал его бесперспективным.

Паровозы, ещё 50 лет назад обеспечивающие 100% перевозок по железным дорогам, имели КПД 6…8% после 150 лет совершенствования.   Л.А. Юткин не знал об исследованиях Ф. Фрюнгеля и изобрёл способ получения сверхвысоких давлений (1950 год). В результате, на всех металлургических комбинатах были внедрены установки для очистки отливок от формовочной земли, лицензии на эту технологию купили все развитые страны (США, Великобритания, ФРГ, Франция, Япония и др.). Тысячи электрогидавлических прессов штамповали детали. На Таганрогском котельном заводе развальцовывали трубы в котлах производительностью до 1200 т пара в час.

В 1960 г. в МИСИ (Московский инженерно-строительный институт), под руководством профессора Г.М. Ломизе, начали исследования по применению РИТ для уплотнения грунтов, что зафиксировано в книге Государственной регистрации за № 30166 от 5.06.62 г. Аспиранты Я.Д. Гильман (1963)*, Л.П. Хлюпина (1966) и Л.А. Семушкина (1968) исследовали

уплотнение водонасыщенных песчаных грунтов с использованием РИТ (* — год защиты диссертации) [7; 8; 9].

В 1963 г. в институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта создали искровую установку [10] и исследовали параметры электровзрыва в слабосвязанном грунте. Результаты сопоставляли с данными аналогичных опытов с зарядами химического взрывчатого вещества (ВВ).

В 1968 г. в ВВИТКУ в лаборатории С.С. Козловского создали установку по генерированию импульсов тока и осуществлению электрических разрядов в воде для исследования ударных волн и их распространению в грунте.

В 1973 г. в ЛИСИ (Ленинградский инженерно-строительный институт) под руководством профессора Б.И. Далматова,  Яссиевич Г.Н. (1977)* впервые исследовал изготовление буронабивных свай с использованием РИТ [11].

Непосредственное практическое участие в создание технологии приложил профессор В.М. Улицкий.

В 1993 году была разработана [12] Временная инструкция по устройству свай-РИТ, [авторы: профессор Г.Н. Гаврилов, к.т.н. В.С. Евдокимов, инженер А.Л. Егоров (фирма “РИТА”), профессор М.И. Смородинов и инженер А.А. Арсеньев (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова)].

Несущую способность свай-РИТ рассчитывали по СНиП [13] с большим запасом. В 1997 г. вышли Рекомендации [14], результаты расчета по которым приблизились к реальной несущей способности свай-РИТ по грунту, но всё ещё в 2,0-2,5 превышал несущую способность, полученную при испытаниях натурных свай-РИТ по [5]. Свод правил [15] уточнил расчёт  несущей способности свай-РИТ по грунту, но ещё оставался большой запас.

Попытки определить несущую способность свай-РИТ через энергию, преобразуемую электровзрывом в механическую работу [16] не достигли успеха, как и попытки перевести энергию электровзрыва в энергию взрыва ВВ  [11], чтобы дальше определять несущую способность сваи-РИТ, как свай с камуфлетным уширением, полученным взрывом ВВ [17]. Установлено [11], что даже в дистиллированной воде невозможно получить два одинаковых по эффективности ЭВ, а тем более при их осуществлении в бетонной смеси. Сложность проблемы состояла в том, что у электровзрыва отсутствует радиус заряда, зная который, по предложению Пенни и Тейлора [18], можно вычислить радиусы образующихся при взрыве ВВ полостей и зон уплотнения. Между тем, есть универсальный показатель механического действия электровзрыва при изготовлении свай-РИТ, это размер образующейся камуфлетной полости, объем которой определяется по количеству бетонной смеси, израсходованной на ее заполнение. При устройстве свай-РИТ, после электровзрыва можно всегда вычислить радиус камуфлетной полости по объему бетонной смеси, заполнившей полость, а диаметр зоны уплотнения в дисперсных грунтах, вычислить путём умножения на коэффициент равный 3,0…3,5 [19].  Установили [20], что не имеет значения количество ЭВ, важно знать диаметр условной камуфлетной полости, чтобы размер зоны уплотнения определить простым умножением. И если под нижним концом сваи-РИТ будет создано напряженно-деформированное состояние грунта как под нижним концом забивной сваи, то можно рассчитывать несущую способность сваи-РИТ используя расчетные сопротивления R под нижним концом сваи-РИТ, как у забивной сваи, т.е. по таблице 2 СНиП 2.02.03-85 Актуализированная редакция (СП 24.13330.2011) [4].

