CC BY
13УДК 624.154.001.4
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВИНТОВЫХ СВАЙ «КРИННЕР» В УСЛОВИЯХ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
И.В. Носков, Д.И. Цысь, А.В. Крайванов, И.Н. Цысь
В статье приведены методика и результаты испытаний винтовых свай «КРИННЕР» в условиях морозного пучения грунтов. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о перспективности применения свай «КРИННЕР» в пучинистых грунтах региона.
Ключевые слова: винтовая свая, морозное пучение, стенд, полевые испытания, лабораторные испытания.
ВВЕДЕНИЕ
В малоэтажном строительстве способ и качество изготовления фундамента не менее значим, чем при строительстве высотных зданий и сооружений.
Монолитный бетонный и железобетонный фундамент достаточно дорог и часто составляет основную часть стоимости постройки малоэтажного дома и, кроме того, требует длительного времени производства работ. В условиях долгой зимы в большинстве регионов России, а особенно в Сибири, использование в индивидуальном строительстве монолитных бетонных и железобетонных фундаментов ограничено в связи с производством работ при отрицательных температурах.
Наиболее удачная альтернатива устройству монолитных фундаментов - свайно-винтовой фундамент, при устройстве которого которого используются винтовые сваи «КРИННЕР» (рисунок 1, таблица 1) компании «KRINNER Schraub-fundamente GmbH» (Германия), состоящие из кованного конусного корпуса из трубной заготовки с приваренной спиралью.
Основной отличительной особенностью свай «КРИННЕР» является применение лопастей малых диаметров с большим количеством витков. Защита сваи от коррозии обеспечивается методом горячего цинкования. Такой фундамент легко устанавливается не только на обычных грунтах, но и на каменистом грунте, асфальтированных и мощеных поверхностях. Кроме того, винтовые сваи могут применяться не только в малоэтажном строительстве, но и для установки ограждений, дорожных знаков, рекламных конструкций и т.д. (рисунок 2).
Винтовые сваи «КРИННЕР» отлично подходят для строительства зданий и сооружений на участках со сложным рельефом и ландшафтом. Технология винтового фундамента позволяет быстро и экономно создать
прочный и долговечный фундамент под любые малоэтажные здания и сооружения.
Рисунок 1 - Разновидности свай «КРИННЕР»
Преимуществами винтовых свай «КРИННЕР» по сравнению с традиционными свайными технологиями являются:
- возможность установки свай в труднодоступных местах;
- отсутствие земляных работ;
- возможность круглогодичного (в том числе в зимних условиях) ведения строительно-монтажных работ с высокой скоростью и низкой трудоемкостью монтажа;
- безударность погружения малыми крутящими моментами с помощью специальных свае-погружающих механизмов (рисунок 3) или малогабаритного оборудования (рисунок 4);
- простота полного демонтажа данного типа фундамента и возможность его неоднократного использования (гарантийный срок эксплуатации 70 лет) - позволяет применять их при строительстве временных зданий и сооружений в военном, гражданском, промышленном и электросетевом строительстве.
Таблица 1 - Номенклатура винтовых свай «КРИННЕР»
Наименование Описание Масса, кг
33 66 х 700 Диаметр 0 66 мм, длина 700 мм с резьбой под 3 болта М8 2,5
66 х 650 Диаметр 0 66 мм, длина 650 мм 2,0
66 х 550 Диаметр 0 66 мм, длина 550 мм 1,5
К 13 34 х 370 Для сада и кемпинга 0,3
11111x1000 111 мм - размер проушины, длина 1000 мм 4,6
и 91x1000 91 мм - размер проушины, длина 1000 мм 3,9
11111х 865 111 мм - размер проушины, длина 865 мм 2,8
и 91х 865 91 мм - размер проушины, длина 865 мм 2,8
и 71 х 865 71 мм - размер проушины, длина 865 мм 2,8
34 90 х 1200 Диаметр 090 мм, длина 1200 -800мм, для труб 010 мм-076 мм с резьбой под 4 болта М12 7,0
34 90 х 1000 5,5
34 90 х 800 3,5
34 76 х 1000 Диаметр 076 мм, длина 1000 мм, для труб 010 мм-060 мм с резьбой под 4 болта М12 3,5
М12 76 х 1200 Диаметр 0 76 мм, длина 1200 - 800 мм, диаметр фланца 0 144тт с резьбой в центре под болт М12 и отверстиями по окружности 6 х 11 мм 5,4
М12 76 х 1000 4,5
М12 76 х 800 3,8
М 24 76 х 3500 Диаметр 0 76 мм, длина 3500 - 1200 мм, диаметр фланца 0 220тт с резьбой в центре под болт М24 и отверстиями по окружности 6 х 13 мм 26,0
М 24 76 х 3000 22,0
М 24 76 х 2500 1 9,0
М 24 76 х 2000 15,0
М 24 76 х 1600 13,0
М 24 76 х 1400 12,0
М 24 76 х 1200 9,0
М 24 90 х 2000 Диаметр 0 90 мм, длина 1200 - 2000 мм, диаметр фланца 0 220 мм с резьбой в центре под болт М24 и отверстиями по окружности 6 х 13 мм 16,0
М 24 90 х 1600 13,0
М 24 90 х 1200 10,0
М 24 114 х 3500 Диаметр 0 114 мм, длина 1200 - 3500 мм, диаметр фланца 0 220 мм с резьбой в центре под болт М24 и отверстиями по окружности 6 х 13 мм 35,0
М 24 114 х 2000 20,0
М 24 114 х 1600 16,0
М 24 114 х 1200 12,0
33 114 х 1400 Диаметр 0105 мм, длина 1400 - 1000 мм, для труб 010 мм-0100 мм, с резьбой под 3 болта М16 11,0
33 114 х 1200 10,0
33 114 х 1000 7,0
1_140х2000 Диаметр 0 140 мм, длина 2000 - 1400 мм 21,0
1_ 140 х 1600 17,0
1_ 140 х 1400 16,0
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВИНТОВЫХ СВАЙ «КРИННЕР» В УСЛОВИЯХ МОРОЗНОГО
ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
Рисунок 2 - Область применения винтовых свай «КРИННЕР»
можно на основании полученных положительных результатов после проведении экспериментальных полевых, в том числе в зимних условиях, лабораторных и расчетно-теоретических исследований с учетом особенностей грунтов регионов.
