О проблемах свайного фундаментостроения в грунтовых условиях Беларуси
Сообщение, сделанное заведующим кафедрой геотехники и экологии в строительстве БНТУ кандидатом технических наук Михаилом Никитенко на научно- техническом семинаре "Прогрессивные конструкции фундаментов в грунтовых условиях Беларуси".
Не секрет, что сегодня в Беларуси превалируют забивные свайные фундаменты. В результате по всей стране высятся свайные леса — очень велик недобив свай. Данное явление влечет за собой серьезный перерасход и энергоресурсов, и трудозатрат. Печальнее же всего то, что сегодня нам не оценить последствий данной ситуации. В проекты закладывается прохождение слабого слоя с опиранием на несущий, в реальности же свая может зависать. К чему приводит нехватка исходных данных в инженерно-геологических условиях или их недооценка? Проектируя и строя, мы подчас поверхностно относимся к оценке инженерно-геологических условий застраиваемых территорий. В Беларуси же эти условия нередко довольно неблагоприятны, откуда и потребность в устройстве свайных фундаментов. Раскололось здание на свайном фундаменте в Шарковщине — никто не подумал, что под ним могут развиваться оползневые процессы. Проектировщик учитывает отрицательное трение по боковой поверхности сваи, а, получая соответствующий результат в ходе испытаний, его часто игнорируют. Так было и в Шарковщине. Проектировщики учли отрицательное трение. Результат испытаний случайно совпал с расчетным, но в данном случае отрицательное трение учтено не было. В Пособии П13-2001 к СНБ 5.01.01-99 «Проектирование и устройство буронабивных свай» записано, что при испытаниях свай, когда имеется вероятность возникновения отрицательного трения, из результатов испытаний этот фактор вычитается не однажды, а дважды. При испытании отрицательное трение превращается в положительное, потому что свая движется быстрее, а в процессе эксплуатации отрицательное трение пригружает сваю. Еще одна слабая сторона — недоиспытание свай в Беларуси. Испытательное усилие не доходит до острия. Термин «висячая свая» не вполне удачен. Иное дело — термин «свая трения». В Минске был случай, когда сваями не был пройден слой торфа. В соответствии с инженерно-геологическими условиями площадки верх линзы ожидался на более высокой отметке, чем это было на самом деле, и все сваи оказались в слое торфа. За счет сил трения здание стояло 4-5 лет, потом наступил срыв этих сил, и здание пришло в аварийное состояние. После того, как в линзу закачали несколько вагонов цемента, висячие сваи превратились в сваи-стойки.
В настоящее время Главэкспертиза Беларуси ставит этот вопрос очень серьезно. ГОСТ на испытания предписывает доведение испытательной нагрузки не менее чем до 40 мм. Но проектировщик закладывает одно значение нагрузки, результаты испытания дают другое, результаты зондирования — третье. Существующие нормативные документы несовершенны, и при подготовке ТКП по забивным сваям предстоит все это учесть. Самая прогрессивная технология может быть опорочена, как опорочен метод «стена в грунте». Сегодня не применяется траншейный вариант этого метода (только свайный, который очень дорог), и не применяется оттого, что траншейный вариант требует особенно строгого соблюдения технологической дисциплины. Не пополняется база данных по методам устройства оснований и фундаментов, применяемым подрядчиками — та самая база, что в свое время неукоснительно велась Минстройархитектуры Беларуси. Сегодня подрядные фирмы, ведущие работы на территории страны, не сообщают о профиле выполняемых ими работ и характере их протекания. Буроинъекционная технология сегодня внедряется повсеместно — и для упрочнения грунтов оснований, и собственно для устройства свай. Дополняются пособия — и в вышеупомянутом Пособии П13, и в Пособии П19 «Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием» отражены такие подходы, как устройство буроопускных свай, свай с инъекционной пятой. Но забыто, что именно советские специалисты были пионерами в области применения свай с подмывом. Если свая не погружается на проектную отметку, то следует либо уточнить геологию, либо перейти на подмыв, либо предпринять лидерное бурение. Что такое отказ сваи? Тоже не очень удачный термин. На самом деле это погружение от одного удара. Но и сам отказ бывает искажен. Это и ложный отказ, наблюдаемый из-за водных либо воздушных пузырей, и заклинивание сваи, и ее так называемое омыливание (проскальзывание). Это и так называемая пляска свай, и их засасывание. Все эти процессы нужно учитывать, фиксировать, осмысливать, анализировать, делать достоянием соответствующей статистики.
