Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сопротивление траншейных стен и барретов на вдавливание и пути повышения их несущей способности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Сопротивление траншейных стен и барретов на вдавливание и пути повышения их несущей способности"

6 од

АКАДЕМИЯ АГРАРИЙ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕЛИОРАЦИИ

О И'ЛИ ',00" И ЛУГОВОДСТВА

на правах рукописи УДК 624.137.4.04

АБУ ФРАЙХА КБРАГТМ ХАЛА®

СОПРОТЙВЛИМВ ТРАНШЕЯМ СТЕН И БАРРЕТОВ НА ВДАВЛИВАЙ® И ПУТИ НОШЕНИЯ ИХ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Специальности:

06.01.02 - мелиорация и орошаемое земледелие; 05.23.02 - основания и фундаменты.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МИНСК - 1995

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель: член-корреспондент Белорусской инженерной академии, доктор технических наук, профессор Соболевский Ю.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корреспондент МИА, академик БИА Михневич Э.И.;

кандидат технических наук Заяц Н.В.

Ведущее предприятие: АП Минскштропроект.

во

Защита диссертации состоится б .о 7.1995 года в часов на заседании Совета по защите диссертаций Ь os.cs .о-г в Белорусском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте мелиорации и луговодства по адресу: 220040, г.Минск, ул.Богдановича, 153.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан б . о & . 1995 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, кандидат технических наук

Н.К.Вахонин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние года увеличиваются объемы подземного строительства, что связано с развитием инфраструктуры городов и освоением неудобных ранее для пахотн земель. В мировой практике промышленного, гражданского и гидромелиоративного строительства получил широкое распространение способ устройства несущих и ограждающих стен в траншеях,отрываемых в грунте под защитой глинистой суспензии, играющей роль временной крепи. Этот способ, получивший название метод "стена в грунте", применяется при возведении насосных станций, противофильтрационных диафрагм фундаментов зданий, стен подземных помещений, станций метрополитена и др. Как показал опыт строительства, этот способ эффективен в сложных инженерно-геологических условиях при высоком уровне грунтовых вод, а также в стесненных условиях застройки при заглублении сооружений более 10 м.

Развитие гидромелиорации,фундаментостроения и геотехники вце-лом поставило перед механикой грунтов ряд новых задач, требующих приемлемого истолкования и своего разрешения с учетом накопленных 8кспериментальных данных и опыта применения метода "стена в грунте". При проектировании траншейных и свайных стен нужно учитывать влияние состояния забоя на их несущую способность и деформвтив-ность.

Целью диссертации является установление предела достаточности сил бокового тревия для несущей способности и устойчивости траншейных стен как фундаментов сооружений при наличии слабого основания из шлама под пятой конструкции и разработка мероприятий по усилению подпятного пространства при недостаточности этих сил.

Методика исследований включает в себя:

1-. Анализ состояния вопроса на основе литературного обзора.

2. Исследования физико-механических свойств глинистой суспензии в лаборатории и на объектах строительства Минского метрополитена .

3. Лабораторные эксперименты по определению контактного сопротивления сдвигу боковой поверхности фундамента сваи на приборе вращательного сдвига с применением глинистого раствора и без него.

4. Исследования физико-механических свойств глинистой корки, закольматированного песка л грунта с исходными данными на приборе

прямого сдвига ВСВ-25.

5. Экспериментальные исследования влияния технологии возведения конструкций методом "стена в грунте" на их несущую способность.

6. Анализ результатов лабораторных исследований несущей способности свай и численное оставление их с данными натурных экспериментов барретов приемами приближенного моделирования.

7. Численные исследования значений давления грунтов на обнаженные с одной стороны подземные стеновые конструкции различной глубины заложения, включая и заанкерные.

8. Статический расчет несущей способности трашюйных стен и фундаментов (барретов) на вдавливание.

Научная новизна результатов исследований заключается в сле-дуицзм:

1. Найдены значения контактного сопротивления сдвигу конструкции, выполненной в траншеях под суспензиями из бентонитовых глин.

2. Установлены пределы срыва боковых сопротивлений барретов и заанкерных траншейных стен,выполненных под глинистой суспензией.