Рисунок 3 - Сваепогружающие механизмы
В настоящее время основным сдержи -вающим фактором распространения винтовых свай «КРИННЕР» является недостаточная изученность их работы для различных видов грунтов, в том числе в зимних условиях эксплуатации при воздействии на них сил морозного пучения.
Успешное внедрение винтовых свай «КРИННЕР» для устройства фундаментов при строительстве зданий и сооружений воз-
Рисунок 4 - Малогабаритное оборудование для погружения винтовых свай «КРИННЕР»
На территории города Барнаула и его окрестностей такие исследования проводятся в настоящее время преподавателями и аспирантами кафедры «Основания, фундаменты, инженерная геология и геодезия» в рамках
договора с официальным представителем компании «KRINNER Schraubfundamente GmbH» в России ООО «Криннер-Сибирь» (директор Баранов В.В.).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Согласно программе исследований совместно с сотрудниками ООО «ГеоПроект-СтройАлтай» с учётом необходимости неоднократного монтажа и демонтажа, а также для обеспечения возможности перевозки малотоннажными транспортными средствами был разработан ( авторы - А.В. Крайванов, И.В.Носков) и изготовлен испытательный стенд - универсальная установка по испытанию винтовых свай «КРИННЕР» в натуральных (полевых) условиях (УУ-ВСК) (рисунок 5, рисунок 6).
Стенд представляет собой сборно-разборную металлическую стержневую конструкцию пирамидального типа с треугольным основанием, рассчитанную на нагрузку до 700 кН.
Наклонные стойки и стержни основания, выполнены из двух стержней, соединенных натяжными муфтами. При вращении натяжных муфт длина стержней может регулироваться в диапазоне нескольких десятков сантиметров, что обеспечивает точность совмещения фланцев анкерных свай и фланцев стенда, а также соосность приложения нагрузки на испытываемую сваю.
Номинальные размеры сторон основания стенда составляют 2,05 м, расстояния от центра анкерных свай до центра испытуемой сваи - 1,18 м.
ГОСТ [1] регламентирует расстояние от оси испытываемой натурной сваи до анкерной сваи, а также до опор реперной системы не менее 5d (d - диаметр сваи), но не менее 2 м для свай диаметром до 800 мм. При этом допускается для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету уменьшать до 2d.
Очевидно, что для винтовых свай малого диаметра данные требования некорректны: при малых расстояниях сваи оказываются в зонах взаимного влияния.
В стенде, разработанном для испытания свай «КРИННЕР», расстояния от центра анкерных свай до центра испытываемой сваи превышают 10d испытываемой сваи.
Загружение свай осуществлялось с помощью гидравлического домкрата грузоподъемностью 30 тс. Гидравлический домкрат позволяет обеспечить плавность загружения и
непрерывный контроль за нагрузкой по образцовому манометру.
Рисунок 5 - Стенд УУ-ВСК (фронтальная проекция)
Рисунок 6 - Стенд УУ-ВСК (вид сверху)
Для измерения осадки опытной сваи применялись механические приборы: индикатора часового типа ИЧ-50 (цена деления 0,01 мм) и прогибомеры Максимова ПМ-3 (цена деления 0,1 мм).
Держатели приборов устанавливались на расстоянии 0,8 м от центра опытной сваи, что составляет не менее 7d свай.
Вертикальные перемещения анкерных свай контролировались с помощью индикаторов часового типа ИЧ-10-2М.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВИНТОВЫХ СВАИ «КРИННЕР» В УСЛОВИЯХ МОРОЗНОГО
ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИИ
В соответствии с программой работ по определению влияния сил морозного пучения на работу винтовых свай «КРИННЕР» в зимних условиях проведено испытания 16 свай на экспериментальной площадке с грунтовым основанием, сложенным супесями, лессовидными, пластичными, сильнопучинисты-ми (рисунок 7).
