Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

САВИНОВ Алексей Валентинович

ПРИМЕНЕНИЕ СВАЙ, ПОГРУЖАЕМЫХ ВДАВЛИВАНИЕМ, ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ИСТОРИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ ГОРОДОВ

05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Волгоград - 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шапиро Давид Моисеевич Воронежский государственный архитектурно-строительный университет доктор технических наук, профессор Пшеничкина Валерия Александровна Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет доктор технических наук, профессор Мангушев Рашид Абдуллович Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие научно-исследовательский, проектно- конструкторский и производственный институт строительного комплекса республики Башкортостан (ГУП Институт БашНИИстрой, г. Уфа)

Защита состоится л07 октября 2008 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д.212.026.01 в ГОУ ВПО Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет по адресу:

400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Автореферат разослан л03 сентября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Кукса Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К началу 1990-х гг. в нашей стране произошли принципиальные изменения в инвестиционной политике в области строительства. Переориентация подрядных организаций с типового строительства на свободных территориях на реконструкцию, усиление, модернизацию зданий и сооружений, новое строительство в условиях плотной городской застройки потребовали создания соответствующей нормативной базы, внедрения щадящих технологий, принципиально отличающихся от используемых при новом строительстве, разработки специализированной техники, обучения персонала и т.д. Наиболее сложные задачи возникли перед специалистамигеотехниками, т.к. реконструкция или перепрофилирование зданий связаны либо с увеличением нагрузок на основание, либо со строительством вблизи существующих зданий, сопровождаемое требованием исключения негативного влияния и сохранения исторических и архитектурных памятников, определяющих индивидуальный облик старых городов.

Анализ причин необходимости усиления фундаментов и упрочнения оснований зданий исторической застройки показывает, что самой распространенной из них является дефицит несущей способности основания, возникший, в-первую очередь, вследствие снижения его физико-механических характеристик при техногенном подтоплении. Самым перспективным способом компенсации такого дефицита может служить применение свай усиления.

При реконструкции аварийных фундаментов с нестабилизированными осадками основания важно не только уметь оценивать несущую способность свай усиления при погружении и после лотдыха, но и вычислять их осадки под расчетными нагрузками, обеспечивая совместную работу с существующими фундаментами. При этом добиваясь максимальной эффективности по грунту, сваи, как правило, заранее размещают на расстояниях, исключающих их взаимное влияние и негативное воздействие на основание реконструируемого фундамента. Следовательно, многие факторы, принципиальные при устройстве свайных фундаментов под новое строительство, в условиях реконструкции устраняются превентивными конструктивными мероприятиями и не требуют проведения специальных исследований (учет взаимного влияния и снижения несущей способности свай при работе в составе ленточных и групповых фундаментов, расчет на горизонтальную нагрузку и др.).

На основе технико-экономических сравнений, сваи, погружаемые вдавливанием, признаны для г. Саратова наиболее надежными, технологичными и эффективными по удельной несущей способности при усилении существующих и устройстве новых фундаментов в стесненных условиях. Однако частота применения такого типа свай в практике строительства значительно опережает изученность работы их грунтового основания.

В соответствии с положениями действующих норм проектирования, расчет оснований должен производиться с использованием прямых прочностных и деформационных характеристик грунтов (удельного сцепления, угла внутреннего трения, модуля деформации). Только при отсутствии таких расчетных методов временно допускается использование параметров, косвенно отражающих взаимодействие фундаментов конкретного типа с основанием (показатель текучести глинистых грунтов, дисперсность песков и т.д.).

Для свай вдавливания методы расчета по предельным состояниям с использованием механических характеристик основания отсутствуют. Оценка их несущей способности производится, как для забивных свай, по таблицам СП 50-102-2003, несовершенство которых отмечалось многими учеными.

Вместе с тем, достоверная оценка дефицита несущей способности оснований аварийных фундаментов и принятие грамотных инженерных решений о необходимости их усиления, изучение грунтовых массивов полевыми методами, долговременный прогноз изменений напряженно-деформированного состояния исходного и усиленного оснований, научное сопровождение и геотехнический мониторинг сложных объектов реконструкции, оценка эффективности выполненных усилений и совершенствование на основе полученных экспериментально-теоретических результатов, к примеру, методов расчета свай по предельным состояниям, невозможны без создания соответствующей технической, инструментальной и информационной базы.

Поэтому наиболее актуальной задачей является создание инструментально-информационной базы экспериментально-теоретических исследований, и лишь затем - решение конкретных научных и прикладных задач. По инженерно-геологическим, геотехническим и градостроительным условиям г. Саратов достаточно типичен среди старых городов Европейской части России. Поэтому выработка на его примере общего комплексного подхода к обеспечению реконструкции исторической застройки, и решение на этой основе частной проблемы совершенствования методов расчета по деформациям свай, погружаемых вдавливанием, с последующим внедрением их в практику строительства имеет большое научное и народно-хозяйственное значение.

Связь работы с научными программами. Работа является частью комплексных научных исследований, проводимых на кафедре Промышленное и гражданское строительство СГТУ в рамках внутривузовской программы НИР 10В Совершенствование методов расчета и оптимальное проектирование строительных конструкций и оснований сооружений.

Цель диссертационной работы - решение научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, заключающееся в создании инструментально-информационной базы проведения комплексных геотехнических исследований в условиях реконструкции исторической застройки городов; всестороннем изучении взаимодействия свай, погружаемых вдавливанием, с окружающим грунтовым массивом, создании методов их расчета; внедрении полученных результатов в практику проектирования и строительства.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

- Изучить особенности формирования зоны исторической застройки г.

Саратова и принципы проектирования фундаментов старых зданий.

- Провести анализ причин необходимости усиления фундаментов и упрочнения оснований зданий, обосновать эффективность применения свай, погружаемых вдавливанием, для сохранения ценной городской застройки.

- Выполнить систематизацию инженерно-геологической, гидрогеологической и градостроительной информации, произвести геотехническое кар тирование и районирование территории, организовать комплексное исследование оснований лабораторными и полевыми методами, создать инструментально-информационную базу мониторинга сложных инженерных объектов.

- Провести экспериментальные исследования особенностей взаимодействия с основанием стальных и железобетонных вдавливаемых свай при действии вертикальных нагрузок в различных грунтовых условиях на стадии погружения и после лотдыха, одиночных и в составе ростверков.

- Разработать метод оценки сопротивления грунтов при погружении свай вдавливанием и методику расчета их оснований по деформациям на действие расчетных вертикальных нагрузок.

- Произвести численное исследование напряженно-деформированного состояния основания свай, погруженных вдавливанием.

- Выполнить сравнение расчетных величин, полученных теоретически, с экспериментальными данными.

- Осуществить внедрение результатов исследований в практику проектирования и строительства.

Методы исследований. В работе использовались современные теоретические методы исследований: аналитический аппарат теории упругости и пластичности, численный метод конечных элементов для моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) основания, методы математической статистики для обработки данных экспериментов. В экспериментах использовались современная электронная регистрационная аппаратура и тензометрические приборы, стандартное оборудование для испытаний зондов, свай и грунтов лабораторными и полевыми методами. Методики экспериментальных и теоретических исследований соответствуют действующим нормам. Результаты, выводы и рекомендации, приведенные в диссертации, базируются на основных положениях механики грунтов, теории упругости и пластичности. Методы обработки, анализа и оценки полученных данных отвечают современным требованиям.

Достоверность результатов исследований подтверждается: наличием базы данных об инженерно-геологической и гидрогеологической ситуации, техническом состоянии исторической застройки г. Саратова; большим количеством модельных и натурных опытов; практикой проектирования, строительства и эксплуатации зданий, реконструированных с применением вдавливаемых свай; использованием рекомендаций нормативной и научнотехнической литературы, результатов исследований других авторов; длительными наблюдениями за деформациями фундаментов в натурных условиях; хорошей сходимостью результатов теоретических исследований и данных натурных испытаний.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:

- Впервые сформулированы основные принципы проектирования фундаментов зданий при формировании исторической застройки г. Саратова.

- На основе анализа архивных материалов и результатов собственных экспериментальных исследований прослежены изменения несущей способности оснований старых зданий в процессе длительной эксплуатации, при подтоплении, других антропогенных воздействиях, и предложена схема систематизации основных причин необходимости усиления фундаментов и уп рочнения оснований зданий центральной части г. Саратова.

- Обоснована необходимость применения вдавливаемых свай для компенсации дефицита несущей способности фундаментов на естественном основании в условиях негативных техногенных воздействий и при реконструкции.

- Выполнены сбор, анализ и систематизация геотехнической информации, составлены карты районирования г. Саратова по грунтовым условиям, создана инструментальная база мониторинга сложных инженерных объектов в виде системы глубинных реперов, осадочных марок, гидрогеологических режимных скважин и т.д., организовано комплексное исследование грунтовых оснований штампами, прессиометрами, статическим зондированием в оптимальном сочетании с современными лабораторными методами.

- Экспериментально изучены в лабораторных и полевых условиях основные процессы, происходящие в основании фундаментов из стальных и железобетонных свай при их вдавливании, лотдыхе и загружении вертикальными статическими нагрузками в песках и слабых водонасыщенных грунтах; выявлено влияние последовательности бетонирования ростверков при устройстве свайно-плитных фундаментов на несущую способность вдавливаемых свай.

- На основе упруго-пластического решения осесимметричной задачи и экспериментально установленных закономерностей взаимодействия грунта со сваями, разработаны аналитический метод расчета сопротивления свай в процессе вдавливания и методика расчета оснований по деформациям на действие расчетных вертикальных нагрузок с использованием прочностных и деформационных характеристик грунтов, реализованные в виде программ для персонального компъютера.

- Произведены численные исследования напряженно-деформированного состояния основания свай вдавливания и сравнение расчетных величин с экспериментальными данными, подтвердившие правильность полученных теоретических и экспериментальных зависимостей.

- Усовершенствованы оборудование и технология погружения свай вдавливанием при реконструкции и в стесненных условиях.

- Осуществлено применение свай, погружаемых вдавливанием, при реконструкции объектов историко-культурного наследия и новом строительстве в стесненных условиях на основе комплексного исследования грунтов лабораторными и полевыми методами.

- Выполнены длительные инструментальные наблюдения за осадками объектов, фундаменты которых решены с применением методики автора.

