Введение к работе
Актуальность темы. С 1990 года в геотехническом строительстве применяют новый вид буронабивных свай высокой несущей способностью (НС) по грунту – сваи-РИТ, изготавливаемые с использованием разрядно-импульсной технологии (РИТ). При разрядно-импульсной обработке (РИО) у свай формируют камуфлетные уширения (КУ) и изменяют напряженно-деформированное состояние (НДС) прилегающего грунта, которое до настоящего времени изучено недостаточно. Реальная НС свай-РИТ часто в 2 и более раз превышает НС, рассчитанную с помощью известных действующих методик. Такое недоиспользование НС свай сдерживает реализацию национального проекта "Доступное и комфортное жилье - гражданам России".
Работа выполнена в рамках НИР «Экспериментальное и теоретическое обоснование применения и внедрения РИТ при устройстве буронабивных свай для строящихся зданий повышенной этажности по программе “Новое кольцо Москвы”» № Гос. регистрации 01020412207.
Объект исследований – маловлажный песчаный грунт, окружающий сваю-РИТ.
Предмет исследований – НДС и физико-механические характеристики маловлажного песчаного грунта, окружающего сваю-РИТ.
Методы исследований – теоретический и экспериментальный: в специальном лотке; на полигоне и реальных объектах.
Цель работы – установить закономерности изменения НДС грунта в зоне влияния РИО при устройстве свай-РИТ, на основе которых разработать, научно обосновать и внедрить более точный метод расчета НС свай-РИТ по грунту.
Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:
-
Теоретически исследовать влияние электровзрывов (ЭВ) на изменение НДС грунта.
-
Выполнить натурные исследования и установить влияние РИО на НС свай-РИТ и уплотнение окружающего грунта.
-
Провести лабораторные исследования и выявить закономерности изменения НДС и основных физико-механических характеристик грунта в зоне влияния РИО при изготовлении свай-РИТ.
-
Откорректировать существующую методику расчета НС свай-РИТ.
-
Проверить предложенную методику на практике.
-
Разработать технические рекомендации по проектированию свай-РИТ.
Научная новизна работы:
-
Установлены основные закономерности изменения НДС и физико-механических характеристик маловлажных песчаных грунтов вокруг формируемых КУ свай-РИТ.
-
Доказана возможность использования принципов пропорциональности и геометрического подобия для оценки размеров зоны уплотнения (ЗУ) и зон изменения НДС маловлажного песчаного грунта вокруг КУ свай-РИТ от размеров условной камуфлетной полости (УКП), полученной серией ЭВ.
-
Обоснована возможность использования для предварительных расчетов НС грунта под нижним концом свай-РИТ, расчетных значений сопротивления грунта (R), принятых для забивных свай.
-
Усовершенствована методика расчета НС висячих свай-РИТ по грунту.
Практическая значимость состоит в разработке:
-
методики расчета НС свай-РИТ по грунту, использующей нормативную базу, проверенную многолетней практикой проектирования;
-
Технических рекомендаций ТР 50-180-06 по проектированию и устройству свай-РИТ;
-
нового запатентованного узла соединения секций арматурных каркасов свай.
Достоверность результатов исследований, а также сформулированных в работе научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена корректным использованием теоретических положений в области механики грунтов и комплексом результативных экспериментов. Расчеты по новой методике подтверждены высокой сходимостью с данными контрольных испытаний свай-РИТ вдавливающей нагрузкой и практикой проектирования.
Реализация работы. Результаты исследований внедрены:
- при проектировании и строительстве свайных фундаментов (СФ) под жилые дома на пр-те Вернадского-37, ул. Давыдковская-19 и др.;
- в Технических рекомендациях ТР 50-180-06.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждались: на 84-м заседании научно-исследовательского семинара по теоретическим и прикладным проблемам современной механики грунтов (Москва, МГСУ, 28.05.04); на Международной научно-технической конференции «Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях» (РФ, г. Уфа, 3-5.10.06); на Академических чтениях по геотехнике «Достижения, проблемы и перспективные направления развития теории и практики механики грунтов и фундаментостроения» (РФ, г. Казань, 22-23.11.06).
Личный вклад автора состоит:
-
В проведении теоретических исследований влияния РИО на изменение НДС грунтов вокруг КУ свай-РИТ.
-
В получении результатов экспериментальных исследований изменения НДС и характеристик маловлажного песчаного грунта вокруг свай-РИТ.
-
В распространении принципов пропорциональности и подобия для оценки размеров ЗУ и зон изменения НДС грунта от размеров УКП.
-
В обосновании правомерности использования расчетных сопротивлений грунта (R) забивных свай для расчета НС под нижним концом висячих свай-РИТ.
-
В разработке нового конструктивного решения узла соединения секций арматурных каркасов свай (патент РФ № 51639 – в соавторстве).
На защиту выносятся:
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния РИО на уплотнение грунтов, НС свай-РИТ и изменение НДС маловлажных песков.
-
Выявленные закономерности определения размеров КУ свай-РИТ, ЗУ и зон изменения НДС грунта вокруг КУ.
-
Метод расчета НС свай-РИТ по грунту на вдавливающую нагрузку.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах, включая патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, основных выводов, списка литературы из 176 наименований и приложений на 50 листах. Объем диссертации составляет 170 страниц, включая 130 страниц текста, 6 таблиц, 49 иллюстраций.
Автор выражает признательность научному руководителю д.т.н. проф. Тер-Мартиросяну З.Г., глубоко благодарен научному консультанту к.т.н. Еремину В.Я. за ценные практические советы, постоянную помощь и поддержку, а также коллективу кафедры МГрОиФ МГСУ и сотрудникам фирмы «РИТА» за оказанную помощь при работе над диссертацией.
