Сравнительный анализ свай различных конструкций в инженерно-геологических условиях г. Ханоя (Вьетнам)

А.Ю. Прокопов, Нгуен В.Н., Чан Д. Ч.

Ростовский государственный строительный университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: Применение новых технологий в области проектирования фундамента и анализ конструкций свайных фундаментов для высотных зданий в сложных геологических условиях Вьетнама.

Ключевые слова: свайный фундамент, конструкции, инженерно-геологические, слой, грунт, проектирования, высокий, норм, несущая способность, железобетонные сваи, глубина, метод.

В настоящее время во Вьетнаме применяется свайный фундамент описываемый в прикладных исследованиях и получивший распространения в крупных проектах, высотных зданий в районах со сложными геологическими условиями. Наряду с развитием новых технологий в проектировании и строительстве здания, применение свайного фундамента является оптимальным решением в строительстве высоких зданий в Ханое [6-7]. Активное применение свайных фудаментов объясняется тем, что они обладают экономической эффективностью, благодаря ряду принципиальных преимуществ: возможность сооружения свай большого диаметра, высокая несущая способность, ограничение влияния на существующую застройку.

Характерной особенностью геологического строения территории Ханоя является наличие в разрезе мощной толщи слабых грунтов и интенсивное проявление опасных геологических процессов природного и техногенного характера. Одним из наиболее опасных природно-техногенных процессов на территории г. Ханой является оседание поверхности, вызванное интенсивными откачками подземных вод для водоснабжения и, как следствие, сопровождающееся деформациями зданий и сооружений [1-3].

Геологическое строение территории Ханоя в направлении сверху вниз представлено мягкопластичной глиной, песком, суглинком, распространяющимися до глубины 40 – 60 м. Глубже залегают гравийные и скальные грунты, преимущественно малосжимаемые песчаники. Таким образом, большинство свай заглубляются ниже границы гравия или песчаника [5].

Для увеличения несущей способности куста свай в инженерно-геологических условиях г. Ханоя применяется 2 новым метода: метод устройства буронабивных свай с нагнетанием насосами тампонажного цементного раствора для формирования наконечника сваи большого поперечного сечения и метод установления железобетонных свай с предварительно напряженной арматурой [4, 8-11].

В результате анализа и эмпирических расчетов по эффективности применения метода устройства нагнетания цементного раствора для формирования наконечника буронабивных свай происходит увеличение силы трения между грунтами и сваями от 50-55% и силы сопротивление наконечника свай вышее 40-45%. Тогда повышения несущей способности сваи с теми же параметрами длины, диаметра, арматуры содержимого, отмечают от 1,5-1,7 раза (рис. 1). Эффективно устроиство буронабивных свай соотносительно с типами грунтов, которые возможно сверлить на глубину в слои гравия или каменной структуры . Этот тип стратиграфической структуры распространен в Ханое. После применения буронабивных свай в некоторых зданиях в Ханое, по сравнению с традиционной методикой строительство может снизить стоимость фундамента здания от 20 до 25% (таб. 1).

Таблица 1

Сравнения эффективности в экспериментальной работе 2-ух вариантов, использующих буронабивные сваи диаметром D1000 D1200 (область 3-7, ул. Ланг Ха, Тхань Суан района, Ханой).

Параметр	Вариант 1 (обычный метод)		Вариант 2 (новый метод)
	D1000	D1200	D1000	D1200
Глубина свай (m)	51,2	51,2	51,7	51,7
Расчетная нагрузка (тонн)	400	600	700	1000
Испытательная нагрузка (тонн)	800	1200	1400	2000
Количество свай для всего здания	92	104	34	72
Стоимость: миллионов Донг / тонн полезной нагрузки	0,2		0,15

Рис 1: Диаграммы отношения сжимающей нагрузки и деформация

(пунктирная линия - обычный метод. Сплошная линия - метод устройства буронабивных свай с нагнетанием насосами тампонажного цементного раствора).

Однако в одной из работ с использованием железобетонных свай столкнулись со многими проблемами, которые могут быть обьяснены с тем, что к фундаменту здания не гарантируются необчодимой несущей способности. Усиление и ремонт сталкиваются с многочисленными трудностями и требуют значительного много финансирования. Таким образом, разработки Вьетнама исползования предварительно напряженных железобетонных свай имеют много преимуществ по сравнению с использованием железобетонных свай.

Конкретные расчеты, сравнивающие несущую способность предварительно напряженных железобетонных свай и обычных железобетонных свай в той же геологической среде на глубиное 30м (табл. 2).

Метод 1: Использование сборных железобетонных свай: размер поперечного сечения сваи принимаем 40 х 40 см, тип армироваие 4φ22, класс бетона В22,5, длина свай 10м и отметка нижнего конца сваи 30м.

Метод 2: Использование буронабивных свай: наружный диаметром D = 600(мм), тип армироваие 12φ14, класс бетона В22,5 и отметка нижнего конца сваи 40м.

Метод 3: Использование железобетонных свай с предварительным напряжением: наружный диаметр D = 500 (мм) толщина свай d = 90 (мм), расчетная прочность Rb= 60МПа (600 кгс/см²), длина сваи L = 15м, растягивающее напряжение бетона f_tu = 75 кгс/см², предварительно напряжение арматуры N = 14φ7.1 и Усиленная арматура f_pu = 14500 кгс/см².