В 1990 г. в Одессе состоялась Вторая всесоюзная конференция по свайному фундаментостроению, на которой М. Никитенко ставил вопросы недостаточности распространения буронабивных свай. Во многом этому мешало то, что соответствующий нормативный документ не учитывал шламообразования под острием такой сваи в глинистом грунте. То есть испытывалась не свая, а шлам. Новые технологии позволяют за счет инъекций опрессовать окружающий сваю грунт, создать пяту. Общеизвестно, что грунт работает только на сжатие и на сдвиг. Да ведь и сжатие его трудно назвать сжатием как таковым. Только в малом диапазоне происходит уплотнение грунта, его переупаковка, а дальше, опять-таки, имеет место вытеснение его в стороны. То есть вновь сдвиг! Тем не менее, распорный эффект срабатывает. В глинистом грунте имеет место не уплотнение, а разупрочнение грунта при забивке сваи. Нарушается структурная прочность глинистого грунта, основой прочности которого является его сцепление. Экспериментально установлено наличие зон разуплотнения вокруг свай. А новые технологии позволяют, не нарушая структуры грунта, дополнять традиционную буронабивную технологию инъекцией — закачивать под пяту раствор в небольшом объеме. А если диаметр сваи удваивается, и расход материалов учетверяется, и удельная несущая способность невысока. Весьма перспективны конические и пирамидальные сваи. Грунты под фундаментами, устраиваемыми с использованием таких свай, работают на сжатие, а не на сдвиг. Почему имеет место недобив забивной призматической сваи? Потому, что импульс удара гидромолота не доходит до острия сваи, гасится по дороге. Свая все время разбалтывается, между нею и грунтом образуется зазор, и приходится тратить энергию на то, чтобы сжимать грунт по боковой поверхности. А пирамидальная свая погружается нормально. Расчетные сопротивления, которые предлагали союзные СНиП, среднестатистические по СССР параметры не отражали реальных региональных грунтовых условий. Следует надеяться, что разрабатываемый сейчас белорусский ТКП будет отражать реальные белорусские грунтовые условия, что позволит проектировать экономичнее и надежнее.
Сергей ЗОЛОТОВ
Не секрет, что сегодня в Беларуси превалируют забивные свайные фундаменты. В результате по всей стране высятся свайные леса — очень велик недобив свай. Данное явление влечет за собой серьезный перерасход и энергоресурсов, и трудозатрат. Печальнее же всего то, что сегодня нам не оценить последствий данной ситуации. В проекты закладывается прохождение слабого слоя с опиранием на несущий, в реальности же свая может зависать. К чему приводит нехватка исходных данных в инженерно-геологических условиях или их недооценка? Проектируя и строя, мы подчас поверхностно относимся к оценке инженерно-геологических условий застраиваемых территорий. В Беларуси же эти условия нередко довольно неблагоприятны, откуда и потребность в устройстве свайных фундаментов. Раскололось здание на свайном фундаменте в Шарковщине — никто не подумал, что под ним могут развиваться оползневые процессы. Проектировщик учитывает отрицательное трение по боковой поверхности сваи, а, получая соответствующий результат в ходе испытаний, его часто игнорируют. Так было и в Шарковщине. Проектировщики учли отрицательное трение. Результат испытаний случайно совпал с расчетным, но в данном случае отрицательное трение учтено не было. В Пособии П13-2001 к СНБ 5.01.01-99 «Проектирование и устройство буронабивных свай» записано, что при испытаниях свай, когда имеется вероятность возникновения отрицательного трения, из результатов испытаний этот фактор вычитается не однажды, а дважды. При испытании отрицательное трение превращается в положительное, потому что свая движется быстрее, а в процессе эксплуатации отрицательное трение пригружает сваю. Еще одна слабая сторона — недоиспытание свай в Беларуси. Испытательное усилие не доходит до острия. Термин «висячая свая» не вполне удачен. Иное дело — термин «свая трения». В Минске был случай, когда сваями не был пройден слой торфа. В соответствии с инженерно-геологическими условиями площадки верх линзы ожидался на более высокой отметке, чем это было на самом деле, и все сваи оказались в слое торфа. За счет сил трения здание стояло 4-5 лет, потом наступил срыв этих сил, и здание пришло в аварийное состояние. После того, как в линзу закачали несколько вагонов цемента, висячие сваи превратились в сваи-стойки.
