Сучасні методи проектування та влаштування набивних паль у пробитих свердловинах

N. L. Zotsenko, Yu. L. Vynnykov, V. L. Sedin

Анотація


Постановка проблеми. Набивні палі у пробитих свердловинах (НППС) вирізняє високий ступінь використання несучої здатності основи внаслідок формування в ній ущільненої зони за рахунок витиснення ґрунту в об’ємі трамбівки і втрамбованого матеріалу розширення. Спосіб їх зведення майже вилучає земляні й опалубні роботи, знижує витрати бетону й металу, прискорює нульовий цикл порівняно з фундаментами, що зводяться із вийманням ґрунту та заглибленням у ґрунт збірних елементів. Для подальшого впровадження НППС у геотехнічну практику потрібне розширення нормативної бази їх проектування та зведення.

Мета роботи – удосконалити методи проектування та зведення НППС. Слід удосконалити метод визначення осідань НППС у складі ростверків, який би враховував взаємодію зон впливу паль. Найбільш достовірний шлях розв’язання цієї задачі – порівняння розрахованих і виміряних осідань натурних об’єктів. Необхідно довести коректність геомеханічних моделей плоскої та просторової версій методу скінчених елементів (МСЕ) щодо розрахунків спільної роботи НППС у складі ростверків з основою. Слід виділити найбільш ефективні різновиди обладнання та технологічні схеми зведення НППС.

Висновок. Наведено основні положення з проектування та влаштування НППС, що відповідають державним будівельним нормам України. Їх базу склали результати експериментальних і теоретичних досліджень, проведених авторами протягом тридцяти років, і досвід використання цих паль на об’єктах цивільного, промислового й сільськогосподарського будівництва. Обґрунтовано використання пружно-пластичної моделі з критерієм міцності Мора‑Кулона для моделювання системи «ростверк – НППС – ґрунт». Моделюванням за плоскою та просторовою задачами МСЕ доведено, що при відстані між осями сусідніх паль до п’яти діаметрів коректним є вибір плоскої версії і спрощення розрахункової схеми до умовного стрічкового фундаменту. Удосконалено метод розрахунку НППС у складі стрічкових ростверків, за яким за ширину умовного фундаменту прийнято діаметр розширення палі, а глибина закладення відповідає його низу. Несучий шар основи під фундаментом складено з верхньої зони, достатнього ущільнення, і нижньої, природного ґрунту.


Ключові слова


набивна паля у пробитій свердловині; ущільнена зона; осідання; напружено-деформований стан; пружно-пластична модель з критерієм міцності Мора Кулона; метод скінчених елементів

Повний текст:

PDF

Посилання


Vynnykov Yu.L. and Miroshnychenko I.V. Rezultaty tryvalykh geodezychnykh sposterezhen za osidanniamy budivel na nabyvnykh paliakh u probytykh sverdlovynakh za umov zamoklykh lesovykh gruntiv [Results of long geodesic observations of subsidence buildings on tamped areas in punched holl in wet loess soil]. Stroytel'stvo, materyalovedenye, mashynostroenye [Construction, materials science, mechanical engineering], vyp. 61: Innovatsyonnye tekhnolohyy zhyznennoho tsykla obъektov zhylyshchno-grazhdanskogo, promyshlennogo i transportnogo naznacheniya. [Vol. 61: Innovative technology of life cycle of housing and civil objects, industrial and transport purposes]. PGASA. Dnepropetrovsk, 2011, p. 88-93. (in Ukrainian).

Minrehionbud Ukrayiny. Obiekty budivnytstva ta promyslova produktsiia budivelnogo pryznachennia. Osnovy ta fundamenty budynkiv i sporud. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennia proektuvannia: DBN V.2.1-10-2009. [Objects of construction and industrial products of construction purposes. Bases and foundations of buildings and structures. Bases and foundations of structures. The main decree of the design: SCN V.2.1-10-2009]. Kyiv, 2009, 107 p. (in Ukrainian).

Zotsenko N.L. and Vinnikov Yu.L. Sovremennaya praktika modelirovaniya vzaimodeystviya fundamentov s uplotnennymi osnovaniiami pri ikh vozvedenii i posleduyuschey rabote [Modern practice of modeling the interaction of the foundation with compacted bases during their construction and subsequent operation]. Chislennye metody raschetov v prakticheskoy geotekhnike [Numerical calculation methods in practical geotechnical]. Sankt-Peterburg, 2012, pp. 164-171. (in Russian).

Klovanich S.F. Metod konechnykh elementov v nelineynykh zadachakh inzhenernoy mekhaniki [Method of final elements in nonlinear problems of mechanical engineering]. Zaporozh'e, 2009, 400 p. (in Russian).

Krutov V.I., Kovalev A.S. and Kovalev V.A. Proektirovanie i ustroystvo osnovaniy i fundamentov na prosadochnykh gruntakh [Design and appliance of bases and foundations on subsiding soils]. Moscow: Izd-vo ASV, 2013, 544 p. (in Russian).

Zotsenko N.L., Vinnikov Yu.L., Kovalenko V.I. and Omel'chenko P.N. Opredelenie form i razmerov ushireniy zon uplotnennogo grunta v probitykh skvazhinakh [Determination of shapes and sizes of broadening areas of compacted soil in the punched holes]. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov[Grounds, foundations and mechanics of soil]. 1989, no. 5, pp. 2-4. (in Russian).

Zotsenko M.L., Vynnykov Yu.L., Pavlikov A.M., Bida S.V. and Kharchenko M.O. Posibnyk z proektuvannia ta vlashtuvannia nabyvnykh pal u probytykh sverdlovynakh [Manual of design and appliance of ramming piles in punched holes]. Kyiv: Stal', 2014, 70 p. (in Ukrainian).