Практическое значение работы заключается в том, что:

- Созданы инструментальная и информационная базы для проведения сложных геотехнических исследований НДС оснований, испытаний грунтов современными полевыми методами, грамотного проектирования оснований и фундаментов, мониторинга и научного сопровождения объектов реконструкции и нового строительства в центральной части г. Саратова.

- Материалы по систематизации инженерно-геологических, гидрогеологических, градостроительных и специальных геотехнических условий территории легли в основу разработки Рабочего проекта инженерной защиты города от подтопления, ТЭО защиты от оползневой опасности, генплана г.

Саратова.

- Созданная система инструментального мониторинга деформаций оснований использована при реализации мероприятий по инженерной защите территории от подтопления, при строительстве лучевого дренажа, реконструкции ряда зданий-памятников федерального и регионального значения.

- Исключено применение динамических методов устройства фундаментов в зоне исторической застройки г. Саратова. Разработаны и изготовлены десятки сваевдавливающих установок. Вдавливаемые сваи стали применяться повсеместно при новом строительстве в стесненных условиях и реконструкции фундаментов зданий, в т.ч. объектов историко-культурного наследия.

- Предложенная методика оценки сопротивления грунта при вдавливании позволяет верно выбирать необходимое оборудование для погружения свай, а инженерный метод расчета свай по деформациям - прогнозировать осадки и обеспечивать совместную работу с усиливаемым фундаментом.

- Разработки автора могут использоваться в аналогичных геотехнических условиях других городов, что позволит снизить стоимость и материалоемкость работ нулевого цикла при новом строительстве и реконструкции.

Реализация работы. Разработки автора представлены на международном форуме Интерстройэкспо-2003 (СПб), включены в строительные нормы республики Беларусь РСН 69-89 Проектирование свайных опор под трубопроводы тепловых сетей, территориальные нормы Пермской области ТСН 12-304-04 Строительство объектов на склонах. Экономический эффект от их внедрения составил более 1 млн. руб. на объектах нового строительства Администрации г. Саратова и более 2 млн. руб. на объектах реконструкции Министерства культуры Саратовской области (в ценах 1984 г.). Результаты работы использованы также на объектах строительного комплекса г. Перми, г. Новосибирска и др.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на Международных конференциях по проблемам свайного фундаментостроения (Пермь, 1990; Минск, 1992; Саратов, 1994; Тюмень, 1996;

Уфа, 1998); Международной конференции Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство и Международном строительном форуме Интерстройэкспо-2003 (Санкт-Петербург, 2003); Международных научных конференциях по современным проблемам фундаментостроения (Волгоград, 2001, 2003, 2005; Пенза, 2000, 2002, 2004; Пермь, 2000; 2004; 2005;

Уфа, 2006); Всероссийских научно-технических конференциях Геотехника Поволжья (Казань, 1986; Балаково, 1989; Тольятти, 1992), II Всесоюзном координационном совещании-семинаре по механизированной безотходной технологии возведения свайных фундаментов из свай заводской готовности (Владивосток, 1988); Всеукраинских научно-технических конференциях по механике грунтов и фундаментостроению (Полтава, 1991, 1995; Одесса, 2001); VII школе-семинаре Современные проблемы механики грунтов и охраны геологической среды (Ростов-на-Дону, 1998); ежегодных научнотехнических конференциях Саратовского (1994-2001) и Пермского (20022004) государственных технических университетов и др. Отдельные результаты работы (в виде 4 методических указаний) использованы в учебном про цессе при подготовке инженеров-строителей в СГТУ по специальности ПГС, в т.ч. специализации Основания и фундаменты, а также в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре инженерной геологии, оснований и фундаментов при чтении лекций по дисциплине Основания и фундаменты, на занятиях по УИРС, в дипломном проектировании и в научной работе магистрантов и аспирантов кафедры.

ичный вклад автора. Диссертационная работа является результатом исследований, проводимых автором с 1988 г. по настоящее время. Постановка проблемы, формулирование цели и задач, поиск их решения путем проведения теоретических и экспериментальных исследований, научные разработки и практические рекомендации, анализ полученных результатов и все выводы осуществлены автором.

На защиту выносятся:

- Результаты обобщения и анализа основных принципов проектирования фундаментов при формировании исторической застройки г.Саратова, изменений несущей способности их оснований в процессе длительной эксплуатации, при подтоплении и других техногенных воздействиях, систематизация основных причин необходимости усиления фундаментов и упрочнения оснований старых зданий в современных инженерно-геологических условиях.

- Результаты поиска, анализа и систематизации геотехнических материалов по территории г. Саратова в виде готовых карт и таблиц.

- Результаты комплексных экспериментальных исследований взаимодействия с массивом грунта одиночных и в составе ростверка свай вдавливания при действии вертикальных нагрузок.

- Система коэффициентов, устанавливающих соотношения между деформационными характеристиками, полученными различными лабораторными и полевыми методами, и методики определения прочностных характеристик грунтов для всех стадий работы свайного основания.

- Методики оценки сопротивления свай в процессе погружения и расчета по деформациям оснований вдавленных свай на действие вертикальных нагрузок в глинистых грунтах.

- Результаты численного моделирования взаимодействия массива грунта со сваей вдавливания при нагружении вертикальной статической нагрузкой.

- Основные выводы экспериментальных и теоретических исследований и рекомендации по применению свай, погружаемых вдавливанием.

Публикации. Материал диссертации изложен в 86 печатных работах, в т.ч. 9 статьях в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК, 1 монографии и 2 нормативных документах. В автореферат включены 35 основных публикаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, основных выводов, библиографического списка из 290 наименований и приложений. Она содержит 319 страниц основного текста, 67 таблиц, 1иллюстрации. Общая структурная схема работы дана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема работы СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выработки общего подхода к реконструкции исторической застройки и решения частной проблемы совершенствования методов расчета вдавливаемых свай по деформациям. Дана общая характеристика работы, сформулированы цель исследования и задачи, решаемые для достижения поставленной цели.

Отмечено, что значительный вклад в изучение работы свайных фундаментов внесли П. А. Аббасов, М. Ю. Абелев, А. А. Бартоломей, Б. В. Бахолдин, В. Г. Березанцев, Н. В. Бойко, H. Brandl, J. B. Burland, P. Bermingham, Ю.

. Винников, Н. М. Герсеванов, В. Н. Голубков, М. Н. Гольдштейн, Б. В.

Гончаров, А. Л. Готман, А. А. Григорян, Б. И. Далматов, Н. М. Дорошкевич, В. В. Знаменский, W. van Impe, В. А. Ильичев, R. Katzenbach, П. А. Коновалов, С. Я. Кушнир, Ф. К. Лапшин, В. В. Лушников, А. А. Луга, Р. А. Мангушев, Н. Г. Новожилов, А. А. Ободовский, Е. М. Перлей, А. В. Пилягин, А. Б.

Пономарев, В. И. Редков, Ю. В. Россихин, M. Randolf, В. С. Сажин, М. И.

Смородинов, В. И. Соломин, С. Н. Сотников, K. Terzaghi, Ю. Г. Трофименков, В. М. Улицкий, С. Б. Ухов, А. Б. Фадеев, В. Г. Федоровский, В. М. Феклин, P. Frank, Н. А. Цытович, Д. М. Шапиро, В. Б. Швец, А. М. Ягудин и др.

Непосредственно исследованием свай, погружаемых вдавливанием, занимались Б. В. Бахолдин, В. П. Буров, Э. М. Гендель, С. В. Гдалин, Greathead, Х. А. Джантимиров, В. А. Ильичев, П. А. Коновалов, Е. Е. Кофт, К. Е. Крытов, О. В. Литвин, Э. И. Мулюков, Madden, А. В. Новский, Е. М.

Перлей, А. И. Полищук, E. Prentis, С. В. Романов, Д. А. Романов, Е. В. Светинский, В. М. Улицкий, L. White, И. И. Ханович и др.

Недостаточно широко для оценки несущей способности свай используются полевые методы, которые в нашей стране получили развитие в работах М. М. Вагидова, Л. Н. Воробкова, С. С. Вялова, Н. Б. Гареевой, М. Н.

Гольдштейна, Б. В. Гончарова, Н. З. Готман, Б. И. Далматова, К. Е. Егорова, В. М. Еникеева, Н. Л. Зоценко, В. Д. Казарновского, С. Л. Кореневой, В. И.

Крутова, Ф. К. Лапшина, В. В. Лушникова, Л. Г. Мариупольского, Н. Н. Маслова, В. В. Михеева, Г. С. Родкевич, И. Б. Рыжкова, В. Е. Сеськова, Е. А. Сорочана, З. Г. Тер-Мартиросяна, Ю. Г. Трофименкова, В. Д. Фаерштейна, А. П.

Хамова и др.

В первом разделе собрана и проанализирована информация о конструктивных особенностях старых зданий, исходном и современном состоянии грунтового основания исторического центра г. Саратова. Обоснована необходимость применения в сложившихся условиях свай, погружаемых вдавливанием (ВС), при реконструкции и новом строительстве.

Отмечено, что г. Саратов основан в 1590 г. и находится на третьем месте в России по количеству сохранившихся памятников истории, культуры, архитектуры и градостроительства. По данным на 01.06.2006 г. в области поставлено на учет 53 памятника федерального и 609 регионального значения, вновь выявлено 2288 объектов историко-культурного наследия, из которых в г. Саратове сосредоточено, соответственно, 38, 193 и 736. По времени основания, периоду формирования и характеру базовой застройки, численности населения, инженерно-геологическим (ИГ), гидрогеологическим (ГГ), гео техническим условиям территории и тенденциям их изменения он является типичным среди исторических городов Европейской части России.

Историческое ядро города начало формироваться после пожара 18года, когда в городе уцелело 129 каменных зданий, и был высочайше утвержден новый регулярный план застройки. Основные нормативные документы дореволюционной России, включая Строительный устав (1857 г.), регламентировали правовые, противопожарные, санитарные и другие общеградостроительные правила застройки населенных пунктов. Решение инженерных вопросов отдавалось на усмотрение губернских и городских архитекторов.

