Площадка строительства 10-этажного жилого дома в микрорайоне Арбеково г. Пензы представляет собой весьма сложное напластование грунтов. В геологическом строении участка до разведанной глубины 25,0 м принимают участие нерасчлененные четвертичные делювиально-аллювиальные (d-aQ) глины и суглинки, подстилаемые коренными отложениями маастрихтского яруса верхнего отдела меловой системы (К₂m) [1, 2, 3]. С поверхности эти отложения перекрыты современным насыпным грунтом (tQ_IV) и почвенно-растительным слоем (pdQ_IV).

Подземные воды вскрыты на глубине 2,4÷2,6 м от поверхности.

Показатели физико-механических свойств грунтов приведены в таблице.

Таблица 1 ‒ Основные расчетные значения физико-механических свойств грунтов

Как следует из характеристик грунтов определяющим показателем грунтового массива является достаточно низкий модуль деформаций Е=5,0÷9,0 МПа [4]. В данных грунтовых условиях, с учетом нагрузок на фундаменты от здания порядка 1000÷1150 кН/пм, в проекте приняты составные сваи общей длиной 17÷19 м. В качестве основного несущего слоя служит глина тугопластичная ИГЭ-7 с показателем текучести I_L = 0,30 и модулем деформации Е = 11,0 МПа. Общее количество свай жилого дома по данному варианту составляет 2280 шт. Расчетная допускаемая нагрузка на сваю 500 кН. Сметная стоимость устройства свайного поля и ростверка оценивается в 58450,0 тыс. руб.

Авторами предложен альтернативный вариант ленточного фундамента с промежуточной подготовкой на комбинированном основании [5, 6]. Данный вариант включает устройство песчаной подушки, набивной сваи с уширением и ленточного фундамента на промежуточной подготовке. Устройство фундамента начинается с послойной отсыпки песчаной подушки с уплотнением. В качестве материала рекомендуется к применению песчано-гравийная смесь (ПГС). Далее выполняется устройство свай в пробитых скважинах СПС 6-50/1,0 длиной L = 6,0 м, с диаметрами ствола d = 0,5 м и уширением D_у = 1,0 м. В основу технологии устройства таких свай положен метод вытрамбовывания котлованов [7, 8, 9]. Пробивка скважин ведется с применением обсадной трубы. По мере достижения проектной отметки в скважину порциями втрамбовывается щебень до проектного объема. Несущая способность контролируется по величине отказа [10]. В процессе пробивки скважин и формирования уширения в окружающем грунте создается уплотнённая область основания с улучшенными строительными свойствами [11, 12, 13].

Следующий этап предполагает локальное доуплотнение буферного слоя песчаной подушки и устройство ленточного фундамента с консолями, так называемого фундамента с промежуточной подготовкой. Для включения консолей в работу предварительно отсыпается слой песчаного грунта толщиной h₂ (Рис.1.)
Наличие консоли ведет к повышению расчетного сопротивления под подошвой промежуточной подготовки.

Рисунок 1. Расчетная схема для определения осадок:

1 – контур песчаной подушки;

2 – граница активной зоны сжатия;

3 – граница уплотненной области грунта

Указанное повышение обусловлено пригрузом грунта в уровне подошвы фундамента от давления под консолями. Данное давление Р_к
не должно превышать расчетного сопротивления грунта под консолями, уменьшенного с учетом изменяемого коэффициента α  в зависимости от толщины промежуточной подготовки. Расчетное сопротивление песчаной подушки определяется по известной формуле СП 22.13330.2011, и за счет пригруза от консоли существенно возрастает. Указанное сопротивление может составлять 400÷600 кПа. При таком расчетном сопротивлении нагрузка, воспринимаемая ленточной частью фундамента в нашем случае, составляет 40÷50% при ширине подошвы 1,5÷2,0 м. Сравнительно небольшая ширина обуславливает приемлемую толщину песчаной подушки в пределах 1,0÷1,5 м. В конечном итоге последняя определяется по результатам проверки подстилающего слоя и определения расчетной осадки. В целом при определении деформации основания ленточного фундамента должно выполняться условия, что расчетная осадка ленточного фундамента не превышает предельно допускаемую осадку S_лф ≤ S_u.

При проектировании указанного варианта комбинированного фундамента решалась главная задача – обеспечение требований расчета грунтового основания по деформациям. Расчет осадки свай и ленточного фундамента выполняется с учетом взаимовлияния.