При электровзрыве в бетонной смеси образуется полость, которая под действием сил гравитации мгновенно заполняется бетонной смесью. Осадка бетонной смеси при каждом электровзрыве хорошо фиксируется в устье скважины. Если, при обработке нижнего конца сваи-РИТ бетонная смесь в устье скважины осела на величину Δh, то её объем условной полости в результате серии электровзрывов составит

V=0.25πd²Δh

где d -диаметр скважины в ее устье.

Отсюда, диаметр условной камуфлетной полости, образующейся в процессе серии ЭВ, определяется по формуле

В этом случае расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи-РИТ принимается как под нижним концом забивной сваи диаметром d, по табл. 7.2 СНиП 2.02.03-85 Актуализированная редакция (СП 24.13330.2011) [4].

В актуализированной редакции СНиП 2.02.03-85 предложен расчёт несущей способности свай-РИТ по грунту по методике, приведённой в СП 50-102-2003. Однако мы полагаем целесообразным использовать методику, изложенную в ТР 50-180-06, если нижние концы свай-РИТ изготавливаются по способам защищёнными патентами на изобретения № 2 194 822 и № 2 389 849 или изготавливаются предприятием ООО «МПО РИТА».

На основе описанных принципов в 2001 г. была предложена новая методика расчета несущей способности свай-РИТ по грунту [21]. Положения этой методики расчета были доложены на Научно-практическом семинаре по теоретическим и прикладным проблемам современной механики грунтов, проходившем в Российском университете Дружбы Народов 23.02.2001 г.

Профессор Б.В. Бахолдин, к.т.н. А.М. Дзагов, П.И. Ястребов и сотрудники фирмы РИТА доработали методику, которую утвердил профессор В.П. Петрухин [22].  Академик В.А. Ильичев рекомендовал эту методику «обкатать»  путем опытной проверки. В процессе опытной проверки было изготовлено более 10 тысяч свай-РИТ. Лаборатория, возглавляемая профессором А.А. Григорян, выполнила статические испытания вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-94 [5] больше сотни свай-РИТ. По результатам этих испытаний Анаида Александровна призналась, что влюбилась в сваи-РИТ, и активно защищала эти сваи от «нападающих», которых хватало.

При испытаниях свай-РИТ была подтверждена их несущая способность, определённая по методике [22] с запасом 15…25% и более.

В это время аспирант А.А. Буданов под руководством профессора З.Г. Тер-Мартиросяна и при консультативной помощи сотрудников фирмы РИТА выполнил лабораторные и натурные исследования изменения НДС грунта вокруг камуфлетного уширения сваи-РИТ.

По результатам накопленного опыта, выполненных исследований и опытной проверки методики расчета, под руководством профессора В.Л. Кубецкого были разработаны Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов из свай-РИТ для зданий повышенной этажности [23].

Неоценимую помощь в «отстаивании» свай-РИТ от недоброжелателей, использующих приёмы недобросовестной конкуренции, и в расширении применения свай-РИТ, оказал профессор М.Ю. Абелев.

Под руководством профессора А.И. Полищука в далеком Томске  Д.Г. Самарин исследовал работу свай-РИТ в маловлажных песках.

В 2009 г. С.А. Рытов под руководством к.т.н. Х.А. Джантимирова исследовал работу свай-РИТ, называя их сваями ЭРСТ, расширив возможности увеличения энергии электровзрыва за счет введения химических компонентов, безопасных в естественных условиях и детонирующих под воздействием электровзрыва.

В результате выполненных научных исследований стало понятно самое главное, что мы еще мало знаем, не только о процессах, происходящих при электровзрывах, но и о процессах, происходящих в грунтах в зоне действия электрического взрыва. Однако это не должно остановить прогресс, «цикл Карно «родился» через 100 лет после начала использования первых паровых машин.

Исследования продолжаются и в настоящее время, ПСП РИТА поддерживает аспирантов, оказывая помощь в проведении лабораторных и натурных исследований. Семь соискателей и аспирантов выполняют научные исследования, связанные с применением разрядно-импульсных технологий.

Эффективность применения свай-РИТ.