3. Предложен метод расчета на вдавливание заанкерных стен и барретов при учете только сил бокового сопротивления при наличии глинистой корки.

4. Для повышения несущей способности траншейных стен и барретов предложен способ усиления подпятного пространства инъекцией цементного раствора.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований сопротивления сдвигу глинистой корки на сдвиговых приборах на физических моделях свай.

2. Графо-аналитический метод расчета несущей способности траншейных стен и барретов на вдавливание.

Практическая ценность работы состоит в разработке предложений для включения в строительные нормы методики определения несущей способности барретов и односторонне обнаженных заанкеренных траншейных стен на вдавливание и способов повышения несущей способности таких конструкций при выявлении дефицита сопротивления по

Соковой поверхности.

Работа выполнялась на кафедре "Основания, фундаменты и инженерная геология Белорусского политехнического института (ныне кафедра геотехники и экологии в строительстве) Белорусской государственной политехнической академии.

Натурные наблюдения за поведением конструкций (буронабивных свай и траншейных стен), выполненных под глинистой суспензией производились в 1990-1994 гг. на объектах строительства Минского метрополитена.

Реализация работы. На основе результатов исследований разработаны рекомендации по применению глинистой суспензии при устройстве траншейных стен станций "Молодежная" и "Пушкинская" второй линии Минского метрополитена.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической академии (Минск, 1990, 1991, 1992, 1993 и 1994 гг.) и вошли в отчеты научно-исследовательской работы кафедры БГПА.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав, обедах, выводов, библиографического списка из 148 наименований и трех приложений. Она содержит 158 страниц текста , 10 таблиц, 39 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш исследований и дана краткая характеристика работы.

В первой главе приводится обзор нзучно-технической литературы по применении и развитию способа "стена в грунте" в мировой строительной практике. Сущность его заключается в том, что стены заглубленного сооружения возводят в узких и глубоких траншеях и скважинах, вертикальные борта которых удерживаются от обрушения глинистой суспензией с тиксотропными свойсгвами.созданцей избыточное гидростатическое давление на грунт и выполняющей, таким образом, роль времвннй крепи.

Практикой строительства показано, что траншея (скважина), заполненная глинистым раствором с превышением его уровня над горизонтом подземных вод обладает устойчивостью даже при проходке в слабых грунтах,когда по всем положениям статического расчета грунт стенки должен обрушиться. Объяснения этого обстоятельства расходятся у различных авторов. Однако основным фактором,на наш взгляд,

является эффект входящей фильтрации.

Глинистая суспензия, заполняющая траншею и стремящаяся профильтровать через стены и дао траншеи, быстро колъматирует примыкающий к ним слой грунта. Далее через этот закольматированный, ту-гопластичный малопроницаемый слой фильтруется только свободная вода, мигрирующая из суспензии, глинистые же частицы накапливаются на поверхности стенки траншеи, образуя корку. Последней отводится роль тонкой мембраны, обеспечивающей устойчивость частиц грунта от местных обрушений. Здесь налицо эффект входящей фильтрации.

За последние 30 лет способ "стена в грунте" получил широкое распространение в Беларуси и республиках СНГ. Внедрением,развитием и усовершенствованием этого метода занимались и занимаются БГПА, ВНШОСП, ВНШГС, ЦНИИС, Уральский политехнический институт, Фуда-ментпроект и другие. За рубежом наибольшее развитие метод "стена в грунте" получил во Франции, Италии, Германии, Японии, Чехии, Словакии, в меньшей степени в США, Польше, Венгрии и других.

Для условий Республики Беларусь сотрудники кафедры "Основания, фундаменты и инженерная геология" БГПА под руководством профессора, д.т.н. Соболевского Ю.А. внесли весомый вклад в теорию и практику этого метода. Кафедра создала республиканские нормы РСН-20-87, которые получили известность и используются в СНГ.

Минские метростроители под руководством кафедры ныне являются лидерами по применению метода "стена в грунте" в странах СНГ при строительстве метрополитенов. К 1993 г. возведено пять станций и завершается строительство этим методом еще четырех станций метрополитена, что превышает по объему выполненные объекты метрополитенов городов СНГ.

