Полный текст

При возведении конструкций фундаментов, изготавливаемых с применением буронабивных свай, наиболее важным параметром является геометрическая точность между сваей, принятой в проектной документации, и сваей, фактически изготовленной на строительной площадке [1-4]. На изменяемость геометрии будущего тела сваи после выполнения буровых работ может повлиять такой фактор, как потеря устойчивости стенки скважины, что приведет к обрушению грунта в забой скважины [5, 6]. Следует отметить, что при бурении глубоких скважин проблематично визуально отследить обрушение их стенок. Обрушение грунта в скважине приведет к уменьшению длины сваи и увеличению ее диаметра. При этом, как известно, уменьшение длины скважины, а также разуплотненный грунт в забое при устройстве сваи приведет к снижению ее несущей способности. В свою очередь увеличение диаметра скважины может привести к уменьшению расстояния в свету между будущими сваями до величин, которые будут меньше принятых в нормативно-технической документации [7-14]. Предлагаемая методика расчета позволяет рассчитывать на устойчивость стенок буровой скважины различных диаметров и глубин и тем самым прогнозировать ее геометрическую неизменяемость при устройстве буронабивных свай. Напряжения σ, возникающие в массиве грунта, окружающего скважину, можно определить как давление грунта на подпорную стену (рисунок) при допущении плоской поверхности скольжения по формуле [15-17]: σ = γ · z· tg2 (45° - φ/2), (1) где γ - удельный вес грунта, кН/м3; z - глубина рассматриваемой точки от планировочной отметки грунта, м; φ - угол внутреннего трения, град. Для упрощения дальнейшего расчета, согласно рис. 1, из массива грунта выделим грунтовый элемент, имеющий форму трубы, длиной 1 метр погонной длины. Толщину стенки грунтовой трубы h примем как разность между радиусом буровой скважины rв и минимальным наружным радиусом rн, образованным поверхностью скольжения грунта в самой нижней точке грунтового элемента, который можно вычислить по следующей формуле: rн = tgα · z = tg (45° - φ/2) · z, (2) где α - угол наклона к вертикали поверхности скольжения, град; z - расстояние от планировочной отметки грунта до нижней отметки грунтового элемента м; φ - угол внутреннего трения грунта, град. Рис. Расчетная схема для определения размеров грунтового элемента Fig. Design scheme for determining the size of the soil element В процессе бурения в массиве грунта, окружающего скважину, будут расти напряжения, и на определенном этапе стенки скважины потеряют устойчивость и произойдет ее обрушение. В численном значении обрушение произойдет в тот момент, когда напряжения в окружающем массиве грунта превысят жесткость кольца поперечного сечения S грунтового элемента, которую можно вычислить по следующей формуле: S = E·J / D3ср, (3) где E - модуль деформации грунта, кПа; Dср - средний диаметр кольца, м; J - момент инерции площади поперечного сечения грунтового кольца на 1 метр погонной длины, м4/м, определяемый по формуле J = h3/12, (4) где h - толщина стенки грунтового элемента, м. Средний диаметр кольца Dср вычисляем по формуле Dср = (rв + h/2) · 2. (5) Согласно приведенному выше расчету можно сделать вывод о том, что если напряжения в грунтовой толщи вокруг скважины численно не превысят значения жесткости кольца поперечного сечения грунтового элемента, то стенки буровой скважины будут сохранять устойчивость и, соответственно, выполнение буровых работ можно вести без дополнительных мероприятий по сохранению целостности геометрии скважины. Данный вывод представим условием σ < S. (6) Выводы По приведенной выше методике расчета устойчивости стенок буровой скважины был проведен математический эксперимент, по результатам которого была установлена зависимость между геометрическими параметрами скважины (глубина и диаметр) и физико-механическими характеристиками грунта (удельный вес, угол внутреннего трения и модуль деформации). В настоящее время проводятся натурные эксперименты, которые подтверждают вышеприведенные положения.

Об авторах

Д. В Попов

Самарский государственный технический университет

Е. В Савинова

Самарский государственный технический университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 540

PDF (Russian) - 393

Ссылки

• Ссылки не определены.