Досвід
Санкт-Петербурзький
Державний Технічний Університет
Інженерно-будівельний
факультет
Кафедра
Технології, організації та економіки будівництва
Санкт-Петербург
2001
Огляд існуючих методів розрахунку бурових паль
При зведенні нових будівель і
реконструкції старих в примиканні до існуючої забудови однією з основних
проблем будівництва є виключення неприпустимих додаткових
деформацій прилеглих будівель. У плані статичної роботи підстави найбільш
безпечними як для існуючих, так і для проектованих будівель виявляються
пальові фундаменти, що прорізають товщу слабких глинистих грунтів і спираються на
відносно надійні моренні відкладення або відкладення венда. Однак при виборі
пальового варіанти фундаментів виникає проблема виключення розвитку
неприпустимих осад примикають будівель на стадії пристрої пальового поля.
Найбільш щадними в умовах Санкт-Петербурга є палі, виготовлені за
технології типу "Bauer", "Cazagrande". При посиленні фундаментів
часто влаштовуються палі по буроін'єкційних технології.
Накопичений досвід випробувань таких
паль свідчить про те, що несуча здатність паль, розрахована за
формул і таблиць СНиП 2.02.03-85, виявляється в 2-3 рази нижче фактичної
несучої здатності, визначеної в результаті статичних випробувань [1], [2].
У більшості ж випадків фактичну несучу здатність паль не вдавалося встановити,
тому що вибір устаткування для статичних випробувань здійснювався, як правило,
виходячи з розрахованої несучої здатності за СНиП.
Рекомендації щодо вдосконалення методів розрахунку несучої здатності
бурових паль в інженерно-геологічних умовах Санкт-Петербурга
Для коректного попереднього
призначення несучої здатності бурових паль виконано аналіз результатів
випробувань 73 паль діаметром від 151 до 750 мм довжиною від 4 до 36 м і порівняння з
розрахунковими значеннями. Вибір розрахункового апарату проведений в рамках СНиП, тобто
в рамках, доступних для проектування.
При розрахунку несучої здатності
паль були розглянуті наступні робочі гіпотези:
Гіпотеза 1 (методика СНиП): при
виготовленні бурових паль відбувається порушення природної структури грунту;
додаткове ущільнення грунту (характерне для паль, яка занурюється в грунт у
готовому вигляді) відсутня. Ці передумови покладені в основу методики СНиП
2.02.03-85, де несуча здатність бурових паль визначається за формулою (11):
розрахунковий опір під нижнім кінцем визначається за табл. 7, розрахунковий опір
на бічній поверхні - за табл. 2 з урахуванням понижуючих коефіцієнтів з табл.
5.
Гіпотеза 2: при виготовленні
бурових паль не відбувається порушення природного структури; грунт навколо палі
ущільнюється за рахунок різниці питомої ваги бетону та грунту. Такі базові
передумови лежать в основі визначення несучої здатності забивних паль по
формулою (8) СНиП 2.02.03-85: розрахунковий опір під нижнім кінцем визначається
за табл. 1, розрахунковий опір на бічній поверхні - за табл. 2 без понижуючих
коефіцієнтів.
Гіпотеза 3: Паля працює як
глибока опора; при виготовленні відбувається порушення природного структури.
Несуча здатність визначається як сума складових по нижньому кінця і по
бічній поверхні. Несуча здатність по нижньому кінця визначається за
формулі (16) СНиП 2.02.01-83, несуча здатність по бічній поверхні - по
розрахункового опору грунту з табл. 2 СНиП 2.02.03-85 з урахуванням понижуючих
коефіцієнтів з табл. 5 цього ж БНіП.
Гіпотеза 4: Паля працює як
глибока опора; порушення природної структури грунту навколо палі не відбувається.
Несуча здатність визначається як сума складових по нижньому кінця і по
бічній поверхні. При цьому несуча здатність по нижньому кінця визначається
за формулою (16) СНиП 2.02.01-83, несуча здатність по бічній поверхні --
по розрахунковому опору грунту з табл. 2 СНиП 2.02.03-85 без понижуючих
коефіцієнтів.
Аналітичний аналіз ситуації і
статистична обробка результатів досліджень включають наступні можливі
об'єктивні і суб'єктивні помилки:
Неточність даних про
інженерно-геологічному нашарування грунтів. Оцінка несучої здатності палі
виконується на підставі інженерно-геологічних даних по свердловині, найближчій
до свае. При цьому найближча свердловина може опинитися на відстані десятків
метрів від палі.
Природний розкид
фізико-механічних властивостей грунтів. Як природне середовище, грунти мають істотну
мінливість властивостей і в горизонтальному і у вертикальному напрямках. У зв'язку
з цим результати статичних випробувань однакових паль, що знаходяться в межах
"видимості" однієї і тієї ж свердловини, можуть помітно відрізнятися один від
одного.
Неточність прийнятих міцнісних
характеристик грунтів під нижніми кінцями. У більшості розглянутих випадків
при інженерно-геологічних вишукуваннях міцнісні характеристики грунтів приймаються
за таблицями нормативних документів на підставі фізичних характеристик.
Неточність визначення
фактичної несучої здатності за графіками статичних випробувань (помилки
екстраполяції). Як зазначалося вище, у багатьох випробуваннях, за якими
проводився аналіз, навантаження не доводилася до зриву, а в одному з випробувань
осаду склала всього 1,2 мм при навантаженні 80 т. У цих випадках очікувана
фактична несуча здатність визначалася умовно шляхом екстраполяції графіка
"навантаження-осаду" до ординати 2 см. Крива екстраполяції будувалася з
урахуванням випробувань найближчих паль або з урахуванням аналогічних випробувань паль в
схожих інженерно-геологічних умовах.
Рис. 1. Діаграма відповідності
розрахованої несучої здатності паль за гіпотезою 1 і несучої здатності,
визначеної на підставі результатів статичних випробувань
На рис. 1 представлена
діаграма, на якій по горизонтальній осі показано несуча здатність палі F1Т,
розрахована відповідно до гіпотези 1, а по вертикальній осі - несуча здатність F
(фактична або очікувана), визначена за результатами статичних випробувань.
Діагональна тонка лінія на графіку відповідає ідеальному збігу
результатів розрахунку і випробувань. Результати розрахунку і статичних випробувань
практично збіглися тільки в 5 випадках (Вказані випадки аномально низької несучої
здатності паль за інформацією, отриманою в СПб ГЕКК ОФіПС, характеризуються
тим, що палі не були доведені до грунтів, прийнятих у проекті як
несучого шару.) (тобто в 7% розглянутих випадків), в інших випадках
фактична несуча здатність виявилася вище розрахованого значення.
Середньоквадратичне відхилення результатів розрахунку від фактичного значення
несучої здатності для даної вибірки склало 107 т. Для того щоб оцінити,
якою мірою метод розрахунку СНиП занижує несучу здатність бурових паль,
визначимо коефіцієнт k рівняння прямої виду F = k