В главе рассмотрены вида, область применения траншейных и свайных фундаментов, устраиваемых способом "стена в грунте" по РСН 20-87 (Проектирование и устройство траншйных и свайных стен методом "стена в грунте").Приведен обзор технологии возведения подземных конструкций способом "стена в грунте" из монолитного, сборного и сборно-монолитного железобетона.

Для выяснения состояния изучаемой проблемы автором были проанализированы наиболее значимые результаты исследований и внедрения. которые изложены в трудах Абызова А.Г., Алмазова А.Н., Андреева В.М., Большакова Ю.В., Ганичева И.А., Голотова Н.И., Гуменско-го Б.М., Зубкова В.М., Иванова В.Д..Климова В.Т., Королькова В.Н., Косте Ж., Круглицкого H.H., Лапшина Ф.К., Морголина B.W., Никитен-

ко М.И., Оствальд В., Перлея С.М..Перпина В.Г., Раиса В.Ф., Сморо-динова М.И., Снисарэнко в.И., Соболевского Д.Ю..Соболевского Ю.А., Писанко Н.В., Галустова С.А., Федорова B.C., Феоктистова Н.В., Филатова А.Л., Хайфеца В.Б., Чернухина A.M., Шайтарова Л.Р., Шимку-са И., Штоль Т.М., Balthaus Н., Вгошз В., Cemak В., Reese L., Framer I., France E..Schneebli G., Piakowski A., Veder C., Nash J. и других.

Анализ вышеизложенных материалов показал, что глинистая суспензия оказывает значительное влияние на несущую способность траншейных и свайных стен. Глинистые суспензии должны обладать заданными параметрами, главными из которых являются плотность,вязкость, водоотдача и стабильность.

Наибольший интерес при изучении работы конструкций на вдавливание представляют две величины: сила реакции грунта под подошвой фундамента и сила трения по боковой поверхности. Последняя нередко имеет решающее значение в связи с тем, что на дне траншеи остается рыхлый слой шлама под пятой подобного фундамента.

Сила трения по боковой поверхности фундамента проявляется в зоне контакта ев с грунтовыми стенами траншеи, покрытыми глинистой коркой, физико-механические свойства которой зависят, главным образом, от свойств глинистого раствора, времени глинизации, действующего гидравлического напора, фильтрационных, свойств грунта, его бокового давления.

Согласно анализу результатов натурных исследований величины этих сил трения могут колебаться в определенных пределах.

Нужно отметить, что результаты опытов показали, что толщина глинистой пленки увеличивается со временем независимо от типа грунта, на котором она формируется, и глины, из которых готовят глинистый раствор.

Откопки и обслэдования буронабивных свай и траншейных стен, выполненных под глинистой суспензией, подтвердили наличие на боковой поверхности бетона глинистой корки и шлама на дне скважины или траншеи, который снижает несущую способность фундамента.

Во многих методах расчета несущая способность свай и барре-тов характеризуется как сумма сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности. Теоретические ке методы базируются на анализе опытных данных, наблюдений за возведенными и существующими фундаментами, логических предпосылках и наблюдениях.

Для расчета несущей способности как свайных, так и траншей-

ных стен в настоящее время применяют метода, используемые для бу-ронабивных и набивных свай. Для набивных свай определяют несущую способность столбов, барретов -и траншейных стен в соответствии с главой СНиП 2.02.03-85, которая явно не соответствует реальному положению вещей. Расчеты и испытания в натуре указывают на нерациональное использование таких конструкций .

Следует иметь в виду, что предпосылки к расчету свайных фундаментов в большинстве своем исходят из плоской задачи, чему в большей мере соответствуют условия работы траншейных стен и барретов.

Наш были проанализированы типичные деформации и разрушения траншейных стен, приводимые в Еврокоде 7 (Eurocoda Т, Chapter-8 "Retaining Structures" 1992).

Фактор потери устойчивости грунтов основания траншейной стены при вдавливании явился предметом нашего исследования. Превышение сил бокового трения и погружение подошвы стены в шлам является причиной недопустимых деформаций. Этот случай был подкреплен анализом причины, аварии траншейной стены вентиляционной каме-меры станции "Молодежная" Минского метрополитена, произошедшей осенью 1993 года.