Расчет свай ведется по двум группам предельных состояний. Несущая способность свай складывается из сопротивления грунта под уширением и вдоль боковой поверхности. С целью повышения несущей способности участок длины сваи, располагающейся в песчаной подушке, выполняется с наклонными гранями. Так как модуль деформации песчаной подушки в 2,0÷2,5 раза превышает модуль деформации глинистого грунта данной площадки, наличие наклонных граней вносит существенный вклад в несущую способность свай. В нашем случае важным считается, распределение нагрузок, воспринимающих ленточным фундаментом и сваями. Авторы приняли соотношение при распределении 50/50. Исходя из указанного, определяется шаг свай и их осадка.

Одним из условий выбора длины свай было исключение влияния эпюры вертикальных сжимающих давлений σ_гр от ленточного фундамента на зону активного сжатия грунта под уширением свай. В этом случае осадки ленточного фундамента и свай, по мнению авторов можно не суммировать. Рациональное проектирование в принятом варианте фундаментов сводится к стремлению удовлетворить условие S_лф ≈ S _св ≤ S_u . В нашем случае расчетные осадки запроектированного фундамента не превысили 150 мм. При этом несущая способность сваи F_d
составила 750 кН. Допускаемая нагрузка на ленточный фундамент 850 кН/п∙м. При этом шаг свай составлял 1,80÷2,00 м. Сметная стоимость устройства предполагаемого варианта фундамента практически на 20% меньше, чем по первоначальному проекту фундаментов из составных свай.

Для обеспечения надежности до начала работ проектом предусматривалось проведение статических испытаний четырех свай для различных участков здания. В процессе производства работ особое внимание уделялось дополнительному уплотнению песчаной подушки после устройства свай с целью обеспечения принятого в проекте модуля деформации песчаной подушки. Величина последнего принята Е = 25,0 МПа. После дополнительного уплотнения деформативность оценивалась по результатам выборочного статического зондирования, что позволяет при необходимости произвести доуплотнение песчаной подушки.

Главный вывод из проведенных исследований заключается в выполнении условий расчета фундамента по деформациям в результате учета работы большого объема грунтового основания и при этом расчетные осадки плиты и свай не суммируются.

1. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. ГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА КОРЕННЫХ ГЛИНАХ ПОВОЛЖЬЯ. Вестник магистратуры. 2014. № 11-1 (38). С. 42-44.
2. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГРУНТОВ МЕЛОВОГО ПЕРИОДА ЦЕНТРА РУССКОЙ РАВНИНЫ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 76-80.
3. Пономарева Т.В., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА КОРЕННЫХ ГЛИНАХ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-2 (47). С. 109-116.
4. Хрянина О.В. ИЗМЕНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ КОРЕННОГО ПЛАТА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ. Образование и наука в современном мире. Инновации. 2016. № 6-2. С. 155-160.
5. Чунюк Д.Ю., Курилин Н.О. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ РАБОТЫ СИЛ ТРЕНИЯ ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВИСЯЧИХ СВАЙ, ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ КОМБИНИРОВАННЫХ СВАЙНО-ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ. Научное обозрение. 2016. № 8. С. 64-68.
6. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. СВАЙНО-ПЛИТНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ НА КОМБИНИРОВАННОМ ОСНОВАНИИ. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2014. № 2. С. 229-237.
7. Глухова М.В., Глухов В.С., Хрянина О.В. ВЗАИМОВЛИЯНИЕ ПЛИТНОГО РОСТВЕРКА И СВАЙ НА ОСАДКУ ЗДАНИЯ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-2 (47). С. 58-62.
8. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФУНДАМЕНТОВ В ВЫТРАМБОВАННЫХ КОТЛОВАНАХ НА КОМБИНИРОВАННОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5-1 (49). С. 138-143.
9. Крутов В.И., Когай В.К., Глухов В.С. УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ НАБИВНЫХ СВАЙ В ПРОБИТЫХ СКВАЖИНАХ. Механизация строительства. 2010. № 6. С. 2-7.
10. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. МОДЕРНИЗАЦИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ В ПРОБИТЫХ СКВАЖИНАХ С УШИРЕНИЕМ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 91-95.
11. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УШИРЕНИЯ СВАЙ В ПРОБИТЫХ СКВАЖИНАХ НА ОСАДКУ. Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5-2 (38). С. 351a-354.
12. Хрянина О.В., Харьков Д.П. Факторы, влияющие на несущую способность свай в пробитых скважинах. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6-1 (50). С. 114-120.
13. Хрянина О.В., Астафьев М.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УШИРЕНИЯ И ДЛИНЫ ФУНДАМЕНТА В ВЫТРАМБОВАННОМ КОТЛОВАНЕ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 6-2 (50). С. 64-70.

Все статьи автора «Хрянина Ольга Викторовна»