ВВЕДЕНИЕ 3
1 Краткий обзор особенностей существующих видов буровых свай 9
1.1 Применяемые конструктивные виды буровых свай 9
1.2 Особенности способов существующих технологий изготовления буровых свай 13
1.3 Результаты известных экспериментально-теоретических исследований несущей способности оснований буровых свай 20
2 Полевые натурные экспериментальные исследования несущей способности оснований одиночных буронабивных свай 25
2.1 Инженерно-геологические условия площадок проведения экспериментов 25
2.2 Планирование эксперимента 29
2.3 Методика проведения испытаний 31
2.4 Обработка, анализ и сравнение результатов экспериментальных исследований буронабивных свай статической вдавливающей нагрузкой 35
3 Расчеты несущих способностей оснований опытных буронабивных свай по действующей нормативной методике 39
3.1 Материальные конструктивные и расчетные силовые схемы 39
3.2 Определение несущей способности оснований буронабивных свай на действие статической вертикальной нагрузки 41
3.3 Анализ и сравнение результатов расчетов опытных буронабивных свай 44
4 Теоретическая разработка геотехники расчетного исследования повышения несущей способности оснований буронабивных свай 45
4.1 Разработка методологии расчетного выбора задействованных в работе зон состояний предельных равновесий грунтов оснований буронабивных свай 45
4.2 Методология расчетного определения критической несущей способности оснований буронабивных свай 74
4.3 Анализ и сравнение результатов расчетов опытных буронабивных свай 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
ПРИЛОЖЕНИЯ 95
Купить

В практике строительства при производстве работ нулевого цикла широ­кое применение получили буровые сваи, классифицируемые по способу за­глубления в грунт, изготавливаемые на месте в грунте строительной площадки с полным удалением грунта из объема буровой скважины [30]. Причиной к то­му служат их недостатки:
• высокая степень индустриальности производства строительных работ в процессах изготовления буровых свай;
• возможность бурения скважин строго прямолинейной цилиндрической формы, требуемых проектных глубин и диаметров с размерами до трех метров;
• безопасность устройства буровых свай рядом с существующими фунда­ментами в условиях плотной городской и исторической застройки и рекон­струкции строений;
• укладка бетонной смеси в скважинах, устройство которых предполага­ется в глинистых грунтах, находящихся выше уровня подземных вод без креп­ления их стенок.
Конструктивные виды буровых свай по признакам технологического по­вышения несущей способности оснований подразделяются на буронабивные, буронабивные с грунтовытесненными уширениями и бурогрунтовытесненны­ми. Существенным недостатком буронабивных свай является: отсутствие уплотнения окружающего сваю грунта основания, а, следовательно, отсутствие улучшения качества естественных грунтов оснований, наличие разрыхленного грунта на стенке буровой скважины, что обусловливает незначительную удель­ную несущую способность основания на один кубометр объема бетона ствола сваи; проявление значительных естественных абсолютных осадок свай под нагрузкой. Буронабивные сваи изготавливаются на месте в грунте строительной площадки с полным удалением грунта из объема буровой скважины и после­дующим уплотнением разрыхленного грунта на стенках буровых скважин до плотности естественных грунтов оснований буронабивных свай укладкой и уплотнением бетонных смесей их стволов. Расчетная несущая способность ос­нований буронабивных свай определяется по традиционной эмпирической ме­тодике СП [30], а также по методике проведения полевых испытаний свай ста­тической вертикальной осевой нагрузкой, рекомендованной ГОСТ [13], с полу­чением объективных достоверных экспериментальных результатов. Графики зависимостей осадок от нагрузок получаются начального нелинейного вида в пределах фазы уплотнения А, ограниченной величиной полусуммы значений несущей способности второй и третьей зон состояний предельных равновесий и последующего отрезка линейного графика фазы разуплотнения Б. Линейный график ограничивается значениями критических несущих способностей от по­ловины третей до пятой зоны состояний предельных значений при расчетных PskuS5k. Резерв возможности повышения несущей способности оснований буро­набивных свай составляет от 2,1 до 2,4 раза за счет реализации их расчетной несущей способности в пределах фазы разуплотнения грунта Б.
Отсутствие комплексного экспериментально-теоретического исследова­ния с получением достоверных данных служит препятствием к использованию полученных результатов исследования в строительном производстве, а также для пересмотра и совершенствования методики полевых испытаний свай по ГОСТ [13].
В связи с этим, тема исследования представляет значительный научно-практический интерес и является весьма востребованной для свайного фундаментостроения.
Актуальность темы. Исследование вызвано необходимостью проведения комплексной экспериментально-теоретической разработки методологии рас­четного определения возможности повышения несущей способности оснований буронабивных свай до полного критического значения; создании методики тео­ретического построения расчетных графиков зависимостей осадок от нагрузок сопоставимых по точности с экспериментальными; получением теоретического построения для пересмотра и совершенствования методики полевых испытаний свай по ГОСТ [13] с целью обеспечения возможности повышения несущей спо­собности их оснований.
