Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Диссертационная работа:

Ходоров Игорь Викторович. Совершенствование технологии виброуплотнения основания буронабивных свай мостовых фундаментов и методики их расчета : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 : Москва, 2004 176 c. РГБ ОД, 61:04-5/3685

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Введение 4

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования 12

  1. Исследования технологий сооружения и взаимодействия с основанием набивных свай, устраиваемых с уплотнением околосвайного грунта 12

  2. Методы расчета несущей способности набивных свай, устраиваемых с уплотнением околосвайного грунта 36

  3. Цели и задачи исследования 43

Глава 2. Исследования в условиях строительства буронабивных свай,

сооружаемых с глубинным уплотнением околосвайного

грунта вибровтрамбовыванием щебня 46

  1. Проектные решения фундаментных конструкций и инженерно-геологические условия строительства 46

  2. Исследование технологии виброуплотнения и несущей способности основания буронабивных свай 51

  3. Исследование буронабивных виброштампованных щебеночных свай 72

2.4. Результаты натурных исследований 81

Глава 3. Экспериментальные лабораторные исследования

буронабивных свай, сооружаемых с глубинным уплотнением
грунта забоя скважины вибротвтрамбовыванием щебня 83

  1. Методика лабораторных исследований 83

  2. Лабораторное моделирование процесса вибровтрамбовывания щебня в грунт забоя буровых скважин 96

  3. Исследование работы основания с втрамбованным щебнем

под действием статической нагрузки 105

3.4. Результаты экспериментальных исследований

Глава 4. Предложения по расчету и устройству буронабивных свай с
уплотнением околосвайного грунта вибровтрамбовыванием
жесткого материала 120

  1. Инженерный метод расчета несущей способности буронабивных свай 120

  2. Аналитическое определение зоны уплотненного грунта при втрамбовывании щебня (бетонной смеси) в грунт, окружающий скважину 136

  3. Рекомендации по глубинному виброуплотнению основания буронабивных свай 146

АЛ. Оценка экономической эффективности применения буронабивных свай сооружаемых с объемным

виброштампованием 150

Основные выводы и результаты исследований 152

Список использованных источников 156

Приложения 167

Введение к работе:

Расширение объемов городского строительства, в том числе транспортного, приводит к необходимости освоения территорий со сложными гидрогеологическими условиями, на площадях, крайне ограниченных существующей застройкой и эксплуатирующимися транспортными магистралями, и, как следствие, к увеличению удельных нагрузок на основание-Традиционное решение фундаментных конструкций зданий и сооружений в таких условиях — свайные фундаменты. Наибольшей эффективностью, с точки зрения использования материала в конструкции, обладают забивные сваи и подобные им конструкции, использующие эффект вытеснения грунта. Изменения, происходящие в структуре грунта в процессе забивки свай или других конструкций, обеспечивают высокую удельную несущую способность.

В то же время в современной строительной практике все более широкое распространение получает технология устройства фундаментов замещения — буронабивных, бурошнековых. Успех этой технологии объясняется, прежде всего, наличием надежных высокопроизводительных базовых буровых машин с широким спектром типоразмеров и богатого ассортимента сменного навесного оборудования (станки типа BAUER, CASAGRANDE, LIEBHERR), позволяющего решать задачу сооружения фундаментов в любых грунтовых условиях. Такая технология наиболее применима с точки зрения экологии и безопасности для существующей застройки.

Для обеспечения высокой несущей способности буронабивных свай по грунту в таких условиях существует несколько путей:

- устройство свай, работающих как сваи-стойки. Скальные грунты зачастую залегают на глубине порядка 50 м и более. Бурение

5 скважин на такую глубину и их бетонирование занимает много

времени и связано со значительными материальными затратами;

устройство свай с уширенными пятами. Применяется в основном для оснований, сложенных связными грунтами;

устройство свай с уплотнением околосвайного грунта [1]. Известно множество технологий уплотнения грунта при сооружении свай с целью улучшения прочностных и деформативных свойств основания. В основном все они имеют определенные области рационального применения и ограничения, связанные, например, с гидрогеологическими условиями, длиной свай, возможностями применяемого специального оборудования, жесткими требованиями к срокам строительства и влиянию, оказываемому на окружающую среду, и другие.

Наиболее актуальными для современного мостостроения являются технологии, позволяющие с высокой надежностью обеспечивать требуемую несущую способность и прочность материала буронабивных свай длиной более 20 м и различных диаметров в разнообразных грунтовых условиях, максимально адаптированные к основным типам бурового оборудования и традиционным способам устройства буровых свай. При этом не должно происходить значительного увеличения трудоемкости и снижения темпов производства работ.