Il'ichev V.A., Mangushev R.A., Bogomolov A.N, Boldyrev G.G. and Gotman A.L. Spravochnik geotekhnika. Osnovaniya, fundamenty i podzemnye sooruzheniya [Reference book of geotechnics. Grounds, foundations and underground structures]. Moscow: Izd-vo ASV, 2014, 728 p. (in Russian).

Kharchenko M.A., Vinnikov Yu.L. and Miroshnichenko I.V. Chislennoe modelirovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya sistemy «lentochny rostverk – nabivnye svai v probitykh skvazhinakh – osnovanie» [Numerical modeling of intence and deformed state of the sistem "Ribbon grillage ramming piles in punched holes - base"]. Inzhenernye podkhody k resheniyu geotekhnicheskikh zadach [Engineering approaches to solving of geotechnical tasks]. Krasnodar, 2013, pp. 93-102. (in Russian).

Fleming K., Weltman A., Randolph M. and Elson K. Piling Engineering. London: Taylor and Francis, 2009, 408 p.

Brinkgreve R.B.J. and Broere W. Plaxis 3D Foundation. Reference Manual. Version 1.5. Delft University of Technology. 2006. Available at: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:xygOeHoaFA4J:www.terrasol.fr/sites/default/files/logiciels/fichiers_associes/Tutorial_Manual_3DFoundationv15.pdf+&cd=2&hl=ru&ct=clnk&gl= ua.

Zotsenko N. and Vynnykov Y. Designing the compacted subsoil’s using mathematical simulation method. Active geotechnical design in infrastructure development : рroceedings. of XIIIth danube-european conference on geotechnical engineering, 29-31may, Ljubljana, Slovenia. Vol. 2. Ljubljana, 2006, pp. 385-390.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Винников Ю. Л. Результати тривалих геодезичних спостережень за осіданнями будівель на набивних палях у пробитих свердловинах за умов замоклих лесових грунтів / Ю. Л. Винников, І. В. Мірошниченко // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. акад. стр-ва и архитектуры. – Днепропетровск, 2011. – Вып. 61 : Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения. – С. 88-93.

 

Об'єкти будівництва та промислова продукція будівельного призначення. Основи та фундаменти будинків і споруд. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування : ДБН В.2.1-10-2009. – Введ. вперше зі скасуванням на території України СНиП 2.02.01-83 ; чинні від 2009-07-01. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2009. – 107 с. – (Державні будівельні норми України).

 

Зоценко Н. Л. Современная практика моделирования взаимодействия фундаментов с уплотненными основаними при их возведении и последующей работе / Н. Л. Зоценко, Ю. Л. Винников // Численные методы расчетов в практической геотехнике : сб. статей междунар. научн.-техн. конф. 1-3 февраля2012 г. / М-во образования и науки Рос. Федерации, Санкт-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т, Рос. акад. архитектуры и строит. наук, Рос. о-во по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению. – Санкт-Петербург, 2012. – С.  164-171.

 

Клованич С. Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики / С. Ф. Клованич. – Запорожье : Запорожье, 2009. – 400 с.

 

Крутов В. И. Проектирование и устройство оснований и фундаментов на просадочных грунтах / В. И. Крутов, А. С. Ковалев, В. А. Ковалев. – Москва : Изд-во АСВ, 2013. – 544 с.

 

Определение форм и размеров уширений и зон уплотненного грунта в пробитых скважинах / Н. Л. Зоценко, Ю. Л. Винников, В. И. Коваленко, П. Н. Омельченко // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1989. – № 5. – С. 2-4.

 

Посібник з проектування та влаштування набивних паль у пробитих свердловинах / [М. Л. Зоценко, Ю. Л. Винников, А. М. Павліков, С.В. Біда, М. О. Харченко] ; Полтав. нац. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка, Держ. н.-д. ін-т буд. конструкцій. – Київ : Сталь, 2014. – 70 с.

 

Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / В. А.Ильичев, Р. А. Мангушев, А. Н. Богомолов, Г. Г. Болдырев, А. Л. Готман ; под ред. В. А. Ильичева, Р. А. Мангушева. – Москва : Изд-во АСВ, 2014. – 728 с.

 

Харченко М. А. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния системы «ленточный ростверк – набивные сваи в пробитых скважинах – основание» / М. А. Харченко, Ю. Л. Винников, И. В. Мирошниченко // Инженерные подходы к решению геотехнических задач : сб. науч. тр. посвящ. 80-летию К. Ш. Шадунца / М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации, Кубан. гос. аграр. ун-т. – Краснодар, 2013. – С. 93-102.

 

Piling Engineering / K. Fleming, A. Weltman, M. Randolph, K. Elson. – London : Taylor and Francis, 2009. – 408 p.

 

Brinkgreve R. B. J. Plaxis 3D Foundation. Reference Manual. Version 1.5 / R.  B. J. Brinkgreve, W. Broere ; Delft University of Technology. – 2006. – Режим доступа: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:xygOeHoaFA4J:www.terrasol.fr/sites/default/files/logiciels/fichiers_associes/Tutorial_Manual_3DFoundationv15.pdf+&cd=2&hl=ru&ct=clnk&gl= ua.

 

Zotsenko N. Designing the compacted subsoil’s using mathematical simulation method / N. Zotsenko, Y. Vynnykov // Active geotechnical design in infrastructure development : рroceedings. of XIIIth danube-european conference on geotechnical engineering, 29-31may, Ljubljana, Slovenia. Vol. 2 : Papers. – Ljubljana, 2006. – P. 385-390.