Во второй главе описывается методика лабораторных исследований, которые были направлены на изучение характера сопротивления контактного слоя при сдвиге и определение достоверных данных контактного трения в зависимости от влияния глинистой суспензии на прилегающий грунт.

Для решения поставленной задачи лабораторные исследования проводились

- на приборе вращательного сдвига;

- на приборе BGB-25;

- на физических, моделях свай, выполняемых под защитой глинистой суспензии, а при сопоставлении и для свай, устраиваемых "насухо".

Прибор вращательного сдвига (конструкции М.И.Никитенко и Д.D.Соболевского) предназначенный для определения значений контактной сопротивляемости сдвигу по боковой поверхности цилиндрических тел (стволов свай или корней анкеров), был использован для цилиндрических фрагментов набивных конструкций.

Опыты по ним проводились в песке средней крупности (ео=0,6) с целью установления .влияния глинистой суспензии на окружающий

грунт, диаметра фрагмента свай на величину контактного сопротивления сдвигу г и имели двукратную повторность. Всего было выполнено шесть опытов.

Сдвиговой прибор ВСВ-25 (конструкции Гидропроекга) применяется для определения сопротивления сдвигу песчаных и глинистых грунтов без предварительного уплотнения и после уплотнения,был использован для сопоставительных, опытов.

Экспериментальному исследованию подвергались глинистая корка, закольматированный песок и песок с исходными данными.Для определения удельного сцепления с и угла внутреннего трения р кавдого слоя наш были взяты образцы непосредственно из лотков, где мы ранее проводили эксперименты с моделями свай.

Было проведено три серия экспериментов. Всего было сделано девять опытов.

Для изучения бокового сопротивления сдвигу и влияния на него глинистой корки, нами были испытаны на вырывание модельные сваи, изготовленные с применением глинистой суспензии из бентонитов Ма-харадзевского месторождения. С учетом работы конструкции и технологии ее возведения в первой серии опытов моделей свай изучалось влияние размеров на несущую способность свай, а в другой серии опытов был изучен фактор времени глинизации на боковое сопротивление сдвигу, в третьей серии проводилось исследование свай при воздействии выдергивающих усилий как с применением глинистой суспензии и без ее применения. В четвертой йз серии опыты проводились на моделях свай с различной плотностью окружающего песка. Всего было испытано 28 моделей свай.

Во всех опытах учитывалось состоите окружающего паска с различными коэффициентами пористости (ео= 0,69 - 0,77).

Для установления доли бокового сопротивления в несущей способности были испытаны модели одиночных свай на вдавливание. Серии опытов выполнялись для моделей свай, устраиваемых без и с применением глинистой суспензии при их разномасштабности. Исследования проводились в маловлажном песке средней крупности с плотностью р = 1600 кг/м3. Нагружение осуществлялось при помощи домкратов, а перемещение модели под нагрузкой измерялось двумя прогибомарами. После испытания модели откапывались и замерялись их размеры. Всего было выполнено девять испытаний.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям контактного сопротивления сдвигу грунтовой среды по поверхности кон-

струкции б лабораторных условиях в приборах и на моделях свай.

Этим исследованиям предшествовали подбор и корректировка составов глинистых суспензий, где для объектов второй линии Минского метрополитена использовались те ке бентонитовые глины и глины месторождений Беларуси. Опыты по исследованию физико-механических свойств бентонитовой глинистой суспензии проводились согласно РСН 20-87.

На основе результатов проведенных опытов давались рекомендации по применению глинистой суспензии при строительстве траншейных стен методом "стена в грунте" на объектах станций Минского метрополитена "Молодежная" и "Пушкинская" (хоздоговор & 1952/89).

Нами производились измерения толщины глинистой корки на этих объектах после односторонней откопки. Толщина корок по стенкам траншеи в различных грунтах колебалась в пределах:

1,0 мм - для моренных суглинков и супесей;

1,0 - 2,0 мм - для лессовидных суглинков и супесей;

1,5 - 3,0 мм - для мелких и средних песков;

4,0 - 8,0 мм - для крупных и гравелистах песков.

Эти значения мало отличаются от толщин корок, полученных нами в лабораторных опытах на сдвиговых приборах и в скважинах при испытаниях моделей свай.

Опыты на приборе вращательного сдвига показали, что предельная величина контактного сопротивления сдвигу для фрагментов авай с применением глинистой суспензии составила 14 кПа, а без ее применения - 34 кПа. Разрушение грунта при сдвиге локализуется в зоне контакта закольматированного грунта с окружающим песком. Толщина глинистой корки составила примерно 1 - 1,5 мм после выдержки в течение 1,5-3,0 часов, а толщина закольматированного песка составила 10-12 мм.

'Анализ данных испытаний на сдвиговом приборе ВСВ-25 показал, что кольматация песка приводит к появлению в нем сцепления 19 КПа при некотором снижении угла внутреннего трения. Однако наименее прочным слоем является глинистая корка (*> = 14°, С = 20 КПа).

По результатам испытаний моделей свай различных размеров на вырывание можно отметить, что:

- срыв сил бокового трения происходит между песчинками закольматированного слоя и окружающего песка с исходными данными;

- толщина глинистой корки лежит в пределах 1 - 1,5 мм после 1,5 ч. глинизации, толщина закольматированного слоя песка 8-12 мм;

- несущая способность модели свай с применением глинистой суспензии увеличивается с увеличением их размеров;

- на несущую способность в сторону уменьшения влияет усадка бетона.

Нами также отмечено, что передержка глинистой суспензии снижает несущую способность фундамента. Раскопанные модели испытанных свай выявили, что срыв сил бокового трения произошел по сформировавшейся рыхлой глинистой корке толщиной 5 мм. Таким образом можно заключить, что время глинизации играет важную роль в несущей способности фундаментов, устраиваемых способом "стена в грунте", как для сопротивления по боковой поверхности, где- образуется толстая рыхлая корка, так и под пятой, где образуется толстый слой шлама.

По данным экспериментов моделей свай на вырывани при различных технологиях возведения (под суспензией или без нее) и различных плотностей окружающего песка было отмечено, что:

- несущая способность моделей свай, выпо.чненных под глинистой суспензией, значительно меньше, чем для моделей без ее применения;

- сникенио контактного сопротивления сдвигу является результатом образования смазочного заполнителя в зоне срыва в случае применения глинистой суспензии;

- несущая способность моделей свай увеличивается с уменьшением коэффициента пористости окружающего песка.

Согласно анализу результатов испытания моделей свай на вдавливание можно отметить, что:

- при вдавливании несущая способность моделей -свай с применением глинистой суспензии значительно ниже,чем без ее применения;

- боковое сопротивление моделей свай, выполненных под глинистой суспензией, составила около одной пятой от общего сопротивления.

Анализ результатов поведения моделей свай разного масштаба показал, что приближенное моделирование приемлемо для прогнозирования несущей способности и деформагивности натурных фундаментов.

Глава четвертая под названием "Расчет набивных фундаментов на вдавливание в условиях дефицита лобового сопротивления и пути повышения их несущей способности" является завершающей.

В начале этой главы путем элементарного подсчета по формуле

е, - е_ 5 ~ \лама ; + '

где 1г,,„„,.„ - толщина слоя шлама под подошвой стены;

ШЛ2МЭ

е( - коэффициент пористости шлама до срыва конструкции по

боковому контакту с грунтом; е2 - коэффициент пористости шлама после его обжатия,

обосновывается необходимость расчета траншейных фундаментов на вдавливание через учет только сил бокового трения.

Наличие шлама под пятой таких фундаментов дает возможность мобилизовать лобовое сопротивление лишь после весьма значительных деформаций, которые нельзя допускать для столь дорогих .и ответственных конструкций, какими являются барреты и траншейные стены,выполненные по способу "стена в грунте".Для заанкеренных стен значительные вертикальные подвижки могут послужить ослаблению усилий в тягах анкеров и закончиться аварией.

Однако при малом нагружении таких конструкций вертикальной нагрузкой,а также в начальных стадиях их сооружения может оказаться весьма полезной оценка их несущей способности на вдавлиЕаяйе за счет только контактного сопротивления.

Из формулы (1) вытекает, что при начальных коэффициентах пористости бентонитового, полигоригитового, гидрослюдистого шламов соответственно 3,0; 2,5; 2,0 и конечных их значениях 1,0; 1,5; 1,0 при давлении 10 кгс/см2 (1 МПа) и толщине слоя 20 см осадки составляют 100, 55 и 67 мм.

Такого порядка осадки (60-80 мм) буронабивных свай, устроенных под глинистой суспензией, произошли при проходке тоннелей под зданием Облсовпрофа в г.Минске осенью 1988 г. Тогда буронабивные сваи диаметром 630 мм и длиной 15 м служили опорами контура железобетонной плиты, подведенной.под здание.

Для односторонне откопанных заанкеренных траншейных стен важно учитывать действие на величины контактного сопротивления и сил вдавливгния таких факторов, как: усилия в тягах анкеров, их. количества на погонный метр, наклон анкеров, реакцию грунта в зависимости от жесткости частично обнаженных прижимаемых конструкций.

Эти соображения потребовали развить обзор влияния этих факторов по литературным источникам. В обзоре было показано,что эшорк

бокового давления на заанкерешше траншейные стены отличается от кулоновских представлений.

Автор в основном базировался на представлениях о боковом давлении на эмпирических предпосылках,содержащихся в работах Г.П.Чеботарева, К.Терцаги.Р.Пека, А.Спилкера и К.Флаата. Он обратил также внимание на то, что эпюры отпора зависят также и от жесткости конструкций. Этому вопросу большое внимание уделяли Е.Ф.Винокуров, М.И.Горбунов-Посадов, В.А.Флорин, И.А.Симвулиди и другие.

Основным результатом четвертой главы наряду с определением несущей способности барретов только за счет контактного их сопротивления вдавливанию является определение вертикальной (сдвиговой) устойчивости заанкеренных .траншейных стен, частично обнаженных с одной стороны.

Автор, использовав результаты определений сдвиговой прочности глинистых бентонитовых корок, дал метод расчета несущей способности (вертикальной сдвиговой устойчивости) барретов и заанкеренных траншейных стен, как фундаментных конструкций.

Суть этого расчета приведена на рис.1.

В данной главе дается трактовка коэффициента запаса на вертикальную сдвиговую устойчивость подобных стен.Наиболее обобщенным коэффициентом запаса сдвиговой устойчивости является коэффициент в отношении сопротивления сдвигу Рд, где учитывается удельное сцепление и контактное сопротивление трению.

в ^

где - сопротивление грунтов сдвигу, кПа;

Ба = с + *>, где с - удельное сцепление, кПа;

с/ - боковое давление грунта на траншейную стену, кПа; р - угол внутреннего трения, град.

Б - сдвиговое напряжение, кПа;

= ^ет- В + /Н, где гвет- удельный вес стены, кН;

В - толщина стены, м;

- вертикальная проекция усилия анкера, кН;

Н - полная высота стены.

Рис.1. Кривые для определения коэффициента вертикальной сдвиговой устойчивости заанкерных траншейных стен, ослабленных под пятами.

Принятые обозначения:

— Н=30 м;----Н = 20 ы;----- Н=10 м;

1 - В = 0,6 м; 2 - В = 0,8 м; 3 - В = 1,0 м;. 4 - В = 1,2 м.

Таким образом коэффициент запаса устойчивости Рд отражает все факторы,влияющие на вертикальеую сдвиговую устойчивость стены.

Перед проведением оценки вертикальной сдвиговой устойчивости односторонне откопанных стен предлагается определять их глубину заделки по формулам Прандтля и В.В.Соколовского за счет скачка нагрузки в уровне пяты конструкции.

Еаделка при необходимости может быть увеличена из инженерно-геологических и гидрогеологических соображений. В последнем случае продление траншейной стены до водопора диктуется необходимостью совмещения восприятия вертикальной нагрузки с функцией противо-фильтрационной диафрагмы.

По мысли соискателя система графиков подобных приведенному на рис.1, восполняет пробел норм по определению сдвиговой вертикальной устойчивости траншейных стен и барретов, имеющих слабое лобовое опираниэ.

По глубокому убеждению диссертанта метод расчета вертикальной сдвиговой устойчивости барретов и частично односторонне обнаженных заанкеренных стен с сопровождающими его графиками может быть в будущем включен в РСН 20-87 при их очередном пересмотре.

Логическим завершением диссертационной работы автор считает предложение по инъекционному усилению подпятного пространства фундаментных конструкций, возведенных по методу "стена в грунте". Это предложение обосновывается опытом проведения хоздоговорных работ кафедры (хоздоговор Л 1952/89 и хоздоговор № 2523/90), в выполнении которых участвовал и автор настоящей диссертации.

В 1989 году во время проходки тоннелей метрополитена под зданием Облсовпрофа по рекомендации кафедры производилось усиление опирания пят буронабивных свай инъекцией цементного раствора через наклонные скважины,а в 1991 году на территории санатория "Белоруссия" в Мисхоре на южном берегу Крыма были испытаны опытные бурона-бивные сваи (¿=20 м и <*=1,0 м), усиленные инъекцией через трубки в составе арматурных каркасов. Эффект от такого усиления был равносилен достижению примерно одинаковой прочности сваи по бетону и скальному грунту.

Этот опыт усиления в настоящее время отражен в Республиканском нормативном документе - Пособии по проектированию и устройству буроинъекционных анкеров и свай (к СНиП 2.02.03-85), утвержденному Госстроем Республики Беларусь в 1992 году.

Инъекцией цементных растворов под пяты барретов или траншей-

них стен можно добиться существенного увеличения несущей способности фундаментных конструкций на вдавливание либо за счет фильтрационного уплотнения шлама в песчаном окружении либо его отжатия с гидроразрывами в глинистой подпятной выемке.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Применение глинистого раствора в технологии сооружения траншейных конструкций методом "стена в грунте" приводит к образованию контакта из глинистой корки и заколъматированного слоя, соприкасающихся как боковой поверхностью конструкции,так и.с грунтом естественного сложения.

2. Исследования на приборах вращательного среза и прямого сдвига (ВСВ-25) свидетельствуют о том, что наиболее слабым слоем является глинистая корка.

3. Передержка глинистой суспензии приводит к образованию толстой и рыхлой глинистой корки на боковой поверхности, а также слоя шлама под пятой, что значительно снижает несущую способность конструкций, выполненных методом "стена в грунте".

4. Расчет конструкций траншейных стен и барретов на вдавливание при дефиците лобового сопротивления заставляет учитывать их несущую способность только за счет контактного сопротивления сдвигу по боковой поверхности.

5. Предложен графо-аналитический метод расчета и графики для определения несущей способности траншйных стен и барретов на вдавливание без учета сопротивления основания под пятой.

6. Предложенный метод расчета позволит оценивать несущую способность и принимать решения о необходимости усиления подпятно-го основания набивных фундаментов и траншейных стен на определенных этапах строительства.

7. Для увеличения несущей способности тяжело нагруженных траншейных стен и барретов на вдавливание необходимо производить уплотнение забоя траншей или их зачистку.

8. Наиболее эффективным способом повышения несущей способности и уменьшения деформативности траншейных стен и барретов при вдавливании является инъецирование подпятного пространства цементным раствором.

9. Лобовое сопротивление траншейный конструкций и в целом их

несущая способность увеличивается за счет фильтрационного уплотнения шлама при инъецировании цементного раствора в песчаном подпят-ном пространстве либо его отжатием в гидроразрывы в глинистых грунтах.

Основные положения диссертации опубликованы в отчетах о НИР "Разработка и внедрение прогрессивной технологии и конструкций подземного строительства на объектах второй линии Минского метрополитена" (хоздоговор * 1952/89) и "Применение буроинъекционной технологии для противооползневой защиты территории и увеличения надежности оснований корпусов санатория "Белоруссия" в Мисхоре" (хоздоговор Л 2523/90).

РЭЗЮМЕ Абу Фрайха 10раг1м Халаф

"СупраШУленне траншэйных сцен 1 барэта? на ущскванне 1 шлях1 павышэння 1х нясучай здолънасц

Траншейная сцяна, буранаб1Уная паля, барэты, анкерн, глШс-тая суспенз ¡я, корак, шлам, бакавы Щек, ущскванне, зрух, кантакт-нае супраЩУленне зруху, зрухавая ?стойл1васць, мадэльныя эксперы-ментн, зрухавыя прылады, натурныя наз!ранн1, 1н'екцыя.

