CC BY
15
Вестник Курганской ГСХА
№ 2, 2013
Инженерно-техническое обеспечение сельского хозяйства
67
УДК 67.11.29
В. Л. Пунгин, С. И. Серобабин
ОПЫТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т.С. МАЛЬЦЕВА»
V. L. Pungin, S .I. Serobabin EXPERIENCE of the DETERMINATION OF PILE FOUNDATION'S CHARACTERISTICS
WHEN EXAMINING BUILDINGS FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV»
Приведены результаты определения параметров свайных фундаментов по методике низкодеформационного динамического испытания на примере свай с открытым концом, на примере свай, объединенных монолитным ростверком, и на примере составных свай.
Ключевые слова: свая, фундамент.
The results of the determination of pile foundation's characteristics are presented. Using method is low deformation dynamic test on example of piles with opened end, on example of piles, united with monolithic grillage and on example of component piles.
Keywords: pile, foundation.
Владимир Леонидович Пунгин
Vladimir Leonidiovich Pungin кандидат архитектуры, доцент Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА E-mail: [email protected]
Сергей Иванович Серобабин
Sergey Ivanovich Serobabin кандидат технических наук, доцент E-mail: [email protected]
Введение. С развитием многоэтажного строительства и увеличением нагрузки на фундамент проектировщики все чаще применяют свайные фундаменты, как более надежные и обладающие малой степенью деформативности. В процессе строительства по различным причинам формируется фонд зданий незавершенного строительства. Это незаконченные объекты или выполненные свайные поля. Для дальнейшего завершения строительства возникает необходимость определения характеристик свайных фундаментов, в частности длины и состояния свай.
Уровень приборного обеспечения обследования зданий и сооружений позволяет определить инструментальным неразрушающим методом длину свай и наличие дефектов свай.
Методика. Для практического исследования характеристик свай на объектах незавершенного строительства г. Кургана нами применялась методика низкодеформационного динамического испытания свай с использованием прибора «Спектр-1» Челябинского НПО «Интерприбор» [1, 2]. Сущность метода заключается в следующем: по верхней грани сваи уда -ряют ручным молотком, который посылает вниз сжимающую волну. Неоднородности подошвы сваи или дефекты отражают ультразвуковые волны. Чувствительный акселерометр, установленный на верхней грани, измеряет перемещение верха сваи, вызванное
волной напряжения от удара молотком и последующими отражениями. Сигнал переводится в скорость и представляется на экране как функция времени. Время от удара по голове сваи до возвращения волны А1 характеризует длину сваи и ее механические параметры. По сейсмосигналу, по разности времени между ударом и отраженным сигналом, вычисляется длина сваи или расстояние до дефекта в свае.
Длина сваи Ь вычисляется по формуле:
L=V-At/2.
(1)
где V - скорость ультразвука в бетоне, м/с,
А1 - разность времени между ударом и отражением.
По сейсмоспектру вычисляется длина сваи с учетом волновых процессов по формуле
L=V/(2-Af).
(2)
где Аf - разность частот колебаний сваи между экстремумами.
Результаты. Классический подход к определению длины свай существующего свайного поля был применен на незавершенном строительстве здания торгового центра «Тойота». Характерный вид сейсмоспектра и сейсмосигнала для свай с от-
68 Научный журнал Вестник Курганской ГСХА
крытым верхним концом (сваи под монолитное железобетонное основание пола в строящемся здании торгового центра «Тойота») представлен на рисунках 1 и 2.
20000 15000 10000 5000 0 -5000 -10000
JL_
J
•20000
-30000
0 6 i
длительность 1, мс
Рисунок 1 - Сейсмосигнал сваи с открытым оголовком (строящийся центр «Тойота»)
Сейс мосле* тр
tbü ООО 950 900
050 еоо 7К> 700 eso еоо eso 500
400
300 2S0 200
100 50
500 1 ООО 1 500 2000
таллический анкер, установленный на боковой грани сваи. С помощью анкеров было достигнуто условие распространения звуковой волны по длине сваи, что соответствует классическому способу передачи звуковой волны.
Характерные сейсмосигналы и сейсмоспектры свай с жесткой заделкой оголовка в монолитный ростверк, полученные в результате инструментального исследования, приведены на рисунках 3 и 4.
Сейсмосигнал
20 000
0
20 000
'i'' i i i i i i i i
10 20 30 40
длительность ^ мс
Рисунок 3 - Характерный сейсмосигнал, полученный при исследовании сваи под наружной стеной с монолитным ростверком
Рисунок 2 - Сейсмоспектр сваи с открытым оголовком (строящийся центр «Тойота»)
По представленным сейсмосигналу и сейсмо-спектру расчетная длина сваи составляет 3105 мм.
Для свай, объединенных монолитным ростверком, вопрос определения длины свай значительно усложняется. В исследованиях длины свай в данной ситуации используется несколько способов передачи ударной волны и закрепления датчика акселерометра. Решение поставленной задачи определения характеристик свай незавершенного строительства здания по улице Пичугина, 6 было выполнено без разрушения существующих ростверков и отделения свай от монолитного ростверка путем рубки свай. Для этого было выполнено четыре шурфа: три - под наружные стены и один - под внутреннюю стену.