Наибольшее влияние на формирование архитектурного облика центральной части г. Саратова в этот период оказал А. М. Салько (1838-1918 гг.), который с 1870 по 1914 гг. выполнял обязанности городского архитектора и архитектора Саратовской епархии. Основные расчетные и конструктивные принципы проектирования зданий, в том числе их оснований и фундаментов, изложены в его трудах и подробно проанализированы нами. Особый интерес представляют рекомендации по использованию деревянных свай при устройстве тяжелых каменных церквей и методы оценки их несущей способности по результатам динамических испытаний.

Практически все гражданские здания исторической застройки г. Саратова возводились с фундаментами на естественном основании, представленном высокопрочными твердыми просадочными суглинками. Определяющим являлся расчет оснований по I группе предельных состояний (по несущей способности), т.к. расчет по II группе (по деформациям) практически не требовался. Рекомендуемые давления в 216 пудов на квадратный фут подошвы фундамента (3,81 кг/см2), как правило, не превышали структурной прочности просадочных суглинков и не вызывали заметных осадок основания.

В ряде проектов рекомендуемые давления существенно превышались, достигая под фундаментами средних стен 0,5-0,6 МПа, и могли различаться в пределах здания в несколько раз. Это создавало предпосылки к значительным неравномерным осадкам фундаментов при снижении прочностных и деформационных характеристик несущего слоя, однако при глубине грунтовых вод более 20 м рекомендации архитектора обеспечивали безаварийную эксплуатацию зданий и даже их активную массовую надстройку в 1950-х гг.

По результатам изучения исходного состояния основания и его многолетних изменений установлено, что ситуация начала коренным образом меняться в начале 60-х годов XX века, когда природный режим подземных вод под влиянием техногенных факторов был нарушен и начался быстрый подъем УПВ. В результате реализации просадочных свойств, снижения прочностных и деформационных характеристик основания большинство старых зданий получили значительные деформации, вызвавшие повреждение строительных конструкций и резкое ухудшение технического состояния. Выполненные расчеты для зданий с различными глубиной заложения, шириной подошвы и нагрузками на фундаменты с использованием физико-механических характеристик грунтов, полученных на соседних площадках в течение более 50 лет, показали снижение расчетного сопротивления при обводнении в 4 и более раз (см. рис. 2) при аналогичном росте сжимаемости основания.

R, кПа 4b = 680 мм 3 21IL, д.е.

0,0,2 0,6 0,Рис. 2. Графики зависимости расчетного сопротивления R от показателя текучести IL суглинков основания фундаментов зданий при глубине подвала dВ, м: 1 - 1,5;

2 - 2,0; 3 - 2,5; 4 - 3,0; 5 - 3,5; 6 - 4,К концу 1990-х гг. по отдельным зданиям зафиксированы максимальные осадки до 960 мм и скорости их нарастания - до 16,4 мм/год.

На основе обобщения материалов обследований нескольких десятков объектов историко-культурного наследия, выполненных автором, проведена систематизация основных причин необходимости усиления фундаментов и упрочнения оснований исторических зданий и составлена структурная схема, позволяющая грамотно определять источники возникновения деформаций и разрабатывать адекватные геотехнические мероприятия по их стабилизации.

В результате кардинального изменения ИГ и ГГ ситуации, к концу XX века для нашего города оказались характерны следующие условия производства работ при усилении оснований и фундаментов: водонасыщенные слабые мягкопластичные суглинки несущего слоя с расчетным сопротивлением R = 0,10-0,18 МПа и модулем деформации Е = 5-7 МПа; нагрузки на фундаменты, превышающие допустимые в 1,8-3,5 раза; УПВ на отметках заложения подошвы фундаментов и выше; подвальные помещения высотой 1,8-2,5 м;

прочность кладки фундаментов не более 11 МПа и т.д.

Проведенный обзор традиционных и современных методов усиления оснований и фундаментов показал, что в указанных выше геотехнических условиях они нетехнологичны, трудоемки, опасны и малоэффективны, большинство из них не решают проблему комплексно, с учетом возможных последующих изменений ИГ и ГГ ситуации, не обеспечивают в водонасыщенных грунтах быструю стабилизацию продолжающихся осадок здания.

Из результатов анализа очевидно, что обеспечить в подобных грунтовых условиях предельные величины дополнительных деформаций, допустимых по мнению ведущих специалистов в этой области (В. А. Ильичев, П. А.

Коновалов, Н. С. Никифорова) для памятников архитектуры, находящихся в неудовлетворительном или предаварийном техническом состоянии, тем более выполнять их реконструкцию или осуществлять уплотнение сложившейся исторической застройки, невозможно без применения свай.

После подробного и обстоятельного рассмотрения достоинств, недос татков, области применения, конструктивных решений и необходимого оборудования, предпочтение отдано сваям, погружаемым вдавливанием.

Одной из сложностей при выборе перспективного метода усиления оказалось отсутствие объективной информации о реальных деформациях зданий и сооружений, в частности, после укрепления их основания и фундаментов. Стало очевидно, что осуществить реализацию крупных инженерных проектов, в том числе, внедрение в практику строительства ВС, невозможно без создания материальной, инструментальной, информационной и организационной баз геотехнического мониторинга.

Второй раздел посвящен анализу и систематизации географических, ИГ и ГГ условий территории и созданию основ геотехнического мониторинга исторической застройки и основания центральной части г. Саратова.

Дана характеристика физико-географических, топографических, ИГ, ГГ и климатических условий территории города на основе обобщения материалов Технико-экономического обоснования мероприятий по инженерной защите г. Саратова от подтопления, в разработке которого автор принимал непосредственное участие. Материалы по ИГ и ГГ ситуации для центральной части города детально проанализированы и систематизированы.

Для решения вопросов градостроительства на стадиях ТЭО и проекта планировки разработаны карты М 1:25000 районирования территории г. Саратова по ряду базовых геотехнических параметров: по основным типам застройки, просадочности, расчетному сопротивлению и сжимаемости грунтов.

В тексте раздела содержатся основные принципы, использованные при подготовке исходных данных и положенные в основу геотехнического картирования и микрорайонирования территории. Итоговые материалы в виде карт и таблиц представлены в приложении к диссертации. Карты позволяют:

выделить районы города повышенного риска из-за развития опасных ИГ процессов, нуждающиеся в организации мониторинга и выполнении мероприятий по инженерной защите; прогнозировать развитие деформаций существующей застройки; выбрать методы устройства новых и усиления существующих фундаментов; оценить перспективные зоны освоения подземного пространства и т.п.

Для рабочего проектирования и ведения единой градостроительной политики необходимы комплексная ИГ карта г. Саратова в масштабе М 1:100и региональные таблицы физико-механических свойств грунтов. Для их подготовки разработана методика сбора, первичной обработки и накопления исходной ИГ информации. Разработан Паспорт ИГ выработки, в который заносятся основная ИГ, ГГ, литологическая и др. информация по шурфу или скважине, результаты лабораторных исследований грунтов. Создана аналогичная форма-шаблон для сбора, хранения и дальнейшей обработки результатов полевых испытаний грунтов сваями, штампами, прессиометрами. Паспорта ИГ выработок и полевых испытаний составлены в среде EXCEL и содержат всю необходимую информацию на двух электронных страницах. Образцы типовых Паспортов представлены в приложении к диссертации.

Очередным этапом организации мониторинга стало создание опорной сети глубинных реперов. В сочетании с системой стеновых осадочных марок, установленных на каждом объекте наблюдения по специально разработанной схеме, наличие реперов позволило выполнять геодезические работы по I классу точности и взять под контроль деформации зданий - памятников истории и культуры центральной части города. Параллельно организованы наблюдения за режимом подземных вод на территории г. Саратова по сохранившимся и выполненным заново ГГ скважинам.

Для контроля состояния основания in situ выбран метод статического зондирования (СЗ), который является дешевым и технологичным, используется в широком диапазоне глубин и грунтовых условий, существенно сокращает сроки и затраты на получение информации о строении и свойствах основания. Метод СЗ представляет особый интерес в связи с исследованием ВС. НДС массива грунта в процессе внедрения зонда аналогично возникающему при погружении вдавливанием стальных свай, часто используемых при усилении фундаментов. Поэтому параметры СЗ дают наиболее полную и достоверную информацию для определения усилия погружения, выбора сваевдавливающего оборудования и приближенной оценки несущей способности ВС. Для определения деформационных характеристик принят метод полевых испытаний грунтов винтовым штампом площадью 600 см2 и механическим прессиометром с той же площадью лопастей.

В качестве примера успешного проведения комплексного геотехнического мониторинга приводится проект реконструкции зданий окружного суда (арх. А. М. Салько, 1879-1893 гг.), при разработке которого проведены: мониторинг деформаций фундаментов; бурение пяти скважин глубиной 10,0 м;

проходка шурфа глубиной 6,5 м вне зоны влияния здания; вскрытие из подвалов шести шурфов на глубину 1,0 м ниже подошвы фундаментов; отбор монолитов из скважин и шурфов с проведением комплекса лабораторных испытаний по специально составленной методике; испытание грунтов статическими нагрузками на штампы площадью 600 см2 в 4 скважинах; испытание грунтов СЗ в 6 точках на глубину до 15,0 м; камеральная обработка и анализ полученных результатов.

Из результатов выполненных экспериментальных исследований следует: деформации зданий исторической застройки могут в десятки раз превышать регламентируемые действующими нормами предельные величины: на объекте зафиксирована максимальная неравномерная осадка в 940 мм; осадки старых зданий связаны с реализацией просадочных свойств грунтов при подтоплении и последующей консолидацией образовавшегося слабого основания и не прекращаются после стабилизации УПВ; при отборе монолитов стандартным грунтоносом происходит уплотнение, аналогичное обжатию в компрессионном приборе нагрузками 0,15-0,25 МПа, что приводит к ошибкам при оценке физико-механических характеристик грунта, в том числе, его просадочности; просадочные свойства частично утрачиваются в процессе уплотнения грунтов под фундаментами при воздействии нагрузок от существующего здания и локальных замачиваниях основания: в данных исследованиях наличие уплотненных зон под фундаментами с давлением по подошве 0,36-0,41 МПа зафиксировано до глубины 0,4-0,7 b; при обводнении основания, помимо реализации просадочных свойств, происходит многократное снижение прочностных и деформационных характеристик, позволяющее относить образовавшиеся грунты к слабым; снижение строительных свойств при подтоплении достоверно фиксируется по результатам СЗ; последствия длительного нагружения просадочных грунтов при полном обводнении основания стираются, а зоны уплотнения формируются заново в процессе консолидации слабого водонасыщенного основания; прочностные и деформационные характеристики четвертичных лессовидных суглинков природного сложения и уплотненных под фундаментами зданий становятся близкими в сопоставимых диапазонах давлений после завершения консолидации в условиях полного водонасыщения. На основе полученных выводов разработан проект усиления основания, частично реализованный к настоящему моменту.

