Расчет и проектирование буроинъекционных свай ЭРТ (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ)

Н. С. Соколов, X. А. Джантимиров













        РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ ЭРТ (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ)



3-е издание, дополненное




Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки «Техника и технологии строительства» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлениям подготовки (специальностям): 08.03.01 «Строительство» - уровень высшего образования - бакалавриат (направленность - Промышленное и гражданское строительство);
08.04.01 «Строительство» - уровень высшего образования - магистратура (направленность - Промышленное и гражданское строительство: технология и организация строительства); 08.05.01 «Строительство» -уровень высшего образования - специалитет (направленность -Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений)






Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 624.1
ББК 38.58
      С59



Рецензенты: канд. техн. наук, руководитель центра исследования свайных фундаментов НИИОСП - АО НИЦ Строительство (г. Москва) С. А. Рытое;
канд. техн. наук, доцент кафедры СКиВ ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола) В. Е. Глушкое




      Соколов, Н. С.
С59     Расчет и проектирование буроинъекционных свай ЭРТ
      (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ) : учебное пособие / Н. С. Соколов, X. А. Джантимиров. - 3-е изд., доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 332 с. : ил., табл.
         ISBN 978-5-9729-1341-1

         Разработаны методы проектирования и расчета буроинъекционных свай ЭРТ (ФОРСТ, ЭРСТ), изготовленных по разрядно-импульсной технологии и используемых при реконструкции и в новом строительстве. Приведены примеры использования геотехнической технологии ЭРТ (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ).
         Для студентов строительных специальностей. Может быть полезно аспирантам и инженерам-строителям.

УДК 624.1
ББК 38.58


Печатается в авторской редакции



ISBN 978-5-9729-1341-1 © Соколов Н. С., Джантимиров X. А., 2023
                     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                     © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

        1. МИКРОСВАИ


        1.1. Термины и определения


     Микросваи (micropile) по классификации E urecode-7 и FHWA-SA-97-070 (US) являются разновидностью буровых и набивных свай (по классификации СП 24.13330.2011. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». [456]). Они отличаются от традиционных буровых и набивных свай:
     1. Малым диаметром (d = 150,0-300,0 мм).
     2.      Большой гибкостью (L/d = 60,0-120,0 где L - длина буроинъекционной сваи, а d - диаметр сваи).
     3. Материалом бетона ствола (мелкозернистый бетон).
     4.      Способом изготовления (инъекция мелкозернистой бетонной смеси методом вверх поднимающейся трубы (технология «ВПТ»)).


Рис. 1.1. Технологическая схема устройства свай ЭРТ (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ) (разрядно-импульсная технология): I - устройство лидерной скважины; II, III - расширение скважины ЭРТ обработкой; IV - замещение рабочей жидкости бетонной смесью и активация ее; V, VI - погружение пространственного арматурного каркаса в мелкозернистую бетонную смесь;
1 - скважина, заполненная рабочей жидкостью; 2 - заливочная штанга;
3 - электрический излучатель; 4 - мелкозернистая бетонная смесь;
5 - пространственный арматурный каркас

3

а            б

в              г

Рис. 1.2. Технологическая схема устройства свай ЭРСТ (электроразрядная свайная технология): а - бурение скважин простым или проходным шнеками;
б - заполнение скважины мелкозернистым бетоном методом ВПТ;
в - электроразрядная обработка стенок скважины и забоя; г - монтаж пространственного арматурного каркаса; 1 - бетоносмесительная установка;
2 - генератор импульсных токов; 3 - заливочная колонка; 4 - излучатель;
5 - пространственный армокаркас; 6 - зона уплотнения

     Рассмотрены два типа микросвай ЭРТ (РИТ, ФОРСТ, ЭРСТ):
     1.      Сваи ФОРСТ (разрядно-импульсная геотехническая технология) - устраиваемые электроразрядным уширением лидерных скважин, заполняемых рабочей жидкостью (вода, растворы тиксотропный глинистый, цементный или цементно-песчаный и т. п.) с последующим заполнением и активированием мелкозернистой бетонной смесью.
     2.      Сваи ЭРСТ (электроразрядная свайная геотехническая технология) - устраиваемые электрогидравлической обработкой стенки и днища скважины, заполненной свежеуложенной бетонной смесью.
     По физико-механическим свойствам грунтов, залегающих в основании, «микросваи» подразделяются:
     1) сваи-стойки, сваи, работающие нижней частью,
     2)      висячие сваи, работающие за счет сопротивления грунта под нижним концом и за счет сопротивления грунта по боковой поверхности.

4

    К сваям-стойкам относятся сваи, которые передают нагрузку своими нижними концами на скальные грунты.
    Висячие сваи (сваи трения) устраиваются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и за счет сопротивления грунта под нижним концом. Сваи, работающие нижней частью, прорезают слабые сильносжимаемые грунты и передают нагрузку пятой и боковой поверхностью нижней части буроинъекционной сваи, заглубленной в плотные малосжимаемые грунты.
    Целесообразность применения микросвай определяется конкретными условиями строительной площадки и особенностью объекта на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений.
    При необходимости усиления оснований существующих фундаментов рекомендуется выполнять сравнение микросвай со способами химического, цементационного и термического упрочнения грунтов основания, вдавливания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов и др. При строительстве новых объектов сравнение выполняется с другими видами свай и фундаментами на естественном основании.
    В рабочих чертежах фундаментов из микросвай должны быть указаны вид, число и параметры свай (площадь сечения и длина), а также несущая способность и расчетная нагрузка, которые могут уточняться по результатам статических испытаний свай в грунте, выполняемых до начала или в процессе строительства.
    При необходимости проектная организация в порядке авторского надзора должна своевременно корректировать проект свайных фундаментов по результатам испытаний, не задерживая выполнение строительных работ.
    В технологической части проекта должна быть описана последовательность устройства свай или сделана ссылка на соответствующие разделы настоящего учебного пособия.
    В проектах усиления оснований и других случаев применения микросвай при реконструкции сооружений должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов возводимого сооружения по специальным маркам и реперам. Эти исследования должны выполняться специализированной организацией, имеющей лицензию на проведение таких работ.
    Программа и результаты геотехнических наблюдений, проводившихся в период строительства, должны включаться в состав исполнительной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