Известны технические решения, обеспечивающие повышение несущей способности буровых свай за счет динамического воздействия на бетонную смесь, укладываемую в скважину, и окружающий грунт [2-6]. Вибрационное воздействие передается на бетонную смесь через специальные штанги, усовершенствованные бетонолитные трубы или через обсадную трубу в процессе ее извлечения. Такие сваи классифицируются как вибронабивные или виброштампованные; а устройства, используемые для их сооружения, называются виброштампами. Расположение вибровозбудителя в верхней

части позволяет применять достаточно мощные надежные вибраторы и увеличить массу виброштампа. Как правило, диаметр рабочего органа виброштампа незначительно отличается от диаметра скважины, а штампующая поверхность имеет плоскую или коническую форму. Активная зона уплотняющего воздействия такими органами ограничена (в основном, что особенно важно, по глубине).

Для снижения диссипативных потерь и повышения эффективности распределения энергии, затрачиваемой на уплотнение материала в основании буровой скважины и укладываемой бетонной смеси, разработаны технические решения, использующие в качестве штампа пространственную конструкцию, которая обеспечивает распределение уплотняющего усилия по всему объему уплотняемого материала [7-10].

Такого рода рабочие органы наиболее приемлемы при сооружении буровых свай глубокого заложения, особенно в фундаментах мостовых опор, где приходится сталкиваться преимущественно с обводненными скважинами.

Исследованиями, проведенными в ЦНИИС [11-13] установлено, что пространственный рабочий орган под действием гидравлического вибратора с регулируемыми параметрами создает в грунте (бетонной смеси) радиальное и вертикальное давление, распределенное по объему уплотняемого материала, за счет чего достигается максимальная плотность материала в полости скважины и одновременно уплотняется околосвайный грунт.

Одна из характерных особенностей такого метода в том, что одно и тоже технологическое оборудование позволяет решать две инженерные задачи - вибрирование укладываемой в скважину бетонной смеси и уплотнение околосвайного грунта [14]. Передача уплотняющего воздействия через бетонную смесь на стенки и забой скважины позволяет повысить сопротивление околосвайного грунта, что учитывается в действующих нормах введением соответствующих коэффициентов [15].

7 Проведенные сравнительные испытания песчаного основания,

уплотненного глубинным объемным виброштампованием, показали

существенное (в 1,5-5-2 раза) повышение несущей способности и снижение

деформативности основания.

Для снижения опасности разрыхления и выпора грунта забоя буровых скважин при глубинном виброуплотнении в качестве пригруза может быть использован жесткий материал (щебень, гравий, жесткая бетонная смесь). При этом жесткий материал втрамбовывается в грунт забоя, образовывая в основании сваи уплотненный массив.

Большое количество исследований посвящено разработке технологии сооружения и изучению работы фундаментов, устраиваемых с втрамбовыванием жесткого материала в снование буровых и вытрамбованных (пробитых) скважин под набивные сваи. Преимущественно втрамбовывание производится либо тяжелыми трамбовками, либо виброштампами сплошного сечения. При этом в основании таких фундаментов образуется «уширение» из жесткого материала с зоной уплотненного грунта вокруг него. Улучшение прочностных и деформационных свойств грунта в уплотненной зоне позволяют значительно повысить несущую способность фундамента. Это, в свою очередь, ведет к сокращению длины или количества свай и, следовательно, к экономии материалов, трудозатрат и снижению стоимости работ. Подобные технологии применяются в основном при устройстве свай небольшой глубины заложения и отсутствии в скважинах воды.

В то же время, наиболее применимая и эффективная при устройстве буровых свай в обводненных скважинах технология втрамбовывания жесткого материала в грунт забоя с помощью пространственного виброштампа и особенности работы таких свай под нагрузкой изучены не достаточно. Представляет несомненный практический интерес

8 совершенствование расчетного аппарата, позволяющего учитывать

получаемый от применения технологии эффект.

Таким образом, диссертационная работа посвящена решению одной из актуальных задач мостостроения — повышению несущей способности и снижению ресурсоемкое свайных фундаментов.

Целью настоящей работы является совершенствование технологии

глубинного уплотнения основания буровых свай путем объемного вибровтрамбовывания жесткого материала в забой глубоких скважин, а также разработка инженерного метода расчета данных свай.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

проведены натурные исследования процесса вибротрамбования жесткого материала в основании скважин при сооружении опытных буронабивных свай мостовых фундаментов;

экспериментально установлен характер деформирования грунтового основания в процессе виброуплотнения, характер распределения жесткого материала в грунте, форма и размеры получаемых уплотненных зон;

оценен характер деформирования грунтового основания с втрамбованным пространственным виброштампом жестким материалом при действии статической нагрузки;

разработаны предложения по совершенствованию технологии глубинного объемного виброуплотнения основания буровых скважин с втрамбовыванием жесткого материала;

на основании экспериментальных данных разработана методика расчета

несущей способности грунтового основания с втрамбованным жестким материалом.