Цель исследования- научное экспериментально-теоретическое обоснование возможности повышения несущей способности оснований буронабивных свай, примерно до двух раз.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Произвести обзор и необходимый анализ существующих способов тех­нологий устройства и конструктивных видов буровых свай.
2. Подготовить исходные данные результатов экспериментальных иссле­дований буронабивных свай.
3. Осуществить натурные полевые испытания несущей способности ос­нований буронабивных свай вертикальной статической вдавливающей нагруз­кой.
4. Выполнить расчетное определение несущей способности опытных свай по традиционной нормативной методике СП [30].
5. Разработать методологию выбора начальных, с первой до половины третьей зон состояний предельных равновесий грунтов оснований, задейство­ванных в работе по экспериментальному исследованию.
6. Разработать методологию расчетного определения несущей способно­сти пяти зон состояний предельных равновесий грунтов и осадок свай по пре­делам каждой зоны.
7. Показать методику теоретического построения расчетного графика за­висимости осадки от нагрузки S' = f(P, d, E).
8. Отметить и рекомендовать необходимость пересмотра и совершенство­вания методики полевого испытания несущей способности оснований свай по ГОСТ [13].
Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций дис­сертационной работы обусловлена:
1. Теоретическими предпосылками, базирующимися на фундаментальных положениях новой теории аналитической нелинейной механики вытеснения зернистых грунтов в основаниях фундаментов и одиночных свай.
2. Совершенной сходимостью результатов теоретических и эксперимен­тальных исследований.
Объект исследования данной темы - несущая способность и деформация основания буронабивной сваи.
Предметом исследования диссертационной работы является научное экс­периментально-теоретическое обоснование несущей способности и деформа­ции оснований буронабивных свай для определения степени повышения их не­сущей способности.
Методы исследования. В данной работе применены методы анализа ре­зультатов ретроспективных исследований буровых свай, теоретический и экс­периментальный.
Научная новизна заключается в следующем:
1. Впервые разработана методология расчетного определения несущей способности пяти зон состояний предельных равновесий грунтов и осадок свай по пределам зон.
2. Впервые предложена методика теоретического построения расчетного графика зависимости осадки от нагрузки.
3. Показана необходимость пересмотра методики полевого испытания свай по ГОСТ [13].
Практическое значение:
1. Теоретически установлена возможность повышения несущей способ­ности оснований буронабивных свай в 2,1-2,4 раза.
2. Получена возможность определения несущей способности и осадки бу­ронабивных свай по теоретически построенным расчетным графиком зависи­мостей осадок от нагрузок по точности соответствующим экспериментальным.
3. Разработана механическая секционная трубчатая формующая колонна для осуществления способа изготовления буровыдавленных свай.
4. Дана рекомендация пересмотреть методики проведения полевых испы­таний по ГОСТ [13].
На защиту выносятся:
1. Результаты экспериментальных исследований буронабивных свай.
2. Методология расчетного исследования выбора начальных, с первой до половины третей, зон состояний предельных равновесий грунтов оснований, задействованных в работе по экспериментальному исследованию.
3. Методология расчетного определения несущей способности пяти зон состояний предельных равновесий грунтов и осадок свай по пределам каждой зоны.
Апробация результатов исследования.Основные положения диссертаци­онной работы опубликованы в двух статьях научных изданий рецензируемых ВАК и в научной статье издания РИНЦ.
1. Ушакова, Е.А., Борозенец, Л.М. Геотехника устройства висячей буро­набивной трубчато-заполненной сваи-опоры глубокого заложения / Е.А. Уша­кова, Л.М. Борозенец // Вестник ЮУрГУ, серия «Строительство и архитектура» том 15, №3, 2015. - С. 38-44. (ВАК).
2. Ушакова, Е.А., Борозенец, Л.М. Экспериментально-теоретическое ис­следование несущей способности основания буровых свай / Е.А. Ушакова, Л.М. Борозенец // Вестник ЮУрГУ, серия «Строительство и архитектура» том 16, №2, 2016. - С. 5-10. (ВАК).
3. Ушакова, Е.А., Борозенец, Л.М. Методология исследования экспери­ментального нелинейного графика зависимости осадки от нагрузки буровой сваи / Е.А. Ушакова, Л.М. Борозенец // Наука и образование: новое время. №2. - г. Чебоксары, : «Новое время», 2018. - 12 с. (РИНЦ).
Результаты исследований опубликовались на Международной конферен­ции в г. Минск, г. Пермьи на научных семинарах «Градостроительство, рекон­струкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья» вТГУ г. Тольятти.
Получен патент на изобретение RU № 2645686 U1 МПК E02D27/12 (2006.01) «Способ строительства фундамента и его устройство»; авторы : Боро­зенец Л.М., Ушакова Е.А.; заявка: №2015133495, 10.08.2015; опубликовано: 27.02.2018.
Уведомление о положительном решении формальной экспертизы патента на изобретение «Способ изготовления выдавленной сваи и устройство для его осуществления»; авторы: Борозенец Л.М., Ушакова Е.А.; заявка №2017139682, 14.11.2017.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем работы 94 стр.
Купить