5

    Перед началом работ по реконструкции здания и при новом строительстве рядом с существующими объектами необходимо выполнить освидетельствование последних. В акте комиссии следует отразить техническое состояние здания и возможность нахождения в нем людей в период производства работ. Требования по проведению освидетельствования зданий изложены в [246, 491].
    В особо сложных случаях применения микросвай, а также при отсутствии у подрядчика опыта устройства специальных типов свай необходимо предусматривать комплекс экспериментальных работ для отработки технологии и повышения надежности устраиваемых конструкций.

6

        2.  НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

     В настоящем Учебном Пособии использованы ссылки на следующие нормативные документы:
     1.     ВСН 189-78. Инструкция по проектированию и производству работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей.
    2.     ВСН 506-88. Проектирование и устройство грунтовых анкеров.
     3.     ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.
     4.     ГОСТ 535-2005. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия.
     5.    ГОСТ 977-75. Отливки стальные. Общие технические условия.
     6.     ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
     7.     ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия.
     8.     ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
     9.     ГОСТ 7473-2010. Межгосударственный стандарт. Смеси бетонные. Технические условия.
     10.     ГОСТ 7566-94. Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
     11.     ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. Издание официально.
     12.     ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформиро-ванные. Технические требования.
     13.     ГОСТ 8732-78. Трубы стальные бесшовные горячедеформи-рованные. Сортамент.
     14.     ГОСТ 8733-74. Трубы стальные бесшовные холодно-деформированные и теплодеформированные. Технические требования.
     15.     ГОСТ 8734-75. Трубы стальные бесшовные холодно-деформированные. Сортамент.
     16.     ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия.
     17.     ГОСТ 8829-2018. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости.
     18.     ГОСТ 9463-2016. Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия.
     19.     ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости. Основные требования.

7

     20.      ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
     21.    ГОСТ 10181-2014. Смеси бетонные. Методы испытания.
     22.      ГОСТ 1050-2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия.
     23.      ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент.
     24.      ГОСТ 10922-2012. Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия.
     25.      ГОСТ 12071-2014. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.
     26.      ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.
     27.      ГОСТ 12374-74. Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками.
     28.      ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
     29.      ГОСТ 12730.0-78. Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости.
     30.    ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Метод определения плотности.
     31.      ГОСТ 12730.5-84. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.
     32.      ГОСТ 13015-2012. Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки,транспортирования и хранения.
     33.    ГОСТ 13579-78. Блоки бетонные для стен подвалов.
     34.      ГОСТ 14098-2014. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размеры.
     35.      ГОСТ 14231-88. Смолы карбамидо-формальдегидные. Технические условия.
     36.      ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.
     37.      ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.
     38.      ГОСТ 17.5.3.05-84. Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к землеванию.

8

     39.      ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
     40.      ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности.
     41.      ГОСТ 18321-73. Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции.
     42.      ГОСТ 19034-82. Трубки из поливинилхлоридного пластиката. Технические условия.
     43.      ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. ФГУП «ЦНИИчермет им. И. П. Бардина».
     44.      Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.
     45.      ГОСТ 20276-2012. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.
     46.      ГОСТ 20522-2012. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.
     47.      ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.
     48.      ГОСТ 22266-2013. Цементы сульфатостойкие. Технические условия.
     49.      ГОСТ 22689-2014. Трубы и фасонные части из полиэтилена для систем внутренней канализации. Технические условия.
     50.      ГОСТ 22690-2015. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
     51.      ГОСТ 22733-2016. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.
     52.      ГОСТ 23009-78. Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные.
     53.      ГОСТ 23061-2012. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности.
     54.      ГОСТ 23161-2012. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.
     55.      ГОСТ 23278-2014. Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости.
     56.      ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условии.
     57.      ГОСТ 23740-2016. Грунты. Методы определения содержания органических веществ.
     58.      ГОСТ 23858-79. Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки.

9

     59.      ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.
     60.      ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона.
     61.      ГОСТ 24705-2004. Резьба метрическая. Основные размеры ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений.
     62.      ГОСТ 24847-2017. Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания.
     63.    ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.
     64.      ГОСТ 25584-2016. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации.
     65.      ГОСТ 26633-2012. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
     66.      ГОСТ 27005-2014. Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности.
     67.    ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора составов.
     68.      ГОСТ 27217-2012. Грунты. Метод полевого определения удельных касательных сил морозного пучения.
     69.      ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
     70.      ГОСТ 28570-90. Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.
     71.      ГОСТ 28622-2012. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости.
     72.      ГОСТ 28985-91. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.
     73.      ГОСТ 30416-2012. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.
     74.    ГОСТ 30515-2013. Цементы. Общие технические условия.
     75.      ГОСТ 30672-2012. Грунты. Полевые испытания. Общие положения.
     76.      ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия.
     77.      Г ОСТ 31108-2016. Цементы общестроительные. Технические условия.
     78.      ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования.
     79.      ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

10