В третьем разделе выполнен краткий исторический обзор успешных случаев использования ВС с начала ХХ века по сегодняшний день в нашей стране и за рубежом. Рассмотрены оборудование, материалы, конструктивные и технологические особенности, область применения таких свай при реконструкции и новом строительстве. Приводятся основные технические характеристики отечественных и зарубежных сваевдавливающих установок.

Подробно изучены: факторы, сдерживающие внедрение ВС в практику реконструкции; влияние погружения на массив грунта и назначение безопасного расстояния до существующих фундаментов; технологические приемы, снижающие отрицательное воздействие вдавливания на основание и уменьшающие усилия погружения свай, и т.д. Отдельно рассмотрены имеющиеся в технической литературе сведения о коррозионной стойкости и долговечности стальных свай, конструкциях индустриальных монтажных стыков составных свай и головных элементов, позволяющих включать ВС в работу под расчетную нагрузку сразу при завершении погружения или после лотдыха.

Главной особенностью ВС является возникновение при погружении реактивного усилия, которое должно восприниматься собственной массой конструкций усиливаемых зданий или компенсироваться системой пригрузов и анкеров. Поэтому в каждом конкретном случае специалистами в области реконструкции решается вопрос о принципиальной возможности и величине реактивного усилия, передаваемого на конструкции зданий.

На основе анализа результатов экспериментально-теоретических исследований ведущих ученых, сформулировано обобщенное представление о физических процессах, происходящих в массивах глинистых отложений вокруг одиночных свай, погружаемых с полным вытеснением грунта в их объеме, при вдавливании, лотдыхе и передаче на них расчетных нагрузок.

Проведен обзор существующих методов оценки несущей способности свай при действии вертикальных нагрузок, включая методы расчета оснований ВС, регламентируемые действующими нормами.

Намечены экспериментальные и теоретические направления уточнения методов расчета, совершенствования оборудования и установок, расширения области применения свай, погружаемых вдавливанием.

Четвертый раздел посвящен теоретическим основам расчета ВС на вертикальную нагрузку и анализу основных факторов, влияющих на формирование сопротивлений свай и зондов при вдавливании в грунтовый массив.

На базе принятых расчетных схем и теоретических решений задачи о внедрении цилиндрического тела с коническим наконечником в упруго - пластическое основание получены или уточнены (Ф. К. Лапшин) уравнения, по зволяющие определять сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности свай на стадии вдавливания и на этапе статического нагружения.

Величины удельного сопротивления грунта под нижним концом сваи q и предельного радиального давления Р при погружении связаны зависимостями:

q = (P + n2C)/ n ;

(1) sin 1+ sin E ( + Сctg P = PР Сctg )-, (2) 4PР(1 - )- 2PО (2 - ) где С - удельное сцепление грунта природного сложения; n1 и n2 - геометрические коэффициенты, зависящие от углов заострения сваи и внутреннего трения грунта ; PO и PP - давления, вычисляемые по формулам из Приложения Е СП 50-102-2003; - коэффициент поперечного расширения, определяемый экспериментально или принимаемый приближено по эмпирическим зависимостям, в частности, для глинистых грунтов - по показателю текучести IL (Я. В. Юрик, И. А. Розенфельд); Е - модуль деформации основания.

Достоверность уравнений проверялась для граничных условий (идеально - пластические и несвязные грунты, нулевая глубина и др.), анализировался характер поведения функций при изменении входящих в них параметров (, , C, , Е, , IL), проводилось сопоставление с теоретическими решениями других авторов и с экспериментальными данными, накопленными при исследовании грунтов лабораторными и полевыми методами.

При моделировании погружения в слабые глинистые грунты (идеально-пластическая среда, = 0) стандартного зонда с углом заострения конуса = 60 при малой глубине из (1) получим q = 4,31С, при изменении от 30 до 90 коэффициент пропорциональности меняется от 6,0 до 4,0. Значения близки к величинам, найденным из решений Терцаги - Како для предельной нагрузки на грунт под подошвой гладкого незаглубленного фундамента ( +2), В. В. Соколовского, Ю. Г. Трофименкова для плоской задачи, А. Ю.

Ишлинского для предельного давления в осесимметричной задаче и др.

Формулы объясняют встречающиеся в литературе рекомендации по увеличению до 15 (T. P. Tassios) и более: для стандартного зонда возрастает от 4,95 на поверхности до 24,95 на глубине 10 м при удельном весе грунта SB = 10 кН/м3 и удельном сцеплении С = 10 кПа. Следовательно, пренебрежение горизонтальным давлением от собственного веса грунта, принятое рядом авторов, допустимо лишь при незначительных глубинах.

Рассмотрение принятой расчетной схемы и напряженно - деформированного состояния грунта вокруг вдавливаемой сваи позволяет утверждать, что используемый в (2) модуль является модулем мгновенных деформаций ЕО при быстром вытеснении упругого грунтового тела из-под острия в окружающий массив. Для несвязной среды ЕО определяется упругими свойствами частиц и практически равен модулю упругости Ее. Выражение для Ее при идеально-сыпучих грунтах может быть получено из (2) в виде:

1+sin 1 1+sin - sin (3) Eе = n5 sin Pg sin q, где n5 - коэффициент, зависящий только от углов заострения сваи и внутреннего трения грунта ; Pg - бытовое давление грунта на глубине испытания. Формула (3) позволяет по результатам СЗ песков получать значения Е, в несколько раз превышающие величины штампового модуля ЕS, приводимые в нормах или определяемые по традиционным эмпирическим зависимостям.

Для водонасыщенных глинистых грунтов величина модуля определяется деформационными свойствами малосжимаемой расструктурированной грунтовой массы, близкой к упругому телу.

Таким образом, с незначительными терминологическими и количественными неточностями, параметр, формирующий сопротивление под острием ВС или зонда при погружении, может считаться модулем мгновенных (условно упругих) деформаций ЕО ~ Еe, на что косвенно указывалось в некоторых теоретических работах, посвященных СЗ (А. Buisman, R. Haefely, H.

Fehlmann, О. М. Резников, З. Г. Тер-Мартиросян и др.).

Для использования параметра Ее в расчетах свайных оснований требуется связать его с другими, общепринятыми модулями деформации. Многообразие деформационных характеристик, необходимых при описании поведения сваи под нагрузкой, продемонстрируем с помощью представленного на рис. 3 графика испытаний глинистого грунта радиальным прессиометром, на котором выделены наиболее характерные участки.

r,мм Н Характерные участки графика:

АВ - упругое сжатие от PО до РР; ВС - уплотнение и локальные сдвиги - прессиометрический ЕРr модуль деG формации; CD - упругая часть разF' Er грузки - модуль упругости при разE D' грузке Ее; СE - полная разгрузка - C' Ed модуль деформации при разгрузке 6 Еd; EF - повторное нагружение - моE' дуль деформации Er; FC' - участок EPr уплотнения основания, аналогичный F Er E участку графика ВС; C'D'; С'E'; E'F' - D участки графика при повторной раз Ed C E грузке и повторном нагружении грунта, аналогичные соответствую EPr щим участкам CD, CE, EF; F'G - уча сток, характеризующий завершение стадии уплотнения грунта и начала А В фазы сдвигов; GF - внутренний выE O пор грунта при достижении предельного давления Р.

0 РО РР Р' 20 P, кПа 30 Рpr Рис. 3. Условная экспериментальная кривая при испытаниях полутвердого глинистого грунта прессиометром с разгрузкой и повторным нагружением Для практического применения предложена и всесторонне проверена для глинистых грунтов система теоретических и эмпирических коэффициентов, устанавливающих приближенные соотношения между модулем Ее и значениями модулей, полученных при стандартных полевых прессиометрических (ЕРr), штамповых (ЕS) и лабораторных испытаниях в одометре (Ес):

Ee = k E = k E = k m E = k m E (4), S S S c Рr S c c kS = k = 3tg (5) ctg + tg 2 + , 2 где - коэффициент, равный 1,0 для суглинков и глин; 1,5 - для супесей; 2,- 3,0 - для песков; mс - коэффициент, устанавливающий соотношение между штамповым ЕS и компрессионным Ес модулями и принимаемый в зависимости от коэффициента пористости (И. А. Агишев, А. И. Полищук и т.д.).

При получении деформационных характеристик необходимо учитывать особенности экспериментального метода (штамп, прессиометр, одометр и др.), параметры оборудования (радиальный или лопастной прессиометр, тип и размер штампа, и т.д.), режим испытаний, способ отбора монолитов, метод установки полевого оборудования и т.д. Например, при анализе результатов испытаний радиальными прессиометрами с резиновыми камерами прослеживается сходимость ЕРr с компрессионными модулями Ес, а при использовании вдавливаемых механических прессиометров с площадью лопастей 2х300 см2 величина ЕРr в изотропных грунтах практически совпадает с ЕS, полученным при испытаниях винтовым штампом той же площади.

После прохождения острием сваи или зонда заданного уровня, нормальное давление Р резко снижается. При СЗ со стандартной скоростью и аналогичных скоростях погружения ВС в грунтах без структурных связей давление на муфте трения зонда и нижнем участке сваи приближенно можно принять равным давлению при разгрузке, получаемому из прессиометрических испытаний или вычисляемому по формуле (2) при близких к исходным прочностных характеристиках и модуле при разгрузке Еd.

Дискретно-непрерывное вытеснение грунта из-под острия в околосвайный массив при погружении сваи в водонасыщенные суглинки и глины сопровождается нарушением их природного сложения. Прочность основания снижается в несколько раз, что может быть учтено путем использования остаточного СО = С, где величина для четвертичных глинистых грунтов от мягкопластичной до твердой консистенции (Ф. К. Лапшин) вычисляется, как = 1- 0,75 1-1,78IL.

