Разработка метода расчета осадки одиночной инъекционной сваи в глинистых грунтах

Актуальность исследования
Восстановление зданий
Реконструкция зданий

Цель и задачи работы
Цель работы заключается в разработке метода прогнозирования осадок фундаментов, усиливаемых инъекционными сваями в глинистых грунтах с учетом особенностей их устройства при реконструкции зданий и сооружений.
Основные задачи:
1) разработать метод расчета осадки одиночной инъекционной сваи в глинистых грунтах при действии вертикальной сжимающей нагрузки;
2) выполнить сравнение результатов расчета осадки с экспериментальными исследованиями инъекционных свай;
3) на основе компьютерного моделирования разработать метод расчета осадки отдельных фундаментов, усиливаемых инъекционными сваями;
4) разработать рекомендации и технологические решения по совершенствованию методов проектирования усиления отдельных фундаментов инъекционными сваями в глинистых грунтах при реконструкции зданий и сооружений.

Технологическая схема устройства инъекционной сваи
(данные А.А. Петухова,
Р.В. Шалгинова, 2006-2010 гг.)
1) 2) 3) 4)

Достоинства инъекционных свай:
отсутствие вибрационного воздействия на окружающую застройку;
повышенная несущая способность в связи с применением ступенчатой опрессовки;
снижение усилия вдавливания в 1,5…4 раза за счет воздушного зазора между инъектором и грунтом;
применение доступных и наиболее распространенных материалов из сортамента стандартных профилей, представленных на рынке.
(данные
А.А. Петухова, 2006 год)

Инженерный метод расчета осадки инъекционной сваи
Расчет осадки на первом этапе нагружения (линейная стадия)
где - часть внешней нагрузки, передаваемой через боковую поверхность инъекционной сваи;
- максимальные касательные напряжения вдоль боковой поверхности инъекционной сваи;
- радиальное напряжение обжатия инъекционной сваи грунтом

Инженерный метод расчета осадки инъекционной сваи
Расчет осадки на втором этапе нагружения (нелинейная стадия)
и суммарной конечной осадки инъекционной сваи
где - часть внешней нагрузки, передаваемой через нижний конец инъекционной сваи;
- нагрузка, соответствующая потере несущей способности грунта в основании нижнего конца инъекционной сваи (согласно СП 22.13330.2016)

Результаты проведенных исследований
Учет особенностей технологии устройства инъекционной сваи при расчете ее осадки
1) изменение характеристик грунтов в околосвайном пространстве при выполнении инъекции (данные Петухова А.А., 2006 г.):
увеличение плотности грунта на 13…16%;
уменьшение коэффициента пористости грунта на 27…32%;
увеличение удельного сцепления грунта на 28…30%;
2) величина радиуса влияния rm , на котором вертикальные перемещения грунта будут равны нулю, с учетом изменения свойств околосвайного грунта;
3) наличие радиального давления обжатия инъекционной сваи грунтом вдоль ее боковой поверхности (данные Шалгинова Р.В., 2010 г.).

Экспериментальные исследования
Результаты испытаний инъекционных свай в глинистых грунтах
(по данным Петухова А.А., г. Томск, г. Кемерово, 2006 г.)

Сравнение результатов расчета осадки инъекционных свай с результатами экспериментальных исследований

Результаты проведенных исследований
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:
предлагаемый метод расчета осадки одиночных инъекционных свай позволяет учесть особенности технологии их устройства и изменение характеристик грунтов в околосвайном пространстве;
по результатам сравнения расчетных осадок инъекционных свай с экспериментальными данными установлено, что разность значений осадок составляет порядка 25-45%;
для повышения сходимости отдельные позиции предлагаемого метода расчета осадки инъекционных свай требуют дальнейших доработок и уточнений.