XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В современном мире плотность застройки зданий и сооружений в крупных городах увеличивается в геометрической прогрессии. Существует несколько причин роста объёмов строительства. Например, огромные инвестиции в развитую инфраструктуру мегаполисов, а также необходимость в наличие всевозможных коммуникаций и разветвленных транспортных развязок. На начальном этапе строительства инженерам часто приходится решать ряд проблем, связанных с возведением фундаментов новой конструкции или здания. Одна из таких проблем связана с устройством фундаментов на слабых грунтах [2]. В этих случаях строители нередко используют различные технологии, одной из которых является уплотнение слабых грунтов с помощью устройства грунтовых свай в основании (рис.1).

Сущность технологии устройства грунтовых свай заключается в механическом трамбовании природной макропористой структуры основания. Конфигурация грунта существенно меняется или полностью разрушается, в результате чего основание в полной мере или частично теряет свои просадочные свойства.

Рис.1 - Устройство грунтовых свай

Важно отметить, что возведение насыпей на слабых грунтах является достаточно сложной задачей. В дополнение к возникающим проблемам осадки и боковой деформации существует риск потери устойчивости основания, обрушение откоса, а также выдавливание грунта из-под подошвы насыпи. Устройство грунтовых сваи в строительстве было разработано советским инженером-строителем Ю. М. Абелевым [1] в 1968 году. Он является одним из создателей такого направления, как строительство на просадочных лёссовых грунтах.

Устройство свай представляет собой систему равноудаленных колонн, расположенных в шахматном порядке и заполненных несвязным грунтом. Такие сваи передают нагрузки на несущий слой основания. Общая нагрузка и концентрация напряжения на сваях вызывает внешне направленное радиальное напряжение, которое действует на грунт, в качестве уплотнителя. Противодействует этому напряжению встречное давление со стороны слабого грунта.

Принцип работы такой сваи заключается в том, что при воздействии вертикальной нагрузки, наблюдается процесс сжатия по высоте, тем самым нежесткая система обеспечивает устойчивость всей конструкции и может применяться даже в самых слабых грунтах как в процессе строительства, так и после.

Данная конструкция нагружается сразу после возведения. Насыпи или фундамент устраиваются быстро и без риска потери устойчивости основания. Важным плюсом является тот факт, что данная технология может быть легко адаптирована к местным условиям, например, путем изменения шага или диаметра свай. При устройстве свайного поля используются стандартные оборудования: копры, вибропогружатели, обсадные трубы различных типов. Методы проектирования оснований, уплотненных грунтовыми сваями, описаны в СП 22.13330.2016 [3].

Так же важной особенностью является экономическая составляющая при возведении фундамента на грунтовых сваях, а именно применение таких свай вместо забивных железобетонных позволяет снизить стоимость устройства фундаментов в 2 - 2,5 раза, при этом экономится значительное количество металла и цемента.

Список литературы:

1. Основы проектирования и строительства на просадочных макропо-ристых грунтах (с М. Ю. Абелевым). М.: Стройиздат, 1968.

2. СП 45.13330.2012 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87.

3. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.