(6) Таким образом, удельное сопротивление по боковой поверхности сваи (зонда) fS при вдавливании будет определяться следующим уравнением:

fS = Ptg + CO, (7) где Р = f (Pg; ; С; ; Еd) - радиальное давление, являющееся функцией характеристик грунта природного сложения и модуля при разгрузке; СО - остаточное удельное сцепление грунта нарушенной структуры; tg - коэффициент трения, вычисляемый по наименьшему из значений углов трения грунта нарушенного сложения: внутреннего О или по материалу сваи .

Положение о том, что угол внутреннего трения грунтов с нарушенной структурой остается практически постоянным является лишь удобным допущением, устраняющим один из неизвестных параметров при проведении отдельных приближенных расчетов. Взаимообусловленность параметров и С, являющихся условной (графической) составляющей , зависимость их от влажности (w и Сw), величины нормального давления , схемы и режима испытаний, наличия структурных связей и т.д. давно известны из научной литературы. В диссертации представлены значения прочностных характеристик саратовских аллювиальных просадочных суглинков четвертичного возраста, определенные в лаборатории методом одноплоскостного среза по действующим нормам при 8 различных схемах испытаний. Из них видно, в каком широком диапазоне могут изменяться полученные характеристики и С.

Работа нижнего конца и боковой поверхности ВС при погружении проанализирована с учетом принятых допущений для широкого диапазона прочностных и деформационных характеристик глинистых грунтов.

При прекращении погружения сваи без разгрузки, т.е. при стабилизации усилия вдавливания на значениях, обеспечивающих состояние предельного равновесия под нижним концом, вокруг сваи начинаются процессы рассеивания порового давления, фильтрационной консолидации и формирования зоны уплотнения при незначительном росте прочностных характеристик основания. Однако, как показывают эксперименты с СЗ, уже через 3-10 минут после стабилизации наблюдается падение qc до 40%, что не может быть объяснено указанными выше процессами (см. рис. 4).

а) 0 40 60 fS, кПа 200 400 600 800 qC, кПа 0 qC1 EP нагружение 0,4 0,qC2 нагружение разгрузка 0,qС4 qС3 Ee 0,разгрузка SC 1,2 1, срыв в режим зондирования срыв в режим зондирования S, мм S, мм б) q, кПа fS, кПа С 987650 t, мин t, мин 0 4 8 12 16 20 24 0 4 8 12 16 20 Рис. 4. Экспериментальные графики испытаний тензометрических зондов: а - в режиме штампа; б - в режиме стабилизации Снижение сопротивления под нижним концом сваи при стабилизации может быть смоделировано с использованием формулы (2) через уменьшение давления P при изменении модуля деформации от мгновенного ЕO до стабилизированного Еt на момент времени t. Для четвертичных суглинков г. Саратова (h = 6,5 м; IL = 0,53; = 0,26; = 18; C = 18 кПа) при заострении сваи = 60 вычисленные значения параметров составят при вдавливании: qс = 1600 кПа, Р = 402,6 кПа, Е = 112,5 МПа и при стабилизации:

qс = 1400 кПа, Р = 350,6 кПа, Е = 67,5 МПа; qс = 1000 кПа; Р = 246,5 кПа; Е = 19,3 МПа. Учитывая, что время стабилизации сваи под нагрузкой может достигать нескольких суток, снижение параметров будет происходить в большей степени (с параллельным развитием процессов консолидации и тиксотропии). Экспериментальное значение прессиометрического модуля при полной разгрузке от максимального радиального давления, достигнутого при испытаниях на последней ступени нагружения Р = 390 кПа, составило Еd = 16,3 МПа.

Предложена формула для расчета на стадии погружения величины максимальной осадки сваи, которую необходимо учитывать при включении в работу ВС усиления сразу после вдавливания. Осадки сваи или зонда в соответствии с предложенным решением пропорциональны диаметру dc, что позволяет вычислять безразмерную условную осадку SO для сваи диаметром dO = 100 мм и = 60. Реальные осадки свай и зондов круглого сечения при вдавливании составят: S = kdSO = SOdc/dO, мм. Осадки свай квадратного сечения получают аналогично с использованием эквивалентного диаметра dе.

Как отмечалось выше, после завершения внутреннего выпора грунта из-под острия сваи при погружении, давление Р резко падает. Снижение давления, действующего на ствол, заметно усиливается по мере удаления от зоны активных деформаций вокруг острия сваи. При завершении погружения отмечается дополнительное снижение радиального давления. При стабилизации зондов, в глинистых грунтах фиксируется быстрое падение fS и, соответственно, давления Р на 10-40% в течение 3-10 минут с последующим плавным снижением (см. рис. 4). Падение давления при переходе от острия к боковой поверхности всегда превосходит изменение в процессе стабилизации. Радиальное давление в итоге стремится к постоянной для данного грунта величине Р', названной Ф. К. Лапшиным конечным давлением обжатия:

1+ sin sin РO + РР + Ссtg = (P + Cctg) PP+Cctg - (P - P ) PP + Cctg .

(8) P + Cctg P + Cctg Зависимость (8) для определения давления на контуре ствола сваи после длительного лотдыха Р' всесторонне проверена для несвязных, идеально-пластических грунтов, других граничных условий. Достоверность вычисляемых значениий Р' подтверждается близостью к экспериментальным величинам, регистрируемым на боковой поверхности свай и зондов.

Давление Р' является функцией характеристик грунта на заданной глубине Р' = (Pg, , С, , Е), а удельное сопротивление по боковой поверхности fS находится аналогично формуле (7), но с использованием параметров основания после лотдыха:

fS = P tqS + CS.

(9) За время лотдыха свай происходит не только снижение радиального давления до величины Р', но и восстановление нарушенных при погружении связей между частицами, структурных связей грунта и т.д., сопровождаемое ростом прочностных характеристик (S, СS). При длительном лотдыхе удельное сцепление СS уплотненного глинистого грунта вокруг боковой поверхности сваи может возрасти многократно по сравнению с исходным СО.

За время стандартного лотдыха в 6 суток прочностные характеристики восстанавливаются, по нашим данным, только до значений, определяемых в лаборатории для грунта природного сложения по схеме КВ. Именно эти величины целесообразно использовать при оценке давления Р' и удельного сопротивления fS. Модуль деформации в этом случае определяют экспериментально по результатам полной разгрузки лопастного прессиометра от предельного давления Р или по аналитическим зависимостям. Рассеивание водяной рубашки, восстановление адгезии и удельного сцепления грунта на боковой поверхности сваи приводят к тому, что коэффициент трения определяется углом его внутреннего трения S.

Сопротивление основания сваи FdS при осадках S на этапе нагружения статическими вдавливающими нагрузками складывается из работы грунта по боковой поверхности (FS) и под нижним концом (FВS):

(10) FdS = FBS + FS.

Максимальные деформации основания около ствола сваи при наступлении проскальзывания по боковой поверхности получили название сдвиговых осадок. Ф. К. Лапшиным предложена эмпирическая формула для определения Sc, см, для призматических свай сечением 300х300 мм в зависимости от показателя текучести IL и числа пластичности IР глинистых грунтов:

Sc = 0,5 + 10 I I.

(11) L P При осадке, равной сдвиговой, сопротивление по боковой поверхности сваи FS достигает предельного значения. При осадках S, меньших сдвиговой, оно может приближенно вычисляться по формуле n FS = S Sc ASi fi, (12) i=где Sc - сдвиговая осадка, найденная по средневзвешенным значениям IL и IР грунтов в пределах длины сваи по формуле (11); АSi - площадь боковой поверхности в пределах i-го слоя грунта, м2; fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности, кПа, определяемое из формулы (9).

После исчерпания несущей способности боковой поверхности при S = Sc, дальнейший рост несущей способности осуществляется за счет передачи нагрузки на грунт нижним концом сваи и его работа становится определяющей при расчете основания по деформациям.

Под нижним концом ВС при погружении образуется уплотненное ядро, которое в значительной мере предопределяет форму развития зоны уплотнения грунта при лотдыхе и статическом нагружении сваи.

При приложении нагрузки под нижним концом сваи вначале возникают вертикальные осадки S1, аналогичные штамповым и зависящие от ESB:

(1 - v )(Pp + n2C ) d B B c (13) S1 =.

n1E SB Затем, когда общее горизонтальное давление превысит начальное давление пластического течения РР, осадки сваи S2 начинают формироваться за счет деформаций уплотнения, развивающихся в радиальном направлении:

1+sin B mS (1 + vB )(1 - 2vB )d n6 PFB + CBctgB sinB S2 = - PFB , (14) c pB P PpB + CBctg EBr B где dc - диаметр сваи круглого поперечного сечения, n1 и n2 - коэффициенты, идентичные (1); mS - безразмерный коэффициент, учитывающий поперечный размер сваи, способ погружения и пр.; B, B, CB - соответственно коэффициент Пуассона, угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта, залегающего в уровне нижнего конца сваи; ЕSB - штамповый модуль деформации уплотненного грунта под нижним концом сваи, кПа; ЕВr - модуль деформации уплотненного грунта в уровне острия, кПа, при повторном нагружении сваи. Модули определяются по результатам штамповых, прессиометрических или компрессионных испытаний с учетом зависимостей (4); - угол заострения сваи, град.; n6 - коэффициент, вычисляемый по формуле:

n6 = ctg ( 2)- ctg ( 2 + ).

B (15) При заданной расчетной осадке S = S1 + S2, м, определяется радиальное давление РFB и вычисляется соответствующее сопротивление основания нижнего конца сваи FBS, кН:

(PP + PFB + 2n C ) d 2 B c FBS = FB1 + FB 2 =.

(16) nРасчетная нагрузка N, допускаемая на сваю, кН, определяется:

(17) N = FdS , k где FdS - сопротивление основания сваи при расчетной осадке S; - коэффиk циент надежности, принимаемый при расчетах по деформациям равным 1,25.

Методика расчета ВС по деформациям реализована в виде программы SKOS-2, позволяющей строить расчетные графики нагрузка-осадка и вычислять расчетное сопротивление при любой фиксированной осадке сваи.

Достоверность расчета свай по деформациям с использованием прямых механических характеристик грунтов проверялась путем сопоставления результатов вычислений с данными натурных испытаний статическими нагрузками по ГОСТ 5686-94* в грунтовых условиях гг. Саратова, Балаково, СанктПетербурга, Перми, Красноярского края и т.д., а также путем сравнения теоретических значений расчетных сопротивлений по боковой поверхности и под острием свай с данными различных литературных источников. При сопоставлениях широко использовался метод разделения графиков нагрузкаосадка, предложенный Ф. К. Лапшиным.