Весьма эффективно применение свай-РИТ при замене висячих буронабивных свай большого диаметра на сваи-РИТ. Упоминалась в начале статьи сумма экономического эффекта, полученного от замены буронабивных свай диаметром 1 м (проспект Вернадского-37) на сваи-РИТ, составившая в ценах 2002 года на двух корпусах 129,6 миллиона рублей.
На упомянутой ул. Давыдковской 19А, по результатам тендера , снижение стоимости строительства свайного основания для заказчика составило 22,8 млн. рублей.
Стоимость свайного основания под высотное здание, при замене буронабивных свай диаметром 1 м на сваи-РИТ, снижается не менее чем на 30 млн. рублей.
Существенный экономический эффект был получен при заменен буронабивных свай диаметром 600…1000 мм длиной 45…60 м на сваи-РИТ в основании строящегося цементного завода в пос. Подгоренском Воронежской области, где заказчик ОАО «Евроцемент-групп» получило снижение затрат на устройстве свайного основания на сумму более 2,2 млрд. рублей.

Стоит отметить, что сваи-РИТ, пока дороже забивных свай, поэтому простая замена не целесообразна. Другое дело, если сваи невозможно забить (техногенные грунты, мощный непробиваемый без лидерных скважин слой песков, динамические воздействия, шум и т.п.). В этом случае сваи-РИТ всегда на первом месте.

По сравнению с задавливаемыми сваями сваи-РИТ обладают большей несущей способностью по грунту, что позволяет получить снижение стоимости свайного основания. Неопытных заказчиков часто убеждают, что при вдавливании якобы испытывается каждая свая. Знайте, это Вас разводят, так как при вдавливании свая погружается со скоростью десятки сантиметров в минуту. При испытаниях по ГОСТ 5686-94 [5] за расчётную несущую способность сваи принимается нагрузка, при которой наступает условная стабилизация осадки сваи. За условную стабилизацию, согласно ГОСТ [5], принимается осадка 0,1 мм за последний час выдерживания под нагрузкой, а слабых грунтах через 2 часа выдерживания. А допускаемая на сваю нагрузка определяется делением испытательной нагрузки, при которой наступила стабилизация, на коэффициент надёжности γk = 1,2 [4]. Можете оценить разницу 0,1 мм за час выдерживания под нагрузкой и погружение сваи со скоростью нескольких метров в час. Будьте внимательны, если Вам говорят, что при задавливании свай отсутствуют динамические воздействия, это совсем не так.

Исследованиями [25] установлено, что задавливание свай почти всегда сопровождается мощными динамическими воздействиями, когда, при преодолении местного сопротивления грунта установка массой 120 тс отрывается от грунта, а затем, преодолев местное сопротивление, ударяется всей массой о землю с энергией около 120 кДж. Для сравнения, гидромолот иассой 5 тс при падении с высоты 1 м имеет энергию 50 кДж.

Ещё одна проблема, подробно исследованная в [25], выжимание свай задавленных ранее, при задавливании последующих свай. Часто сваи «вылазят» на 30…40 см, теряя существенную часть несущей способности. Опасность усугубляется тем, что после срубки оголовков задавленных свай установить факт выжимания свай очень сложно.

Но самое большое преимущество устройства свай-РИТ по сравнению с задавливаемыми сваями, это в скорости изготовления свайного основания.

Эффективным оказалось применение свай-РИТ для усиления оснований вновь возводимых зданий. Например [24], в Сходне строили 10-ти этажный жилой дом на фундаментной плите толщиной 700 мм. «Инвесторы» собрали деньги и разбежались, построив три этажа. Для того, чтобы решить проблему обманутых дольщиков, новому инвестору разрешили дом надстроить до 17 этажей. Несущие конструкции это обеспечивали, за исключением слабо армированной фундаментной плиты и основания. Для решения этой проблемы было изготовлено из подвала 832 сваи-РИТ диаметром 150 мм, несущей способностью 25 т на сваю. Дом стал 17 этажным. Подробнее в [24].

Для расчета несущей способности свай-РИТ на основе ТР 50-180-06 [23] разработана и сертифицирована программа RitPile. Для получения ключа к этой программе необходимо зайти на блог: «Геотехнические проблемы России» и получить исчерпывающую информацию.