В настоящее время Главэкспертиза Беларуси ставит этот вопрос очень серьезно. ГОСТ на испытания предписывает доведение испытательной нагрузки не менее чем до 40 мм. Но проектировщик закладывает одно значение нагрузки, результаты испытания дают другое, результаты зондирования — третье. Существующие нормативные документы несовершенны, и при подготовке ТКП по забивным сваям предстоит все это учесть. Самая прогрессивная технология может быть опорочена, как опорочен метод «стена в грунте». Сегодня не применяется траншейный вариант этого метода (только свайный, который очень дорог), и не применяется оттого, что траншейный вариант требует особенно строгого соблюдения технологической дисциплины. Не пополняется база данных по методам устройства оснований и фундаментов, применяемым подрядчиками — та самая база, что в свое время неукоснительно велась Минстройархитектуры Беларуси. Сегодня подрядные фирмы, ведущие работы на территории страны, не сообщают о профиле выполняемых ими работ и характере их протекания. Буроинъекционная технология сегодня внедряется повсеместно — и для упрочнения грунтов оснований, и собственно для устройства свай. Дополняются пособия — и в вышеупомянутом Пособии П13, и в Пособии П19 «Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием» отражены такие подходы, как устройство буроопускных свай, свай с инъекционной пятой. Но забыто, что именно советские специалисты были пионерами в области применения свай с подмывом. Если свая не погружается на проектную отметку, то следует либо уточнить геологию, либо перейти на подмыв, либо предпринять лидерное бурение. Что такое отказ сваи? Тоже не очень удачный термин. На самом деле это погружение от одного удара. Но и сам отказ бывает искажен. Это и ложный отказ, наблюдаемый из-за водных либо воздушных пузырей, и заклинивание сваи, и ее так называемое омыливание (проскальзывание). Это и так называемая пляска свай, и их засасывание. Все эти процессы нужно учитывать, фиксировать, осмысливать, анализировать, делать достоянием соответствующей статистики.
В 1990 г. в Одессе состоялась Вторая всесоюзная конференция по свайному фундаментостроению, на которой М. Никитенко ставил вопросы недостаточности распространения буронабивных свай. Во многом этому мешало то, что соответствующий нормативный документ не учитывал шламообразования под острием такой сваи в глинистом грунте. То есть испытывалась не свая, а шлам. Новые технологии позволяют за счет инъекций опрессовать окружающий сваю грунт, создать пяту. Общеизвестно, что грунт работает только на сжатие и на сдвиг. Да ведь и сжатие его трудно назвать сжатием как таковым. Только в малом диапазоне происходит уплотнение грунта, его переупаковка, а дальше, опять-таки, имеет место вытеснение его в стороны. То есть вновь сдвиг! Тем не менее, распорный эффект срабатывает. В глинистом грунте имеет место не уплотнение, а разупрочнение грунта при забивке сваи. Нарушается структурная прочность глинистого грунта, основой прочности которого является его сцепление. Экспериментально установлено наличие зон разуплотнения вокруг свай. А новые технологии позволяют, не нарушая структуры грунта, дополнять традиционную буронабивную технологию инъекцией — закачивать под пяту раствор в небольшом объеме. А если диаметр сваи удваивается, и расход материалов учетверяется, и удельная несущая способность невысока. Весьма перспективны конические и пирамидальные сваи. Грунты под фундаментами, устраиваемыми с использованием таких свай, работают на сжатие, а не на сдвиг. Почему имеет место недобив забивной призматической сваи? Потому, что импульс удара гидромолота не доходит до острия сваи, гасится по дороге. Свая все время разбалтывается, между нею и грунтом образуется зазор, и приходится тратить энергию на то, чтобы сжимать грунт по боковой поверхности. А пирамидальная свая погружается нормально. Расчетные сопротивления, которые предлагали союзные СНиП, среднестатистические по СССР параметры не отражали реальных региональных грунтовых условий. Следует надеяться, что разрабатываемый сейчас белорусский ТКП будет отражать реальные белорусские грунтовые условия, что позволит проектировать экономичнее и надежнее.
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 41 за 2008 год в рубрике материалы и технолгии