9 Научная новизна работы:

экспериментально определены закономерности распределения в грунте жесткого материала под воздействием пространственного виброштампа и формирования зоны уплотненного грунта в основании буровой скважины;

оценено влияние вибровтрамбовывания жесткого материала в грунт забоя буровых скважин на несущую способность основания в различных грунтовых условиях;

в результате теоретического моделирования с использованием экспериментальных данных определены коэффициенты условий работы при расчете несущей способности свай по грунту;

получено теоретическое решение для определения размеров зон уплотнения вокруг буронабивных свай исходя из величины смещения границы скважины при динамическом воздействии на укладываемый в скважину материал (щебень, бетонная смесь и т.п.).

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований определены технические параметры процесса сооружения буровых свай с вибровтрамбовыванием жесткого материала в грунт забоя буровых скважин и технологические режимы работы оборудования, которые позволяют достигать повышения несущей способности, снижая влияние дополнительных операций на темпы сооружения буронабивных свай по традиционным технологиям.

Разработаны рекомендации по глубинному виброуплотнению грунта

10 забоя буровых скважин и методика расчета несущей способности грунтового

основания с втрамбованным жестким материалом.

Применение технологии и предложенной методики расчета позволяет повысить эффективность свайных фундаментов, за счет повышения несущей способности при одновременном снижении себестоимости выполняемых работ.

На защиту выносятся:

  1. Закономерности распределения в грунте жесткого материала под воздействием пространственного виброштампа и формирования зоны уплотненного грунта.

  2. Закономерности деформирования грунтового основания с втрамбованным пространственным виброштампом жестким материалом при действии статической нагрузки.

  3. Инженерный метод расчета несущей способности буронабивных свай, устраиваемых с вибровтрамбовыванием жесткого материала в основание скважин.

  4. Технические параметры и технологическая схема производства работ по глубинному виброуплотнению грунта забоя буровых скважин с втрамбовыванием жесткого материала.

Реализация работы. Уплотнение околосвайного грунта с применением технологии объемного вибротрамбования осуществлялось при сооружении буронабивных свай на строительстве нескольких объектов в

составе Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД) и Третьего транспортного кольца в г. Москве. Результаты исследований и предложенная методика расчета использованы при проектировании и сооружении свайного фундамента опоры № 1 моста через канал им. Москвы на 66 км а/д Москва -Дмитров - Дубна у г. Яхромы.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на заседаниях секций Ученого совета ОАО ЦНИИС, научно-технических конференциях «Современные технологии строительства, реконструкции, ремонта и содержания искусственных сооружений на автомобильных дорогах» (г. Москва, Росавтодор, 2002 г.), «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов» (г. Москва, МИИТ, 2003 г.).

По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа содержит 145 страниц текста, 48 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 91 наименования и 3 приложения.

Работа выполнена в Филиале ОАО ЦНИИС «НИЦ «Стройтехкомплексы» под руководством к.т.н. А.Ю. Смирнова. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, директору НИЦ «Стройтехкомплексы» И.А. Панину, Л.В. Крицбергу, а также сотрудникам НИЦ за помощь в выполнении работы.

Подобные работы
Мартынов Евгений Анатольевич
Совершенствование методики расчета конструктивно-анизотропных многослойных жестких дорожных одежд на силовые и температурные воздействия
Кобзев Павел Николаевич
Совершенствование конструкции и методики расчета многоребристого пролетного строения моста из клееной древесины с учетом совместной работы перекрестной деревоплиты и балок
Кубышкин Андрей Александрович
Методика расчета сборных железобетонных обделок с центрированными стыками и перевязкой швов
Тряпицын Юрий Владимирович
Методики расчета и снижение металлоемкости ортотропной плиты пролетных строений металлических мостов
Ниязбеков Саидмурад Саидрасулович
Методика расчета и проектирования противооползневых сооружений для защиты дорожного земляного полотна
Лугов Сергей Владимирович
Основные положения методики расчета глубины колеи на дорожных одеждах с асфальтобетонным покрытием
Архипенко Юрий Васильевич
Методика расчета динамического взаимодействия подвижных нагрузок с мостами с применением программных комплексов конечно-элементного анализа
Челобитченко Светлана Андреевна
Методика расчета и конструктивно-технологические решения армированного объемными георешетками земляного полотна на вечномерзлых грунтах
Харламов Дмитрий Николаевич
Методика испытаний, расчета и конструкция стальных катковых опорных частей автодорожных мостов
Скутин Сергей Леонидович
Совершенствование метода расчета нежестких аэродромных покрытий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net