Использованная литература:

1. Готман А.Л Свайные фундаменты (Обзорно-аналитическая лекция). / Российская геотехника – шаг в XXI век. Труды Юб. Конф. Посв. 50летию РОМГГиФ, Москва, 15-16.03.2007. -16 с.
2. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика / Горбунов-Посадов М.И., Ильичев В.А., Крутов В.И. и др.; под общ. Ред. Сорочана Е.А. и Трофименкова Ю.Г. – М.: Стройиздат, 1985. – 480 с.
3. Сваи и свайные фундаменты: Справочное пособие / – Киев; Изд-во «Будивельник», 1977.
4. СниП 2.02.03-85 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция (СП 24.13330.2011), введён в действие с 20.05.11 г.
5. ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями.
6. Кульчицкий Л.И., Габибов Ф. Г. Исследование закономерностей изменения свойств лёссовых суглинков при изменяющемся влажностном режиме (микрореологическийподход). – Баку: «Адильоглы», 2004, — 160 с
7. Гильман Я.Д. Уплотнение водонасыщенных грунтов действием электрических разрядов. – М.: МИСИ, 1963, (дис. К.т.н.). – 249 с.
8. Хлюпина Л.П. Физические процессы в песчаных водонасыщенных грунтах при высоковольтных разрядах. – М.: МИСИ, 1966. – 163с.
9. Семущкина Л.А. Экспериментальные обоснования основных параметров технологического процесса импульсного уплотнения водонасыщенных грунтов при строительстве. – М.: МИСИ, 1968.. – 219 с.
10. Педанов В.В. Разработка и исследование мощной искровой установки для моделирования явлений взрыва. Дис. К.т.н., -М.: Ин-т физики Земли им. О.Ю. Шмидта, 1965, — 165 с.
11. Яссиевич Г.Н. Исследование способа изготовления буронабивных свай с помощью электрогидравлического эффекта и их работы под вертикальной нагрузкой. – Л.: ЛИСИ. 1977. – 223 с.
12. Временная инструкция по устройству свай, изготавливаемых с использованием разрядно-импульсной технологии (сваи «РИТА»). М.-С-П., НИИОСП и ТОО РИТА, 1993. 24 с.
13. СниП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2002. – 48 с.
14. Рекомендации по применению буроинъекционных свай. –М.: НИИОСП им. Герсеванова, 1997. -32 с.
15. Рекомендации по применению буроинъекционных свай. – М.: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. 2001. – 115 с.
16. Куперштох А.Л. Исследование гидродинамики течения среды при электрическом разряде в воде: Дисс. К.ф.-м.н., ин-т Гидродинамики им. И.А. Лаврентьева, Сиб. Отд. Новосибирск, 1981. – 113 с.
17. РСН 130-64. Указания по проектированию, устройству и приемке свай с камуфлетной пятой.
18. Чедвик П., Кокс А., Гопкинс Г. Механика глубинных подземных взрывов. – М.: Мир. 1966.-127 с.
19. Смирнов В.И., Голицинский Д.М., Мельников Л.Л. Строительство подземных сооружений с использованием камуфлетных взрывов. М.: Недра. 1981. – 215 с.
20. Буданов А.А. Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) маловлажного песчаного грунта вокруг свай-РИТ. – М.: МГСУ. 2006. – 170 с.
21. Еремин В.Я. Расчет висячих свай-РИТ, изготовленных по разрядно-импульсной технологии./ Информационно-технический журнал «Строй клуб», 2001, № 5-6, с. 21-22.
22. Методика определения несущей способности висячих свай-РИТ по грунту. – М., НИИОСП им. Герсеванова. — № 1-1297, — 2001. -5с.
23. Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности (сваи-РИТ). ТР 50-180-06.–М.: ООО «УИЦ «ВЕК», 2006. – 68 с.
24. Еремин В.Я., Еремин А.В., Соколов В.А., Обозов В.И., Тихонов М.С. Опыт усиления фундамента сваями-РИТ. Вестник строительного комплекса Подмосковья. Информационный сборник № 4, 2010, с. 66-67.
25. Фрейдман Б.Г. Совершенствование технологии вдавливания свай и шпунта в условиях плотной застройки. С.-Пб.: С.-ПбГАСУ, 2002. – 105.

2 responses to “Опыт применения буронабивных свай-РИТ в сложных грунтовых условиях

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s