Главной задачей исследования явилось определение длины забивных свай. Для исследования был применен способ крепления акселерометра на боковую грань сваи через металлический анкер. Передача звуковой волны осуществлялась также через ме-
Рисунок 4 - Характерный сейсмоспектр сигнала при исследовании сваи под наружной стеной с монолитным ростверком
Результаты расчета длины сваи по методу отраженного сигнала ультразвука показывают, что на глубине 5-6 м находится прерывание цельности тела сваи по длине. Это говорит о том, что сваи под наружные и внутренние стены не сплошные, а состыкованные, состоящие из двух элементов. Длина верхних элементов обнаруживается по сейсмосигналу и с хорошей повторяемостью.
Для оценки общей длины составной сваи применялся способ оценки по сейсмоспектру (рисунок 2). Для этого рассчитывались разности по частоте между пиками на сейсмограмме.
Результаты расчета длины свай по анализу спектра сейсмограмм показывают, что свая является со-
. « Инженерно-техническое обеспечение
Вестник Курганской ГСХА № 2, 2013 сельского хозяйства
Таблица 1 - Расчет длины сваи по методу оценки сейсмосигнала
Расположение сваи Номер сваи Дата измерения Скорость ультразвука в свае, V м/с t1 t2 At Длина сваи L, мм Среднее значение длины сваи, мм
Внутренняя стена 1-ая свая 7.08.2012 4790 3.11 5.45 2.34 5604.3
ось Ж 4790 3.05 5.46 2.41 5771.9
4790 2.7 4.66 1.96 4694.2
4790 3.38 5.46 2.08 4981.6
4790 3.49 5.64 2.15 5149.2 5737
2-ая свая 7.08.2012 4700 3.19 5.46 2.27 5334.5
4700 3.05 5.35 2.30 5405
4700 3.23 5.75 2.52 5922
4700 3.16 5.48 2.32 5452
4700 3.54 5.85 2.31 5428.5 5393
Наружная стена 1-ая свая 7.08.2012 4570 3.01 6.37 3.36 7677.6
Ось Д 4570 3.23 6.3 3.07 7014.9
4570 3.19 6.16 2.97 6786.4
4570 3.27 6.52 3.25 7426.2
4570 3.16 5.83 2.67 6100.9 6934
Наружная стена 6.08.2012 4790 3.37 5.73 2.36 5652.2
Оси Л 4790 3.09 5.41 2.32 5556.4
4790 1.57 3.72 2.15 5149.2
4790 3.09 5.23 2.14 5125.3
4790 2.76 5.18 2.42 5795.9 5536
Таблица 2 - Расчет длины сваи по оценке частотного спектра сейсмосигнала
Расположение сваи Номер сваи Дата измерения Скорость ультразвука в свае, V м/с f1 f2 f3 Af12 Af23 Общая длина сваи L1 Длина верхней сваи L2
Наружная стена 1 свая 6.08.2012 4790 0 169 698 169 529 14,2 4,5
Ось Л 0 133 664 133 531 18 4,5
0 110 645 110 535 21,8 4,5
0 169 687 169 518 14,2 4,6
0 267 658 267 391 14,0 6,1
Средние значения 16,4 4,8
Внутренняя стена 2 свая 7.08.2012 4700 0 119 693 119 574 19,7 4,1
Ось Ж 0 133 628 133 495 17,7 4,7
0 189 680 189 491 12,4 4,8
0 112 606 112 494 20,9 4,8
0 200 715 200 515 11,7 4,6
Среднее значение 16,97 4,5
ставной, верхняя часть сваи короткая, и составляет 4,5-4,8 м. Общая длина сваи под наружную и внутреннюю стены составляет 16,4-16,9 м. Учитывая то, что крепление приемника сейсмосигнала произ-водилость на расстоянии 25-30 см от низа ростверка и учитывая заделку сваи в ростверк, длина верхней сваи составляет около 5 м, а общая длина сваи составляет около 17 м. Результаты расчета длин верхних свай по анализу амплитуды сейсмосигнала и по частотному спектру сейсмосигнала показали удовлетворительную сходимость. Нижняя часть составной сваи определяется только по анализу частотного спектра сейсмосигнала.
Выводы. Современная приборная база для обследования зданий и сооружений в сочетании с гра-
мотной постановкой методики проведения исследований позволяет с наименьшими затратами без разрушения выполнять задачи по определению характеристик даже таких элементов здания как свайные фундаменты.
Список литературы
1 Научно-производственное предприятие «ИНТЕРПРИБОР». Прибор диагностики свай СПЕКТР-2.0. - 31 с. [Электронный ресурс]. URL: http://interpribor.ru/files/Spektr-2.pdf (дата обращения: 17.05.2013).
2 Технопласт. [Электронный ресурс]. URL: tehno-plast.ru (дата обращения: 17.05.2013).