Рисунок 7 - Винтовые сваи «КРИННЕР» на экспериментальной площадке
Характеристики грунтов экспериментальной площадки приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристики грунтов экспериментальной площадки
.а
I
I СО
<3
к , ГО к
к го
I
-О ш
° о
Ф о
Е °
^ ф
О ^
Лн_
18,6
0 ч
Ф
1 С I
ф и;
а. ^
I- I
^ ф
Ш
фн
18
ф Го
ЕЁ Е
го .0 ^ с; а
^ о ° ф
2 ч
I го
Е
5.5
Рисунок 8 - Снятие вертикальных перемещений винтовых свай «КРИННЕР» от воздействий сил морозного пучения
Результаты испытаний винтовых свай «КРИННЕР» на экспериментальной площадке приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты испытаний свай от воздействия сил морозного пучения
П ревышения, мм
№ свай I этап (ноябрь-декабрь) 2010г И-этап (январь 2011 г) Ш-этап (февраль-март 2011г.)
I -1028 - 1022 - 1024
II - 1028 - 1028 - 1024
III - 1020 - 1019 - 1011
1 - 942 - 0941 - 0934
2 - 1042 - 1042 -1038
3 - 1022 - 1021 - 1018
4 - 1022 - 1023 - 1020
5 - 1022 - 1021 - 1019
6 - 1038 - 1039 - 1035
7 - 1021 - 1020 - 1017
8 - 0982 - 0981 - 0976
9 - 1039 - 1041 - 1035
10 - 0950 - 0948 - 0943
11 - 1061 -1060 - 1053
12 - 1450 - 1048 - 1043
13 - 1070 - 1069 - 1066
1
9
Винтовые сваи были погружены в пучи-нистые грунты в зону их промерзания (длина свай - 2,0 м, нормативная глубина промерзания супесей на экспериментальной площадке -2,3 м.) до наступления отрицательных температур.
Сваи были оставлены в грунте без нагрузки и в течении зимнего периода снимались показания деформаций свай от воздействия сил морозного пучения ( рисунок 8).
Полученные результаты свидетельствуют о существенных различиях в работе винтовых свай «КРИННЕР» при воздействии сил морозного пучения в отличии от забивных и набивных свай.
В период проведения экспериментальных наблюдений деформаций свай от действия сил морозного пучения грунтов практически не наблюдалось (таблица 3).
Разница между начальными измерениями (при минимальных отрицательных температурах) и последующими измерениями деформаций (при максимальных отрицательных температурах) находится в пределах ошибки измерений.
ВЫВОДЫ
1. Полученные экспериментальные результаты показывают отсутствие вертикаль-
ных деформаций винтовых свай «КРИННЕР» вызванных силами морозного пучения грунтов основания.
2. Винтовые сваи «КРИННЕР» эффективно противостоят силам морозного пучения и могут успешно эксплуатироваться в зимних условиях при строительстве зданий и сооружений на территории Алтайского края.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 5686-94. Грунты. Методы полевых испытаний сваями [Текст]. - М.: ИПК Изд-во стандар-тов,1996. - 51 с.
УДК 624.154.001.4
ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ПЕСЧАННОЙ ПОДУШКИ И ЕЕ ОСНОВАНИЯ ИЗ ЛЕССОВЫХ ПРОСАДОЧНЫХ
ГРУНТОВ
И. В. Носков, Г. И. Швецов, Ю.А. Гатилов
В статье приведены методика и результаты испытаний совместной работы песчаной подушки и лессового основания в грунтовых условиях г.Барнаула . Описаны преимущества песчаных подушек, приведены экспериментальные данные свидетельствующие о перспективности применения песчаных подушек как метода фундирования в грунтовых условиях региона.
Ключевые слова: грунт, напряжения, деформации, просадка, песчаная подушка, полевые испытания.
ВВЕДЕНИЕ
Устройство грунтовых (песчаных) подушек является одним из эффективных методов снижения влияния негативных последствий, а именно значительных деформаций (просадок), при строительстве зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах.
В настоящее время при строительстве на лессовых просадочных грунтах региона, как правило, используют в качестве фундаментов - свайные и плитные фундаменты.
При этом фундаменты проектируются со значительным запасом, т.к приходится при устройстве свайных фундаментов учитывать значительную мощность просадочной толщи (до 12 метров), а при устройстве плитных фундаментов учитывать при расчетах локальное замачивание грунтов основания.
Замена свайных и плитных фундаментов на ленточные и отдельностоящие фундаменты, основанием которых будет служить
песчаная подушка, сдерживается на территории региона из-за отсутствия достаточного экспериментального опыта.
Для снижения стоимости нулевого цикла и внедрения перспективного и эффективного метода фундирования кафедрой «Основания, фундаменты, инженерная геология и геодезия» совместно с ООО «Жилищная инициатива» в период с 2007 по 2010 гг. выполнены работы по исследованию совместной работы песчаной подушки и ее основания из лессовых просадочных грунтов.
ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для разработки рекомендаций по проектированию и устройству двухслойного основания с применением песчаной подушки на лессовых просадочных грунтах была составлена программа исследований включающая в себя:
