Опыт проведения испытаний по международному стандарту ASTM в сложных грунтовых условиях города Астаны

Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2012, №2. А.С.Тулебекова, А.Ж.Жусупбеков, Ж.А.Шахмов, С.Б.Енкебаев Опыт проведения испытаний по международному стандарту ASTM в сложных грунтовых условиях города Астаны ( Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана, Казахстан). Рассматривается испытания грунтов сваями на примере строительного объекта "Посольство США"г.Астана, проводимых в соответствии с требованиями американского стандарта ASTM и отечественного ГОСТа. Приведены результаты испытаний, требования стандарта, его анализ.. 1. Введение В последние годы, строительство Казахстана претерпевает значимые изменения, связанные с освоением современных высокотехнологичных строительных технологий ведущих зарубежных компаний. Прогресс строительства Казахстана, обязан, прежде всего, широкомасштабному и массовому строительству по всей Республике Казахстан, в частности в относительно новой столице Астане. Появление высоких зданий и сооружений в новой столице, с ее проблемными грунтовыми условиями требует надежного проектирования оснований и фундаментов. Данным требованиям отвечают свайные фундаменты, которые являются одними из самых востребованных типов фундаментов на строительных площадках Казахстана, целесообразность использования которых объясняется высокой несущей способностью, надежностью, экономической и технологической эффективностью. Необходимо отметить, что в настоящее время увеличивается объем строительства иностранных компаний, которые применяют свои стандарты и нормативы. Критерии в отечественных нормативных документах (ГОСТы и СНИПы) зачастую отличаются от критерий и показателей в зарубежных нормах. Таковыми является американский стандарт ASTM D1143/D1143M-07 и ГОСТ 5686-94- стандарты, предъявляющие требования к методикам проведения испытаний грунтов сваями [1,2]. 2. Характеристика объекта Посольство США в г.Астана расположено на правом берегу реки Есиль (Рисунок 1). Территория г.Астаны расположена на Казахском щите, на котором не проявляются тектонические явления и поэтому территория не является сейсмоактивной. Фундамент запроектирован свайного типа. Все сваи представляют собой сваи двутаврового сечения типа, изготовленные из стали.. Рисунок 1- Посольство США,г.Астана. 3. Инженерно-геологические изыскания В геологическом строении участка изысканий принимают участие: среднечетвертичные современные отложения, представленные суглинками, глинами с линзами песка гравелистого 126. А.С.Тулебекова, А.Ж.Жусупбеков, Ж.А.Шахмов, С.Б.Енкебаев. и суглинка, гравелистыми грунтами; элювиальные образования, представленные суглинками с включениями дресвы и щебня, песчаников и алевролитов, дресвяно-щебенистыми грунтами; и алевролиты элювиальные образования по среднеюрским породам. Сверху все перечисленные отложения перекрыты почвенно-растительным слоем. Геолого-литологический разрез площадки показан на Рисунке 2.. Рисунок 2- Геолого-литологический разрез грунта у скважины. 4. Испытания грунта сваями Проведение испытаний металлических свай проводились в соответствии с требованиями ГОСТа 5686-94 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"и ASTM D 4945-00 "Standard Test Method for High Strain Dynamic Testing of Piles". Проектом было предусмотрено проведение динамических испытаний на девяти пробных металлических сваях. Длина металлических свай 12 м. Проведение динамических испытаний производилось при помощи сваебойной установки Junttan PM-20 (Финляндия) с гидравлическим молотом ННК-5А со следующими характеристиками: общий вес гидравлического молота - 8755 кг; масса ударной части молота - 5000 кг; масса свайного наголовника - 835 кг. Из произведенных расчетов было принято, что при динамических испытаниях металлические сваи погружаются по следующим предварительным критериям: для проектной нагрузки рабочей сваи, равной 600 кН, отказ 1,25 см; для проектной нагрузки рабочей сваи, равной 400 кН, отказ 1,67 см. 127. Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2012, №2. Результаты динамического испытания свай показаны на Рисунке 3.. к Рисунок 3-Графики зависимости количества ударов К и отказов е от глубины погружения L после наращивания длины свай. Результаты статических испытаний данных четырех свай показали отрицательные 128. А.С.Тулебекова, А.Ж.Жусупбеков, Ж.А.Шахмов, С.Б.Енкебаев. результаты, дальнейшее испытание остальных шести свай не имело смысла, после чего было принято решение о наращивании длины свай и забивки их до определенных отказов.. а. б. в. г Рисунок 4.- Графики зависимости осадки S от нагрузки P. 129. Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2012, №2. После наращивания длины свай и дополнительной забивки опытных металлических свай, были проведены повторные испытания грунтов статическими нагрузками. Статические испытания проводились таким же образом, что и при предыдущих испытаниях. Результаты статических испытаний металлических свай после наращивания длины свай Рисунке 4. 5. Принципиальные отличия стандартов ГОСТ 5686-94 и ASTM D1143 ГОСТ регламентирует только два из шести измерений, предусмотренных ASTM. Согласно обоим стандартам нагрузка на сваю передается гидравлическим домкратом, устанавливаемым между оголовком сваи и опорной балкой и определяется косвенным образом на основании измерения давления в гидросистеме домкрат-насос. Однако отечественный стандарт не учитывает, что при использовании двух и более домкратов необходимо каждый оснастить своим манометром помимо общего на коллекторе. Это позволяет контролировать работу домкратов и предупреждать возможные неравномерности их работы, из-за которых может произойти срыв испытаний[3]. В некоторых случаях преобразователи осевого перемещения сваи могут показывать разнаправленное перемещение, что можно объяснить не параллельностью опорной балки и горизонтальной плоскости оголовка сваи. ГОСТ не дает указаний как поступить в данном случае,ASTM же указывает установить преобразователи бокового смещения, чтобы отследить развитие эксцентричных нагрузок при смещении центра передачи нагрузки к оси сваи и компенсировать их расчетными методами. Это позволит избежать неверных результатов испытаний или их срыва. Для измерения перемещений нижней части сваи относительно ее оголовка служит преобразователь осевого перемещения. Такое измерение позволит более точно определить осадку грунта под острием сваи, а при наличии в свае пустот отделить реальную осадку грунта от сжатия некачественной сваи. Для этих целей ASTM предлагает использовать систему измерений из штокового индикатора смещения, установленного на оголовке сваи, и контрольного стержня, упирающегося в выбранную точку вдоль оси в нижней части сваи. В случае не осевой установки предполагается установка двух стержней и индикаторов на одинаковом расстоянии от оси сваи противоположно один к другому. Для стержней оборудуются трубки, внутри которых они могут свободно перемещаться. Трубки устанавливаются в скважину перед заливкой ее бетоном. Упираться стержни должны в пластинку (вкручиваться в гайку), закрепленную в сваю. Преобразователь силы для измерения бокового сопротивления сваи служит для измерения силы трения по боку сваи по всей длине. Таким образом, можно определить распределение бокового сопротивления сваи. Число и места установки преобразователей определяется в программе испытаний и устанавливается вдоль оси сваи или парно на одинаковом расстоянии от оси противоположно друг к другу. Заключение Проведение испытаний в соответствии с требованиями ASTM делает их более надежными и дает исчерпывающую информацию о ходе процесса испытаний и об окончательных их результатах. Актуальным вопросом сегодня является обновление отечественных стандартов, внесение дополнений, гармонизации с зарубежными нормами. Но необходимо отметить, что указанный процесс должен происходить постепенно. В первую очередь необходимо адаптировать зарубежную техническую документацию к национальной технологической среде; разработать соответствующие методики оценки соответствия; обучить строителей, проектировщиков, разработать соответствующие обучающие программы, справочники и руководства. ЛИТЕРАТУРА 1 ГОСТ 5686-94.Грунты. Методы полевых испытаний сваями.1996. 130. А.С.Тулебекова, А.Ж.Жусупбеков, Ж.А.Шахмов, С.Б.Енкебаев. 2. ASTM D1143/D1143М-07. Standard. Test Methods for Deep Foundations Under Static Axial Compressive Load., ASTM International.2007. 3 Б.С.Смолин, В.В.Захаров, В.В.Пузанов. Требования международного стандарта ASTM, его анализ и проблемы // Сборник "Геотехнические проблемы мегаполисов".2010.-№1.-С.22-25. Ә.С.Төлебекова, А.Ж.Жусұпбеков, Ж.А.Шахмов, С.Б.Енкебаев Астана қаласы күрделi топырақ жағдайындағы халықаралық ASTM стандарты бойынша сынақты жүргiзу тәжiрибесi Бүл мақалада МеСТ 5686-94 және Американдық стандарт ASTM 1143/D1143М-07 нормативтерiнiң талаптары бойынша топырақтарды қадалармен сынау тәжiрибесi қарастырылады. Стандарттардың талаптары бойынша сынақ әдiстемелерi және стандарттардың принциптұк айырмашылықтары кептiрiлген A.S.Tulebekova, A.Zh.Zhusupbekov, Zh.A.Shakhmov, S.B.Yenkebayev Experience of testing according to international standard ASTM on problematical soil ground of Astana In this paper presents pile testing considering requirements GOST 5686-94 and ASTM D1143/D1143M-07.Procedure of piling tests presented by normative and showed difference between standards.. Поступила в редакцию 12.01.12 Рекомендована к печати 30.01.12. 131.