Пятый раздел содержит материалы экспериментальной проверки основных положений методики расчета ВС на вертикальную нагрузку.

По результатам сопоставительных испытаний в одометре, а также СЗ, штампами и радиальным прессиометром в объемном лотке для пылеватых песков проверена система теоретических и эмпирических коэффициентов, устанавливающих согласно (4) соотношения между деформационными характеристиками, полученными различными экспериментальными методами.

На основе лабораторных исследований песков на установке, моделирующей напряженное состояние основания на различных глубинах, и глинистых грунтов в натурных условиях доказано, что сопротивление под конусом зонда, служащего аналогом сваи, при вдавливании определяется модулем упругих деформаций Еe. Экспериментально проверена формула (3) для вычисления модуля Еe по результатам СЗ, а для его приближенной оценки при отсутствии экспериментальных значений qc для несвязных грунтов предложена функция, учитывающая большинство влияющих на его величину факторов:

плотность песка и крупность его частиц; угол внутреннего трения и коэффициент Пуассона.

Проведены натурные испытания в глинистых грунтах тензометрических зондов в режимах штампа, зондирования, стабилизации и разгрузки, а также тензометрических свай при погружении и лотдыхе, позволившие качественно и количественно оценить действующие радиальные давления под нижним концом и на боковой поверхности на различных этапах работы ВС.

При лотдыхе тензосвай в полутвердых суглинках при постоянной вертикальной нагрузке, несколько меньшей усилия погружения, зафиксирован характерный рост давлений под острием сваи по мере релаксации напряжений на боковой поверхности (см. рис. 5).

Fd PS2, кПа 1PS2 PS0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 t, час PS1, кПа 1 1PSPS0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 t, час R, кПа 128PВ PВ R R 4 = 60 t, час 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Рис. 5. Результаты натурных испытаний тензосваи в глинистых грунтах 11 Через 22 часа лотдыха под нагрузкой давление R уже превышает максимальное значение при вдавливании сваи. Это объясняется увеличением за время эксперимента прочностных характеристик уплотненного основания под нижним концом, позволившего воспринять большие нагрузки. После снятия вертикальной нагрузки на сваю в конце эксперимента за 1,5 часа наблюдений среднее значение давления под острием снизилось с Rt=22 = 1097,кПа до R = 980,0 кПа, а на боковой поверхности сваи - с РSt=22 = 49,3 кПа до РS = 45,9 кПа, т.е. возросшее сопротивление на боковой поверхности за время лотдыха препятствует подъему сваи и не позволяет произойти полной разгрузке острия.

На основании испытаний зондов в режиме штампа установлено, что при статическом нагружении для муфты трения отмечается характерный участок значительного линейного роста осадки при практически постоянной величине fs (см. рис. 4). Очевидно, эта осадка аналогична сдвиговой при статических испытаниях свай с консолидированным основанием. Для зондов и свай малых поперечных сечений эту осадку при грунтах нарушенного сложения предложено определять по формуле Sс = 10kd IL IP, где коэффициент kd = ds/de учитывает соотношение фактического диаметра сваи или зонда ds и эквивалентного диаметра типовой призматической сваи (de = 339 мм).

Исследовано влияние конструктивных решений ростверков на усилие погружения и несущую способность ВС. Доказано, что, при близких показателях по стоимости и трудозатратам комплекса работ по устройству балочных и плитных ростверков (см. рис. 6) при усилении фундаментов аварийных зданий, применение предварительно изготовленной железобетонной плиты экономит каждую 4-6 сваю в зависимости от их длины и грунтовых условий.

а) 40 60 80 100 F, кН F Вдавливаемая свая Диапазон глубин 1,1 - 6,1 м Плита ростверка L, м 0 20 40 60 80 100 120 F, кН б) F Вдавливаемая свая Бетонный пол Обетонка Диапазон глубин 0,5-9,0 м Силовая балка L, м Рис. 6. Графики зависимости усилия погружения F от длины сваи L при различных конст- рукциях ростверков: а - предварительно изготовленная ребристая железобетонная силовая плита ростверка; б - предварительно установленные силовые балки с по- следующим устройством бетонного пола Экспериментально подтверждена тесная взаимосвязь давлений, формирующих сопротивления qc и fs при СЗ и аналогичные сопротивления для ВС.

Предложена и экспериментально проверена методика оценки минимально необходимого усилия вдавливания свай F по результатам СЗ основания.

На основе обработки данных натурных погружений, получены линейные корреляционные уравнения для определения сопротивлений нижнего конца и боковой поверхности стальных и железобетонных висячих свай в процессе вдавливания. Высокие значения коэффициентов корреляции R уравнений и близость вычисленных параметров q и f свидетельствуют о том, что при вдавливании в однородный массив слабого водонасыщенного глинистого грунта природного сложения материал и форма поперечного сечения свай мало влияют на удельные сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности в широком диапазоне глубин. Начиная с некоторой глубины (4-7 dc), зависящей от ряда факторов, наличие заранее изготовленного острия оказывает слабое влияние на величины сопротивлений q и f.

Выполнены испытания выдергивающими и вдавливающими осевыми нагрузками, позволившие произвести раздельную оценку несущей способности основания под нижним концом и на боковой поверхности ВС после лотдыха продолжительностью 16-29 суток (см. рис. 7).

При проведении испытаний, кроме несущей способности сваи Fd при последней стабилизированной нагрузке по ГОСТ 5686-94*, фиксировались максимальное усилие при исчерпании несущей способности по грунту (при срыве) Fd,pr и установившееся усилие (после срыва) F2 при перемещении сваи на величину, превышающую значения сдвиговой осадки в этих грунтах. Отмечены следующие результаты: у стальных и железобетонных свай малых поперечных сечений (de 219 мм) исчерпание несущей способности по грунту наступает практически одновременно по боковой поверхности и под нижним концом при величинах перемещений (7,85-12,39 мм), хорошо согласующихся со значениями сдвиговых осадок, вычисленных по откорректированной формуле, учитывающей масштабный коэффициент kd; несколько большие величины максимальных перемещений u при срыве в испытаниях выдергивающими нагрузками объясняются влиянием сплошного железобетонного ростверка, исключающего подвижки уплотненного при вдавливании свай основания; в пределах перемещений, зафиксированных при испытаниях железобетонных свай, средние значения установившихся сопротивлений после срыва F2 близки к максимальным при испытаниях Fd,pr; средние значения удельных сопротивлений на боковой поверхности стальных и железобетонных свай при срыве в испытаниях на выдергивание fu,pr совпадают в пределах точности экспериментального метода; при испытаниях стальных свай на вдавливание и выдергивание при перемещениях, близких к сдвиговым, происходит резкое снижение достигнутых максимальных удельных сопротивлений на боковой поверхности fu,pr до некоторых значений, остающихся постоянными при дальнейших испытаниях fu,2.

Произведено сопоставление расчетных величин, вычисленных по методикам автора, с результатами натурных и лабораторных экспериментов.

Численно подтверждено предположение о том, что снижение сопротивлений на боковой поверхности после срыва стальных свай вызвано изменением а) б) U, мм 0 40 80 120 160 F, кН - СТАЛЬНЫЕ СВАИ - БЕТОННЫЕ СВАИ - СТАЛЬНЫЕ СВАИ - БЕТОННЫЕ СВАИ S, мм 0 20 40 60 80 100 FU, кН Рис. 7. Графики испытаний стальных диаметром 159 мм и железобетонных сечением 150х150 мм свай статическими выдергивающими (а) и вдавливающими (б) нагрузками а) б) 40 F, кН F, кН 0 80 120 160 0 50 100 150 2 3 1 18 S, мм S, мм Рис. 8. Графики зависимости осадки S от нагрузки F стальных (а) и железобетонных (б) свай: 1 - экспериментальный для боковой поверхности; 2, 3 - экспериментальные для 2-х опытных свай; 4, 5 - теоретические, полученные расчетом по деформациям с использованием экспериментальных значений , С и Е.

а) d/2 = 0,а) б) Металлическая свая 0,05 0,10 0,15 0,20 Р, МН вдавливания Р=0,09 МН Р=0,12 МН Р=0,15 МН Р=0,18 МН S, мм 2,6d = 0,4Рис. 9. Результаты численного моделирования статического нагружения сваи с использо- ванием программы УПРОС: а - области предельного напряженного состояния под нижним концом сваи; б - графики зависимости нагрузка-осадка: 1, 2 - экспери- ментальные; 3 - расчетный без учета уплотнения грунта; 4 - расчетный с учетом уплотнения грунта Ось симметрии х 0,1,d =0,3,d = 0,х 0, коэффициента трения грунт по грунту tgS на сталь по грунту tg после проскальзывания сваи относительно сформировавшейся вокруг ствола грунтовой рубашки. Экспериментальные значения удельных сопротивлений fu,pr при срыве и после него fu,2, величины радиального давления PS' и удельного сцепления уплотненного грунта СS в пределах ствола сваи хорошо согласуются с расчетными и при коэффициенте трения tg tg10 0,177 могут быть найдены из системы предложенных уравнений.

За время лотдыха принципиально меняется соотношение сопротивлений под нижним концом и на боковой поверхности висячих свай, зафиксированные при погружении. После лотдыха в 22,5 суток доля нижнего конца, в результате более значительного увеличения несущей способности его основания, составила почти половину в общей несущей способности свай длиной 6,1 м, вместо 25-30% при погружении.

Выполненные экспериментальные исследования и расчетный анализ показывают, что за время лотдыха прочностные характеристики массива, природное сложение которого нарушается при погружении ВС, восстанавливаются вокруг ствола сваи только до значений, получаемых для исходного грунта при испытаниях по схеме КВ, а радиальное давление PS' снижается практически до теоретического минимума, вычисляемого с подстановкой модуля при разгрузке Ed. Прочностные характеристики основания вокруг острия возрастают значительно. Для их определения предложена экспериментальная методика, использующая стандартное лабораторное оборудование. Значения Еrcons, соответствующие инженерным ожиданиям при расчете реальных осадок основания нижнего конца после лотдыха, сопоставимы с величинами ЕО ~ Еe при погружении свай в исходный грунтовый массив, что подтверждено экспериментами. Это позволяет, при отсутствии опытных данных, использовать для оценки модуля деформации при повторном нагружении консолидированного основания приближенную зависимость Еrcons Еe.