Таблица 2

Таблица сравнение несущей способности этих методов.

	Предварительно напряженные железобетонные сваи D = 500мм	Сборные железобетонные сваи 40х40см	Буронабивные сваи D = 600мм
площадь поперечного сечения сваи (см^2)	1159,25	1600	2827,43
Несущая способность по грунтам (кН)	887,78	790,12	1460,54
Общая площадь поперечного сечения арматуры (см^2)	5,60	15,20	21,55
Вес одного метра длинных свай (кгс/м)	289,81	400	706,86

Из расчета и сравнения можно увидеть: Площадь поперечного сечения железобетонных свай с предварительным напряженым будет наименьшей и приводит к минимальному собственному весу, таким образом, отмечается и экономя определенного объема для свай.  Но несущая способность железобетонных свай с предварительным напряженым больше железобетонных свай.

С той же геологической и проектной глубиной, несущая способность железобетонных свай с предварительным напряжением наибольшая , как правило, из-за повышенного сопротивления наконечника сваи. Способность бетона при растяжении выше, чем у обычных железобетонных свай. Тогда он устойчив к коррозии лучше.

Общая площадь арматуры для однои сваи меньше, чем для обычной железобетонной свай, что экономически выгодно.Стоимость на 1м обычных железобетонных свай выше, чем 1м железобетонных свай с предварительным напряжением. Таким образом, используя железобетонные сваи с предварительным напряжением имеем сваи с высокой несущей способностью, увеличениям срока работ и высокой экономической эффективностью.

Литература

1. Чан В.Т., Фи Х.Т., Чан К.К. Слабые грунты и опасные геологические процессы и явления на территории города Ханой (Вьетнам) // Ханойский университет транспорта и коммуникаций, Вьетнамского института геологических наук, Ханой, Вьетнам. 2014. С. 1-2.

2. Фи Х.Т. Оценка и прогноз оседания земной поверхности в результате извлечения подземных вод на территории г. Ханой (Вьетнам). 2014. С. 115-121.

3. Нгуен Д.М. Инженерно-геологическое обеспечение освоения подземного пространства г. Ханоя (Вьетнам): Автореф. дис. ... канд. геол.- минер. наук. СПб., 2010.

4. Нгуен З.Н. Взаимодействие буронабивных длинных свай с грунтовым основанием с учетом фактора времени. 2007. С. 7-8.

5. TCVN 9398 : 2012. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Ханой. 2012.

6. TCVN 10304:2014 Свайный фундамент - Проектирование стандартный. Ханой. 2014.

7. Проф. д-р Нгуен Д.Т. Учебный план оснований и фундаментов // Ханой строительный университет. 2011.

8. TCXD 197: 1997 Строительные нормы Вьетнама. Высотное здание - руководство для строительства буронабивных свай. Ханой. 1997.

9. Нгуен В.Х. Научная информация 112 № 10 / 9-2011. Журнал технологии строительства. Улучшенная несущая способность буронабивных свай фундаментов по технологии ударов мыть - Эффективного применения в области Ханой. Ханой. 2011.

10. TCVN 7888:2008 Предварительно напряженных железобетонных свай. Ханой. 2008.

11. Лам В.Ф., Чан Х.Н. Некоторые проблемы в применении предварительно напряженных железобетонных свай во Вьетнаме // Конференция технологий науки №12. 2011.

References

1. Tran V.T., Phi K.T., Tran Q.Q. Weak soils and dangerous geological processes and phenomena in the city of Hanoi (Vietnam) // Hanoi University of Transport and Communications, the Institute of Geological Sciences of Vietnam, Hanoi, Vietnam. 2014. pp 1-2.

2. Phi K.T. Assessment and forecast of the earth surface subsidence due to the extraction of underground water in the city of Hanoi (Vietnam). 2014. pp 115-121.

3. Nguyen D.M. Geotechnical software development of underground space of Hanoi (Vietnam): Abstract. Dis. ... Cand. geol.- miner. Sciences. St. Petersburg., 2010.

4. Nguyen D.H. Interaction long bored piles with soil foundation based on the time factor. 2007, pp 7-8.

5. TCVN 9398: 2012 Surveying in construction - General requirements. Hanoi. 2012.

6. TCVN 10304:2014 Pile Foundation – Design Standard. Hanoi. 2014.

7. Prof. Dr. Nguyen DT Curriculum bases and foundations // Hanoi University of Civil Engineering. 2011.

8. TCXD 197:1997 Construction standards in Vietnam. High rise building - Guide for construction of bored piles. Hanoi.1997.

9. Nguyen V.H. Scientific information 112 number 10 / 9-2011. Journal of construction technology. Improved bearing capacity of bored pile foundation technology beats wash - effective application in Hanoi. Hanoi. 2011.

10. TCVN 7888:2008 Pretensioned Spun Concrete Piles. Hanoi. 2008.

11. Lam V.P., Tran K.H. Some problems in the use of prestressed concrete piles in Vietnam // Conference Science Technology №12. 2011.