У дасертацы! внкладзены вын1к1 даследванняу супраЩУлення траншэйных сцен 1 барэта? на ущскванне I шлях1 павышэння 1х нясучай здольнасЩ.

Ва уводзШах пасгаулены мэты ! задачи даследванняу.

У першай частцы на аснове агляду л1таратурных крынЩ даецца анал1з стану пытання па разл1ку на ущскванне канструкцый, выкон-ваемых метадам "сцяна У грунце".

У другой частцы апЮваецца методика даследванняу х&рактару супращулення кантактнага слою на зрух пры Уц1скванн1 траншэйных сцен I барэта?.

Трэцяя частка прысвечана эксперыменталъным даследванням супращулення зруху глШстага корку грунтовага асяроддзя па па-верхн! канструкцы! як у зрухавых. пры ладах, так 1 на мадэлях паляу.

У чацвертай частцы абгрунтоуваецца неабходнасць разл1ку на-б1Уннх траниэйных падмуркаУ на ущскванне праз ул!к тольк! с 1л ба-кавога трэння 1 у сувяз1 з гэтым прыняцця рашэння па увял1чванню лаОавога супраЩУлення.Прапанаваны забяспечаны граф!кам1 разл!ковы метад такога Ул1ку.

Дысертацыйная работа заканчваевда рэкамендацыям1 па узмац-ненню наб1Ушх траншэйных падмуркаУ шляхам 1н'екцы1 цэментнага раствору пад 1х пяты.

-17-РЕЗЮМЕ

Абу Фрайха Ибрагим Халаф

"Сопротивление траншейных стен и барретов на вдавливание и пути повышения их несущей способности"

Траншейная стена, буронабивная свая, барреты, анкеры, глинистая суспензия, корка, шлам, боковое давление, вдавливание, сдвиг, контактное сопротивление сдвигу, сдвиговая устойчивость, модельные эксперименты, сдвиговые приборы, натурные наблюдения, инъекция.

В диссертации изложены результаты исследований сопротивления траншейных стен и барретов на вдавливание и пути повышения их несущей способности.

Во введении поставлены цели и задачи исследований.

В первой главе на основе обзора литературных источников дается анализ состояния вопроса по расчету на вдавливание конструкций, выполняемых методом "стена в грунте".

Во второй главе описывается методика исследований характера сопротивления контактного слоя на сдвиг при вдавливании траншейных стен и барретов.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям сопротивления сдвигу глинистой корки грунтовой среды по поверхности конструкции как в сдвиговых приборах, так и на моделях свай.

В четвертой главе обосновывается необходимость расчета набивных траншейных фундаментов на вдавливание через учет только сил бокового трения и в связи с этим принятия решений по увеличению лобового сопротивления. Предложен снабженный графиками расчетный метод такого учета.

Диссертационная работа заканчивается рекомендацией по усилению набивных траншейных фундаментов путем инъекции цементного раствора под их пяты.

18 Resume

•Abu Fraiha Ibrahim Khalaf

"Diaphragn walls and barrets resistance to pressing in and the ways of increasing their bearing capacity"

Diaphragm wall,cast-ln-place pile, barrets, anchors, slurry, crust, mud, lateral pressure, pressing in, shear, contact shear resistance, shear stability, models experiments, shear devices, natural observations, injection.

The research results on diaphragm walls and barrets resistance to pressing In and the ways ol Increasing their bearing capacity are presented In the thesis.

The aim and the tasks of the ressearch are stated in the Introduction.

In the first chapter on the basis oi the literature survey the problem of designing .on pressing in structures made_ by the "diaphragm walling" method is analyzed.

In the second chapter the research technique on defining the contact layer resistance to shear while pressing in glaphragm walls and barrets is described.

In the third chapter the experimental research on resistance to clayey soil crust shear over the structure surface is given for shear devices and for physical models as well.

In the fourth chapter the necessity of diaphragm's design Is grounded by calcululations regarding of their skin friction. In connection with this is taken solution • to increase the tip resistance. It is also suggested here the method of calculations including the use of graphs.

The Ph.D.thesis is concluded by recommendation of strengthening the diaphragm walls footings by the use of cement injection.