Проведены расчеты ВС по деформациям с использованием прочностных и деформационных характеристик основания, определенных по разработанной методике, и их проверка по данным испытаний опытных свай (см.

рис. 8).

Осуществлено численное моделирование статического нагружения сваи с помощью программы УПРОС (Воронежский ГАСУ), реализующей осесимметричную версию дилатансионно-сдвиговой модели теории пластического течения МКЭ (см. рис. 9). Получено удовлетворительное сходство диаграмм нагрузка-осадка по данным статических испытаний и расчетного моделирования с использованием механических характеристик основания, предложенных автором.

В шестом разделе представлены примеры внедрения результатов исследований в практику проектирования и строительства.

Отмечено, что успешному проведению геотехнических исследований в значительной степени способствовало создание в 1997 г., по методическим рекомендациям Президиума РОМГГиФ, городской экспертно-консультативной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям.

С начала 1990-х гг. по настоящий день показаны этапы совершенство вания конструкций, методов анкеровки, технологии применения малогабаритных установок на объектах реконструкции г. Саратова; приведены основные характеристики оборудования, создававшегося при участии автора; рассмотрены характерные исторические объекты, усиление аварийных оснований и фундаментов которых стало возможно с применением ВС. Использование ВС при реконструкции объектов Министерства культуры Саратовской области дало экономический эффект более 2 млн. руб. в ценах 1984 г.

Рассмотрены особенности внедрения ВС и шпунта в практику нового строительства в стесненных условиях, пути модернизации сваевдавливающего оборудования, технические характеристики которого сведены в таблицу. В качестве примера применения многосекционных ВС в стесненных городских условиях рассмотрен один из объектов, где сочетание приемов, характерных для реконструкции, позволило успешно решить сложную инженерную задачу при новом строительстве. За счет использования метода погружения свай вдавливанием в условиях плотной городской застройки на объектах строительства администрации г. Саратова получен экономический эффект в 1 млн.

руб., на объектах г. Перми - 110 тыс. руб. в ценах 1984 г.

Разработаны методики определения прочностных и деформационных характеристик для расчета оснований ВС в процессе погружения, на стадии приложения проектных нагрузок при стандартном и длительном лотдыхе с использованием традиционного лабораторного оборудования.

Изложена методика расчета ВС по деформациям при действии расчетных нагрузок с использованием прочностных и деформационных характеристик грунта, пригодная для практического применения в проектных организациях и включающая в себя следующие этапы: оценку технического состояния объекта реконструкции и реального дефицита несущей способности его основания; вычисление безопасного расстояния, исключающего взаимное влияние свай; назначение предельного усилия вдавливания Fpr и оптимальной длины ВС расчетом и по результатам СЗ грунтов с учетом конструктивных и геотехнических особенностей объекта; определение расчетного сопротивления грунта основания Fds при времени лотдыха сваи по ГОСТ 5686-94* при заданной в проекте осадке S; расчет осадки свайного фундамента как лусловного и корректировка, при необходимости, свайного поля; расчет конструкций ростверков и усилений.

Предложено осуществлять выбор наиболее эффективного типоразмера сваи по показателю удельного сопротивления грунта или удельной допускаемой нагрузки на сваю qS при заданной в проекте осадке S.

Экспериментально и теоретически доказана эффективность применения при новом строительстве в грунтовых условиях региона ВС сечением 250250 мм, позволяющих: решить проблему погружения методом вдавливания до проектных отметок без дополнительных дорогостоящих вспомогательных мероприятий (устройство лидерных скважин, предварительное рыхление грунтов и т.д.); применять для погружения менее мощные установки с ограниченным усилием вдавливания; получить более высокую несущую способность по грунту, близкую к прочности по материалу; уменьшить габариты свайных ростверков за счет более компактной расстановки свай; снизить материалоемкость и стоимость работ нулевого цикла. Только по одной площад ке экономический эффект составил 564,8 тыс. руб. в ценах 2002 г.

Материальная и информационная база, созданная при непосредственном участии автора, использована для осуществления геотехнического мониторинга и научного сопровождения работ по инженерной защите исторической территории от подтопления, расследовании техногенных аварий, реконструкции объектов историко-культурного наследия. Подробно рассмотрен случай реализации комплексного подхода при геотехническом сопровождении всех этапов строительства и ввода в эксплуатацию первого в России шахтно-лучевого дренажа, выполненного в зоне исторической застройки для стабилизации УПВ в основании, представленном глинистыми грунтами.

Экономический эффект от реализации результатов геотехнических исследований по соответствующим справкам о внедрении составил: при устройстве лучевого дренажа - 109,2 тыс. руб., от всего комплекса работ по инженерной защите территории от подтопления - 237,7 тыс. руб.

Общие выводы по работе и основные результаты исследований При решении научно-технической проблемы создания методов расчета вдавливаемых свай на стадиях погружения и восприятия расчетных нагрузок, внедрения их в практику реконструкции исторической городской застройки выполнены научные исследования и получены следующие результаты:

1. По материалам архивных исследований выявлены особенности формирования исторического центра, основные принципы проектирования фундаментов старых зданий г. Саратова. На основе анализа исходного состояния основания, многолетних изменений инженерно-геологической ситуации территории города систематизированы общие причины необходимости усиления фундаментов и упрочнения оснований старых зданий, сформулированы основные требования к применяемым технологиям. Проанализированы достоинства и недостатки существующих способов усиления оснований и обоснована необходимость применения вдавливаемых свай.

2. Выполнена систематизация инженерно-геологической и гидрогеологической информации, произведено картирование и микрорайонирование территории г. Саратова по ряду геотехнических параметров: по основным типам застройки, просадочности, расчетному сопротивлению и сжимаемости грунтов. Организовано накопление результатов изысканий, испытаний грунтов сваями и штампами. Созданы материальная, инструментальная, информационные базы и налажен геотехнический мониторинг основания зоны исторической застройки.

3. Проведены лабораторные и полевые экспериментальные исследования изменений физико-механических характеристик просадочных оснований фундаментов зданий при длительной эксплуатации и техногенном подтоплении.

4. Выполнен исторический обзор и анализ современного состояния проблемы применения вдавливаемых свай в практике реконструкции и нового строительства. Изучены технологические особенности и области применения метода, рассмотрены применяемые в мире установки, оборудование, материалы и конструктивные решения. Исследована проблема коррозионной стойкости и долговечности стальных свай, погруженных в глинистые грунты.

5. Получены уравнения, позволяющие определять сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности свай на всех стадиях работы в грунте. Выполнен анализ основных факторов, влияющих на формирование сопротивлений свай в грунтовых массивах, и поведения функций в идеальнопластических, несвязных грунтах и при других граничных условиях.

6. Установлено, что сопротивления сваи при вдавливании определяются под острием модулем мгновенных (условно упругих) деформаций EO и прочностными характеристиками исходного грунта, а на боковой поверхности - модулем при разгрузке Ed, удельным сцеплением грунта нарушенного сложения CO и наименьшим из возможных значений коэффициента трения грунта по материалу сваи. Разработана и экспериментально проверена система коэффициентов, устанавливающих соотношения между деформационными характеристиками, полученными различными лабораторными и полевыми методами.

7. Проведены испытания тензометрического зонда в режимах штампа, стабилизации, разгрузки, тензометрической и натурных стальных и железобетонных свай при вдавливании и лотдыхе, позволившие зарегистрировать давления и сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности свай, сопоставить их с расчетными величинами. Исследовано влияние конструкции ростверков на усилие погружения и несущую способность свай и рекомендовано применение предварительно изготовленной плиты по грунту, позволяющей экономить каждую 4-6 сваю в зависимости от длины и грунтовых условий.

8. Разработан алгоритм расчета свай по деформациям с использованием консолидированных характеристик, определяемых по предложенным автором методикам с использованием традиционного лабораторного оборудования. Выполнены испытания выдергивающими и вдавливающими нагрузками, позволившие произвести раздельную оценку несущей способности нижнего конца и боковой поверхности стальных и железобетонных свай после лотдыха, и сравнить экспериментальные данные с результатами расчетов.

9. Осуществлено численное моделирование статического нагружения сваи с помощью программы УПРОС, реализующей осесимметричную версию дилатансионно-сдвиговой модели теории пластического течения МКЭ, позволяющей выполнять расчеты осадки сваи от действия проектных нагрузок при известном законе изменения механических характеристик основания.

10. Осуществлено внедрение вдавливаемых свай и сваевдавливающего оборудования в практику реконструкции и нового строительства в стесненных условиях, этапом которого служит постановление №424 от 21.05.03 г.

мэра г. Саратова, предписывающего применять безударные методы проектирования и устройства фундаментной части объектов недвижимости. Использование вдавливаемых свай при реконструкции объектов Министерства культуры Саратовской области дало экономический эффект более 2 млн.

руб., нового строительства в условиях плотной городской застройки на объектах администрации г. Саратова - 1 млн. руб., на объектах г. Перми - 1тыс. руб. (в ценах 1984 г.). Ожидаемый экономический эффект на объектах г.

Новосибирска составляет около 4700,0 тыс. руб. в ценах 2007 г.

11. Созданная материальная и информационная база использована для геотехнического мониторинга и научного сопровождения работ по инженерной защите исторической территории от подтопления, при расследовании техногенных аварий и реконструкции объектов историко-культурного наследия. Экономический эффект от реализации результатов геотехнических исследований составил при устройстве лучевого дренажа - 109,2 тыс. руб., от всего комплекса работ по инженерной защите территории от подтопления - 237,7 тыс. руб.

Автор приносит искреннюю благодарность безвременно ушедшим из жизни д.т.н., проф. Саратовского государственного технического университета Ф. К. Лапшину, под непосредственном руководством которого начата данная работа, и члену-корреспонденту РАН, заслуженному деятелю науки и техники РФ, лауреату премии Совета Министров СССР, д.т.н., проф. Пермского государственного технического университета А. А. Бартоломею, без ценных указаний и научных консультаций которого она, вероятно, не была бы завершена.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Савинов, А. В. Проблемы реконструкции зданий в сложных геотехнических условиях центральной части г. Саратова: плоды содружества / А. В.

Савинов, А. В. Рубцов // Сельское строительство. - 2002. - № 10, 11. - С.26-27.

2. Савинов, А. В. Проведение геотехнической экспертизы при расследовании причин аварии существующего здания / А. В. Савинов // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2005. - № 2. - С.15-18.

3. Савинов, А. В. Решение градостроительных проблем зон исторической застройки крупных городов в изменяющихся инженерно-геологических условиях / А. В. Савинов // Вестник СГАУ. - Саратов: СГАУ, 2005. - №(Вып.2). - С.33-37.

4. Савинов, А. В. Применение свай, погружаемых вдавливанием, для исправления последствий неэффективных усилений фундаментов при реконструкции объектов историко-архитектурного наследия / А. В. Савинов // Вестник ВолгГАСУ. Серия, Строительство и архитектура. - Волгоград:

ВолгГАСУ, 2005. - Вып.5 (17). - С.100-106.

5. Савинов, А. В. Анализ основных принципов проектирования фундаментов мелкого заложения зданий исторического центра г. Саратова / А. В.

Савинов // Вестник СГАУ. - Саратов: СГАУ, 2006. - № 3. - С.39-44.

6. Савинов, А. В. Применение деревянных свай при устройстве фундаментов зданий исторического центра г. Саратова / А. В. Савинов // Вестник СГАУ. - Саратов: СГАУ, 2006. - № 4. - С.33-36.

7. Савинов, А. В. Применение рациональных конструкций ростверков для повышения несущей способности свай малых сечений при усилении фундаментов реконструируемых зданий / А. В. Савинов // Вестник УГТУУПИ. Серия, Строительство и образование: сб. науч. тр. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - № 12 (83). - С.129-131.

8. Савинов, А. В. Повышение эффективности применения свай, погружаемых вдавливанием, в условиях плотной городской застройки / А. В. Савинов // Вестник СГТУ. - Саратов: СГТУ, 2006. - №3 (15) (Вып.2). - С.94-99.

9. Савинов, А. В. Моделирование статического нагружения сваи малого диаметра осевой силой / А. В. Савинов, Н. Н. Мельничук // Известия ВУЗов. - Серия, Строительство. - 2008. - №6. - С.105-109.

Монографии, нормативные документы, рекомендации 10. Савинов, А. В. Применение свай, погружаемых вдавливанием, для усиления и устройства фундаментов в условиях реконструкции исторической застройки г. Саратова / А. В. Савинов. - Саратов: СГТУ, 2000. - 124 с.

11. Рекомендации по расчету осадок и несущей способности одиночных свай и круглых в плане фундаментов методом конечных элементов / А. Б.

Фадеев, Х. З. Бакенов, П. И. Репина, А. В. Савинов. - Саратов, 1988. - 37 с.

12. РСН 69-89. Проектирование свайных опор под трубопроводы тепловых сетей: Республиканские строительные нормы / Ф. К. Лапшин, В. И. Редков, А. В. Савинов и др. - Минск: Госстрой БСССР, 1989. - 67 с.

13. ТСН 12-304-04. Строительство объектов на склонах. Территориальные строительные нормы / А. А. Бартоломей, Л. А. Бартоломей, А. Л. Готман, А. Б. Пономарев, А. В. Савинов и др. - Введ. 2004-29-12. - Пермь: Ком.

стр-ва, архитектуры и градостроительства Пермской обл., 2005. - 45 с.: ил.

Публикации в других научных изданиях 14. Лапшин, Ф. К. Определение прочностных характеристик грунтов для расчета оснований забивных свай по результатам статического зондирования / Ф. К. Лапшин, А. В. Савинов // Механизированная безотходная технология возведения свайных фундаментов из свай заводской готовности: тез. докл. II всесоюз. координац. совещ. - семинара. - Владивосток, 1988. - С.120-122.

15. Лапшин, Ф. К. Экспериментально-теоретическое рассмотрение работы нижнего конца и боковой поверхности погруженной в грунт сваи / Ф. К.

апшин, А. В. Савинов // Расчет и проектирование свай и свайных фундаментов: сб. тр. II всесоюз. конф. Современные проблемы свайного фундаментостроения в СССР. - Пермь, 1990. - С.126-129.

16. Савинов, А. В. Оценка деформационных характеристик песков по результатам статического зондирования при расчете свай по второй группе предельных состояний / А. В. Савинов // Проблемы свайного фундаментостроения: тр. III междун. конф. - Ч.1. - Пермь, 1992. - С.66-69.

17. Лапшин, Ф. К. Определение деформационных характеристик грунтов для расчета свайных оснований по результатам испытаний зонда в режиме штампа / Ф. К. Лапшин, А. В. Савинов, В. Э. Фролов // Проблемы свайного фундаментостроения: тр. IV междун. конф. - Ч.2. - Саратов, 1994. - C.51-54.

18. Савинов, А. В. Опыт применения металлических трубчатых свай малого диаметра для усиления фундаментов в стесненных условиях / А. В. Савинов, А. А. Пшенов, А. А. Пасецкий // Сб. докл. II Укр. науч.-тех. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. - Полтава: Полтавский ТУ, 1995. - Т.1. - С.158-161.

19. Савинов, А. В. Расчет по деформациям коротких цилиндрических свай малого сечения, изготовленных с полным вытеснением грунта в их объеме / А. В. Савинов, В. И. Конусевич // Тр. V Междун. конф. по проблемам свайного фундаментостроения. - Доп. т. - Тюмень, 1996. - С.15-20.

20. Савинов, А. В. К вопросу об экономической эффективности стальных свай, погружаемых способом вдавливания, при усилении фундаментов / А. В.

Савинов // Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений: междун. науч.-практ. конф. - Пенза: ПГА, 2000. - С.164-166.

21. Савинов, А. В. Изменение свойств просадочного грунтового основания при техногенном подтоплении / А. В. Савинов // Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений: сб. тр. междун. науч.-практ.

конф. - Пенза, 2002. - С.120-123.

22. Савинов, А. В. Комплексное геотехническое сопровождение строительства первого шахтно-лучевого дренажа в зоне исторической застройки г.Саратова / А. В. Савинов, М. И. Ганелес // Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений: сб. тр. междун. науч.-практ. конф. - Пенза, 2002. - С.123-125.

23. Савинов, А. В. Сбор и систематизация результатов испытаний свай, применяемых в условиях плотной городской застройки и при реконструкции / А. В. Савинов, М. М. Айгумов, В. И. Гдалев // Усиление оснований и фундаментов аварийных зданий и сооружений: сб. тр. междун. науч.-практ. конф.

- Пенза, 2002. - С.125-128.

24. Савинов, А. В. Современные методы реконструкции существующих и устройства новых фундаментов в зоне исторической застройки г. Саратова / А. В. Савинов // Саратовская губерния строится: матер. междун. строит. форума Интерстройэкспо-2003. - СПб, 2003. - С.25.

25. Пономарев, А. Б. Проблемы инженерной защиты городских территорий от подтопления / А. Б. Пономарев, О. А. Маковецкий, А. В. Савинов // Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство: сб. тр.

междун. конф. - Т.2. - М.;СПб.: АСВ, 2003. - С.185-192.

26. Савинов, А. В. Применение многосекционных свай, погружаемых способом вдавливания, для устройства фундаментов многоэтажного жилого дома в сложных геотехнических условиях / А. В. Савинов // Тр. междун.

конф. по проблемам механики грунтов, фундаментостроению и трансп. стрву. - Пермь: ПГТУ, 2004. - Т.I. - С.260-265.

27. Савинов, А. В. Анализ причин ложных лотказов свай, погружаемых методом вдавливания / А. В. Савинов // Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений: сб. ст. междун. науч.-практ. конф. - Пенза, 2004. - С.195-197.

28. Савинов, А. В. Исследование грунтового основания свай, погруженных методом вдавливания / А. В. Савинов // Актуальные проблемы проектирования и устройства оснований и фундаментов зданий и сооружений: сб. ст.

междун. науч.-практ. конф. - Пенза, 2004. - С.197-200.

29. Савинов, А. В. Восстановление эксплутационной пригодности гостиницы Европа в г. Саратове с учетом взаимодействия здания с нарушенным основанием / А. В. Савинов, М. М. Айгумов // Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика: тр. междун. конф. по геотехнике. - СПб, 2005. - Т.2. - С.19-24.

30. Савинов, А. В. Применение безударных методов устройства свайных фундаментов в условиях плотной городской застройки (на примере г. Саратова) / А. В. Савинов // Тр. междун. науч.-практ. сем. Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки. - Т.1. - Пермь, 2005. - С.170-180.

31. Савинов, А. В. Геотехнический мониторинг зданий исторической застройки г. Саратова на просадочном основании в условиях подтопления / А.

В. Савинов // Тр. междун. науч.-практ. сем. Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки. - Пермь, 2005. - Т.1. - С.188-198.

32. Савинов, А. В. Исследование особенностей взаимодействия многосекционных железобетонных свай малого сечения с грунтом основания в процессе погружения методом вдавливания / А. В. Савинов // Городские агломерации на оползневых территориях: мат. III междун. науч. конф. 14-декабря 2005 г., ВолгГАСУ. - Ч.II. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2005. - С.59-63.

33. Савинов, А. В. Экспериментальные исследования стальных и железобетонных свай малого сечения, погруженных вдавливанием в водонасыщенные глинистые грунты, статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками / А. В. Савинов // Городские агломерации на оползневых территориях: мат. III междун. науч. конф. 14-16 декабря 2005 г., ВолгГАСУ. - Ч.II.

- Волгоград: ВолгГАСУ, 2005. - С.64-67.

34. Савинов, А. В. Исследование особенностей взаимодействия многосекционных стальных свай малого сечения с грунтом основания в процессе их погружения методом вдавливания / А. В. Савинов // Совершенствование методов расчета строительных конструкций и технологий строительства: сб.

науч. работ. - Саратов: СГТУ, 2006. - С.66-72.

35. Савинов, А. В. Систематизация причин усиления фундаментов зданий исторической застройки г. Саратова / А. В. Савинов // Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях: тр. междун.

науч.-техн. конф. - Уфа, 2006. - Т.3. - С.98-103.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям