• Название:

    Обоснование эффективной буроопускной технологии свайных работ в условиях Якутии

  • Размер: 1.36 Мб
  • Формат: PDF
  • или

    Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный
    университет

    На правах рукописи

    САВВИНА Александра Егоровна

    Обоснование эффективной буроопускной технологии
    свайных работ в условиях Якутии

    05.23.08. - Технология и организация строительства

    Диссертация на соискание ученой степени
    кандидата технических наук

    Научный руководитель
    д.т.н., профессор Бадьин Г.М.

    Санкт-Петербург 2001

    Содержание

    Стр.
    Введение

    4

    Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования
    ГГ

    Характеристика климатических и мерзлотно-грунтовых

    условий строительства в республике Саха (Якутия)
    1.2.

    8

    Характеристика конструктивных и технологических

    решений устройства свайных фундаментов в условиях
    республики Саха (Якутия)

    10

    Выводы

    20

    Цель и задачи исследования

    21

    Глава 2. Теоретические исследования по выбору и обоснованию
    оптимальной технологии устройства буроопускных свай в
    условиях Якутии
    2.1. Выбор показателей эффективности строительных процессов
    и определение их весомости при вариантном проектировании

    22

    2.2. Методика сравнительного анализа и выбора оптимального
    варианта возведения свайных фундаментов

    26

    2.3.Выбор оптимального варианта возведения свайных
    фундаментов в условиях Якутии

    30

    2.4. Пример расчета при выборе буровой машины
    ударно-канатного действия

    37

    Выводы

    39

    Глава 3. Совершенствование технологии устройства буроопускных
    свай на основе анализа технологических процессов
    3.1. Проведение натурных наблюдений

    40

    3.2. Исследования по нормативно-технологическому обеспечению
    процессов устройства буроопускных свай в условиях Якутии
    3.3. Оценка экономической эффективности совершенствования
    2

    47

    нормирования труда

    59

    Выводы
    Глава 4. Экспериментальные исследования свойств растворов
    для буроопускных свай
    4.1. Растворы для заполнения пазух при устройстве
    буроопускных свай в условиях вечномерзлых грунтов

    63

    4.2. Исследования по определению марочной прочности
    различных растворов

    66

    4.3. Исследования водостойкости растворов

    70

    4.4. Исследования по определению температуры и
    продолжительности замерзания растворов

    70

    4.5. Исследования по определению сопротивления мерзлого
    раствора сдвигу по поверхности смерзания с материалом
    фундамента

    ,

    74

    4.6. Особенности технологии устройства буроопускных свай
    при заливке в скважины раствора с композиционным
    гипсовым вяжущим

    81

    4.7. Оценка экономической эффективности совершенствования
    технологии устройства буроопускных свай в условиях Якутии

    85

    Выводы

    88

    Общие выводы

    89

    Библиографический список использованной литературы

    91

    Приложения

    105

    3

    Введение

    Сложные

    мерзлотно-грунтовые

    и

    климатические

    условия

    регионов

    Крайнего Севера предопределяют выбор таких методов строительства, которые
    имеют минимальную стоимость, трудоемкость и продолжительность работ
    нулевого цикла.
    Характерными

    особенностями

    строительства

    любых

    объектов

    в

    республике Саха (Якутия) являются высокие трудовые, материальные и
    стоимостные затраты возведения фундаментов, которые составляет 30-40% от
    общей стоимости здания, а продолжительность этих работ достигает 70 %
    общего срока строительства объекта.
    В республике свайные фундаменты зданий и сооружений устраиваются, в
    основном,

    буроопускным

    способом,

    который

    в

    массовом

    строительстве

    применяется с 70-х годов. Высокая стоимость, наличие «мокрых» процессов,
    продолжительный срок вмерзания свай свидетельствуют о наличии серьезной
    проблемы

    в

    области

    технологии

    погружения

    буроопускных

    свай

    в

    вечномерзлые грунты, так как имеют место случаи разрушения зданий
    возведенных по I и II принципам

    использования вечномерзлых фунтов как

    основания. Обследования состояния объектов в г.Якутске показали, что 195
    зданий

    находятся

    в

    аварийном

    состоянии

    и

    подлежат

    ремонтно-

    восстановительным работам в 2002-2003 гг.
    Актуальность
    повышения

    данного

    эффективности

    исследования'
    и

    обусловлена

    совершенствования

    необходимостью

    технологии

    свайного

    фундаментостроения в условиях вечномерзлых грунтов.
    Целью диссертации является

    обоснование эффективной технологии

    устройства буроопускных свай в вечномерзлые грунты, обеспечивающей
    снижение трудозатрат, сроков и стоимости строительства, повышение качества
    и надежности свайных фундаментов.
    Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:


    осуществлен анализ имеющихся разработок в области исследований и

    возведения свайных фундаментов в вечномерзлые грунты, а также различных
    растворов, применяемых для буроопускных свай;


    разработаны

    методика

    и

    алгоритм

    вариантного

    проектирования

    технологии устройства свайных фундаментов в вечномерзлые фунты по 1
    принципу;


    определялись варианты средств механизации при бурении скважин и

    изготовлении буроопускных свай;


    выполнен сравнительный анализ вариантов технологических решений

    при устройстве свайных фундаментов буроопускным способом;


    осуществлялся

    выбор

    и

    обоснование

    технологических

    решений

    производства свайных работ в условиях г.Якутска;


    установлены зависимости скорости ударно-канатного и вращательного

    бурения от климатических и фунтовых условий;


    исследовались фактические трудозатраты и определялись нормы

    времени на устройство буроопускных свай в условиях вечномерзлые фунты,
    которые сопоставлялись с расчетными и нормативными (СНиП, Госстрой
    РС(Я), региональные единичные расценки);


    оценивались возможности и технологичность использования новых

    композиционных растворов для буроопускных свай;


    определялась технико-экономическая

    эффективность

    применяемых

    инженерных решений и технологических разработок.
    На

    рис.1

    приведена

    структурная

    схема

    проведения

    научных

    исследований.
    Научная новизна работы состоит в следующем:


    теоретически

    подтверждена

    обоснована,

    целесообразность

    экспериментально

    применения

    и

    буроопускной

    практически
    технологии

    устройства свайных фундаментов жилых зданий в условиях г.Якутска с учетом
    конструктивных,

    технологических

    и

    эксплуатационных

    требований

    строительства в вечномерзлые фунты и их дальнейшей эксплуатации;


    определено влияние климатических и фунтовых условий и других

    Проблема
    —' •

    Основные цели
    и задачи

    Повышение качества и эффективности свайного фундаментостроения на ВМГ ( I принципу)
    »

    — • »
    » ­
    • «•

    • ' —

    Сохранение мерз­
    лого состояния
    ВМГ в процессе
    строительства и
    эксплуатации

    Снижение
    трудоза­
    трат, ме­
    ханизация
    процессов

    Анализ конструктивно­
    технологических реше­
    ний возведения свайных
    фундаментов на ВМГ

    Т
    Содержание исследова­
    ний в области техноло­
    гии и организации
    строительства
    Результаты теоретиче­
    ских и эксперименталь­
    ных исследований

    Щ
    Нормы • времени для
    устройства свай буро­
    опускным способом





    Практическое внедре­
    ние результатов

    Исследование
    основ­
    ных технологических
    свойств растворов для
    буроопускных свай на
    ВМГ
    Составы
    растворов
    (марочная прочность,
    температура и срок за­
    мерзания,
    прочность
    смерзания со сваей)
    т •­

    Технологический рег­
    ламент
    «Приготовле­
    ние цементно­гипсово­
    грунтового
    раствора
    для буроопускных свай
    на строительной пло­
    щадке
    в
    условиях
    ВМГ»



    '

    , .... .

    Жизнеобеспе­
    чение и охра­
    на окружаю­
    щей
    среды.
    Экологиче­
    ские задачи



    Т
    Вариант, технол.
    проектирование
    свайных фунда­
    ментов на ВМГ

    V

    .——.



    Сокращение
    сроков
    строитель­
    ства

    Многофакторный анализ и
    учет условий строительства и
    особенностей
    возведения
    свайных фундаментов на ВМГ

    3>

    «г
    Руководящий техниче­
    ский материал на уст­
    ройство буроопускных
    свай в условиях ВМГ

    ^

    Анализ и моделиро­
    вание
    энергоресур­
    сосберегающих
    тех­
    нологий

    :

    Обоснование и разра­
    ботка оптимальных тех­
    нологий
    возведения
    свайных
    фундаментов
    на ВМГ

    Повышение ка­
    чества и надеж­
    ности свайных
    фундаментов на
    ВМГ



    ^

    Методы и средства

    Экономия
    материаль­
    ных и энер­
    гетических
    ресурсов

    т ,

    V

    Методическое обеспечение
    технологических решений
    при подготовке к возведе­
    нию свайных фундаментов

    Сбор, анализ ТЭП
    элементов констр,­
    технолог. решений
    свайных фунда­
    ментов (ВМГ)



    »

    Методика вариантного про­
    ектирования и выбора кон­
    структивно­технологических
    решений возведения свай­
    ных фундаментов на ВМГ

    Многокритери­
    альный
    выбор
    оптимальных
    решений

    ят



    _ _ _ _ _ _ _ _ М|
    ¥

    ' '

    Алгоритм для выбора опти­
    мальной технологии устрой­
    ства свайных фундаментов в
    ВМГ



    Оптимальная
    технология уст­
    ройства свайных
    фундаментов
    в
    условиях г. Якут­
    ска

    Рис. г Структурная схема выполнения научных исследований и внедрения результатов диссертации.

    1

    факторов влияния на технологаю производства свайных работ;
    • установлены

    зависимости скорости бурения

    ударно-канатного

    и

    вращательного бурения скважин от климатических и грунтовых условий;


    научно обоснованы оптимальные режимы технологических процессов

    устройства буроопускных свай на основе фактических и расчетных норм
    времени выполнения работ;


    предложены модели технологических процессов, на основе которых

    разработаны новые нормативные требования и технологические условия на
    устройство буроопускных свай в вечномерзлые грунты;


    исследованы основные свойства грунтовых растворов и предложены

    их рациональные составы для устройства буроопускных свай на основе
    композиций с гипсовым вяжущим, позволяющие сократить сроки вмерзания
    буроопускных свай, снизить их стоимость, повысить несущую способность;
    разработана технология применения строительных смесей на строительной
    площадке;


    определена оптимальная область и экономическая эффективность

    применения буроопускной технологии устройства свайных фундаментов в
    условиях г.Якутска.

    Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

    1.1. Характеристика климатических и мерзлотно-грунтовых условий
    строительства в республике Саха (Якутия)

    Выбор методов организации и технологии строительства на вечномерзлых фунтах во многом определяется суровыми природно-климатическими и
    мерзлотно-фунтовыми условиями.
    Якутия расположена на северо-востоке Азиатской территории России,
    почти половина ее находится за Полярным кругом и по СНиП 2.0 ГО 1.-82
    «Строительная климатология и геофизика» относится к подрайонам 1А и 1Б.
    ^^ЯкffcкoeltQi^o короткое, засушливое с относительно высокими темпера'турами днем и сравнительно низкими ночью, возможны любые направления
    ветра в связи^усилением циклонической деятельности. Относительная влаж­
    ность воздуха в июле на большей территории 60-^-70%. Зима характеризуется
    резко выраженным антициклоническим режимом погоды и поэтому малоснеж­
    ная, сухая, кроме того возникают сильные приземные инверсии из-за постоян­
    ных слабых ветров или штилей. Минимальные температуры колеблются в зави­
    симости от района республики от -46 °С на побережьях и островах, до -71 '^С в
    Оймяконе. По мере удаления вглубь республики зимой наблюдаются густые
    туманы, которые приурочены к населенным пунктам. Полярная ночь длится с
    октября по февраль, при этом работы на стройплощадках ведутся при искусст­
    венном освещении.
    Высота снежного покрова в Центральной Якутии 30-^50 см, на западе
    республики 40-г45 см, на больших высотах северо-востока Якутии и около югозападных фаниц 50 см и более. Плотность снега к началу таяния 0,16 ^0,18
    г/см\

    средняя годовая температура воздуха в республике -10-^-11 °С. Про­
    должительность теплого периода со средней суточной температурой выше О'^С

    составляет 155-ь165 дней в центральных и юго-западных районах, 105^107 дней
    на побережьях морей. Холодный период длится 204 -ь 260 дней.
    По всей территории республики распространены мощные толщи много­
    летней мерзлоты для которых характерно высокое содержание льда и различ­
    ных солей: NaCl, MgCb, СаСЬ и СаЗОд. Деятельный слой грунта составляет 0,3
    м в тундровой зоне^до 2 м в центральных районах, на юге чуть больще.
    Автором рассматривается район Центральной Якутии, который распола­
    гается между 60 и 64° с.ш. и 120 и 135° в.д. Окраины района сложены палеозой­
    скими отложениями, а внутренняя часть - юрскими, меловыми, третичными и
    четвертичными отложениями, которые представлены заиленными породами: в
    верхней части разреза - супесями и суглинками, а в нижней - песками и галеч­
    никами. На преобладающей части площади района мощность многолетнемерзлых пород находится в пределах 300

    600 м, в юго-восточной части 100

    250

    м, в центре северной части до 600 м и более. Температура многолетнемерзлых
    пород на глубине 20 м изменяется от -2°С до -5°С, в северной части -6°С

    9°С.

    В районе Якутска, в пределах первой и второй надпойменных террас,
    преимущественно распространены до глубины 10-^15 м пылеватые пески и су­
    песи. Суглинки встречаются редко в виде выклинивающихся линз незначитель­
    ной мощности. До глубины 1-7-2 м залегают в основном супесчано-суглинистые
    грунты светло - коричневой окраски. К югу от широты Якутска верхние слои
    отложений представлены пылевато-глинистыми супесями серого цвета с широ­
    коразвитым комплексом подземных льдов, местами до 15 м и более.
    Из вышеизложенного следует:
    1. Строительство в Якутии ведется в сложных экстремальных природноклиматических условиях, что обуславливает более продолжительные сроки
    строительства, а также ведет к увеличению трудоемкости и стоимости выпол­
    нения работ.
    2. На производство работ нулевого цикла влияют следующие факторы:
    мерзлотно-грунтовые условия, длительность зимнего периода, полярная ночь,
    большие значения отрицательных температур наружного воздуха, значитель9

    ные скорости ветра, осадки в виде дождя.

    1.2. Характеристика конструктивных и технологических решений
    устройства свайных фундаментов в условиях Якутии

    Вечномерзлые грунты могут использоваться в качестве основания по
    двум принципам [113]:
    а) 1 принцип - вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом
    состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода
    эксплуатации сооружения;
    б) 2 принцип - вечномерзлые грунты основания используются в оттаян­
    ном или оттаивающем состоянии.
    Для сохранения мерзлого состояния грунтов основания устраиваются
    вентилируемые подполья, сезонные охлаждающие установки, охлаждающие
    трубы, а также может применяться очистка снега с территории застройки, про­
    дувка скважин холодным воздухом.
    При строительстве в Якутии зданий и сооружений по 1 принципу основ­
    ными типами фундаментов являются свайные и столбчатые, типа "колонна с
    башмаком".
    Столбчатые фундаменты эффективны в тех случаях, когда неглубоко за­
    легают крупнообломочные и скальные породы (например, в г.Алдане, п.Тикси,
    п.Чульман), при необходимости зафужения фундаментов сразу после их возве­
    дения, а также на площадках с массивами льда.
    Наиболее широко применяются в условиях республики свайные фунда­
    менты, которые впервые для фажданских и жилых зданий начали возводиться
    с 1952 года. За это время были созданы разнообразные конструкции свай и
    свайных фундаментов, сложились определенные методы технологии и органи­
    зации их возведения. Большой вклад в развитие и усовершенствование техно­
    логии устройства свайных фундаментов в условиях вечномерзлых грунтов вне-

    ели известные ученые следующих организаций: НИИОСП им. Герсеванова,
    СПбЗНИПИ, СПбГАСУ, СПбВИТУ, Институт мерзлотоведения СО РАН,
    Красноярский ПромстройНИИПроект и другие.
    Сваи служат фундаментами для жилых, гражданских, промышленных
    зданий, а также для инженерных сооружений на вечномерзлых грунтах. Мате­
    риалом для свай, в основном, является железобетон, металл и дерево. Железо­
    бетонные сваи используются повсеместно по территории республики. Из всего
    многообразия

    конструктивных форм наиболее распространены сваи квадрат­

    ного сечения. При строительстве по 1 принципу сваи работают, как висячие, то
    есть передают нагрузку на вечномерзлые грунты, как боковой поверхностью,
    так и торцом. Например, сваи длиной до 6 м передают боковой поверхностью
    от 50 до 70% нагрузки и 50-^-30% торцом, а сваи длиной от 8 до 24 м 80-^90%
    боковой поверхностью и 20^10% торцом.
    Металлические сваи представляют собой стальные цельнотянутые трубы
    диаметром 25-4-100 см, их внутренняя полость может быть заполнена бетоном
    или грунтом. Сваи применяются в малоэтажном строительстве, при невозмож­
    ности доставки железобетонных свай к месту строительства, и обычно при воз­
    ведении опор различных трубопроводов.
    Деревянный свайный фундамент устраивают для временных зданий и со­
    оружений, а также для постоянных деревянных зданий. Сваи изготавливают из
    круглого леса стандартного размера (длиной до 8,5 м и диаметром до 36 см),
    преимущественно из хвойных пород. Если деревянные сваи находятся ниже
    уровня грунтовых вод или полностью погружены в вечномерзлые грунты, срок
    их службы практически неофаничен.
    По условиям применимости и способам погружения в вечномерзлые
    фунты сваи подразделяются на: буроопускные, опускные, бурозабивные и бурообсадные [113].
    Буроопускные сваи (рис. 2) пофужаются в предварительно пробуренные
    скважины, диаметр которых на 5 см больше их наибольшего поперечного сече­
    ния. Перед их пофужением в скважины заливают различные растворы. Сваи

    используются во всех фунтах со средней температурой -0,5°С и ниже. Облада­

    ///

    ///

    ют рядом преимуществ: наиболее универсаль-

    1п

    б)

    а)

    (7л> ш ные по применимости в различных мерзлотно-

    ///

    ттт

    А

    /

    у

    у


    /

    фунтовых условиях; маловероятно их повреж­
    дение при пофужении; небольшой обофев
    фунтов при устройстве свай; возмолсность ох­
    лаждения фунтов через скважины,

    А-А

    подго­

    товленные для свай; точность погружения в
    плане и по глубине; возможность погружения

    Рис. 2. Буроопускная свая;
    а - скважина с раствором;
    б - установленная свая

    свай любого поперечного сечения и длины.
    Имеют следующие недостатки: наличие "мок­

    рых процессов"; высокая стоимость и трудоемкость; необходимость в сложной
    и мощной буровой технике; потребность в транспортных коммуникациях; про­
    должительное время набора несущей способности; необходимость соблюдения
    определенной температуры грунтового раствора.
    Опускные сваи (рис. 3) погружаются в предварительно оттаянный грунт
    (зона оттаивания грунта не более двух наибольших поперечных размеров сваи).
    Они применяются в твердомерзлых грунтах,
    содержащих не более 15% крупнообломочных
    включений при температуре грунта ниже 1,5°С. Преимущества: нет необходимости в
    сложной технике; небольшая стоимость и тру­
    Б-Б

    доемкость; значительная скорость пофужения; повышение в песчаных грунтах несущей
    способности свай на 20-30% по сравнению с

    Рис. 3. Опускная свая:
    а - оттаянная скважина;
    б - установленная свая

    буроопускными сваями, когда пазухи между
    стенками скважины и сваей заполняются гли­
    нистым раствором. Основные недостатки: ог-

    раничения по применению из-за температуры грунтов и крупнообломочных
    12

    включений- значительный обогрев грунтов; продолжительный срок вмерзания
    свай; возможность выпучивания свай в процессе вмерзания; повышенная льдистость промороженного после оттаивания грунта по сравнению с окружающим;
    сложность соблюдения техники безопасности при отгаивании грунтов паровой
    иглой из-за возможности выбросов из скважины кипящей грунтовой массы; ус­
    ложнение технологии погружения свай в пески.
    Бурозабивные сваи- (рис.4) погружаются-забивкой в лидерные скважины,
    диаметр которых меньше наибольшего поперечного сечения сваи. Применяют­
    ся в пластичномерзлых грунтах без крупно-

    V
    б)
    77Г-77Г

    а)

    хххт

    обломочных включений. Сваи быстро вмер­

    ттхт

    тттт

    зают в грунт, незначительно' обогревая его;

    В

    в

    точно погружаются в плане; при бурении
    скважин объем буровых работ в 2-2,5 раза

    в-в
    ^
    ;

    меньше по сравнению с буроопускным; отсутствуют "мокрые процессы"; в настоящее
    время существуют единые механизмы для

    Рис. 4. Бурозабивная свая:

    бурения и забивки, меняется только навесное

    б - погруженная свая

    оборудование. Недостатки: ограничения по

    а - скважина;

    применению из-за температуры грунтов и крупнообломочных включений; по­
    вреждения свай при забивке; повышенные требования к прочности свай, точно­
    сти размеров и качеству подготовки скважин; сложность погружения до про­
    ектной глубины; необходимость в тяжелом оборудовании; потребность в транс­
    портных коммуникациях.
    Бурообсадные сваи погружаются в грунт путем его разбуривания в забое
    через полость сваи с периодическим осаживанием погружаемых свай. Приме­
    няются в сложных инженерно-геокриологических условиях и при наличии
    межмерзлотных подземных вод.
    Кроме перечисленных видов свай в вечномерзлых грунтах применяются
    буро набивные сваи. Технологический цикл изготовления свай включает в себя:
    13

    бурение скважин, устройство при необходимости уширений, установку арма­
    турного каркаса, бетонирование скважины с помощью бетонолитной трубы, из­
    влечение трубы и уплотнение бетона, формирование головы сваи и уход за бе­
    тоном. Сваи целесообразно применять при больших сосредоточенных и гори­
    зонтальных нагрузках, на площадках со сложными геологическими условиями,
    при невозможности доставки к месту строительства готовых свай, при отсутст­
    вии строительных кранов с грузоподъемностью, необходимой для установки го­
    товых свай. Недостатки буронабивных свай: наличие "мокрых процессов", при­
    менение сложной и дорогой техники, сложность контроля за качеством изго­
    товления свай, невозможность изготовления при низких температурах наружно­
    го воздуха.
    Бурение скважин в вечномерзлых грунтах производится механическим,
    тепловым и комбинированным способами. Классификация, область примене­
    ния, а также основные недостатки и достоинства приводятся на рис. 5.
    Выбор свай и технологии их погружения зависят от следующих факторов:
    мерзлотно-грунтовых условий (температура грунта и наружного воздуха, льдистость, состав, влажность грунта, наличие грунтовых вод и их агрессивность);
    конструктивных особенностей сооружения; стоимости материалов и работ; тру­
    доемкости процессов; наличия машин и механизмов.
    Несущая способность свай, которая определяется сопротивлением сдвигу
    ее боковой поверхности и сопротивлением грунта под торцом сваи, является ве­
    личиной не постоянной, так как напрямую зависит от температуры вечномерз­
    лых грунтов. В связи с этим, главной задачей при устройстве свайных фунда­
    ментов в вечномерзлые грунты была и остается, по сей день, задача погружения
    свай с минимальным нарушением естественного состояния грунта, и в первую
    очередь, его температуры. Поэтому выбор способа погружения свай в вечномерзлые грунты сначала производится по мерзлотно-грунтовым условиям пло­
    щадки строительства. Если площадка имеет такие мерзлотно-грунтовые харак­
    теристики, которые не оставляют сомнения в выборе того или иного способа
    14

    С1





    о
    Пневмо­шарошечное
    03

    и

    оо

    я

    Резцово­шнековое

    П)
    X


    I

    0я3
    к
    о
    о

    ш

    <

    р:

    X

    5 2

    оо
    о
    , со
    а:

    «

    о

    о

    я я X
    к

    о оа> 'о

    о
    оо
    о
    СП
    о
    го

    о
    о
    яо
    »я

    <



    (?

    о
    о
    Водяные иглы

    о
    ?^

    со
    со

    з;
    от
    от
    £
    X

    О
    а>

    ы

    ^1

    Паровые иглы

    н
    в>
    я
    о¿3
    ю
    оЯс

    я

    о
    я
    со

    Водяные иглы

    3

    &

    я
    60
    со

    Паровые иглы
    Электронагреватели

    43
    X

    о
    а
    о
    о
    о
    о»
    Е
    я
    хз
    о

    о
    о\

    я
    яя

    о
    ю
    яя03
    Яс

    Область
    Высоко­
    темпера­
    турные
    ВМГс
    огран.
    рупнооб.
    включ.

    о

    "I
    С о1 5

    а, 5

    кк

    Любые
    ВМГ, но с
    ограниче­
    нием
    валунов

    ВМГс
    вкл., при
    наличии
    гр. вод и
    прослоек
    талого гр.

    ВМГс
    крупнооб.
    вкл., с
    прослой­
    ками и
    линзами
    льда

    применения
    II прин­ I прин­
    цип
    цип
    стро­
    стро­
    итель­ итель­
    ства
    ства

    II принцип
    строительст
    ва

    Низкотемператур.
    ВМГ,без
    прослоек
    гравия,
    гальки и
    линз льда

    Песчаноглин.
    грунты с
    крупнооб.
    вкл. до
    30%

    Любые
    ВМГ,
    крупнооб.
    вкл. до
    20% и
    валуны 2

    4%

    Достоинства

    Высокое
    качество
    скваж.

    Высокая
    произвол.,
    малая энер­
    гоемкость,
    незначи­
    тельный
    прогрев гр.

    Использ. Использо­
    для проч­ вания при
    ных грун­ крупнооб.
    тов доло­
    вкл.,
    та, для др. грунто-вых
    шнек
    водах

    ?

    Заполне­
    ние лиде­
    ра грун­
    том обра­
    зует проб­
    ку, труба
    лидера без
    наконеч­
    ника быст­
    ро изнаши­
    вается

    Ограниче­
    ния по при­
    менению в
    грунтах с
    крупнооблом.вкл.,
    трудоемка
    установка
    обсадки

    Установки
    недороги,
    просты и
    мобильны

    Невысокая
    стоимость и
    трудоемкость,
    нет
    необходимости
    в дорогой и
    слож. технике

    По мере
    оттаивания
    грунта не
    происхо­
    дит его
    перемеши­
    вания

    Недостатки
    Произво­
    Малая
    дитель,
    произвоменьше,
    дительн.,
    чем у уд.большая
    кан. и
    трудоем­
    вращ. бур.,
    кость, вода
    прим.при
    при
    огранич.
    бурении,
    объеме
    пульпа
    работ

    Скорость
    Значительный
    бур. в
    прогрев грун­
    Предвари­
    водонатов, продол­
    тельная
    сыщ. глин. жительный срок
    проходка
    вмерза-ния
    гр. (15-20
    скважины
    свай,
    м/ч)
    вращатель­
    меньше,
    повышенная
    ным
    льдистость
    чем в
    способом
    грунта после
    песках
    оттаивания
    (20-30 м/ч)

    Продолжение рис. 5.

    Высокая
    произво­
    дитель­
    ность

    t

    Высокая
    стоимость
    и энерго­
    емкость,
    большая
    масса
    станка

    Скважина
    Высокая
    не прогре­
    производ.,
    вается, нет
    нет обсад­
    обсад-ки,
    ки, СКВ.
    пере­
    правильн.
    менное
    формы
    сечение

    У

    Примене­
    ние воды
    при
    бурении,
    извлече­
    ние
    пульпы

    Смерза­
    ние керна
    Ч/
    лидером ;гр
    унты
    сильно
    прогреты;
    демонтаж
    и перевоз,
    оборудов.

    погружения, то его стоимость, продолжительность и трудоемкость особой роли
    в процессе выбора не играет. Но, если мерзлотно-грунтовые условия позволяют
    применение нескольких способов погружения свай, их окончательный выбор
    должен основываться

    на показателях стоимости, трудоемкости и продолжи­

    тельности.
    В настоящее время фундаменты зданий и сооружений в Якутске возво­
    дятся по 1 принципу и являются свайными. В массовом строительстве - это же­
    лезобетонные сваи квадратного сечения 30x30 см, 40x40 см и длиной от б до 12
    м. Однако, необходимо отметить, что существует несколько зданий с другими
    решениями фундаментов: столбчатые фундаменты, типа "колонна с башмаком"
    установленные на сборные и монолитные фундаментные плиты; монолитная
    поверхностная плита с проветриваемым подпольем, образованным сборными
    железобетонными рамами и монолитными ленточными фундаментами; фунда­
    менты, состоящие из пирамидальных свай и свай-оболочек, а также фундамен­
    ты из буронабивных свай.
    До середины 70-х годов сваи погружали опускным способом. Из-за ряда
    существенных недостатков этого способа, а также в связи с расширением парка
    высокопроизводительных буровых машин на смену опускному способу пришел
    буроопускной. Некоторое время сваи погружали комбинированным способом: в
    деятельном слое грунта предварительно пробуривалась скважина, далее грунт
    оттаивался паром. Способ применялся при засоленности деятельного слоя
    грунта. Сейчас сваи погружают только буроопускным способом. Хотя грунты в
    Центральной Якутии, в основном низкотемпературные, и в этих условиях сваи
    можно было бы погружать опускным способом, который за прошедшие 20 лет
    значительно усовершенствован. Например, предложена технология, которая по­
    зволяет уменьшить размеры оттаянной зоны грунта, то есть размеры оттаянной
    скважины всего в 1,5 раза больше диагонали поперечного сечения сваи, что да­
    ет сокращение сроков вмерзания свай [30 .

    17

    Следует признать тот факт, что сравнение вариантов различных способов
    погружения свай подходящих для заданных мерзлотно-грунтовых условий, в
    Якутске не производится. Также обстоят дела и со сравнением вариантов ком­
    плексной механизации свайных работ: объективный анализ с учетом макси­
    мального количества технико-экономических показателей мащин отсутствует и
    выбор машин основывается на опыте руководителя предприятия, имеющего
    парк буровых машин и, кроме того, зависит от их технического состояния. В
    конечном итоге, отсутствие вариантного проектирования технологий устройст­
    ва свайных фундаментов может вызвать удорожание строительства, увеличить
    его продолжительность и трудоемкость.
    В Якутске бурение скважин производится вращательным способом ма­
    шинами: БМ-127/Като/, БКМ-1501, БМ-2001, СО-2, Айчи и ударно-канатным
    способом станками: БС-1м, БС-2м и БС-Зм. Производительность машин враща­
    тельного бурения от 5 м/час до 20 м/час. Вращательное бурение является высо­
    копроизводительным, малоэнергоемким и что, немаловажно, незначительно
    прогревает мерзлые грунты. Однако существует и ряд недостатков: затруднения
    по проходке скважин в условиях города (в верхних слоях грунта могут встре­
    чаться фрагменты металлических труб, бетонных и асфальтовых покрытий) и
    при наличии крупнообломочных включений. Машины БМ-127, БКМ-1501, Ай­
    чи имеют гидравлические системы, что является в условиях Севера существен­
    ным недостатком.
    Станки ударно-канатного действия малопроизводительны и процесс бу­
    рения ими трудоемок, но при наличии в грунте крупнообломочных включений,
    грунтовых вод, при необходимости установки обсадки они незаменимы. Станки
    БС-1м и БС-2м на гусеничном ходу и не имеют гидравлических систем, станок
    БС-Зм тоже на гусеничном ходу, но имеет гидравлическую систему.
    После бурения, по сложившейся технологии устройства буроопускных
    свай в Якутске, в скважины заливают цементно-песчаный раствор, при ударноканатном бурении для фундаментов опор теплотрасс, скважины заполняют
    18

    пульпой, затем устанавливают сваю и доливают раствор. Сваи объединяют
    ленточным ростверком: монолитным или сборным. Монолитный ростверк уст­
    раивают для сборно-монолитных и промышленных зданий и сооружений, а
    также при строительстве из мелких и крупных блоков, а сборный ростверк при
    возведении крупнопанельных зданий.
    Несущая способность буроопускных свай определяется продолжительно­
    стью их вмерзания в вечномерзлый грунт. В зависимости от среднегодовой
    температуры грунта, времени года и способа бурения срок колеблется от 1 до
    70 суток [12, 32, 84, 120, 126]. Срок вмерзания буроопускных свай на строи­
    тельной площадке определяется по графику [94], представленному на рис.6.


    ш
    о
    л
    н
    о
    о

    100

    X

    75

    к

    50

    ю
    о
    о
    о
    с
    о

    I

    >^
    о

    (U
    X

    X

    25

    л

    н
    S
    о
    о

    X

    XI

    XII

    I

    II

    III

    IV

    V

    VI

    VII

    VIII

    IX

    X

    Х1

    ХП

    I

    Месяц установки сваи

    н

    о

    Рис. 6. График для определения роста несущей способности буроопускной сваи
    при температуре вечномерзлых грунтов на глубине 10 м -3°С и при расстоянии
    между осями свай 2,6 3,2 м
    Обобщение

    опыта

    строительных

    организаций

    и

    анализ

    научно-

    технической литературы показывает, что дальнейшее совершенствование мер
    по снижению стоимости, продолжительности и трудоемкости устройства свай­
    ных фундаментов в вечномерзлых грунтах, а также по повышению их качества
    19

    и надежности необходимо вести по следующим основным направлениям: обя­
    зательное вариантное проектирование организации и технологии работ нулево­
    го цикла; разработка и применение технологических процессов на основе ис­
    пользования техники,

    приспособленной

    к работе

    в суровых

    природно-

    климатических и мерзлотно-грунтовых условиях, а также на основе комплекс­
    ной механизации и автоматизации свайных работ.

    Выводы

    На основе выщеизложенного следует:
    1. Строительство в Якутии ведется в сложных экстремальных природноклиматических условиях, что обуславливает более продолжительные сроки
    строительства, а также ведет к увеличению трудоемкости и стоимости выпол­
    нения работ;
    2. На производство работ нулевого цикла влияют следующие факторы:
    мерзлотно-грунтовые условия, наличие вечной мерзлоты, длительность зимнего
    периода, полярная ночь, большие значения отрицательных температур наруж­
    ного воздуха, значительные скорости ветра, осадки в виде дождя;
    3. Основным способом погружения свай в условиях Якутии в настоящее
    время является буроопускной способ, который наряду с известными преимуще­
    ствами имеет и ряд существенных недостатков, таких как, например, наличие
    «мокрых» процессов, высокая стоимость и продолжительный срок вмерзания
    свай;
    4. Обобщение опыта строительных организаций

    и

    анализ

    научно-

    технической литературы показывает, что дальнейшее совершенствование мер
    по снижению стоимости, продолжительности и трудоемкости устройства свай­
    ных фундаментов в вечномерзлых грунтах, а также по повышению их качества
    и надежности необходимо вести по следующим основным направлениям: вари­
    антное проектирование организации и технологии работ нулевого цикла; разра20

    ботка и применение технологических процессов на основе использования тех­
    ники, приспособленной к работе в суровых природно-климатических условиях,
    а также на основе комплексной механизации и автоматизации свайных работ.
    В связи с проведенным анализом вопроса исследователь ставит перед со­
    бой следующие задачи.

    Цель и задачи исследования

    Целью диссертации является обоснование эффективной технологии уст­
    ройства буроопускных свай в вечномерзлые фунты, обеспечивающей сниже­
    ние трудозатрат, сроков и стоимости строительства, повышения качества и на­
    дежности свайных фундаментов.
    Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие ос­
    новные задачи:
    • осуществить анализ имеющихся разработок в области исследований и
    возведения свайных фундаментов в вечномерзлые фунты, а также различных
    растворов, применяемых для буроопускных свай;
    • разработать методику и алгоритм вариантного проектирования техно­
    логии устройства свайных фундаментов в вечномерзлые фунты по 1 принципу;


    выполнить сравнительный анализ вариантов технологических реше­

    ний при устройстве свайных фундаментов буроопускным способом;
    • осуществить выбор и обоснование технологических решений произ­
    водства свайных работ в условиях г.Якутска;


    исследовать фактические трудозатраты и определить нормы времени

    на устройство буроопускных свай в условиях вечномерзлые фунты;


    оценить возможности и технологичность использования новых компо­

    зиционных растворов для буроопускных свай;


    определить технико-экономическая эффективность применяемых ин­

    женерных решений и технологических разработок.
    21

    Глава II. Теоретические исследования по выбору и обоснованию
    оптимальной технологии устройства буроопускных свай
    в условиях Якутии

    2.1. Выбор показателей эффективности строительных процессов
    и определение их весомости при вариантном проектировании

    Вариантное проектирование возведения фундаментов на вечномерзлых
    грунтах ставит своей целью выбор оптимального решения по следующим пунк­
    там: принцип строительства; вид и конструкции фундамента; технология, орга­
    низация и механизация работ по его устройству.
    Каждый вариант, участвующий в сравнении описывается, множеством
    различных характеристик (показателей эффективности, частных критериев оп­
    тимальности). Если рациональный вариант выбирается по одному критерию
    оптимальности, например, по минимуму стоимости или трудоемкости работ,
    особенных затруднений процесс выбора не представляет. Но чаще всего жела­
    тельно чтобы, выбранный вариант был экономичным, менее трудоемким, га­
    рантировал определенное качество, надежность и долговечность, то есть часть
    показателей эффективности нужно максимизировать (качество, надежность,
    долговечность), а другую минимизировать (стоимость, трудоемкость, продол­
    жительность). В этом случае выбор должен быть сделан с учетом большого ко­
    личества частных критериев оптимальности, то есть возникает необходимость
    решения многокритериальной (многоцелевой) задачи. В решении таких задач
    основная трудность заключается в разной размерности критериев, поэтому сна­
    чала необходимо перейти к безразмерным единицам.
    Вторым этапом является определение весомости (значимости) критериев
    оптимальности, при этом устанавливается степень важности каждого из показа­
    телей. Далее применяя, какой либо метод многокритериальной оценки и много22

    целевого выбора определяется ряд предпочтительности (область предпочти­
    тельности) вариантов.
    Методы многоцелевого выбора и многокритериальной оценки часто
    нельзя использовать без нормирования частных показателей эффективности изза того, что они имеют различную физическую природу и, как следствие, раз­
    личную размерность. При нормировании показатели эффективности приводят­
    ся к безразмерному виду.
    Нормирование показателей может производиться трансформацией шкалы
    по формулам [45'
    X1^

    , когда л:у =Ху тах; х,у =

    , когда X/ = х^ тт,

    (2.1)

    где Х} - оптимальное значение для каждого показателя эффективности.
    Кроме того, нормирование может быть произведено методом нормализа­
    ции векторов по формуле [45]:
    (1-1,ти-1,п).

    (2.2)

    Полученные по выражениям (2.1) -^(2.2) числа не имеют размерностей,
    поэтому можно сравнивать нормализованные значения различных показателей.
    При определении весомости показателей эффективности на основе эн­
    тропии разноразмерные показатели приводятся к такому виду, чтобы наилуч­
    шей величиной каждого показателя являлась бы наибольшая. Такое преобразо­
    вание может быть осуществлено по формулам (2.1). Далее проводится преобра­
    зование матрицы решений, в процессе которого определяются показатели [45]:
    й > = ^ . К ' = 1.'"^/ = >.")-

    (2.3)

    /=1

    Уровень энтропии Е] определяется для каждого показателя эффективно­
    сти по следующей формуле [45];
    т

    Еу--к^,Р,\пр,^,
    1=1

    23

    [1 = \т;] = \п),

    (2.4)

    где к=1:1п т.

    Уровень изменчивости ]-го показателя на множестве выбираемых техно­
    логических решений строительного производства, определяется показателем
    [45]
    0-1^)

    (2.5)

    Если все разноразмерные показатели эффективности одинаково важны,
    то есть, нет субъективных или экспертных оценок их весомости, то весомость
    разноразмерных показателей эффективности определяется по формуле [45]:
    4,-4^

    Л^-Ц

    (2.6).

    м

    Алгоритм определения весомости показателей эффективности на основе
    энтропии представлен на рис.7.

    Преобразование исходных данных в матрицу принятия

    решения Р

    Нормализация матрицы решения в матрицу Р

    Определение уровня энтропии Щ для всех ПЭ

    Определение уровня изменчивости dj показателей

    Определение значимости (весомости) ПЭ

    Рис.7. Блок-схема алгоритма определения весомости показателей
    эффективности на основе энтропии
    Определение весомости показателей эффективности может выполняться
    методами экспертных оценок. В этом случае вычисления показателей эффек­
    тивности выполняются в матричной форме. Сравнение показателей эффектив­
    ности производится попарно, с тем, чтобы установить в каждой паре наиболее
    важный (значимый).
    24

    в матрицу парных сравнений (М1) все показатели эффективности запи­
    сываются дважды в одном и том же порядке; в верхней строке и в крайнем ле­
    вом столбце. Эксперты проставляют оценку на пересечении строки (]) и столб­
    ца {{) для двух сравниваемых показателей эффективности, если показатель эф­
    фективности в столбце более предпочтителен, чем в строке, то ставится 1, в
    противном случае 0. Главная диагональ матрицы не заполняется; на ней про­
    ставляются О или прочерки.
    Во второй матрице (М2) даны результаты ответов всех экспертов, при­
    нявших участие в экспертизе. В этой матрице приводится процентное отноше­
    ние (доля случаев), когда показатель эффективности / является более значимым
    по сравнению с показателем] от общего количества полученных оценок.
    В третью матрицу (МЗ) записываются результаты основного преобразо­
    вания, представляющего собой шкалирование, основанное

    на законе сравни­

    тельных суждений; разности между оценками обладают нормальным распреде­
    лением. Процедура построения шкальных оценок состоит в том, чтобы исполь­
    зуя таблицу нормированного нормального распределения .обратить наблюдае­
    мые отношения ?,у (матрицу М2) в ожидаемые 2,у [45];
    С(г^;) =Р^у = ¡-^'''^dt + ]-^''-^dt

    Таким образом, в матрице МЗ каждая оценка

    (2.7)

    это различие между / и ]

    в стандартных отклонениях, сумма этих оценок 2, =


    /=1

    Далее используя результаты, приведенные в матрице МЗ и приравняв
    сумму Zi оц енок сдинице, определяют величины значимости показателей эффек­
    тивности.
    Результаты экспертной оценки могут считаться достаточно надежными,
    если эксперты показали хорошую согласованность.
    Проверка на непротиворечивость проводится в следующем порядке; рас­
    чет разности Z¡ - 2у; преобразование разности по таблицам нормального рас­
    пределения в 0(2); определение Р, = 0,5+Ру; расчет отклонения /1,у ­ различие
    25

    между расчетным процентным соотношение числа случаев, когда 1 превосходит
    по значению у; сравнение значений трех средних линейных отклонений /Ду/=
    Е1л^:М с

    максимальным абсолютным /^,у/тах, при условии 1л^тах^1А]1 оцен­

    ки считаются непротиворечивыми.
    Надежность экспертизы проверяется коэффициентом конкордации [45]:

    где к - число экспертов; «-количество показателей эффективности;
    е = 1П-^1^,+С^С^,

    Г Д е ^ = Т77Т7—лл- С „
    2{{К-1УУ-"

    (2.9)

    =

    2{{Ы-1)!)-

    Коэффициент конкордации Ж принимает значения от О до 1, если мнения
    экспертов полностью согласованы Ж=7. Изменения Ж от О до 1 соответствуют
    увеличению степени согласованности мнений экспертов.
    На рис.8 приводится блок-схема алгоритма экспертной оценки методом
    парного сравнения.

    2,2. Методика сравнительного анализа и выбора оптимального
    варианта возведения свайных фундаментов

    Метод определения предпочтительности вариантов на основе критерия
    близости к идеальной точке заключается в формировании обобщенного крите­
    рия на основе отклонения вариантов решений от так называемого идеального
    варианта, составленного из лучших показателей эффективности сравниваемых
    вариантов.
    При использовании метода определения предпочтительности вариантов
    на основе обобщенного критерия Кбит необходимо учитывать, что большее

    26

    1. Составление матрицы парных сравнений

    2. Проведение опроса экспертов (заполнение матрицы)
    1

    ^

    3. Суммирование результатов опроса всех экспертов
    4. Составление матрицы Р
    5. Составление матрицы 2
    6. Определение нормированных величин значимости показателей эф­
    фективности

    7. Проверка непротиворечивости. Определение Zj - Zj и Рц

    8. Расчет отклонений Ашо от ожидаемого Ру

    9. Расчет среднего линейного отклонения |,Ашо |

    10. Нахождение наибольшего значения | Дшо | max

    нет

    11. Удовлетворяется ли условие
    1 Ашо 1 max

    < 3 1 Дшо |?

    ^

    • да
    12. Вычисление значений 0
    13. Определение величины Ш

    Рис. 8. Блок-схема алгоритма экспертной оценки методом
    парного сравнения
    значение какого-либо показателя всегда лучше, чем меньшее значение этого же
    или же хуже. Это зависит от возрастания или убывания функции полезности.
    Все показатели должны быть кардинальными (числовыми). Если имеются ор27

    динальные (качественные) показатели, то они должны быть квантифицированы.
    Кроме того, должны быть назначены (определены) величины весомости показа­
    телей эффективности или же приняты равноценными.
    Вычисления выполняются в следующей последовательности;
    Этап 1. Определение нормализованной матрицы решений. Целью этапа
    является получение безразмерных величин разноразмерных показателей эффек­
    тивности. В результате получается матрица принятия решений

    Р.

    Этап 2. Определение взвешенной нормализованной матрицы решений. С
    этой целью матрица Р умножается на вектор величин весомости показателей
    Р*~[Р][ч]- Если величины весомости отсутствуют, принимается Р*=Р.
    Этап 3. Определение идеального и негативно-идеального вариантов. Оп­
    ределение идеального варианта осуществляется по выражению [45^
    /г = 1,п

    -{f:j;

    л^Л2.10)

    где J - множество индексов показателей, для которых большие значения
    являются лучшими; /' - множество показателей, меньшие значения которых яв­
    ляются лучшими.
    Негативно-идеальный вариант конструируется следующим образом [45];
    а ={[{mmf,.IJGj),

    (max у:./у eJ')]//=

    = ( / - , / / , . . . , / „ - } .(2.11)

    Этап 4. Определение меры разделённости (расстояния) вариантов. Рас­
    стояние между /-М и идеальным а' вариантами [45];
    Ш-f/y

    ;V/;/ = l , / ^ . (2.12)

    Расстояние между /-м и негативно-идеальным вариантами [45];
    T(A-fj~r ^"^'^' = 1^1. (2.13)
    /=1

    Этап 5. Определение относительной близости сравниваемых вариантов к
    идеальному варианту по выражению [45];

    28

    Ке^^-^^^'^и-Хт,

    (2.14)

    где 0< Кбит,^1, причём

    1,

    О,

    если а{=а
    если а1=а'

    Блок- схема алгоритма представлена на рис.9.
    1. Составление исходной матрицы принятия решений

    2. Нормализация матрицы

    5. Определение идеального варианта
    3
    6. Определение негативно-идеального варианта

    7. Определение меры разделенности между реальным и идеальным вариантами

    8. Определение меры разделенности между реальным и негативно-идеальным
    вариантами
    9. Определение относительной близости сравниваемых вариантов к идеальному

    10. Построение ряда предпочтительности вариантов

    Рис. 9. Блок-схема алгоритма определения предпочтительности вариантов
    на основе критерия близости к идеальной точке

    29

    2.3. Выбор оптимального варианта возведения свайных
    фундаментов в условиях Якутии

    Вышеприведенная методика вариантного проектирования была исполь­
    зована при выборе оптимального варианта возведения свайных фундаментов в
    условиях Якутии (на примере г.Якутска). Для этого был составлен алгоритм ва­
    риантного проектирования возведения фундаментов (рис. 10).
    В Якутске грунты основания низкотемпературные (в среднем -3°С), ис­
    пользуются по 1 принципу, фундаменты свайные железобетонные. Следуя ал­
    горитму, сначала выбирается оптимальная конструкция сваи. В городе устраи­
    вались следующие основные виды свай; квадратные, прямоугольные, пирами­
    дальные, восьмигранные. При выборе рассматривались технико-экономические
    показатели представленные в табл. 1.

    Технико-экономические показатели различных конструкций свай
    длиной 8 м для вечномерзлых грунтов
    Таблица 1

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13

    Ед.
    Вид свай по сечению
    изм. Квадратная Прямоугольная Пирамида 8-угольная
    Несущая способность
    т
    85
    50
    114
    100
    Расход бетона
    1,31
    0,65
    1,36
    0,61
    Расход стали
    кг
    244,57
    142
    391,1
    77,6
    Марка бетона
    300
    300
    300
    300
    Длина сваи
    м
    . 8
    8
    8
    8
    Сечение сваи
    см
    40x40
    20x40
    30x30
    40x40
    Диаметр скважины
    475
    мм
    498
    346
    650
    Способ погружения
    б/о, 0
    б/о, 0
    б/о
    б/о+о
    Применяемый раствор
    а,б,в,г
    а,б,в,г
    а,б
    б
    Стоимость сваи (1999 г.)
    руб
    3785
    2794,31
    4193
    4553,85
    Затраты труда на устройство ч-час
    91,464
    70,17
    91,63
    70,64
    сваи при уд-канатном бурении м-час
    33,43
    33,35
    25,77
    25,85
    То же при вращательном бу­ ч-час
    29,44
    30,47
    23,73
    20,63
    рении
    27,86
    27,77
    20,60
    м-час
    18,63
    Количество рабочих в звене
    4
    4
    4
    чел.
    14
    тэп

    Примечание:
    1. По пункту 8: буроопускной способ - «б/о»; опускной - «о»; 2. По пункту 9: а - цементнопесчаный раствор; б - глинисто-песчаный; в - известково-песчаный; г- другой

    30

    Сбор и анализ исходных данных

    Инженерногеокриологические
    изыскания

    ехнологические и конст­
    руктивные особенности
    здания или сооружения

    2 принцип

    Столбчатый

    4

    Монолитные

    4



    Мелкого заложения

    Комбинированные
    (сборно-монолитные)

    Опускной
    способ

    Бурозабивной
    способ

    Комбинированный
    способ

    Ударно-канатный
    способ

    Растворы:
    цементно-песчаный;
    известково-песчаный;
    глинисто-песчаный
    Разработка комплексномеханизированных процессов
    Разработка оптимальной организационно-технологической схемы работ

    Детальная разработка
    оптимальной техноло­
    гии: ГШР, сетевых
    графиков, технологи­
    ческих карт, стройгенпланов, КТП

    Рис.10. Алгоритм вариантного проектирования технологии устройства
    свайных фундаментов в ВМГ (г.Якутск)
    31

    Далее выбирается способ погружения свай из трех возможных для мерзлотно-грунтовых условий строительных площадок г.Якутска; буроопускной,
    опускной и буронабивной. Техническая база города позволяет бурить скважины
    для буроопускного и буронабивного способа вращательным и ударно-канатным
    способами. Технико-экономические показатели способов погружения были вы­
    браны по следующим параметрам; мерзлотно-грунтовые условия, стоимость,
    трудозатраты, качество (табл. 2).

    Технико-экономические показатели различных способов погружения
    свай в вечномерзлые грунты на 1 м сваи сечением 40x40 см
    Таблица 2
    К»

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17

    тэп
    Ограничения по применению
    из-за температуры грунта
    Допустимое количество круп­
    нообломочных включений
    Количество рабочих в звене
    Количество машин
    Объем извлеченного грунта
    Допустимый перерыв между
    бурением и погружением сваи
    Срок вмерзания свай
    Расход бетона или раствора, в
    т.ч. свая
    Расход воды
    Расход стали (свая)
    Скорость проходки

    Ед.
    из
    м.

    Буроопускной

    Опускной
    Буронабивной
    Бурение скважин
    Паровыми Ударно- Враща­
    Враща­
    Ударноиглами
    канатное тельное
    канатное тельное
    2

    3

    балл
    %

    70

    30

    15

    1
    40

    30

    чел
    шт
    м^

    4
    3
    0,3

    10
    2
    0

    6
    3
    0,26

    час

    48

    36

    48

    50

    91

    0,263

    0,160

    0,260

    228
    42
    • 24,45'
    1
    1,44
    9,42
    3,43
    1,29
    0,62

    180
    24,79
    0,13
    1,32
    0,47
    0,77

    216,5
    45,5
    24,45
    1
    3,97
    4,295
    2,95
    3,99
    0,57

    6

    сут
    м^

    л
    кг
    час
    ч-час
    Трудоемкость устройства сваи
    ас
    Диаметр скважины
    м
    Энергоемкость проходки
    кВтскважины
    час
    Качество погруженной сваи
    балл
    Отепляющее воздействие на
    балл
    окружающие грунты
    Ухудшение состава грунта в
    балл
    околосвайном пространстве

    4

    40

    32

    50

    20

    40

    50

    3

    2

    1

    3

    1

    2

    3

    1

    3

    Следующим этапом является выбор раствора для заливки в скважину при
    устройстве буроопускных свай. Технико-экономические показатели растворов
    отражают их стоимость, технологию приготовления и заливки. Данные пред­
    ставлены в табл. 3.

    Технико-экономические показатели различных растворов, применяемых
    для буроопускных свай (1 м^ раствора)
    Таблица 3
    Растворы

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11

    тэп
    Расход песка
    "-" глины
    "-" извести
    "-" портландцемента
    "-" воды
    Стоимость песка, 1999 г.
    "-" портландцемента
    "-" глины
    "-" извести
    "-" воды
    "-" раствора, всего

    Ед.
    изм

    Песчаноизвестковый
    №1
    №2
    1230
    1750
    кг
    и II
    0
    0
    210
    49
    М II
    0
    0
    ип
    720
    480
    31,5
    руб 22,14
    0
    0
    II II
    0
    0
    "-"
    102,9 24,01
    "•"
    2,88
    4,32
    II и 127,9
    59,83
    2
    1,75
    балл 1,75
    2
    балл
    2

    12 Ограничения по применению
    13 Время года
    Температура раствора при залив­
    14
    °С
    ке в скважину
    15 Условия приготовления раствора балл

    Песчано- Песчано-глинистый
    цементный
    №I
    №2
    №3
    1245
    1350 1481 1481
    0
    600
    219
    219
    0
    0
    0
    0
    450
    0
    25,5
    0
    830
    410
    850
    850
    22,41
    24,3 26,66
    0
    282,06
    0
    15,98
    0
    0
    10,8 3,94
    0
    0
    0
    0
    0
    4,98
    2,46
    5,1
    5,1
    309,45

    37,56 51,68

    5,1

    1
    2

    1
    2

    1
    2

    1
    1

    5

    5

    5

    5

    5

    30

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    Примечание
    1. По пункту 12: а) высокотемпературные и низкотемпературные вечномерзлые грунты - 1
    балл; б) наличие погруженных на большую глубину неизвлекаемых обсадных труб при вы­
    сокотемпературных вечномерзлых грунтах, грунтовые воды, талые прослойки, расчетный
    стык в зоне действия изгибающего момента - 0,25 балла; 2. По пункту 15: приготовление
    раствора на стройплощадке - 1 балл; в противном случае - О баллов

    После выбора раствора определяется марка буровой машины. В табл. 4
    приведены технико-экономические показатели различных марок буровых ма­
    шин, которые используются при работах нулевого цикла в г.Якутске. В расче­
    тах учитывались показатели, влияющие на производительность, стоимость,
    технологию работ.
    33

    Технико-экономические показатели буровых машин
    для вечномерзлых грунтов
    Таблица 4
    Марки буровых машин


    тэп

    1 Глубина бурения
    2 Диаметр бурения
    Мощность элек­
    3
    тродвигателя
    Число ударов до­
    лота
    4
    Частота вращения
    бура
    5 Масса машины
    Производитель­
    6
    ность

    Ед.
    изм.
    м
    м

    Ударноканатного
    Вращательного действия
    действия
    ВС-1м БС-2М БМ-127 БКМ-1501 БМ-2001 СО-2
    50
    22
    15
    20
    30
    30
    0,63
    0,65
    1
    1
    1
    1,7

    кВт

    63

    75



    50

    44

    мин
    об
    мин
    т
    м
    час

    Габариты маши­
    ны
    7

    м
    длина
    ширина
    высота
    Наличие гидрав­
    8
    балл
    лических систем
    Масса бурового
    9
    т
    снаряда

    24

    33,5
    0 960 мм
    0,7
    0,57
    в транспорт­
    ном положе­
    нии
    8,86
    10,2
    3,46
    3,2
    3,8

    Балансовая стои­
    мость (1991 г)
    Стоимость маш12
    час.

    176

    125

    75

    110

    37

    50

    75

    23

    45

    23,8
    15

    24
    47,6
    55,9
    0 650 мм, грунты Им группы
    12,5
    20
    5

    8,075
    10

    в рабочем положении
    11
    4,29 1

    13,5 ,
    2,5
    0

    6,5
    3,11

    11
    3,2

    8,58
    2,49

    0

    1

    0

    Экс.
    Э2142

    Экс.
    Э1252Б

    Зил130Г

    2,8

    3

    10 Базовая машина
    11

    68

    0

    1

    Айчи
    4,5
    0,8

    Краз -250
    тыс
    руб

    40,38

    руб

    408,52

    161,7

    59,38

    77,59

    14,43

    96,19

    . 450,9

    352,5

    316,3

    268,9

    227,3

    Результаты сравнительного анализа (ряды предпочтительности вариан­
    тов) с указанием величины относительного коэффициента близости к идеаль­
    ному варианту даны в табл. 5.
    Как отмечалось в первой главе, в республике Саха (Якутия) здания и со­
    оружения в основном возводятся по 1 принципу и на свайных фундаментах, то
    есть все технические решения принимаются с учетом условия сохранения тем­
    пературы грунтов основания, как во время строительства, так и во время
    34

    Результаты сравнительного анализа вариантов возведения свайных
    фундаментов для г.Якутска
    Таблица 5
    Варианты свай, способов,
    растворов, машин

    Относительный коэффициент близости
    к идеальному варианту
    При ударно-канатном
    При вращательном
    бурении
    бурении
    1. Конструкции свай (сечение)

    прямоугольные
    8-гранные
    квадратные
    пирамиды

    0,823
    0,801
    0,506
    0,479
    2. Способы погружения

    опускной
    буроопускной
    буронабивной

    0,769
    0,727
    0,716
    3. Растворы для заливки в скважины

    0,946

    песчано-глинистый (состав 3)
    песчано-известковый (состав 2)
    песчано-цементный
    песчано-известковый (состав 1)
    песчано-глинистый (состав 2)
    песчано-глинистый (состав 1)

    0,802
    0,496
    0,329
    0,326
    0,085
    4. Буровые машины

    БС-1М

    0,641

    БС-2м

    0,359

    СО-2
    «Айчи»
    БКМ-1501
    БМ-2001
    БМ-127 («Като»)

    не
    не
    не
    не
    не

    используется
    используется
    используется
    используется
    используется

    0,796

    0,823
    0,505
    0,479
    0,608

    0,764
    0,230

    0,946
    0,802
    0,496
    0,329
    0,326
    0,085
    не используется
    не используется

    0,701
    0,349
    0,269
    0,261
    0,237

    эксплуатации. Последние двадцать лет погружение свай производится буроопускным способом, хотя мерзлотно-грз^товые условия строительных площа­
    док подходят для опускного, а в некоторых случаях могут применяться бурона­
    бивной и бурозабивной способы. В связи с этим необходимо выяснить мнение
    специалистов о причинах данного предпочтения и установить приоритетность
    характеристик способов при их выборе.
    Опрос специалистов проводился в 2 этапа: 1этап - определение оптимального способа погружения из четырех возможных: буроопускного, опускно­
    го, бурозабивного и буронабивного способов; 2 этап - определение важности
    35

    (значимости) основных технико-экономических показателей способов погру­
    жения свай в вечномерзлые грунты.
    Для проведения опроса были подготовлены анкета №1 (1 этап) и №2 (2
    этап), представляющие собой матрицы парных сравнений. Анкеты №1 и №2 со­
    ставлены из пунктов, имеющих влияние на технологию работ, качество, стои­
    мость и трудоемкость. Анкеты распространялись среди экспертов, связанных с
    работами нулевого цикла (стаж работы от 6 до 25 лет).

    I 0,15
    0,108 0,105 0,102 0,097

    1

    0.1

    0,087 0,087

    0,081 0,077 0 073 ^^^^^

    11111 I
    д

    ж

    и

    к

    л

    Рис. 11. Результаты экспертной оценки технико-экономических показате­
    лей способов погружения свай в вечномерзлые грунта:
    А - стоимость; Б - расход материалов; В - температура грунта; Г - специальные требования к
    сваям; Д - крупнообломочные включения; Е - механизмы; Ж - трудоемкость работ; 3 - трудо­
    затраты машин; И - количество рабочих; К - изменение температуры грунта; Л - продолжи­
    тельность вмерзания

    На основе результатов экспертного опроса лучшим способом пофужения
    свай в вечномерзлые грунты был признан бур'оопускной способ, худшим - опу­
    скной.
    Как видно из рис.11 при оценке технико-экономических показателей спо­
    собов погружения первые три места, по мнению экспертов, занимают стои­
    мость, расход материалов, температура окружающих грунтов. Косвенные пока­
    затели качества буроопускной сваи занимают предпоследнее место - изменение
    температуры грунта после погружения сваи, и последнее - продолжительность
    вмерзания сваи.

    36

    2.4. Пример расчета при выборе буровой машины
    ударно-канатного действия

    Технико-экономические показатели буровых станков
    ударно-канатного действия
    Таблица 6
    1 Глубина бурения (max)
    2 Диаметр скважины (max)

    Ед.
    изм.
    м
    м

    3 Мощность электродвигателя

    кВт



    ТЭП

    уд/мин

    4 Число ударов бурового инсчрумента

    т

    5 Масса машины
    Производительность (по породам с ко­
    6 эффициентом крепости по Протодьяконову f=l-3 при диаметре долота 960 мм)
    Габариты машины в транспортном поло­
    жении;
    длина
    7
    ширина
    высота

    БС-lM

    БС-2м

    30
    0,65
    50-75
    63
    48-52
    50
    24

    50
    1
    75
    40-48
    44
    33,5

    0,7

    0,53-0,6
    0,57

    8,86
    3,46
    3,8

    10,2
    3,2
    3,8

    1

    1

    ДО 3
    3
    40,384
    408,52

    2,5-3
    2,8
    40,384
    408,52

    м/ч'

    м
    м
    м
    «да»-0
    «нет»-1

    8 Наличие гидравлических систем

    т

    9 Масса бурового снаряда
    10 Балансовая стоимость (1991 г.)
    11 Стоимость маш.-час.

    тыс. руб.
    руб.

    Вариант 1

    Вариант 2

    1. Составление исходной матрицы принятия решений:
    В1 30
    0,65 63
    50
    24
    0,7
    8,86
    3,46
    3
    В2 50
    max

    1
    шах

    75
    min

    44
    шах

    33,5
    min

    0,57 •10,2
    max min

    3,2
    min

    2,8
    min

    2. Нормализация P no формуле (2.2);
    xl 1=0,515
    x l 2 = 0,545
    xl3 = 0,643
    x l 4 = 0,751
    x l 5 = 0,582
    x21 = 0,858
    x22 = 0,838
    x23 = 0,766
    x24 = 0,661
    x25 = 0,813
    xl6 = 0,775
    x l 7 = 0,656
    xl8 = 0,734
    x l 9 = 0,731
    x26 = 0,631
    x27 = 0,755
    x28 = 0,679
    x29 = 0,682
    0,515

    0,545

    0,643

    0,751

    0,582

    0,775 0,656 0,734 0,731

    0,858

    0,838

    0,766

    0,661

    0,813

    0,631 0,755 0,679 0,682

    Pl=

    37

    3. Определение величин весомости показателей эффективности
    на основе энтропии;
    а) преобразование Р в Р2 по формуле (2.1);
    0,36 0,423
    1
    1
    1
    1
    1
    0,791 0,813
    Р2=
    1

    1

    0,593

    0,774

    0,368

    0,663 0,655

    1

    1

    б) преобразование матрицы Р2 в РЗ по формуле (2.3);
    0,265 0,297 0,628 0,564 0,731 0,601 0,604 0,442 0,448
    Р1=
    0,735

    0,703 0,372

    0,436

    0,269

    0,399 0,396 0,558 0,552

    в) определение уровня энтропии для всех показателей эффективности
    по формуле (2.4);
    Е1 = 0,834; Е = 0,878; Е = 0,952; Е4 = 0,988; Е5 = 0,839; Е6 = 0,970; Е7 = 0,969;
    Е8 = 0,990; Е9 = 0,992.
    г) определение уровня изменчивости показателей эффективности
    по формуле (2.5);
    с11 = 0,166; (12 = 0,122; ёЗ = 0,048; 64 = 0,012; ё5 = 0,160; ёб = 0,29; d^ = 0,032;
    ё8 = 0,009; d9 = 0,008.
    д) определение значимости показателей эффективности по формуле (2.6);
    Я1 = 0,283; q2 = 0,209; qЗ = 0,081; q4 = 0,019; я5 = 0,273; q6 = 0,051; q^ = 0,054;
    Я8 = 0,017; я9 = 0,013.
    4. Определение взвешенной нормализованной матрицы решений Р4 = Р1 д:
    0,146 0,114 0,052 0,015 0,159 0,039 0,035 0,012 0,010
    Р4=
    0,243 0,175 0,062 0,013 0,222 0,032 0,041 0,011 0,009
    5. Определение идеального и. негативно-идеального варианта
    по формулам (2.10) и (2.11);
    В : = ( 5 0 ; 1 ; 6 3 ; 5 0 ; 2 4 ; 0,7; 8,86; 3,2; 2,8);
    В = (30; 0,65; 75; 44; 33,5; 0,57; 10,2; 3,46; 3).

    6. Определение неразделенности В1-В2 и идеального (негативно-идеального)
    варианта по формулам (2.12) и (2.13);
    ЬГ = 0,115; Ь2^ = 0,064; ьГ = 0,064; Ь2^ = 0,115.

    7. Определение относительной близости сравниваемых вариантов к идеальному
    по формуле (2.14);
    Кб„г1 = 0,359; Кб„г2 = 0,641.

    8. Ряд предпочтительности: БС-1м < БС-2м.
    38

    Выводы

    Поиск оптимального варианта при устройстве свай в вечномерзлые грун­
    ты лежит в многокритериальной задаче оценки технологических решений:
    1. На основании опыта возведения фундаментов в условиях вечномерзлых
    грунтов и для решения многокритериальной задачи выбора разработан алго­
    ритм вариантного проектирования устройства свайных фундаментов;
    2. В результате решения многокритериальной задачи было установлено, что
    для условий г.Якутска оптимальным вариантом является:
    2.1. сваи прямоугольного сечения при бурении скважин ударно-канатным
    способом и сваи 8-гранного сечения при врашательном;
    2.2. буроопускной способ при вращательном бурении скважин;
    2.3. для заливки в скважины - песчано-глинистый раствор;
    2.4. станок ударно-канатного действия БС-2м и машина вращательного
    действия СО-2.
    3. Экспертный анализ выявил, что рациональным способом погружения свай в
    вечномерзлые грунты является буроопускной и его наиболее важными тех­
    нико-экономическими показателями признаны: стоимость способа, расход
    материалов, температура грунтов основания.
    Таким образом, совершенствование технологии погружения буроопускных свай в вечномерзлые грунты должно быть ориентировано на снижение
    стоимости этого способа и уменьшение расхода материалов с учетом темпера­
    туры грунтов оснований.

    39

    Глава III. Совершенствование технологии устройства буроопускных
    свай на основе анализа технологических процессов

    3.1. Проведение натурных наблюдений

    Наблюдения за устройством свай буроопускным способом (бурение
    скважин

    вращательным

    и

    ударно-канатным

    способами)

    проводились

    в

    г.Якутске на объектах ОАО «Спецстрой». Пример характеристики процесса
    представлен на рис. 12. Наиболее подходящим способом наблюдения является
    фотоучет смешанный, точность записи времени до 0,5 мин, а количество
    наблюдаемых рабочих составляет 2 и более (до 8-10) человек [76, 77^.
    Суть способа заключается в том, что время, в течение которого выполня­
    ются отдельные элементы исследуемого процесса, изображается графически
    при помощи отрезков прямых линий, а число рабочих, занятых выполнением
    каждого элемента, указывается цифрой, проставляемой над отрезком прямой.
    Одновременно фиксировалось количество выполняемой продукции по элемен­
    там процесса и изменение факторов влияния (рис. 13).
    Необходимое число наблюдений определялось

    в зависимости от вида

    нормируемого процесса, наличия в нем разновидностей, выбранного способа
    наблюдения, особенностей замера продукции и рода значений факторов
    влияния, входящих в состав характеристики процесса и его разновидностей.
    Общее количество наблюдений принималось по таблице 7,

    при сочетании

    описательных и числовых определений использовалась графа 2 табл.7 [76,77].
    Таблица 7
    Количество разновидно­
    стей
    исследуемого
    процесса
    1-2
    3
    4
    5

    Количество наблюдений при
    значениях факторов
    описательных
    числовых
    4-5
    3
    5-6
    3-4
    6-7
    4-5
    7-8
    5-6

    40

    Организация: ОАО «Спецстрой». Объект: фирменный магазин хлебокомбината в кв.43 г. Якутска
    Дата наблюдения: 26,27,28. 8. 98.
    Температура осадки, ветер
    +27°С
    +24°С
    +25°С
    Машина вращательного действия
    Фамилия звеньевого
    БМ-2001; кран-экскаватор ЭО-0011А;
    Шпырный М.Н.
    4. Машины, приспо­
    1. Харак­ Пол, возраст
    паяльная лампа - 1 шт.; нивелир - 1
    Все мужчины, возраст 25-55 лет.
    собления, инструмент
    теристика
    шт.; кувалда - 2 шт.; лопата - 2 шт.;
    Образование
    У всех среднее.
    рулетка - 1 шт.; отвес - 1шт.
    процесса
    Стаж по специальности
    От 2 - 18 лег.
    Скважины глубиной 7 м - 13 сква­
    жины; железобетонные сваи СМ-82. Состав Бурильщик - б разряд; машинист крана - б разряд; помощник
    5. Объект, материал и
    40-85 ~ 10 шт.; цементо-песчаный
    звена
    бурильщика - 5 разряд; монтажник - 4 разряд.
    продукция
    раствор МЮО-7,74 м^
    Работа ведется в нормальном темпе.
    З.Темп
    6. Рабочее место
    7. Описание организации процесса
    8. Мерзлотно-грунтовые условия
    Устройство свай буроопускным
    Скважина (шурф) 8448-98
    способом
    в
    вечномерзлых
    грунтах
    с
    Начата
    9.07.98,
    окончание 9.07.98. Абс. отм. устья 97,2.
    1. БМ-2001;
    бурением
    скважин
    машиной
    враща­
    2. ЭО-10011 А;
    тельного действия БМ-2001. с за­
    3. Автобетоносмеситель;
    и
    о«
    о
    ливкой в скважины цементноч
    4. Место складирования
    Описание грунтов
    о
    песчаного раствора и установкой
    и
    о
    свай.
    железобетонных свай краном1-,
    о5
    экскаватором ЭО-10011 А.
    Насыпной слой: талый песок раз­ 0,5 А ! 96^0
    1
    личной крупности со строитель- /
    ным мусором, коричневый /
    2
    1,3 95,40
    1. Бурение производится в сле­
    [Суглинок коричневый, до 1,2 м -] 7 4
    94.80
    дующей технологической после­
    3
    \талый,
    ниже
    мерзлый,
    слабоза-/
    довательности: наезд на точку;
    4
    соленный
    бурение; стряхивание грунта со
    5
    шнека.
    Песок пылеватый коричневый
    мерзлый, сильнозасоленный
    2. Заливка раствора: наезд автобе­
    б
    тоносмесителя; заливка на 1/3
    7
    глубины; после установки сваи
    Песок мелкий, до 5,0 - коричне­
    доливка до заполнения.
    8
    вый, ниже - серого цвета, твер3. Установка свай производится
    домерзлый с массивной криоген­
    9
    ной текстурой
    сразу после бурения, свая выве­
    10
    ряется и выравнивается.
    10,0
    86,20

    5

    Рис.12. Характеристика процесса


    14
    16
    15
    17
    18
    1
    2
    3
    4
    5
    21
    22

    Строительная организация и объект
    1997
    Начало
    Конец
    Продолжит № листа
    ФС
    АО"Стцстрой", 33-кв. жилой дом с магазином
    13.00
    26 ноября
    8.00
    5 час.
    набл.
    Уст-во свай в ВМГбуроопускным сп. (вращ.маш.БМ-2001, сваи СМ-12-40-85,СМ-8-40-85,СМ-6-30-85,
    уем.тсч.р-р)
    8 час
    9 час. 9 час
    10 час. 10 час.
    И час. 11 час.
    12 час. 12 час.
    13 час. Сумма Кол-во
    затрат продук.
    10 20 30 40 50
    10 20 30 40 50
    10 20 30 40 5 0
    10 20 30 40 5 0
    10 20 30 40 5 0
    аименованивлементов
    5 15 25 35 45 55 5 15 25 35 45 55 5 15 25 35 45 55 5 15 25 35 45 55 5 15 25 35 45 55 труда в
    в изм.
    чел-мин эл-тов
    Разогрев буровой машины
    65
    1 раз
    Разогрев крана
    55
    1 раз
    Запуск буровой машины
    6
    1 раз

    Запуск крана
    5
    1 раз
    Планировка площадки
    135
    10 СКВ.
    Наезд машины на точку
    И
    3 раза
    Бурение
    88
    25,8 м
    Стряхивание гр. со шнека
    25,8 м
    9
    Очистка шнека от грунта
    18,5
    25,8 м
    Мелкий крепежный ремонт
    73
    11 раз
    Подгот.-закл. работа
    28
    Отдых
    210

    Рис.13. Запись наблюдений

    Продолжительность

    одного

    наблюдения,

    проводимого

    способом

    фотоучета, как правило, равна продолжительности одной смены, но если
    законченную продукцию
    наблюдение

    можно

    можно замерить по истечению полусмены, то

    сократить

    до

    полусмены.

    При

    бурении

    скважин

    продолжительность наблюдений равнялась: 4(5) • 0,5 = 2(2,5) смены.

    Рис. 14. Бурение скважин вращательным способом в 114 квартале г.
    Якутска на объекте «33-квартирный жилой дом с магазином и офисом» 0
    скважин 650 мм; глубина бурения от 6,5 до 11,4 м)
    Натурные наблюдения показали что, при бурении скважин вращательным
    способом

    соблюдается

    следующая

    технологическая

    последовательность:

    бурение скважин (рис. 14), заливка автобетоносмесителем цементно-песчаного
    раствора

    марки

    М100,

    установка

    сваи,

    Вращательные машины бурят скважины в
    крупнообломочных включений.
    43

    доливка

    раствора

    (рис.

    15).

    «чистых» грунтах, то есть без

    Рис. 15. Доливка раствора в скважину в 114 квартале г. Якутска на
    объекте «33-квартирный жилой дом с магазином и офисом» (сваи СМ 6-30,
    СМ 8-40, СМ 12-40; 0 скважин 650 мм; глубина бурения от 6,5 до 11,4 м;
    цементно-песчаный раствор М100)
    При ударно-канатном бурении (рис.16) процесс, как правило, состоит из:
    бурения скважин, желонения, установки сваи и заполнения скважины буровым
    шламом. Станки ударно-канатного действия используются при устройстве свай
    в грунтах с включениями фрагментов бетонного и асфальтового покрытия,
    металлических труб, при необходимости обсадки.
    Чаще других на строительных площадках г.Якутска работают буровые
    машины вращательного действия БМ-2001 и ударно-канатного действия БС1М.
    На основе натурных наблюдений были построены графики зависимости
    бурения скважин 0650 мм вращательным и ударно-канатным способом от
    климатических и грунтовых условий (рис.17 и 18). Классификация групп
    грунтов была принята по предложенной И.К.Растегаевым [87].

    44

    А

    Б

    Рис.
    16.
    Устройство
    буроопускных свай в г.
    Якутске
    на
    объекте
    «Соединительные тепловые
    сети ТЭЦ-ГРЭС» (сваи СМ
    10-40; диаметр скважин 650
    мм; глубина бурения 10 м):
    А - бурение скважин станком
    ударно-канатного действия
    БС-Зм с установкой обсадной
    трубы;
    Б - желонение

    Рис.17. Зависимость скорости бурения от группы грунта:
    1 - вращательное бурение; 2 - ударно-канатное бурение

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Группа грунта

    Рис.18. Зависимость среднесменной производительности бзфения от
    группы грунта:
    при 1 = +25°С: 1 - вращательное бурение; 3- ударно-канатное бурение;
    при t = -45°С: 2 - вращательное бурение; 4 - ударно-канатное бурение
    46

    3.2. Исследования по нормативно-технологическому обеспечению
    процессов устройства буроопускных свай в условиях Якутии

    Исследования проводились по следующим этапам:
    1. Проверялись существующие нормы времени на устройство буроопу­
    скных свай в вечномерзлые грунты (табл. 8);
    2. Определялись нормы времени расчетно-аналитическим и расчетноэмпирическим (на основе натурных наблюдений) методами;
    3. Сравнивались нормы времени, определенные расчетно-аналитическим
    и расчетно-эмпирическим методами.

    Бурение скважин диаметром 650 мм в вечномерзлых грунтах (на 1 м скважины)
    Таблица 8
    Наименование

    Затраты труда
    машинистов

    Ударно-канатное бурение
    Ед. Группа СНиП Региональные
    СНиП
    изм. грунта 4.05-91
    единичные
    4-5-82
    тб.5-51
    расценки
    тб.5-31
    4
    3,37
    5
    6,62
    чел.1м
    1,32
    час.
    Им
    III м
    2,59

    Вращательное бурение
    СНиП
    Госстрой
    4.05-91
    РС(Я)
    тб.5-58
    4,03
    5,54
    • 0 , 2 б Н
    0,29

    Примечание: вьщелены проверенные нормы времени

    Для проверки существующих норм времени применялся коэффициент
    приведения. В ходе проверки [95] определялась расчетная эксплуатационная
    производительность машины Пэ. На основе имеющихся норм машинного вре­
    мени рассчитывалась нормативная эксплуатационная производительность ма­
    шины по формуле [95]:
    /7„

    1

    Я ер

    Полученные значения коэффициента приведения сравнивались с мини­
    мально и максимально допустимыми значениями
    47

    К„рив.

    Рассчитанный коэффи-

    циент должен находиться в пределах от 0,48 до 1 [91]. Если значение

    К„рив

    получилось меньше 0,48, режим работы запроектирован неоправданно зани­
    женным, а если больше 1, режим запроектирован нереальным.
    Проверка показала (табл.9), что существующие нормы времени на удар­
    но-канатное и вращательное бурение скважин завышены.

    Проверка норм с использованием Кприв
    Таблица 9
    Бурение
    Ударно-канатное
    Вращательное

    я„
    0,54
    3,85

    1,34
    17,55

    Кприв
    0,40
    0,22

    Расчетно-аналитический метод проектирования производственных норм
    на механизированные процессы базируется на использовании разработок в
    области

    механизации

    строительно-монтажных

    работ

    и

    предусматривает

    применение существующих расчетных формул определения часовой произво­
    дительности строительных машин. Были определены [95]: техническая произ­
    водительность машины; коэффициент производительных затрат машинного
    времени; коэффициент приведения; норма времени в маш.-час. и чел.-час.
    Техническая производительность станков ударно-канатного действия оп­
    ределялась по формуле [46]:

    где j - ускорение падения бурового снаряда в скважину зависящее от со­
    противления, оказываемого снаряду буровым шламом, среднее значение этой
    величины принимается 6 м/сек"^;
    Q - вес бурового снаряда, кг;
    к - высота падения бурового снаряда в скважину, м;
    п - число ударов бурового снаряда в мин.;
    а] - удельная работа бурения, зависящая от буримости пород , кг-м на
    1 смЗ пробуренной скважины;

    48

    о - диаметр скважины, см.
    Техническая производительность машин вращательного действия рассчи­
    тывалась по формуле [87]:
    Я., = ^ ^
    е

    .(3.2)

    рк

    где д> - коэффициент внутреннего трения при бурении,
    со - частота вращения бура, об./мин;
    Р о с - осевое давление, Н;
    Ов - предел прочности грунтов. Па;
    ^р^- длина режущей кромки бура, см.
    Предел прочности грунтов определялся по формуле [79]:
    Ов —к- Осж ,
    где асж ^100/;
    /- коэффициент крепости породы по Протодьяконову.
    Длина режущей кромки бура равна [79]:

    гдор = —; л - шаг витка;

    Р - радиус винтовой линии (цилиндра).
    Техническая производительность крана определялась по формуле [95



    Ц

    где Q - грузоподъемность крана, т;
    /г, - продолжительность монтажного цикла крана, мин;
    Кг - коэффициент использования крана по грузоподъемности, который
    определялся по формуле [95]:
    О

    где Р - масса монтируемого элемента, т.
    Коэффициент производительных затрат машинного времени принимался
    в пределах 0,7-0,8.
    49

    Коэффициент приведения определялся по формуле [95]:
    ^прив
    где

    Нвржа. ~

    1

    ,(3.4)

    норма машинного времени для машины-аналога в ЕНиР;

    Па - техническая производительность эксплуатационная производитель­
    ность машины- аналога;
    -^и.з.а. - коэффициент производительных затрат времени машины-аналога.
    Нормы машинного времени рассчитывались по формуле [95]:
    1

    Н,

    • (3.5)

    Расчет норм труда для звена рабочих, управляющих машиной, Яэ„,.л<, и для
    звена рабочих, работающих вручную при машине, Я^^, осуществлялся по
    формулам [95]:
    Пзтм^
    Нзт.м^

    НврмПм

    ,

    (3.6)

    Нврм^р ,

    (3.7)

    где Пм , П р - соответственно число машинистов и рабочих в звене, рабо­
    тающих вручную при машине.
    Результаты расчетов представлены в табл.10.

    Нормы времени на устройство буроопускных свай
    (расчетно-аналитический метод)
    Таблица 10
    Наименование работ

    Н вр., маш.-час.
    1. Бурение скважин

    Глубина бурения, м
    6
    7
    9
    8
    Машина вращательного действия БМ-2001
    0,71
    0,83
    0,95
    1,07
    Станок ударно-канатного действия БС-1М
    6.28
    6,61
    6,87
    7,08
    2. Установка свай с заливкой растворов
    Объем сваи до, м'^
    0,4
    0,75
    1,45
    1,1
    С заливкой цементно-песчаного раствора
    0,10
    0,19
    0,28
    0,36
    С заливкой бурового шлама
    0,12
    0,23
    0,34
    0,45

    50

    10
    1,19
    7,26

    2
    0,50
    0,62

    Расчетно-эмпирический метод основывается на результатах натурных на­
    блюдений и может считаться наиболее достоверным. В процессе разработки и
    обоснования норм расчетно-эмпирическим методом на комплексные процессы
    были выполнены следующие работы [10]:
    1. Выделены из элементов рабочего процесса периоды совместной и раз­
    дельной работы машин и звена рабочих;
    2. Составлен график - гармонограмма циклов работы машин и звена ра­
    бочих, пример которого представлен на рис.19;

    0,24

    Запуск 1фана

    0,52
    0,34

    Подгот.-закл.работа

    .0,57

    1,67

    Работа 1фана
    1,78

    Заливка раствора в скваж.

    ей

    0,26^

    Доливка раствора

    0,38

    о,

    2,37

    Подгот.-закп. работа

    0,67
    7,85

    1,12

    Работа монтажников
    7,85

    Технологический перерьш

    6,18

    О

    п

    г

    2

    3

    1^

    4

    Продолжительность, мин

    Рис. 19. График-гармонограмма при установке свай с заливкой
    цементно-песчаного раствора

    51

    3. Запроектирована ритмичная работа машин;
    4. Разработана прогрессивная нормаль всего рабочего процесса;
    5. Рассчитана норма труда, отдельно для машин и отдельно для рабочих;
    6. Сопоставлена запроектированная норма труда и машин с действую­
    щими производственными сборниками.
    При разработке норм труда на комплексные процессы учитывалось, что
    производительность звена рабочих зависит от работы машин и наоборот. Затра­
    ты времени состояли из четырех элементов: совместная работа машины и ра­
    бочих tc^, самостоятельная работа машины ?л,; самостоятельная работа рабочих
    r^,; технологические перерывы Т„. При этом продолжительность цикла работы
    машин Гл<и цикла работы звена Тр определялась по формулам [10]:
    T^ = t,+ t^•,

    (3.6)

    Tp-t,+ tJ,.

    (3.7)

    Устанавливая норму, избегалось появления технологического перерыва,
    связанного с продолжительностью отдельных работ, а именно [10]:
    Т^<Тр
    шт1с+

    (3.8)
    (р<

    1с+

    Гд,,

    (3.9)

    т.е. продолжительность самостоятельной работы звена рабочих не превышала
    самостоятельной работы машин. Если условие (3.8) не выполнялось, то для
    обеспечения работы сокращалась величина 1р^ принимая большее число рабочих
    для обслуживания машины. Для сокращения продолжительности работы звена
    рабочих можно увеличить ее численный состав. При этом формула (3.8) имеет
    следующий вид [10]:
    Тр/К, < Т ^ ,

    (3.10)

    где /С - число звеньев рабочих, которые обслуживают машины, чел.
    Таким образом, при выполнении условия

    (3.8) или (3.10) машина не

    должна иметь цикличных технологических перерывов, и норма выработки ее за
    1 час чистой работы будет равна [10]:
    K^p = бO/T^-бO/(t,+ tJ.

    52

    (3.11)

    Однако на практике технологические перерывы всегда имеют место, п о - .
    этому норма выработки за 1 час чистой работы определялась с учетом этих пе­
    рерывов по формуле [10]:
    Ме^р = 60:(1а+1^^

    ту.

    (3.12)

    Нормативные затраты времени на оперативную работу определялись на
    основании анализа и синтеза результатов нормативных наблюдений. В этом оп­
    ределении лежит расчет средней величины затрат времени на измеритель эле­
    мента и расчет коэффициентов перехода на главный измеритель рабочего про­
    цесса. Средние затраты времени /^р на выполнение одного элемента определя­
    лись следующим образом [10]:
    1ср==бОп^,

    (3.13)

    где п - количество наблюдений по данному элементу; V - количество
    продукции элемента, которая приходится на 60 чел. - мин.
    Коэффициент перехода/Сггр рассчитывался по формуле [10]:
    (3.14)

    Knep = V„pJVnp,p„,

    где v„^,э - объем продукции элемента в его единицах измерения; v„^,^,„ объем продзлкции рабочего процесса в его единицах измерения.
    Расчет оперативной нормы времени То„ер велся по формуле простого син­
    теза, если единицы измерения отдельных элементов и всего рабочего процесса
    одинаковые [10]:
    Топер=11 + (2+... + 1„,

    (3.15)

    если неодинаковые - по формуле сложного синтеза [10]:
    То„ер-иК1

    +

    12К2+... +

    г,Кг,.

    (3.16)

    Нормы времени расчетно-эмпирическим методом (табл. И) были полу­
    чены на основе натурных наблюдений в г. Якутске на следующих объектах
    ОАО «Спецстрой»:
    1. Соединительные тепловые сети ТЭЦ-ГРЭС;
    2. Фирменный магазин хлебокомбината ;
    3. 33-квартирный жилой дом с оффисом в 114 кв.

    53

    Результаты нормативных исследований и определения фактических
    норм времени при устройстве буроопускных свай в вечномерзлые грунты,
    установленные натурными наблюдениями (расчетно-эмпирический метод)
    Таблица 11
    Нвр, чел.-час.
    маш.-час.

    Наименование
    работ

    зима
    лето
    1. Бурение скважин
    Глубина бурения, м
    9
    6
    7
    7
    8
    10
    8
    6
    9
    10
    3,55
    2,49
    2,84
    3,20
    1,32
    1,51
    Машина вращательного 2,13
    1,69
    1,13
    1,88
    1,18
    0,83
    0,95
    1,07
    0,86
    1,01
    1,15
    0,71
    действия БМ-2001
    1,29
    1,44
    Бурильщик 6 разряда -1, помощник бурильщика 5 разряда -I,
    Состав звена
    машинист крана 6 разряда -1,монтажник 5 разряда -1
    2,74
    3.13
    3,52
    3,91
    4,17
    4,86
    5,55
    Станок ударно-канатно­ 2,35
    6,25
    6,94
    11,07 12,92 14,77 16,61 18,46
    го действия БС-1м
    6,79
    7,92
    9,05
    10,18 11,31
    Состав звена
    Бурильщик 6 разряда - 1, помощник бурильщика 5 разряда - 1
    2. Установка свай с заливкой растворов
    Объем сваи до, м"^
    0,75
    1,10
    2
    0,4
    1,45
    0,4
    0,75
    1,10
    1,45
    2
    Буровой шлам
    0,23
    0,33
    0,60
    0,12
    0,44
    0,15
    0,28
    0,42
    0,55
    0,76
    0,28
    0,15
    0,41
    0,54
    0,74
    0,74
    0,40
    1,09
    1,44
    1,98
    Состав звена
    ^1ашинист крана 6 разряда - 1, монтажник 5 раз ряда - ]
    0.77
    Цементно-песчаный
    0,15
    0,29
    0,42
    0,22
    0,56
    0,41
    0,61
    0,8
    1,1
    раствор
    0,16
    0,82
    0,31
    0,45
    0,6
    0,36
    0,67
    0,98
    1,29
    1,78
    Состав звена
    Машинист крана 6 разряда - 1, монтажник 5 разряда - 1

    После обработки данных наблюдений за процессом устройства буроопу­
    скных свай были составлены таблицы процентного соотношения затрат труда в
    чел.-мин. по технологическим операциям. Как видно из табл.12, в зимнее время
    ударно-канатное бурение скважин занимает, около 12 % от общих затрат,
    первые места занимают процессы прогрева машин и материалов (до 21 %). В
    летнее время ударно-канатное бурение составляет около 24 %.
    Вращательное бурение в зимнее время занимает 23 %, а в летнее время 29
    % от общих затрат. Второе место принадлежит мелкому крепежному ремонту
    (до 29 %), что может свидетельствовать о том, что для данных мерзлотногрунтовых условиях строительной площадки бурение вращательным способом
    выбрано неудачно.

    54

    Затраты труда на ударно-канатное и вращательное бурение скважин
    (1 м скважины)
    Таблица 12
    Лето

    Зима


    Технологические операции

    1 Разогрев крана
    2 Прогрев желонки
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    И
    12
    13
    14
    15

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14

    челТехнологические операции
    %
    мин
    1. Ударно-канатное бурение
    16,10 20,9 Подача воды в скважину
    10,96 14,2 Бурение

    челмин

    %

    8,89

    25,1

    8,48 23,9

    3,75
    10,82 14,0 Желонение
    Нагрев воды
    2,50
    10,24 13,3 Заливка воды в емкость
    Подача воды в скважину
    2,06
    9,09 11,8 Подготов.-закл. работа
    Бурение
    2,75
    3,6 Мелкий крепежный ремонт
    1,57
    Подготов.-закл. работа
    1,36
    3,2 Наклон краном емк. с водой
    2,50
    Заливка воды в емкость
    1,14
    2,11
    2,7 Сварка арматуры и долота.
    Желонение
    0,90
    2,04
    2,6 Забивка обсадной трубы
    Наклон краном емк. с водой
    0,8
    1,88
    2,4 Установка обсадной трубы
    Мелкий крепежный ремонт
    0,70
    2,2 Очистка станка от пульпы
    Сварка арматуры и долота
    1,71
    0,59
    1,33
    Запуск крана
    1,7 Замена электродов
    1,13
    Очистка станка от шлама
    1,5 Проф.осмотр, ремонт машины 0,43
    0,39
    Замена электродов
    0,88
    1,1 Разбивка свайного поля
    3,7
    Остальные
    операции
    1,88
    4,9
    Остальные операции
    Всего: 35,44
    Всего: 77,22 100
    2. Вращательное бурение

    Бурение

    2,97 23,1 Бурение

    Мелкий крепежный ремонт
    Разогрев буровой машины
    Подготов.-закл. работа
    Разбивка свайного поля
    Очистка шнека от грунта
    Проф.осмотр, ремонт машины
    Стряхивание грунта со шнека
    Отъезд машины к стоянке
    Наезд машины на точку
    Закрывание устья скважины
    Заправка буровой машины
    Запуск буровой машины
    Остальные операции
    Всего:

    2,37
    1,80
    1,54
    1,04
    0,97
    0,65
    0,31
    0,30
    0,29
    0,23
    0,14
    0,14
    0,09
    12,84

    18,4
    14,0
    12,0
    8,1
    7,5
    5,1
    2,4
    2,4
    2,2
    1,8
    1,1
    1,1
    0,7
    100

    Мелкий крепежный ремонт
    Разбивка свайного поля
    Подготов.-закл. работа
    Очистка шнека от грунта
    Проф.осмотр, ремонт машины
    Наезд машины на точку
    Стряхивание грунта со шнека
    Отъезд машины к стоянке
    Закрывание устья скважины
    Заправка буровой машины
    Остальные операции

    Всего:

    10,6
    7,1
    5,8
    4,4
    3.8
    3,2
    2,5
    2,3
    2,0
    1,7
    1,2
    1,1
    5,1
    100

    2,13

    29

    1,58
    0,69
    0,69
    0,65
    0,43
    0,41
    0,25
    0,20
    0,15
    0,10
    0,07

    21,4
    9,4
    9,4
    8,8
    5,9
    5.6
    3,4
    2,7
    2
    1,3
    0,1

    7,36

    100

    Общие затраты труда в зимнее время для ударно-канатного бурения в 2
    раза больще затрат в летнее время. Приблизительно те же пропорции сохраня­
    ются для операции «Бурение» для зимы и лета. Для вращательного бурения

    55

    зимние затраты труда в 1,7 раза больше, чем летние. Операция «Бурение» для
    зимы больше в 1,2 раза, чем для лета.
    В табл. 13 приведены затраты на установку буроопускных свай с залив­
    кой растворов. Установка свай с выверкой занимает первые места и ее продол­
    жительность достигает 48 % от общего времени. Причиной этого служат недобуры скважин.
    Затраты труда на установку свай с заливкой в скважины бурового шлама
    и цементно-песчаного раствора (на 1 м^ сваи)
    Таблица 13


    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    И
    12
    13

    Лето
    Технологические операции

    Зима
    Технологические операции

    чел%
    мин
    1. Установка сваи с заливкой бурового шлама
    28,41 47,7 Установка сваи с выверкой
    Установка сваи с выверкой
    13,06 21,9 Выверка расстояния м/у сваями
    Разогрев крана
    Выверка расстояния м/у сваями 7,10 11,9 Заливка бурового шлама
    2,28 3,8 Подача сваи к. скважине
    Наезд крана
    1,84 3,1 Нивелирование
    Отъезд крана
    1,82 3,1 Строповка сваи
    Подача сваи к скважине
    1,58 2,7 Наезд крана
    Заливка бурового шлама
    1,33 2,2 Расстроповка сваи
    Запуск крана
    Строповка сваи
    1,11 1,9 Отъезд крана
    0,61 1,0 Установка темпер., трубок
    Расстроповка сваи
    0,40 0,7 Запуск крана
    Установка темпер, трубок
    Всего:
    Всего: 59,53 100
    2. Установка сваи с заливкой цементно-песчаного раствора
    28,41 46,0 Установка сваи с выверкой
    Установка сваи с выверкой
    13,06 21,1 Выверка расстояния м/у сваями
    Разогрев крана
    Выверка расстояния м/у сваями 7,10 11,5 Подача сваи к скважине
    2,28 3,7 Наезд автобетоносмесителя
    Наезд крана
    1,84 3,0 Нивелирование
    Отъезд крана
    1,82 2,9 Нивелирование
    Подача сваи к скважине
    1,45 2,3 Строповка сваи
    Заливка раствора в скважину
    1,44 2,3 Наезд крана
    Расстроповка сваи
    1,33 2,2 Расстроповка сваи
    Запуск крана
    1,11 1,8 Отъезд крана
    Строповка сваи
    0,79 1,3 Доливка раствора в скважину
    Доливка раствора в скважину
    Наезд автобетоносмесителя
    0,72 1,2 Установка темпер, трубок
    0,40 0,6 Запуск крана
    Установка темпер, трубок
    Всего:
    Всего: 61,73 100

    56

    челмин

    %

    5,0
    4,73
    4,50
    2,44
    1,61
    1,40
    1,35
    0,96
    0,52
    0,26
    0,24
    23,08

    21,9
    20,5
    19,5
    10,6
    7,0
    6,1
    5,9
    4,2
    2,3
    1,1
    1,0
    100

    5,05
    4,73
    2,44
    1,78
    1,61
    1,53
    1,40
    1,35
    0,96
    0,52
    0,38
    0,26
    0,24
    22,27

    22,7
    21,3
    11,0
    8,0
    7,2
    6,9
    6,3
    6,1
    4,3
    2,4
    1,7
    1,2
    1,1
    100

    Нормы времени в маш.-час. на устройство буроопускных свай получен­
    ные из различных источников представлены в виде графиков на рис. 20 и 21.

    6

    7

    8

    9

    10

    и

    12

    Глубина бурения, м

    Рис. 17. Графики зависимости Нвр на бурение от глубины скважины;
    при ударно-канатном бурении - 1 - СНиП 4.05.91; 2 - Региональные единичные
    расценки; 3 - Фактические значения; 5 - Расчетные значения;
    при вращательном бурении - 4 - СНиП 4.05.91; 6 - Госстрой РС (Я); 7 - Расчет­
    ные значения; 8 - Фактические значения

    О

    0,5

    1

    1,5

    2

    Объем сваи, мЗ

    Рис. 18. Графики зависимости Нвр на установку свай от ее объема:
    с заливкой бурового шлама - 3 - СНиП 4.05-91; 4 - Фактические значения;
    5 - Расчетные значения;
    с заливкой цементно-песчаного раствора - 1 -Расчетные значения;
    2 - Фактические; 6 - СНиП 4.05-91
    57

    2,5

    На представленных графиках видно, что кривые фактических норм вре­
    мени совпадают с кривыми теоретических или располагаются между кривыми,
    построенными по нормативным источникам и теоретическими данным.

    Это

    свидетельствует о хорошо отработанной технологии устройства буроопускных
    свай в вечномерзлые грунты в условиях г.Якутска, так как теоретические
    данные учитывают только часовую производительность машин без влияния
    каких либо факторов.
    Кривые построенные на результатах расчетно-эмпирического метода, то
    есть кривые норм времени рассчитанные на основе натурных наблюдений по
    устройству буроопускных свай в вечномерзлые грунты апроксимируются:
    1. по ударно-канатному бурению с кривой функции
    у = 1,8458 х + 9,2291;
    2. по вращательному бурению с кривой функции
    у = 0,1449 х +0,0111;
    3. по установке свай с заливкой скважин цементно-песчаным раствором
    с кривой функции
    у

    = 0,1608х-0,0124;

    4. по установке свай с заливкой в скважины бурового шлама с кривой
    функции
    у

    =

    0,1449х-0,0111.

    Сопоставление норм времени полученных на основе натурных наблюде­
    ний с теоретическими данными (расчетно-аналитический метод) показало их
    удовлетворительную сходимость по критерию Фишера и могут быть рекомен­
    дованы

    для

    использования

    в

    г.Якутска.

    58

    строительных

    и

    проектных

    организациях

    33. Оценка экономической эффективности совершенствования
    нормирования труда

    Годовой экономический эффект [70]:
    Э=Э - Е 3
    где Эс - снижение себестоимости СМР в расчете на годовой объем, руб.;
    Зв - затраты на разработку и внедрение норм труда, руб.;
    Ей - нормативный коэффициент рентабельности (=0,12).
    На стадии планирования нормативно-исследовательских работ по пере­
    смотру действующих норм определялось возможное повыщение производи­
    тельности труда на процессах, где предполагается разработать и внедрить но­
    вые нормы, по формуле [70]:
    (3.17)
    где Рз - показатель уровня перевыполнения заменяемых норм, %.
    Расчет ожидаемой экономии затрат живого труда на стадии планирова­
    ния, разработки и внедрения новых норм [70]:
    Тэ=

    100

    ,

    (3.18)

    где Тф - время, отработанное после внедрения норм, чел.-день (чел.-час).
    Экономия затрат труда на заработную плату [70]:
    Э,= (Ц1К„1-Ц2Кп2)АК,,

    (3.19)

    где Ц} и U,2 -расценки за единицу работ соответственно до и после пере­
    смотра норм, руб.;
    А- годовой объем работ;
    Кд - коэфициент^ учитывающий отчисления на дополнительную заработ­
    ную плату, на добавки по районному коэффициенту и при производстве работ в
    зимних условиях.
    Экономия затрат на эксплуатацию мащин определяется по формуле [70]:
    59

    Э^^(«М.-НМ,М

    ^

    (3 20)

    где Hi я Mi - заменяемая норма времени использования машины, ч., и со­
    ответствующая ей планово-расчетная стоимость машино-смены, руб.;
    НгиМг- новая норма времени использования машины, час, и соответст­

    вующая ей планово-расчетная стоимость машино-смены, руб.;
    Т- продолжительность смены, час.
    На стадии планирования планово-расчетная стоимость смены принима­
    лась на уровне существующей

    (Mi=M^,

    а предполагаемая новая норма времени

    использования машины Н2 рассчитывалась исходя из достигнутого уровня
    выполнения У действующей нормы по формуле [70]:
    Н2=^ЬЖ

    .(3.21)

    Экономия условно-постоянных расходов образуется в результате увели­
    чения объемов выполняемых работ за счет повышения производительности
    труда рабочих [70]:
    (^-^^^
    где Б - среднегодовая выработка одного рабочего на СМР, руб., опреде­
    ляется по данным статистической отчетности;
    Ну- доля условно-постоянных расходов, % от сметной стоимости СМР;
    Ф ~ число часов, отработанных одним рабочим в среднем за год.
    Расчет снижения себестоимости строительно-монтажных работ произво­
    дился суммированием экономии затрат по отдельным статьям за вычетом
    текущих расходов, связанных с разработкой и внедрением новых норм, норми­
    рованных заданий, относящихся к себестоимости (табл. 14)

    60

    Экономическая эффективность совершенствования нормирования труда
    Таблица 14

    1
    2
    1
    2
    1
    2
    3
    4
    5
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    1
    2
    3
    4
    1
    2

    Виды работ
    Пока­
    Бурение скважин
    Установка свай с заливкой
    Ед. изм.
    затели
    ударно^
    1 цементно-песчавращательное бурового шлама !
    канатное
    1 ного раствора
    1. Расчет прироста производительности труда
    %
    1664,41
    465,98
    522,35
    !
    425,27
    Р.
    ОРт
    5657,05
    %
    466,89
    582,27
    \
    391,48
    2. Расчет экономии затрат живого труда
    Тф
    чел .-час.
    210,4
    210,4
    210,4
    210,4
    Гэ
    чел.-час.
    982,34
    11902,43
    823,67
    1225,09
    3. Расчет экономии затрат на заработную плату
    руб
    7,78
    3,83
    3,83
    10,01
    Ц1
    Ц2
    руб
    0,44
    0,62
    0,73
    1,77
    210,4
    чел-час.
    210,4
    210,4
    210,4
    А
    2,26
    2,26
    2,26
    2,26
    К,
    1527
    1473
    руб
    3914
    3485
    э.
    4. 'асчет экономии затрат на эксплуатацию машин
    334,6
    маш.-час.
    3404
    371,5
    182,6
    У
    1,38
    1,38
    маш-час
    4,03
    Н1
    3,37
    0,37
    0,41
    маш-час
    0,12
    Н2
    1,85
    11,78
    11,78
    руб
    21,71
    М1
    31,61
    11',78
    11,78
    21,71
    М2
    руб
    31,61
    час
    8
    8
    8
    8
    т
    299,8
    312,5
    руб
    1267
    2233
    э,„
    5. Расчет экономии условно-постоянньк расходов
    руб
    Б
    1683
    1683
    час
    1683
    Ф
    1683
    0,15
    0,15
    %
    0,15
    0,15
    Ну
    28230
    41987
    а
    руб
    33668
    6. Расчет снижения себестоимости строительно-монтажных работ
    1839,14
    1772,44
    руб
    5718,69
    1991 г.
    38848,38
    24424,17
    78803,48
    руб
    25343,33
    2000 г.
    535330,63

    Выводы

    Проведенные натурные наблюдения

    свидетельствуют о отработанной

    технологии устройства буроопускных свай в условиях низкотемпературных
    вечномерзлых грунтов (г.Якутск).
    На основе натурных наблюдений были рассчитаны нормы времени на
    ударно-канатное, вращательное бурение скважин в вечномерзлых грунтах, а
    61

    также на установку свай с заливкой цементно-песчаного раствора и бурового
    шлама.
    В ходе наблюдений было выявлено, что:
    1. скорость бурения скважин в вечномерзлых грунтах зависит от фуппы
    грунта, а среднесменная производительность бурения, кроме того, зависит от
    климатических условий (температура наружного воздуха);
    2. существующие нормы времени (СНиП, региональные единичные нор­
    мы и расценки) завышены по сравнению с фактическими затратами труда;
    3. затраты труда на процесс бурения в зависимости от времени года и
    вида бурения составляют 11,8 - 29% от общих затрат на устройство скважин;
    4. особенностью северных климатических условий является то, что про­
    цессы прогревания машин и материалов в зимнее время занимают до 20,9% от
    общих затрат на устройство скважин;
    5. операцией, влияющей на несущую способность буроопускной сваи,
    срок ее вмерзания в вечномерзлые грунты, является заливка пазух раствором.
    Проведено сравнение фактических и расчетных норм времени и трудоза­
    трат устройства буроопускных свай на основе натурных наблюдений при буре­
    нии скважин ударно-канатным и вращательным способами, в результате чего
    установлено, что ритм работы буровых машин является заниженным, а нормы
    времени на бурение завышены.
    Годовой республиканский экономический эффект совершенствования
    нормирования труда составил 664 тыс. руб.

    62

    Глава IV. Экспериментальные исследования свойств
    растворов для буроопускных свай

    4.1. Растворы для заполнения пазух при устройстве
    буроопускных свай в условиях вечномерзлых грунтов

    При буроопускном способе пазухи между сваей и стенкой скважины за­
    полняют раствором. Подбор состава раствора, технология его приготовления и
    заливки в скважину являются важными условиями набора несущей способности
    сваи, так как ее несущая способность зависит от прочности смерзания раство­
    ром. Наиболее часто используются следующие растворы: песчано-глинистый,
    песчано-известковый, песчано-цементный [12, 32, 84, 120, 126]. Составы рас­
    творов приводятся в табл. 15.
    Составы растворов
    Таблица 15
    Наименование
    раствора

    Песчано-известковый

    Песчано-глинистый

    Песчано-цементный (марка
    раствора 100 и выше)

    Состав на 1 м^ раствора
    1. Песок воздушно-сухой среднезернистый -820 кг; из­
    вестковое тесто плотностью 1,4' г/см^ - 300 л; вода 220^320 л.
    2. Песок воздушно-сухой -1750 кг; известковое молоко 180 л; вода добавляется до получения требуемой осадки
    конуса.
    1. Глина молотая высушенная (шихта) - 300 кг; песок 900 кг; в о д а - 4 1 0 л.
    2. Мелкий песок и глина в соотношении 5:1 - 10:1 при
    консистенции, соответствующей осадке конуса Юн-16 см
    и влажности 0,35^^-0,5.
    3. Раствор приготавливается на месте с использованием
    бурового шлама.
    1. Портландцемент марки 300 - 450 кг, вода - 410 л; пе­
    сок - воздушно-сухой - 830 кг.

    Песчано-глинистые растворы могут быть приготовлены на растворном
    узле или на строительной площадке с использованием бурового шлама. Область
    применения растворов ограничена высокотемператзфными
    63

    вечномерзлыми

    грунтами, при использовании бурового шлама раствор разрешается готовить
    только в теплое время. Температура замерзания глинистых растворов составля­
    ет -0,3 -г -0,4 °С. Срок вмерзания сваи в скважине с глинистым раствором - от
    нескольких дней (при температуре грунта -5°С) до нескольких месяцев (при
    температуре грунта -0,5 -е- -1°С). Применение данного раствора в нескальных
    грунтах понижает несуп^ую способность свайных фундаментов примерно на
    25-^-30% по сравнению с расчетной. Это объясняется тем, что прочность смерза­
    ния боковой поверхности железобетонной сваи на 30 % меньше прочности
    смерзания песчаного грунта основания.
    Песчано-известковый раствор готовится на растворном узле с использо­
    ванием известкового теста или известкового молока. При попадании в скважину
    незагашенной извести, которая будет выделять тепло, и срок вмерзания свай в
    высокотемпературные вечномерзлые грунты займет длительное время, поэтому
    известково-песчаный раствор применяют только в низкотемпературных вечномерзлых грунтах. Прочность смерзания железобетонной сваи с известковопесчаным раствором составляет - 3,5 кгс/см^ при температуре грунтов основа­
    ния-4°С.
    В состав песчано-цементного раствора входит портландцемент марки 300.
    Раствор рекомендуется применять при наличии грунтовых и агрессивных вод, а
    также в высокотемпературных вечномерзлых грунтах.
    Температура растворов в теплое время года должна быть +5°С ^ +20°С, в
    холодное время не выше +20°С ^ +40°С. Осадка конуса 12-г14 см, при подго­
    товке раствора на строительной площадке - 10-^16 см.
    Кроме вышеперечисленных растворов, применяется песчаный заполни­
    тель (авт. свидетельство (11) 522306, опубликовано 25.07.76, бюллетень № 27,
    авторы Г.В.Порхаев, Л,И.Микерин, Ю.М.Рассказов, Ю.О.Таргулян). Скважину
    заполняют на 10^15% чистой водой с температурой 15°С при положительной
    температуре наружного воздуха и до 60°С при отрицательной. После установки
    сваи в скважину производят засыпку сухого песка с периодической вибрацией
    64

    сваи, скважину наполняют песком до верху. Применение песчаного заполните­
    ля и приведенная технология заполнения скважины позволяет сократить глуби­
    ну погружения сваи на 15-г20% при сохранении ее несущей способности.
    Анализ литературы [12, 32, 84, 120, 126] позволил сформулировать основ­
    ные требования к растворам для буроопускных свай, которые представлены в
    табл.16.

    Основные требования к растворам для буроопускных свай при устройстве
    в вечномерзлые грунты
    Таблица 16
    Характе­
    ристика рас­
    твора
    Прочность
    смерзания
    раствора со
    сваей
    Срок за­
    мерзания
    раствора
    Стоимость
    раствора

    Температура
    раствора

    Марка
    раствора

    Требования к ха­
    Условие выполнения требования
    рактеристике рас­
    твора
    Не менее чем с грун­ В растворе песчаных частиц не менее чем в грунтах
    тами оснований
    оснований
    Увеличение доли песчаных и уменьшение доли глини­
    Повышение прочно­
    стых фракций
    сти смерзания
    Снижение влажности раствора, но не ниже максималь­
    ной молекулярной влагоемкости
    Уменьшение срока
    Применение песчаного заполнителя. Температура за­
    замерзания раствора
    мерзания песка 0°С, глин -0,3- -0,4°С
    Применение
    местных строительных материалов
    Снижение сто­
    имости раствора Приготовление раствора на стройплошадке
    Приготовление раствора на растворном узле с подогре­
    Если отрицательная
    вом. Теплый раствор нужен для предотврашения обра­
    температура наруж­
    зования льда на контакте со сваей и обеспечения гид­
    ного воздуха, то не
    ратации цемента. Температура раствора не может быть
    выше+20-+40°С
    выше из-за возможности образования трешин у сваи
    При положительной
    температуре наруж­ Приготовление раствора на растворном узле или строи­
    ного воздуха, то +5- тельной площадке без подогрева
    +20°С
    В песчаных грунтах
    оснований необходи­ Например, применение цементно-песчаного раствора. В
    мо дальнейшее уп­ песчаных грунтах оснований только при песчаном рас­
    рочнение раствора творе достигается несущая способность свай, опреде­
    после заливки в
    ляемая грунтами оснований
    скважину

    В Якутске вечномерзлые грунты оснований имеют в среднем температуру
    -3°С на глубине 10 м, то есть являются низкотемпературными, и применение
    65

    цементно-песчаного раствора марки МЮО в таких грунтах не эффективно: бе­
    тоны и растворы марок МЮО, 200 и 300, уложенные в вечномерзлые грунты с
    температурой не ниже -5°С, набирают прочность 15-г20%
    35ч-40%

    за месяц и

    за 6 месяцев [11]. Таким образом, в мерзлотно-грунтовых условиях

    г. Якутска песчано-цементный раствор марки МЮО набирает меньше половины
    своей марочной прочности за полгода.
    Применение противоморозных химических добавок недопустимо из-за
    возможной миграции солей в окружающие вечномерзлые грунты, следствием
    этого явится понижение температуры замерзания грунтов.
    Сокращение продолжительности и снижение стоимости устройства буроопускных свай в вечномерзлые грунты возможно при использовании в раство­
    рах в качестве вяжущего таких местных строительных материалов, как гипс и
    известь, производство которых дешевле и менее энергоемко, чем производство
    портландцемента. Кроме того, гипсовое вяжущее, обладая высокой скоростью
    схватывания и твердения, способно набрать марочную прочность до замерза­
    ния.
    Для использования гипсового вяжущего в растворах для буроопускных
    свай были проведены экспериментальные исследования основных технологиче­
    ских свойств: марочной прочности; водостойкости; температуры и сроков за­
    мерзания, прочности смерзания раствора со сваей.

    4.2. Исследования по определению марочной прочности
    различных растворов

    Определение марочной прочности проводилось по 9 составам грунтовых
    растворов (соотношение вяжущего и песка 1:3):
    - цементно-песчаного (ЦП);
    - цементно-грунтового (ЦТ);
    66

    - цемент с добавкой 6% гипса, песок (ЦГП);
    - цемент с добавкой 6% гипса, грунт (ЦГГ);
    - цемент с добавкой 6% композиционного вяжущего ГИЦВ, песок
    (ЦГИП);
    - цемент с добавкой 6% композиционного вяжущего ГИЦВ, грунт
    (ЦГИГ);
    - композиционное вяжущее ГИЦВ, песок (ГИП);
    - композиционное вяжущее ГИЦВ, грунт (ГИГ);
    - цемент с добавкой извести, грунт, песок (ЦГПИ).
    В растворах использовался бездобавочный портландцемент АО "Якутцемент", по содержанию СзА относящийся к среднеалюминатным. Основные ха­
    рактеристики цемента: марка М 400; нормальная густота цементного теста 27,6%; сроки схватывания: начало - 2ч., конец - 10ч. 30 мин.; проход через сито
    № 008 - 96%.
    Состав композиционного вяжущего ГИЦВ следующий [41]: гипс - 100
    частей, известь - 25 частей, цеолит - 20 частей. Сроки схватывания ГИЦВ: на­
    чало 11 мин., конец - 12,5 мин. Для производства ГИЦВ применялись: гипсовое
    сырье Олекминского месторождения (марка - Г-6; нормальная густота теста 60%; сроки схватывания: начало - 9 мин., конец - 12 мин.; прочность через 2
    час: Ксж - 6,3 МПа, R^r - 3,73 Мпа); воздушная, молотая, негашеная известь
    (скорость гашения 3 мин. 45 сек., температура гашения 98,5°С, количество не
    погасившихся зерен 14%, тонкость помола - 10% на сите №02); цеолит Сунтарского месторождения.
    Заполнители - песок и грунт. Модуль крупности песка около 1,4, что от­
    носит его к группе мелких песков. Песчаный грунт был взят с глубины 8 м из
    скважины, расположенной в 62 квартале г.Якутска. Процент содержания в
    грунте пылеватоглинистых и песчаных частиц следующий: содержание глини­
    стых частиц - 3,67%; содержание песчаных частиц - 80%; содержание пылеватых частиц -16,33%.
    67

    Расход сырьевых материалов приведен в табл.17.
    Расход сырьевых материалов на 1м^ раствора
    Таблица 17
    Раствор

    цемент

    песок

    520
    477
    488
    489
    488
    489

    1409

    ЦП

    ЦТ
    щп
    ЦГТ

    цгип
    цгиг
    ГШ
    гиг
    цгпи

    Материалы, кг
    грунт
    гипс
    известь

    1293
    1408
    1611
    1408
    1611
    1408

    306

    цеолит

    612

    1611
    1420

    31
    31
    21,4
    21,4
    359
    323

    5
    5,3
    89
    80,7
    60

    4
    5,6
    72
    65

    вода

    474
    500
    472
    600
    472
    618
    620
    710
    620

    Было изготовлено по 18 образцов каждого из 9 составов, из которых по 3
    образца проверялись на прочность при изгибе и сжатии в возрасте 7, 14, 28, 60,
    90 суток; 3 образца для визуального анализа объемных деформаций во время
    хранения в течение длительного времени. Образцы-балочки размером 4x4x16
    см из растворной смеси подвижностью 12 см (для всех составов), которые хра­
    нились каждый состав в определенных условиях (до постоянной массы в воз­
    душно-сухих условиях; в водной среде; над водой). При изготовлении раство­
    ров после добавления воды смеси перемешивались в течение 30 сек с гипсовым
    вяжущим и в течение 2-5 мин с цементным или смешанным вяжущим. Распа­
    лубка производилась через 20-30 мин. при изготовлении образцов на гипсовом
    вяжущем и через сутки на цементном вяжущем или смешанном вяжущем. Оп­
    ределение подвижности грунтовых растворов производилось по погружению в
    смесь стандартного металлического конуса, масса которого 300 гр., с углом при
    вершине 30°.
    При проведении исследований применялись следующие приборы и обо­
    рудование:
    - формы для изготовления балочек размером 4x4x16 см;

    68

    - гидравлический пресс П-10, для определения прочности раствора на
    сжатие, Ксо^;
    - прибор МИИ-100 для определения прочности раствора на изгиб, К^згПрочность на сжатие и изгиб определялись по ГОСТ 23789-79.
    Предел прочности при сжатии определяется по формуле [81]:
    Ясэ. = Рр/Р,

    (4.1.)

    где Рр- разрушающая сила, кг;
    F - площадь сечения образца, см^.
    Марочная прочность грунтовых растворов определялась по пределу
    прочности на сжатие Ксж образцов в возрасте 28 суток (рис.19).

    Рис. 19. Графики зависимости набора прочности различных растворов
    для буроопускных свай от времени
    69

    4.3. Исследование водостойкости растворов

    Водостойкость определялась по коэффициенту размягчения, который ха­
    рактеризует снижение прочности материала при кратковременном водонасыщении. Этот вид исследований проводился для растворов, не содержащих порт­
    ландцемент, то есть для растворов ГИП и ГИГ.
    Определение коэффициента размягчения проводилось следующим обра­
    зом: образцы, высушенные до постоянной массы, испытывали на изгиб, после
    чего половинки помещали в воду на 2 часа; после извлечения из воды образцы
    испытывали на сжатие; половинки, которые не были ломещены в воду, тоже
    испытывали на сжатие.
    Коэффициент размягчения определялся как отношение среднеарифмети­
    ческого значения предела прочности при сжатии половинок образцов, выдерлсанных в течение 2 часов в воде, к среднеарифметическому значению прочно­
    сти половинок, высушенных до постоянной массы.
    Для раствора ГИГ коэффициент размягчения равен 0,28; для ГИП - 0,3 Г

    4.4. Исследования по определению температуры и продолжительности
    замерзания растворов

    Определение температуры замерзания растворов проводилось по мето­
    дике определения температуры замерзания грунтов.
    Экспериментальная установка (рис.20) для определения температуры за­
    мерзания и продолжительности замерзания грунтового раствора состоит из:

    70

    - основания и крышек, изготовленных из пенопласта толщиной не менее
    20 мм, обеспечивающих промораживание только через боковую поверхность
    формы;
    -

    форм с растворами. Формы в виде усеченного конуса с нижним диа­

    метром 35 мм и с верхним диаметром 70 мм. Форма исключает возможность
    отжатия воды или ее утечку во время промораживания ;
    -

    термометров со шкалой от -10 до +25°С, которые через отверстия в

    крышке вводились в раствор так, чтобы шарик с ртутью находился примерно в
    геометрическом центре формы с раствором.
    В связи со слабой воспроизводимостью результатов повторность опреде­
    лений - 5 раз.

    Рцс.20. Экспериментальная установка для определения температуры и
    продолжительности замерзания грунтовых растворов

    По результатам наблюдений был построен график (рис.21), по оси орди­
    нат которого откладывалось время в минутах, а по оси абцисс - температура.
    По каждой записи изменения температуры во времени при охлаждении опреде-

    20
    15
    10
    ей
    Он

    5



    О

    о,
    -5
    с

    Н -10

    60

    40

    20

    -15

    • «80



    100

    Время, мин.

    -20

    Рис. 21. График зависимости продолжительности замерзания раствора от
    их температзфы

    лялась температура замерзания как наиболее высокая и устойчивая температу­
    ра, наступающая вслед за температурным скачком от температуры переохлаж­
    дения. Температура замерзания растворов в табл. 18.

    Температура замерзания растворов
    Таблица 18
    Температу­
    ра замерза­
    ния, -°С
    Мах
    М1П
    Средняя

    Раствор
    Ц11Ш
    0,4
    0,7
    0,56

    0,4
    0,6
    0,52

    ГИГ

    ЦП

    цгиг

    ЦТ

    цгип

    ГИЛ

    ЦГГ

    0,2
    0,6
    0,52

    0,4
    0,6
    0,5

    0,3
    0,6
    0,48

    0,4
    0,5
    0,44

    0,2
    0,6
    0,44

    0,2
    0,6
    0,42

    0,3
    0,4
    0,38

    72

    Продолжительность замерзания растворов определялась в подземной ла­
    боратории и непосредственно в скважинах в условиях строительной площадки.
    В подземной лаборатория температура воздуха составляла -4 ^ -5°С. Растворы
    замораживались до температуры окружающего воздуха (табл.19). При проведе­
    нии эксперимента использовались та же установка, что и при определении тем­
    пературы замерзания.

    Продолжительность замерзания растворов в подземной лаборатории
    (объем раствора 200 мл)
    Таблица 19
    Продолжи­
    тельность за­
    мерзания, час.

    ЦГИГ
    41
    1

    ЦТ
    39

    Раствор
    Ц111
    гаг
    31
    25

    цгт
    34

    ЦП
    24

    ЦГШ
    24

    ГИЛ
    21

    На основе лабораторных наблюдений для определения температур замер­
    зания растворов в условиях строительной площадки были выбраны два раство­
    ра: цементно-песчаный (ЦП) и гипсово-известково-цеолитово-песчаный (ГРШ).
    Термометрические наблюдения выполнялись на объектах ОАО «Спецстрой»:
    Центр комплексного развития в пос. Красный ручей; административное здание
    в г.Якутске (Гимеин); коттеджи в квартале 16 г. Якутска.
    Замеры температур растворов производились термокосами в температур­
    ных трубках, установленных в сваях: № 9, 21, 29, 45 (Центр комплексного раз­
    вития в пос. Красный ручей, труба 0 60x4, I = 10,3 м); № 28, 31, 44, 49 (адми­
    нистративное здание в г.Якутске, труба 0 60x4,1 = 11,5 м); №14, 20, 46, 50 (кот­
    теджи в квартале 16 г. Якутска, 0 83x3 = 7 м). Замеры сопротивлений по глуби­
    нам выполнены мостом постоянного тока Р-33.

    Раствор считался замершим,

    если приобретал температуру окружающих грунтов.
    Температура грунтов вблизи зоны годовых нулевых амплитуд (на глубине
    10 м) на объекте «Центр комплексного развития в пос. Красный ручей» на
    1.12.2000 составляла -1,79°С; «Административное здание в г.Якутске (Гимеин)»

    73

    - 0,3°С на .01.04.2001; «Коттеджи в кв.16 г.Якутска» - 2,5°С на 25.03.2001.
    Верхние слои грунтов площадки сложены (на глубину 1,1; 1,4; 4 м) супесями;
    нижние слои - песками.
    Результаты замеров показали, что при температуре окружающих грунтов
    -2,5°С цементно-песчаный раствор (ЦП) замерзает за 62 дня, -1,79°С - 34 дня; 0,3°С - 66 дней. Гипсово-известково-цеолитово-песчаный раствор (ГЖТ) при
    температуре грунтов -2,5°С за 54 дня; -1,79°С - 30 дней; -0,3°С - 57 дней. При­
    чиной более короткого срока замерзания растворов при температуре окружаю­
    щих грунтов -1,79°С, чем при -2,5°С является месяц установки свай.
    Таким образом, буроопускные сваи при заливке в скважины раствора
    ГИП в среднем на 20% быстрее приобретут свою несущую способность, чем
    при заливке ЦП.

    4.5. Исследования по определению сопротивления мерзлого раствора сдвигу
    по поверхности смерзания с материалом фундамента

    Условно-мгновенное значения сопротивления мерзлого раствора сдвигу
    по поверхности смерзания с материалом фундамента Км МПа (кгс/см^), опреде­
    лялось по результатам испытаний на сдвиг образцов раствора, смороженных с
    образцом из материала фундамента. Испытания проводились на одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью сдвига. Количество испы­
    таний было не менее 3 раз.
    Испытания на сдвиг проводились путем приложения возрастающей каса­
    тельной нагрузки Т к подвижной части прибора, при одновременном воздейст­
    вии нормальной к плоскости сдвига нагрузки Р. Касательная нагрузка на обра­
    зец увеличивалась ступенями, которые выдерживались до условной стабилиза74

    ции деформаций раствора. При определении условно-мгновенного значения со­
    противления мерзлого раствора сдвигу по поверхности смерзания с материалом
    фундамента касательная нагрузка прикладывалась в течение 30-60 сек. В про­
    цессе испытаний производился сдвиг мерзлого раствора относительно материа­
    ла фундамента.
    Для проведения испытаний применялись следующие приборы и обору­
    дование:
    - одноплоскостной срезной прибор с фиксированной плоскостью сдвига
    рассчитанной на усилие 10''Н (Ю^кгс) (НИИ оснований, Садовского). Прибор
    НИИ оснований, Садовского имеет сдвиговую камеру; направляющую обойму,
    в которой на стальных щариках перемещается подвижная каретка. К сдвиговой
    камере крепится устройство для передачи нормального давления, состоящего из
    4-х стоек, упорной плиты, винта и динамометра (рис.22);
    - формы для смораживания раствора из органического стекла со стенками
    толщиной не менее 20 мм;
    - пресс рычажный (рис. 22).

    Рис.22. Прибор Садовского и рычажный пресс
    75

    Образец для испытаний представлял собой цилиндр и состоял из двух
    смороженных между собой частей (рис.23): растворной части и материала фун­
    дамента. Растворная часть образца заключалась в металлический стакан с внут­
    ренним диаметром 71,3 мм и высотой 35 мм. Образцы материала фундамента
    были изготовлены в металлическом кольце (внутренний диаметр 71,3 мм, высо­
    та 15мм) из бетона с виброуплотнением в гладкой металлической опалубке, по­
    верхность которой перед бетонированием покрывалась известковым раствором.
    На поверхности образцов, смерзающихся с раствором, не было раковин и зажелезенных участков.

    Рис.23. Образец для испытаний мерзлых грунтовых растворов на сдвиг

    Промораживание осуществлялось через раствор, так как в условиях
    строительной площадки холод поступает от грунта через раствор к свае. Поэто­
    му последовательность операций при подготовке образцов раствора для испы­
    таний была следующей:
    -

    подготавливался раствор с заданной подвижностью,

    -

    крыщка формы устанавливалась снизу;

    -

    в форму для смораживания закладывался диск из материала фунда­

    мента и рабочее кольцо срезного прибора, которое заполнялось раствором.
    Собранная форма для смораживания помещалась в подземной лаборато­
    рии с температурой воздуха -4

    -5°С. В средней части контрольного образца

    устанавливался термометр для измерения в процессе промораживания темпера­
    туры раствора. Промораживание заканчивалось, когда показания термометра
    принимали значения, соответствующие температуре окружающей воздуха.
    Подготовленный образец помещался в срезную коробку прибора, закре­
    плялся, при этом зазор между рабочим кольцом и материалом фундамента со­
    ставлял 1-2 мм. Затем устанавливался штамп для передачи нормального давле­
    ния, производилась регулировка механизма нагрузки, и закреплялся индикатор
    деформаций сдвига образца. На образец передавалось нормальное давление.
    Значение нормального давления принималось по формуле [33,53];
    Р
    Р,,=—г=0,1мПа

    (1кгс/см^),

    Км

    где Рем - это площадь смерзания раствора с материалом фундамента в см^.
    Непосредственно после приложения нормального давления

    включался

    секундомер, одновременно к образцу прикладывалась сдвигающая нагрузка,
    которую увеличивали быстро и равномерно. Опыт заканчивался в момент раз­
    рушения, который определялся по прекращению изменений показаний индика­
    тора.
    Значение условно-мгновенного сопротивления при быстром сдвиге опре­
    делялось по формуле [53];
    ^мг-~,

    (4.2)

    р

    где Т - разрушающее усилие, кгс;
    Р - площадь поперечного сечения образца, см^.
    Для определения /?л^ по песку применялся речной песок средней крупно­
    сти, а по известково-песчаному раствору готовились образцы следутощего со77

    става на 1 м^: песок -820 л, известковое тесто плотностью 1,4 г/см^ -300 л, вода
    -230 л.
    Как видно из табл. 20, растворы расположены в том же порядке, что и в
    СНиП 2.02.04.88.

    Условно-мгновенное сопротивление растворов по поверхности смерзания
    Таблица 20
    Раствор
    Сопротивление,
    Песок ЦГГ
    МПа
    135
    123

    ИП
    120

    ЦГП,
    ЦГИГ
    гип
    107
    97

    ЦП

    ГИГ

    ЦГИП

    92

    87

    74

    ЦГПИ, ЦГ,
    песчаный грунт
    67

    Определение предельно длительного сопротивления мерзлого раствора,
    как и при быстром сдвиге, производилось не менее трех раз с использованием
    того же оборудования и образцов. Испытания проводились путем приложения
    к образцу возрастающей касательной нагрузки при одновременном воздейст­
    вии нормальной к плоскости сдвига нагрузки. Касательная нагрузка на образец
    увеличивалась ступенями (1/10 от условно-мгновенного сопротивления Г„г„),
    которые выдерживались до условной стабилизации деформаций грунта. Стаби­
    лизация деформаций считалась достигнутой, когда приращение деформации не
    превыщало 0,01 мм для растворов с песком за время 6 час, для растворов на
    песчаном грунте 12 час. Интервалы времени между отсчетами деформаций
    принимались следующими: в начале каждой ступени не реже 1 раза в минуту,
    по мере уменьшения скорости деформирования интервалы времени увеличива­
    лись до 2, 4, 8, 15, 30 мин и далее до 1, 2, 3 и до 8 час.
    После достижения стабилизации деформации от первой нагрузки прила­
    галась следующая ступень нагружения. Испытания считались законченными,
    когда незатухающее деформирование было установлено не менее чем при двух
    очередных ступенях касательной нагрузки. Каждая из этих нагрузок выдержи­
    валась в течение трех суток с тем, чтобы убедиться в незатухающем характере
    деформирования.

    Рис.24. Развитие деформаций во времени при загружении ступенями

    По результатам испытаний были построены графики (рис.24); по оси ор­
    динат откладывалась деформация сдвига, а по оси абцисс - время при различ­
    ных значениях касательного напряжения. Значение предельно длительного со­
    противления мерзлого раствора сдвигу по поверхности смерзания с материалом
    фундамента определялось по формуле [53];
    Я^п-^,

    (4.3)

    Где Тдл - наибольшее сдвигающее усилие, при котором произошла стаби­
    лизация деформаций, кгс.

    79

    Результаты лабораторных исследований предельно длительного сопро­
    тивления растворов для буроопускных свай (табл. 21) доказывают пригодность
    применения новых растворов в песчаных грунта основания.

    Предельно длительное сопротивление растворов по
    поверхности смерзания
    Таблица 2
    Раствор
    Сопротивление,
    МПа

    ИП
    35,6

    ЦГИГ
    • 35,5

    цгг

    ЦП

    ЦГП

    ГИП

    32,6

    32,6

    32,5

    32,1

    Песчаный
    грунт
    31,1

    Предельно длительное сопротивление растворов по поверхности смерза­
    ния непосредственно влияет на несущую способность буроопускной сваи. По­
    этому, далее определялась несущая способность буроопускной сваи длиной 12
    м, сечением 0,4x0,4 м с заливкой в скважины различных растворов.
    Несущая способность основания вертикально нагруженной висячей сваи
    определялась по формуле [113]:

    где у, - температурный коэффициент, учитывающий изменение темпера­
    туры фунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения,
    принимался равным 1,1;
    Ус ~ коэффициент условий работы основания, принимался равным 1,1;
    К - расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи, кПА
    2

    2

    (кгс/см ), принималось 19 кгс/см ;
    А ~ площадь опирания сваи на грунт, см^, 2800 см^;
    Ра/л-расчетное сопротивление мерзлого грунта или раствора сдвигу по
    боковой поверхности смерзания, принималось по табл. 21;
    Аа/л - площадь поверхности смерзания грунта с боковой поверхностью
    сваи, см^ 163200 см^;

    п - число выделенных при расчете слоев вечномерзлого грунта.
    Результаты вычислений представлены в табл. 22.

    Несущая способность буроопускной сваи длиной 10 м и сечением 0,4x0,4
    при заливке в скважину различных растворов
    Таблица 22
    Раствор
    Несущая спо­
    собность, кгс

    И11

    Д1ИГ

    цгг

    ЦП

    Ц111

    ГИЛ

    645364

    643732

    596404

    596404

    594772

    588244

    Песчаный
    грунт
    571924

    Таким образом, при заливке в скважину раствора ЦГИГ несущая способ­
    ность буроопускной сваи длиной 12 м и сечением 0,4x0,4 м увеличится на 8% по
    сравнению с заполнением пазух цементно-песчаным раствором.

    4.6. Особенности технологии устройства буроопускных свай при за­
    ливке в скважины раствора с композиционным гипсовым вяжущим

    Проведенные теоретические и экспериментальные исследования основ­
    ных свойств растворов с композиционным гипсовым вяжущим для буроопуск­
    ных свай показали рациональность их применения для вечномерзлых грунтов.
    Отработка технологии устройства свай буроопускным способом с залив­
    кой в скважины растворов с композиционным гипсовым вяжущим проводилась
    на следующих объектах ОАО «Спецстрой»: Центр комплексного развития в
    пос. Красный ручей; административное здание в г.Якутске (Гимеин); коттеджи
    в квартале 16 г. Якутска. На всех объектах производство работ осуществлялась
    буровыми машинами вращательного действия (БМ-2001, БКМ-1501), сваи по­
    гружались'краном-экскаватором (ЭО-10011), заливка цементно-песчаного рас­
    твора производилась автобетоносмесителем (СБ-92), для приготовления сухой
    81

    смеси использовался фавитационный автобетоносмеситель свободного падения
    емкостью 4 м^ (МГ2-4Х0).
    Наблюдения за процессом устройства буроопускных свай производились
    способом смешанного фотоучета.

    Затраты труда на установку свай с заливкой в скважины раствора
    с композиционным вяжущим (на 1 м' сваи)
    Таблица 23

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24

    Технологические операции
    Бурение
    Установка сваи с выверкой
    Разогрев крана
    Выверка расстояния м/у сваями
    Наезд крана
    Мелкий крепежный ремонт
    Отъезд крана
    Подготов.-закл. работа
    Подача сваи к скважине
    Приготовление сухой смеси
    Расстроповка сваи
    Разогрев буровой машины
    Запуск крана
    Очистка шнека от грунта
    Строповка сваи
    Перемешивание раствора в скважине
    Доливка раствора в скважину
    Наезд автобетоносмесителя
    Проф.осмотр, ремонт машины
    Установка темпер, трубок
    Стряхивание грунта со шнека
    Наезд машины на точку
    Запуск буровой машины
    Остальные операции
    Всего:

    Затраты в
    чел.-мин.
    28,41
    13,06
    7,10
    2,68
    2,28
    2,01
    1,84
    1,56
    1,82
    1,54
    1,48
    1,34
    1,30
    1,20
    1,14
    1,13
    0,79
    0,72
    0,56
    0,40
    0,38
    0,32
    0,16
    0,12
    73,34

    %
    38,7
    17,8
    9,7
    3,7
    3,1
    2,7
    2,5
    2,5
    2,1
    2,1
    2,0
    1,8
    1,8
    1,6
    1,6
    1,5
    1,1
    1,0
    0,8
    0,5
    0,5
    0,4
    0,2
    0,2
    100

    Как видно из табл. 23, в зимнее время бурение занимает 39 % от общих
    затрат (1 место), установка свай - 17,8 % (2 место), разогрев крана - 9,7 % (3
    место). Общие затраты составляют 73,34 чел.-мин.

    82

    Общие затраты на устройство буроопускных свай с заливкой бурового
    шлама составляют 70,66 чел.-мин. и 72,86 чел.-мин. с заливкой цементнопесчаного раствора..
    Технологический процесс (рис.25) состоял из: бурения скважин 0650 мм;
    приготовления сухой смеси и перемешивания ее в бетоносмесителе (5 мин.);
    подаче и перемешивании сухой смеси в скважине шнеком буровой машины (4
    мин.); подаче воды в скважину и перемешивания буровой машиной (4 мин.); ус­
    тановке сваи; доливке цементно-песчаного раствора (1 мин.).
    Основываясь на результаты теоретических и экспериментальных данных,
    был составлен руководящий технический материал (приложение 1).

    Результаты нормативных исследований и определения фактических
    норм времени при устройстве буроопускных свай в вечномерзлые грунты
    Таблица 24
    Н«р, чел.-час.
    маш.-час.
    зима
    1. Бурение скважин
    Глубина бурения, м
    6 .
    Машина вращатель­
    7
    8
    9
    10
    ного действия БМ1,59
    1,82
    2,04
    1,36
    2,27
    2001
    1,07
    1,24
    1,42
    1,60
    1,78
    Бурильщик 6 разряда -1, помощник бурильщика 5 разряда
    Состав звена
    -1, машинист крана 6 разряда -1 ,монтажник 5 разряда 1
    2. Установка свай с заливкой растворов
    Наименование
    Объем свай
    работ
    0,40
    0,75
    1,45
    2
    1Д0
    Цементно-песчаный
    0,20
    0,37
    0,71
    0,54
    0,98
    раствор
    0,35
    0,65
    0,95
    1,25
    1,73
    Состав звена
    Машинист крана 6 разряда - 1, монтажник 5 разряда - 1
    Наименование
    работ

    83

    Рис. 25. Предложенная технология устройства буроопускных свай:
    А - бурение скважины; Б - засыпка сухой смеси; В - перемешивание смеси шнеком
    с добавлением воды; Г - установка сваи; Д - доливка цементно-песчаного раствора

    4.7. Оценка экономической эффективности совершенствования технологии
    устройства буроопускных свай в условиях Якутии

    Экономическая эффективность применения новой технологии производ­
    ства свайных работ с использованием для заливки в скважины гипсовоизвестково-цеолитово-песчаного раствора (ГИП) определялась по разности
    приведенных затрат в расчете на сопоставимую единицу выполняемых работ. За
    единицу измерения принималась конечная продукция.
    Расчет годового экономического эффекта производился по формуле:
    Э = (3,-32)^2,

    (4.5)

    где 3] и Зз - приведенные затраты на единицу объема работ (продукции),
    выполняемых соответственно с применением базовой и новой техники, руб.;
    л,

    - годовой объем работ, выполняемых в расчетном году с применени­

    ем новой техники, в соответствующих единицах измерения.
    Годовой экономический эффект от применения усоверщенствованных
    растворов для буроопускных свай рассчитывался по формуле (4.6);
    5 = [(5,+5с> + Эз-(з, + з Л л , ,

    (4.6)

    где З1 и З2 -приведенные затраты на заводское приготовление растворов с
    учетом стоимости транспортировки до строительной площадки по сравнивае­
    мым вариантам базовой и новой техники, в руб. на единицу измерения;
    \ и \ -приведенные затраты по приготовлению растворов на строй­
    площадке (без учета стоимости заводского приготовления) по сравниваемым
    вариантам базовой и новой техники, в руб. на единицу измерения;
    ^ -коэффициент изменения срока службы новой строительной конструк­
    ции по сравнению с базовым вариантом, который был рассчитан по формуле:

    85

    где Р1 и Р2 • доли сметной стоимости строительных конструкций в рас­
    чете на 1 год их службы по сравниваемым вариантам.
    Эз - экономия в сфере эксплуатации конструкций за срок их службы оп­
    ределяется по формуле:

    где Я, и Я2 - годовые издержки в сфере эксплуатации на единицу конст­
    руктивного элемента здания, сооружения или объект в целом по сравниваемым
    вариантам, руб. К ним относятся: затраты на капитальный ремонт строительных
    конструкций, восстановление и поддержание, предусмотренной проектом, на­
    дежности конструкций и сооружений в целом, ежегодные затраты на текущий
    ремонт и техническое обслуживание (отопление, освещение, очистка от снега и
    др);
    К{ и К2 - сопутствующие капитальные вложения в сфере эксплуатации
    строительных конструкций (капитальные вложения без учета стоимости конст­
    рукций) в расчете на единицу конструктивного элемента здания, сооружения
    или объект в целом по сравниваемым вариантам, руб.;
    А2 - годовой объем строительно-монтажных работ с применением новых
    строительных конструкций в расчетном году, в натуральных единицах.
    Экономический эффект от сокращения продолжительности строительства
    определялся по формуле:
    Эх = Эу+Эф,

    (4.9)

    где Эу - эффект от сокращения условно-постоянных расходов строитель­
    ной организации;
    Эф - эффект в сфере эксплуатации от функционирования объекта за пери­
    од досрочного ввода.
    Экономия условно-постоянных расходов рассчитывалась по формуле:

    86

    (4.10)

    1-1>

    где Н - условно-постоянные расходы по варианту с продолжительностью
    строительства Г,, руб.;
    Г, и 72 - продолжительность строительства по сравниваемым вариантам
    (соответственно большая и меньшая), в годах.
    На стадии предварительного расчета и при отсутствии исходных данных
    о прибыли от функционирования объекта, определение рассматриваемого эко­
    номического эффекта производилось по формуле:
    Эф-Е,Ф(ТгТ2),

    (4.11)

    где Е„ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложе­
    ний;
    Ф- стоимость основных фондов, досрочно введенных в действие, руб.;
    Т], Т2 - продолжительность строительства по сравниваемым вариантам, в
    годах.
    Размер экономического эффекта представлен в табл.23.
    Экономическая эффективность совершенствования технологии устройства
    буроопускных свай в условиях Якутии
    Таблица 25
    Снижение себестоимости, оуб. Экономия Условное выс­ Экономиче­
    Наименование
    трудозатрат, вобождение ский эффект,
    В том числе
    мероприятия Всего
    чел.-дн.
    рабочих, чел.
    руб.
    НР
    ЭМ
    ОТ
    М
    Совершенство­
    6,80
    0,16
    459,75
    1 вание техноло­ 421,67 608,57 -52,40 -55,12 -79,39
    гии
    Сокращение
    66,17
    106,22
    2 сроков строи­ 199,23 62,14 70,92
    тельства
    ->
    0,16
    6,80
    565,97
    620,91 670,71 18,53 -55,12 -13,22
    Итого


    Примечание
    М - стоимость материалов; ЭМ - затраты на эксплуатацию машин и механизмов; ОТ - опла­
    та рабочих-строителей; НР ~ накладные расходы

    Выводы
    1. предложены новые составы растворов для буроопускных свай в усло­
    виях вечномерзлых грунтов

    на основе гипса и гипсового композиционного

    вяжущего. Изучены основные технологические свойства растворов: марочная
    прочность, срок и температура замерзания, прочность смерзания с материалом
    сваи.
    2. В ходе исследований было выявлено, что раствор ГРШ (гипсовоизвестково-цеолитово-песчаный раствор) имеет меньшие сроки замерзания,
    чем цементно-песчаный раствор на 12-14% (зависит от температуры вечномерзлых грунтов основания и месяца установки сваи). Таким образом, приме­
    нение раствора ГИП сокращает общие сроки возведения свайных фундаментов
    в условиях низкотемпературных вечномерзлых грунтов.
    3. Установлено, что предельно длительное сопротивление раствора ЦГИГ
    (цементно-гипсово-известково-цеолитово-грунтовый раствор) на 8% больше,
    чем у цементно-песчаного раствора, что дает увеличение несущей способности
    буроопускной сваи на ту же величину.
    4. Обоснована рациональная технология устройства буроопускных свай с
    использованием различных композиционных растворных смесей, позволяю­
    щих снизить стоимость, продолжительность, трудоемкость и повысить техно­
    логичность выполнения свайных работ. Исследованы и обоснованы норматив­
    ные требования и реальные затраты ручного и машинного времени для устрой­
    ства буроопускных свай в вечномерзлые грунты по новой технологии работ.
    5. Разработан руководящий технический материал (РТМ) на устройство
    буроопускных свай в вечномерзлые грунты, который рекомендован к внедре­
    нию Министерством строительства и архитектуры Республики Саха (Якутия).
    Эффективность применения новой технологии устройства буроопускной сваи с
    заливкой раствором с композиционным гипсовым вяжущим составила 566 руб.
    на 1 сваю длиной 10 м и сечением 40x40 см.

    88

    Общие выводы

    1.

    Разработаны методика и алгоритм вариантного проектирования

    технологии устройства свайных фундаментов в условиях вечномерзлых грун­
    тов, используемых по 1 принципу строительства, на основе которых сделано
    технико-экономическое сравнение альтернативных вариантов и выявлено, что
    оптимальной технологией погружения свай в условиях г. Якутска является буроопускной способ с использованием композиционных растворов.
    2.

    Исследовано влияние климатических, грунтовых условий и других

    факторов влияния на технологию устройства буроопускных свай в вечномерзлые грунты, в том числе группы грунта, времени установки сваи, состава рас­
    твора для заливки в пазухи скважин. Установлено, что технологичность, эф­
    фективность и стоимость данного метода фундаментостроения в условиях Яку­
    тии определяется следующими параметрами комплексного технологического
    процесса: трудоемкость работ (трудозатраты и затраты машинного времени);
    производительность буровых машин; продолжительность вмерзания свай; со­
    став растворов и расход материалов.
    3.

    Проведено сравнение фактических и расчетных норм времени и

    трудозатрат устройства буроопускных свай на основе натурных наблюдений
    при бурении скважин ударно-канатным и вращательным способами, в резуль­
    тате чего установлено, что ритм работы буровых машин является заниженным,
    а нормы времени на бурение завышены.
    4.

    Предложены новые составы растворов для буроопускных свай в

    вечномерзлые грунты на основе гипса и гипсового композиционного вяжуще­
    го. Изучены основные технологические свойства растворов: марочная проч­
    ность, срок и температура замерзания, прочность смерзания с материалом сваи.
    Доказана целесообразность применения данных растворов в твердомерзлых
    вечномерзлых грунтах при заливке их в скважины ниже уровня слоя сезонного
    оттаивания.

    89

    5.

    Обоснована рациональная технология устройства буроопускных

    свай с использованием различных композиционных растворных смесей, позво­
    ляющих снизить стоимость, продолжительность, трудоемкость и повысить
    технологичность выполнения свайных работ. Исследованы и обоснованы нор­
    мативные требования и реальные затраты ручного и машинного времени для
    устройства буроопускных свай в вечномерзлые грунты по новой технологии
    работ.
    6.

    Разработан руководящий технический материал на устройство бу­

    роопускных свай в ВМГ, который рекомендован к внедрению Министерством
    строительства и архитектуры Республики Саха (Якутия).
    Годовой республиканский экономический эффект совершенствования
    нормирования труда составил 664 тыс. руб. Эффективность применения новой
    технологии устройства буроопускной сваи с заливкой раствором с композици­
    онным гипсовым вяжущим составила 566 руб. на 1 сваю длиной 10 м и сечени­
    ем 40x40 см.

    90

    Библиографический список использованной литературы

    1.

    Аббасов П.А. Существующая технология возведения свайных

    фундаментов, ее недостатки и пути их ликвидации// Механизированная
    безотходная технология возведения свайных фундаментов из свай заво­
    дской готовности: Тез. док. 1 Всесоюз. координац. совещания-семинара. Владивосток, 1986.- С.5-10.
    2.

    Ашмарин И.П., Васильев H.H., Амбросов В.А. Быстрые мето­

    ды статистической обработки и планирования экспериментов. Л.: Изд.-во
    ЛГУ, 1974.-76 с.
    3.

    Бадьин Г.М. Механизация свайных работ в зимних условиях.

    - Л.: Стройиздат, 1987.-184 с.
    4.

    Бадьин Г.М., Саввина А.Е. Способы устройства свай в усло­

    виях вечной мерзлоты.- СПб: ЦНТИ, 1995.-2с. - ( Информ. листок. №14595).
    5.

    Бартоломей A . A . , Ющков Б.С., Иванчин H.H. Повышение не­

    сущей способности и долговечности свайных фундаментов в условиях
    Севера //Труды 5 международной конференции по проблемам свайного
    фундаментостроения. - М., 1996.- С.51-55.
    6.

    Бахолдин Б.В., Светинский Е.В., Остров В.И. Современные

    конструкции свай и ростверков. - М.: ЦНТИ по гражданскому строитель­
    ству и архитектуре, 1973.-75 с.
    7.

    Башкатов Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном

    бурении. - М . : Недра, 1985.- 181 с.
    8.

    Безрук В.М. Теоретические основы укрепления грунтов це­

    ментами. - М.: Научно-техническое издательство автотранспортной ли­
    тературы, 1956,- 248 с.

    91

    9.

    Безрук В.М., Гурячков И.Л., Луканина Г.М. Укрепленные

    грунты (свойства и применение в дорожном строительстве). -М.: Транс­
    порт, 1982.-231 с.
    10.

    Беловол В.В. Нормирование труда и сметы в строительстве.-

    М.:Стройиздат,1991.-175 с.
    11.

    Березовский Б.И. Строительное производство в условиях Се­

    вера. - Л . : Стройиздат, 1982.-183 с.
    12.

    Березовский Б.И., Либерман И.А., Неклюдов B.C. Справоч­

    ник мастера-строителя для работ в Северной строительно-климатической
    зоне.- Л.: Стройиздат, 1986.- 328 с.
    13.

    Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические мето­

    ды экспертных оценок. М.: Статистика, 1980.-163 с.
    14.

    Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки в принятии

    плановых решений. М.: Экономика, 1976.- 80 с.
    15.

    Борисович В.Т., Клименков В.В. Справочник по организации

    и техническому нормированию труда на геологоразведочных рабоитах.
    М.: Недра, 1979.- 184 с.
    16.

    В.Д. Карлов. Основания

    и фундаменты в районах распро­

    странения вечномерзлых грунтов. М.; СПб.: Изд-во АСВ, 1997.- 178 с.
    17.

    Венделин А.Г. Подготовка и принятие управленческого ре­

    шения: Методологический аспект. - М . : Экономика, 1977.-150 с.
    18.

    Верхотуров Б.Ф., Хорош А.И. Бурение скважин большого

    диаметра в вечномерзлых грунтах //Механизация строительства. - 1986. №2.-0.16-17.
    19.

    Власов В.П. Опыт свайного фундаментостроения в Магадане

    // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1988.- № 4.-С.2-4.
    20.

    Влох В.П. Опыт погружения свай в пластичномерзлые грун­

    ты бурозабивным и буроопускным способами // Основания, фундаменты
    и ме?^аника грунтов. - 1992.- № 4.-С.22-23.

    92

    21.

    Вопросы индустриализации фундаментостроения //Труды ин­

    ститута НИИОиПС им. Н.М. Герсеванова.- Вып. 87. - М., 1987.- 163 с.
    22.

    Вопросы строительства в экстремальных климатических ус­

    ловиях Крайнего Севера //Межвуз. и междуведомств, сб. науч. тр. - Но­
    рильск, 1986.-146 с.
    23.

    Вяжущие гипсовые. Методы испытания: ГОСТ 23789-79.-

    М.,1987.
    24.

    Вяжущие гипсовые. Технические условия: ГОСТ 125-86.-

    М.,1986.
    25.

    Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.,

    1978.-272 с.
    26.

    Вялов С . С , Фотиев С М . , Герасимов A.C. Обеспечение несу­

    щей способности вечномерзлых грунтов в условиях потепления климата//
    Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1993. - № 6.-С.2-6.
    27.

    Гаврилова М.К. Влияние глобальных изменений климата на

    криолитозону //Рациональное природопользование в криолитозоне. - М.:
    Наука, 1992.-С.З-Ч.
    28. • Гаврилова М.К. Предстоящее изменение климата и вечная
    мерзлота//Рационально.е природопользование в криолитозоне. - М.: Нау­
    ка, 1992.-С. 7 - 8 .
    29.

    Геокриологический прогноз при строительном освоении тер­

    риторий //Сб. трудов научного совета по криологии Земли. - М.: Наука,
    1987.-C.103.
    30.

    Гончаров Ю.М. Разработка и соверщенствование эффектив­

    ных методов фундаментостроения на многолетнемерзлых грунтах ; Автореф. дне. насоиск. ... д-ра техн. наук. - Якутск, 1989.-42 с.
    31.

    Гончаров Ю.М. Эффективные конструкции фундаментов на

    вечномерзлых грунтах. - Новосибирск: Наука, 1988.-193 с.
    ' 32.

    Гончаров Ю.М., Таргулян Ю.О., Вартанов С Х . Производство

    свайных работ на вечномерзлых грунтах. - Л.: Стройиздат, 1981.-187 с.
    93

    33.

    Грунты. Методы лабораторного определения характеристик

    прочности и деформируемости мерзлых грунтов: ГОСТ 24586-8L-Введ. В
    действ. 01.01.82.- М.: Изд-во стандартов, 1981.-32 с.
    34.

    Гурьянов И.Е. Обработка результатов испытаний свай в веч-

    номерзлых грунта //Основания, фундаменты и механика грунтов.- 1987.№3.-0.16-17.
    35.

    Гусаков A . A . Системотехника строительства. - М.: Стройиз-

    дат, 1983.-252 с.
    36.

    Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты.

    Л.: Стройиздат, 1988.- 415 с.
    37.

    Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование экспери­

    мента в технике и науке: Методы обработки данных. - М.: Мир, 1980.610 с.
    38.

    Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование экспери­

    мента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. - М.: Мир,
    1981.-516 с.
    39.

    Добров Г.М., Ершов Ю.В., Левин Е.И. Экспертные оценки в

    научно-техническом прогнозировании. - Киев: Наукова думка, 1974.С.160.
    40.

    Евтихиев А.Л. Работы нулевого цикла на строительстве в ус­

    ловиях Севера. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1977.-149 с.
    41.

    Егорова А.Д., Яцюк В.В., Анцупова С.Г. Композиционные

    вяжущие на основе гипса с добавкой цеолита и известиУ/Информ. листок.
    - Якутск: Якут. ЦНТИ, 1996.-2 с.
    42.

    Жуков В.Ф. Из истории становления инженерного мерзлото­

    ведения // Основания, фундаменты и механика грунтов. -

    1994. - № 4.-

    С.25-27.
    43.

    Жуков В.Ф. Коренные причины деформации зданий, возво­

    димых на вечной мерзлоте истории становления инженерного мерзлото-

    94

    ведения // Основания, фундаменты и механика фз^тов. -

    1990. - № 4.-

    С.25-27.
    44.

    Завадскас Э.-К.К. Комплексная оценка и выбор ресурсосбере­

    гающих решений в строительстве. - Вильнюс: Моксклас, 1987.- 209 с.
    45.

    Завадскас Э.-К.К. Системотехническая оценка технологиче­

    ских решений строительного производства. - Л.: Стройиздат, 1991.-256 с.
    46.

    Зенков Л.Ф., Печников А.И.

    Справочник по техническому

    нормированию открытых горных работ.- М.:Недра, 1969.- 231 с.
    47.

    Известь строительная. Методы испытания: ГОСТ 22688-77.-

    Введ. в действие 01.01.78.- М.: Изд-во стандартов, 1976.
    48.

    Известь строительная. Технические условия: ГОСТ 9179-77.-

    Введ. в действие 01.0178.- М.: Изд-во стандартов, 1976.
    49.

    Исследование прогрессивных видов фундаментов // Сб. науч.

    тр. - Уфа, Уфим. НИИПромстрой,1990.-147 с.
    50.

    Карелин В.И. Удельное сопротивление вечномерзлых грунтов

    Якутии// Проблемы строительства в Якутской АССР. - Вып. 2.- Якутск,
    1974.-С.179-183.
    51.

    Козаков Ю.Н.,1Пишканов Г.Ф. Свайные фундаменты в усло­

    виях Восточной Сибири. Л.: Стройиздат, 1983.-119 с.
    52.

    Костиненко Г.И. Свайные фундаменты на вечномерзлых

    грунтах (опыт США и Канады). М.: Стройиздат, 1968.-75 с.
    53.

    Лабораторные методы исследования мерзлых пород/ Под ред.

    Э.Д.Ершова.- М.: Изд-во МГУ, 1985.-350 с.
    54.

    Мазуров Г.П. Физико-механические свойства мерзлых грун­

    тов. Л.: Стройиздат, 1975.-216 с.
    55.

    Максименко Е.С. Методика выбора оптимального способа

    возведения фундаментов на вечномерзлых грунтах// Основания, фунда­
    менты и механика грунтов. - 1998. - № 6.-С. 19-22.

    95

    .56.

    Максимов Г.Н. К вопросу устройства монолитных свай в веч-

    номерзлых грунтах// Промышленное строительство. - 1984.- №12.-С.2022.
    57.

    Мартюченко И.Г., Байкалов A . C . Повышение эффективности

    бурения скважин в мерзлых грунтах// Механизация строительства. 1996.-№5.-С.23.
    58.

    Машины для земляных работ/ Гаркави Н.Г., Аринченков

    В.И., Карпов В.В. и др.; Под ред. Н.Г.Гаркави.-М.:Высш. школа, 1982.335 с.
    59.

    Метелюк Н.С., Шишко Г.Ф., Соловьева А.Б. Сваи и свайные

    фундаменты. - Киев, Будивельник, 1977.- 256 с.
    60.

    Мешков В.М.Фундаменты на вечномерзлых грунтах и проса-

    дочных грунтах// Механизация строительства.-1991.- №5.-С.20-21.
    61.

    Миренбург Ю.С. Оценка надежности определения несущей

    способности свай в вечномерзлых грунтах (по СНиП 2.02.04 -88)// Осно­
    вания, фундаменты и механика грунтов. - 1995.- № 4.-С.25-28.
    62.

    Миренбург Ю . С , Кондратьев С.Д, Оценка эффективности и

    надежности различных способов погружения свай в мерзлые грунты//Труды института ВНИПИ иКТИОиПС им.М. Герсеванова.- Вып. 95.М., 1991.
    63.

    Миренбург Ю . С , Личенко О.М. Обсуждая СНиП 2.02.04 -

    88// Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1993. - № 2.-С.30-32.
    64.

    Музыка A . B . , Агеев В.И. Справочник инженера по организа­

    ции и нормированию труда в строительстве.-Киев: Будивельник, 1990.272 с.
    65.

    Муха В.И. Аналитическое выражение температурного режи­

    ма на территории Якутии// Проблемы строительства в Якутской АССР. Вып.2.-Якутск, 1974.-С.42-52.
    ' 66.

    Муха В.И. Температурные поля по длине свай// Проблемы

    строительства в Якутской АССР. -Вып. 2.- Якутск, 1974.-С.66-74.
    96

    67.

    Неклюдов B.C., Таргулян Ю.О. Устройство буронабивных и

    комбинированных свай глубокого заложения в вечномерзлых грунтах
    Норильска// Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1990.- № 6.С.16-18.
    68.

    Неклюдов B.C., Федорович Д.И., Таргулян Ю.О. Пути интен­

    сификации фундаментостроения на Севере// Основания, фундаменты и
    механика грунтов. - 1988.- № 6.-С.2-4.
    69.

    Новожилов Г.Ф. Предложение по определению технико-

    экономической эффективности применения различных типов свай и спо­
    собов их сооружения в вечномерзлых грунтах и методика выбора опти­
    мального решения/ЛВопросы повышения экономической эффективности
    железных дорог: Сб.тр. Ленингр. ин-та инженеров железнодор. транспор­
    та.-Л., 1978.-С.86-98.
    70.

    Нормирование труда рабочих в строительстве/ Под ред. Вало­

    вой Е.Ф.-М.:Стройиздат, 1985.-440 с.
    71.

    Нормирование труда/ Генкин Б.М., Петроченко П.Ф., Бухал-

    ков М.И. и др.; Под ред. Генкина Б.М.-М.: Экономика, 1985.-272 с.
    72.

    Оптимизация

    и

    эффективность

    строительства

    : Сб.ст.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1986.-184 с.
    73.

    Оптимизация производственных процессов с применением

    экономико-математических методов и ЭВМ (на примере горнохимиче­
    ского предприятия)/ Войцеховская В. и др.- Киев: УкрНИИНТИ, 1975. 42 с.
    74.

    Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечно­

    мерзлых грунтах//Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического
    совещания в г. Воркута.-М.,1975.-157 с.
    75.

    Основания, фундаменты и инженерные коммуникации в ус­

    ловиях Восточной Сибири: Сб. науч. тр.-Красноярск: ПромстройНИИnpoeicT, 1984.-131 с.

    97

    .76.

    Основы методики технического нормирования.- Вып. 1.-М.:

    Изд-во лит. по строительству, 1967.-116 с.
    77.

    Основы методики технического нормирования. - Вып. 4.-М.:

    Изд-во литературы по строительству, 1966.-152 с.
    78.

    Основы методики технического нормирования. - Вып. 6.-М.;

    Изд-во литературы по строительству, 1969,- 159 с.
    79.

    Перетолчин В.А. Вращательное бурение скважин на карье-

    рах.-М.:Недра,1975.-128 с.
    80.

    Поморский Ю.Л. Методы статистического анализа экспери­

    ментальных данных: Метод, руководство для науч. работников и аспи­
    рантов. Л.: Типогр. артели «Советский печатник», 1940.-174 с.
    81.

    Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества

    строительных материалов.-М.: Изд-во АСВ, 1999.-240 с.
    82.

    Попов К.Н., Шмурнов И.К. Физико-механические испытания

    строительных материалов.-М.: Высш. школа, 1984.-208 с.
    83.

    Порхаев Г.В., Щелоков В.К. Прогнозирование температурно­

    го режима вечномерзлых грунтов на застраиваемых территориях.-Л.:
    Стройиздат, 1980.-112 с.
    84.

    Пособие по производству работ при устройстве оснований и

    фундаментов (к СНиП 3.02.01-83)/НИИОСП им. Герсеванова Н.М.-М.:
    Стройиздат, 1986.-567 с.
    85.

    Растегаев И.К, Изменение концепции фундаментостроения в

    криолитозоне в связи с потеплением климатаУ/Рациональное природо­
    пользование в криолитозоне.-М.: Наука, 1992.
    86.

    Растегаев И.К. Машины для вечномерзлых грунтов. -М.:

    Машиностроение, 1986.-215 с.
    87.

    Растегаев И.К. Разработка мерзлых грунтов в северном

    строительстве.-Новосибирск: Наука, 1992.-350 с.

    98

    88.
    тельству

    Растегаев И.К. Технология и механизация работ по строи­
    свайных

    фундаментов

    на

    вечномерзлых

    грунтах.

    Л.:Стройиздат, 1980.-127 с.
    89.

    Региональные единичные расценки на бурение скважин под

    сваи ударно-канатным способом в вечномерзлые грунты.- Якутск: Ин-т
    Якутгражданпроект, 1991.-15 с.
    90.

    Рекомендации по наблюдению за состоянием грунтов осно­

    ваний и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтахТПШОСП Госстроя СССР.- М.:СтройиздатД982.-32 с.
    91.

    Рекомендации по рациональной области применения в строи­

    тельстве свай различных видов/Госстрой СССР.- М.:Стройиздат,1978.-17
    с.
    92.

    Рекомендации по физико-химическому улучшению строи­

    тельных свойств мерзлых глинистых грунтов и по устройству из них цементогрунтовых фундаментов/НИИОСП Госстроя СССР, Северное отде­
    ление, Воркутинское правление НТО «Горное», - Сыктывкар: Коми кн.
    Изд-во, 1970.-90 с.
    93.

    Ресурсосберегаюш;ие технологии возведения фундаментов из

    свай заводской готовности/ Бартоломей A . A . , Бахолдин Б.В., Гончаров
    Б.В. и др.; Под ред. Ильичева В.А.-М.: Стройиздат,1990.-110 с.
    94.

    Руководство по определению сроков загружения свайных

    фундаментов при строительстве, на вечномерзлых грунтах по принципу
    1/Краснояр. ПромстройНИИПроект.-Красноярск; КПНИИП, 1977.-12 с.
    95.

    Руководство по проектированию норм на механизированные

    строительно-монтажные

    работы

    расчетно-аналитическим

    методом/

    ВНИПИ труда в строительстве Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1980,- 15с.
    96.

    Руководство по разработке типовых технологических карт в

    строительстве/ ЦНИИОМТП. М.: Стройиздат, 1976.-32 с.

    99

    97.
    тельности

    Руководство по технологии и методике расчета продолжи­
    вмораживания

    свай

    в

    вечномерзлые

    грун-

    ты/ВНИИСТрубопроводов. М.: ВНИИСТ, 1976.-94 с.
    98.

    Ручьев A . n . , Толкачев П.И., Телина Л.А. Устройство грунто-

    бетонных свай. - М.: Стройиздат, 1968.-33 с.
    99.

    Саввина А.Е. Использование метода упорядочения возмож­

    ных вариантов по предпочтительности для выбора бурового станка, при­
    меняемого в условиях вечной мерзлоты//Тез. докл. юбилейной конф.
    ЯНИИСХ. - Якутск: ЯГСХА, 1996. - С . 5 .
    100.

    Саввина

    А.Е.

    Исследование

    основных

    технологических

    свойств грунтовых растворов для буроопускных свай//Научные исследо­
    вания аспирантов и молодых ученых: Сб.науч. тр.- Вып.З, ч. 2. -Якутск,
    2001.-С.101-103.
    101. Саввина А.Е. Многокритериальная оценка технологичности
    способов погружения свай в вечномерзлые грунты//Тез. докл. респуб.
    конф. молодых ученых «Шаг в будущее». - Якутск, 1997. - С. 12.
    102. Саввина А.Е. Многоцелевой выбор технологии и механиза­
    ции свайных работ//Тез. докл.У сессии лиги «Женщины-ученые Якутии».
    -Якутск, 2000.-C.23.
    103. Саввина А.Е. Экспертная оценка ТЭП видов свай для вечномерзлых грунтов//Строительный комплекс Востока России. Проблемы,
    перспективы, кадры: Сб. науч. тр.- Улан-Удэ, 1999.- С.36-40.
    104.
    при

    Саввина А.Е., Егорова А.Д. Растворы для заполнения пазух

    буроопускном

    способе

    погружения

    свай

    в

    условиях

    г.Якутска/ТРесурсы строительного комплекса Республики Саха (Якутия).
    Сб. науч. тр.- Якутск: ЯГИТИ, 2001.- С. 186-189.
    105.

    Саввина А.Е., Саввина В.Г. Обоснование рациональной тех­

    нологии устройства свай в вечномерзлых грунтах (г. Якутск)// Труды мо­
    лодых ученых: Сб. науч. тр.-СПб.: СПбГАСУ, 1997.- С.118-122.

    100

    106. Саввина А.Е., Сыроватский A . A . Проблемы свайного фундаментостроения в республике Саха (Якутия)//Архитектура и строительст­
    во. Тез. докл. науч.-техн. конф.- Томск, 1999.-С.45-47.
    107. Саввина A.B., Сыроватский A . A . Технология устройства буроопускных свай в вечномерзлые грунты (г. Якутск) //Ресурсы строи­
    тельного комплекса Республики Саха (Якутия): Сб. науч. тр.- Якутск:
    ЯГИТИ, 2001.- С.190-192.
    108. Садовский A . B . Строительству на вечномерзлых грунтах на­
    учную базу// Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1986.- № 3.С.3-4.
    109. Свайное фундаментостроение// Основания, фундаменты и
    механика грунтов. - 1995.- № 3.-С.5-35.
    ПО. Свайные работы/ Под ред. И.И.Косорукова.- М.:Высш, шко­
    ла, 1974.-391 с.
    111. Смородинов М.И., Садовский A . B . Строительство на вечномерзлых грунтах.-М.: Знания, 1988.-62 с.
    112. СП 509-78. Инструкция по определению экономической эф­
    фективности использования в строительстве новой техники, изобретений
    и рационализаторских предложений.М.: Госкомитет по делам строитель­
    ства, 1979.-60 с.
    ИЗ.

    СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых

    грунтах.-М.: Госстрой СССР, 1991.- 55 с:
    114.

    СЕиП 4.02-91, 4.05-91.Сборники сметных норм и расценок на

    строительные работы. Сб. 5. Свайные работы. Закрепление грунтов. Опу­
    скные колодцы/Госстрой СССР.-М.:Стройиздат, 1992.-188 с.
    115. СНиП 4-5-82. Сборник 5. Свайные работы. Закрепление грун­
    тов. Опускные колодцы. М.: Стройиздат, 1985.
    116.

    Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров

    в задачах со многими критериями.- М.: Наука, 1981.-110 с.

    101

    .117.

    Спиридонов В.В., Краснощек Б.В. Технология свайных работ

    в условиях вечной мерзлоты.- М., 1969.-36 с.
    118.

    Строительство в Республике Саха (Якутия) за 1991-1996 го­

    ды. Статистический сборник

    № 98/4257/Гос. ком -т Республики Саха

    (Якутия) по статистике.- Якутск, 1997. - 2 5 с .
    119. Суровов A . B . , Левинзон А.Л. Мащины для свайных работ/
    Под ред. Епифанова С.П.-М.: Стройиздат, 1982.- 103с.
    120. Таргулян Ю.О. Устройство свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах.-Л.: Стройиздат, 1978.- 160 с.
    121. Таргулян Ю.О., Башкиров В.М. Особенности погружения
    свай из стальных труб в вечномерзлые грунты Тюменской области// Ос­
    нования, фундаменты и механика грунтов. - 1987.- № 3.-С.9-11.
    122. Таргулян Ю.О., Гохман М.Р. Повышение скорости бурения
    скважин и сокращение продолжительности вмерзания свай при использо­
    вании парового вибролидера// Основания, фундаменты и механика грун­
    тов. - 1986.-№3.
    123. Таргулян Ю.О., Гохман М.Р,, Федорович Д.И. Совершенство­
    вание способов устройства свайных фундаментов в вечномерзлых грун­
    тах// Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1994.- № 4.-С.28-30.
    124. Таргулян Ю.О., Савельев B.C., Блащак Л.Б. Применение ком­
    бинированного способа устройства свайных фундаментов на стройках
    Ямбурга // Основания, фундаменты и механика грунтов. -

    1990.-№ 1.-

    С.3-5.
    125. Таргулян Ю.О., Федорович Д.И., Савельев B.C. Ускоренные
    способы погружения свай в вечномерзлые грунты на севере Тюменской
    области// Труды НИИОПС им. Герсеванова Н.М,: Вопросы индустриали­
    зации фундаментостроения.-Вып. 87.-М., 1987.-С.29-36.
    126.

    Технология строительного производства в зимних условиях/

    Под ред, Евдокимова В.А.-Л.: Стройиздат, 1984,-264 с.

    102

    .127.

    Токин А.Н. Фундаменты из цементогрунта.-М.: Стройиздат,

    1984.-184 с.
    128.

    Указания по бетонированию буронабивных свай и контролю

    температуры бетона и системы «свая-фунт». Выписка из отчета о науч­
    но-исследовательской

    работе

    по

    договору

    3-608-

    87/ЯкутпромстройНИИПроект.-Якутск, 1989.-19 с.
    129. Уплотнение лессовых оснований фунтонабивными сваями
    при помощи станков ударно-канатного

    бурения/ЦНИИиПЭИОМиТП

    Строительства Госстрой СССР.-М.: Изд-во лит. по строительству, 1968.23 с.
    130. Федорович Д.И., Таргулян Ю.О. Особенности устройства
    свайных фундаментов на Аляскинском нефтепроводе// Основания, фун­
    даменты и механика фунтов. - 1991.- № 5.С.6-8.
    131. Федорович Д.И., Таргулян Ю.О., Высоцкий Д.П. Рациональ­
    ные способы пофужения свай в вечномерзлые фунты// Энергетическое
    строительство. - 1986.-№ 5.-С.20-22.
    132. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимен­
    та в исследовании технологических процессов.- М.: Мир, 1977.- 552 с.
    133. Хрусталев Л.Н., Пустовойт Т.П. Надежность и долговечность
    оснований инженерных сооружений на вечномерзлых фунтах в условиях
    глобального потепления климата (на примере Воркуты, Тикси и Якутска)//Основания, фундаменты и механика фунтов.- 1993.- № 3.-С.10-13.
    134. Царев В.П. Технико-экономическое сравнение консфукций
    свай// Проблемы строительства в Якутской АССР.- Вьш.1. - Якутск,
    1972.-С.47-54.
    135. Цейтлин М.Г., Верстов В.В., Азбель Г.Г. Вибрационная тех­
    ника и технология в свайных и буровых работах.- Л.; Стройиздат, Лениф.
    отд-ние, 1987.- 261 с.
    ' 136. Цытович H.A. Механика мерзлых фунтов.- М.: Высш. школа,
    1983.-288 с.
    103

    .137. Alfred R.Mangus. Thul air base, Greenland. Foundations on permafrost//The northern engineer.-1986, N2 2&3.-P.51-57.
    138. Branko ladanyi. Some thoughts on piles in permafrost// Civil en­
    gineering.- 1991, № 1.
    139. Testing of pile foundations in permafrost areas// Third interna­
    tional conference on permafrost proceedings, Vol.2.- Edmonton, Alberta, Can­
    ada: 1979.
    140. Truls Molmann, Kaare Sennest. Cast in place concrete piles in
    permafrost// Third international conference on permafrost proceedings, Vol.2.Edmonton, Alberta, Canada: 1979.
    141. Types of foundations// Cold climate utilies.Technical editor Dan­
    iel W.Smith.- Canada: Canadian Society for Civil Engineering, 1986.
    142. Vladimir P. Vlasov. Engineering and geociyological peculiarities
    of using pile foundations in Magadan area/Tntemational Conference.- Beijing,
    China: 1993.

    104

    Приложения

    105

    приложение 1
    Ж У Т С К И Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
    Кафедра «Строительного производства»

    «СОГЛАСОВАНО»

    «УТВЕРЖДАЮ»/

    ^тр строительства

    Проректо

    забо/тё ЯГУ

    Д.Г.-M.H.^Iig

    Ю.Н.Буслаев
    ^-^г^^

    В.Ю.Ф

    йскии

    >

    2002 г.

    2002 Г.

    РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
    НА УСТРОЙСТВО БУРООПУСКНЫХ СВАЙ
    В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

    РАЗРАБОТАН:
    Зав. кафедрой СП ЯГУ, к.т.н.
    (2^^^^^^

    Сыроватский A . A .

    Научный консультант, профессор
    КафедрыЛ10_СПбГАСУ, д.т.н.
    Бадьин Г.М.
    Отв. испол1^тель, ст. преподаватель
    Саввина А.Е.

    ЖУТСК-2001

    Содержание

    Стр.
    1. Технологическая карта на устройство буроопускных свай в
    условиях вечномерзлых грунтов (вращательное
    бурение)
    2
    2. Технологическая карта на устройство буроопускных свай в
    условиях вечномерзлых грунтов (ударно-канатное
    бурение)
    11
    3. Технологический регламент приготовления цементно-гипсовогрунтового раствора для буроопускных свай на строительной
    площадке в условиях вечномерзлых грунтов
    24

    1

    ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА УСТРОЙСТВО
    БУРООПУСКНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ
    ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
    ( ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН)

    2

    1. Область применения

    1.1. Технологическая карта разработана на устройство буроопускных свай 0
    650 мм с бзфением скважин вращательным способом.
    1.2. В состав работ, рассматриваемых картой, входят:
    • Разбивка и выноска строительных осей здания и точек бурения;
    • Передвижение станка к скважине, с распределением и закреплением, с
    центровкой над осью скважины;
    • Бурение скважины;
    • Стряхивание грунта со щнека;
    • Очистка шнека от налипшего грунта;
    • Осмотр и замер скважины;
    • Осмотр машины с заменой изношенных деталей;
    • Заправка машины горючим;
    • Заливка цементно-песчаного раствора;
    • Подготовка крана к работе и уход за ним;
    • Перегон крана к месту установки свай в пределах строительной площадки;
    • Строповка и доставка свай в пределах строительной площадки краном;
    • Подъем и установка свай в скважины с выверкой;
    • Доливка цементно-песчаного раствора в скважины.
    1.3. Работы выполняются в летний период и ведутся в одну смену. Однородные
    вечномерзлые грунты с ограниченным содержанием крупнообломочных
    включений (до 30%).
    1.4. Привязка технологической карты к конкретному объекту и условиям
    строительства заключается в составлении проекта производства работ на
    основе проектной документации, где указываются объем работ, геологические
    условия, потребность в материальных и людских ресурсах, а также уточняется
    технологическая схема организации.

    2.

    Организация и технология строительного процесса.

    2.1.До начала бурения скважин должны быть выполнены следующие работы:
    • Вертикальная планировка площадки;

    3



    Разбивка осей с помощью стальной ленты, прокладываемой по
    провешенной
    оси
    соответствующего
    свайного
    ряда
    с
    закреплением штыря или колышка, вбитых в землю на глубину
    0,2-0,3 м;
    • Завоз и размещение на строительной площадке свай,
    • Доставка на площадку буровой машины, бурового инструмента,
    соответствующего диаметра, мерной ленты для контроля
    размеров скважины;
    • Ограждения территории строительства;
    • Обеспечены санитарно-бытовые условия и требования техники
    безопасности;
    • Проложены подъездные дороги и подъезды;
    • Проведены силовые и электрические сети;
    • Рабочие и ИТР ознакомлены с ППР и обучены безопасным
    методам труда.
    2.2. Доставленные на объект сваи следует укладывать на
    строительной площадке на подкладках обеспечивающих свободную
    строповку сваи при подъеме ее из штабеля. При этом высота
    прокладок должна быть не менее чем на 2 см, больше высоты петли.
    Сваи укладывают в штабели по 6 штук в зоне радиуса стрелы крана
    10 м. На каждую партию свай поставщик представляет паспорт.
    2.3. Скважина под буроопускную сваю должна быть диаметром
    больше не менее чем на 5 см, чем наибольший размер поперечного
    сечения. Для сваи диметром 40 см - не менее 62 см.
    ТехнЕГческие характеристики станка БМ-2001
    Технические характеристики
    Диаметр скважины

    Ед. изм.

    Мах глубина бурения
    Частота вращения бура, не менее
    Максимальная высота подъема
    бура над уровнем стоянки, не
    менее
    Максимальное усилие напора
    бура, не менее
    Привод вращательного механизма
    Масса станка

    м .•
    об/мин"'

    БМ-2001
    0,63-0,019
    1,0-0,03
    2-20
    74

    м

    0,7

    кН(тС)

    170(17,3)

    т

    гидравлический
    47,6

    м

    Бурение скважин должно начинаться после инструментальной
    проверки отметок повер^сности площадки и положения осей свай.
    Буровая машина ориентируется рабочим органом над
    разметочным штырем. База машины должна быть установлена
    4

    горизонтально, что достигается планировкой места стоянки или
    подкладкой под гусеницы брусьев разной высоты.
    До погружения свай скважина должна быть закрыта
    инвентарной пирамидкой или деревянным щитом, количество
    предварительно пробуреннх скважин должно быть не более 3-х.
    Перед заливкой раствора попавшая в скважину вода удаляется
    откачкой. В скважину примерно на 1/3 глубины заливают цементнопесчаный раствор (марка раствора 100 и выше, осадка конуса 12-14
    см).
    Состав раствора:
    • Портладцемент марки 300 - 450 кг;
    • В о д а - 4 1 0 л;
    • Песок воздушно-сухой - 830 кг.
    Температура раствора в летнее время +5 - +20°С.
    Промежуток времени между проходкой скважины и
    установкой сваи не должен превышать 4 ч.
    Установка
    сваи
    в
    скважину
    производится
    краномэкскаватором Э-10011А.
    Технические характеристики крана-экскаватора:
    Длина стрелы - 1 6 м
    Грузоподъемность - 16-3,9 т
    Мах грузовой момент - 63,3
    Min вылет крюка - 3 м
    Мощность двигателя - 108 л.с.
    Вес-36,7 т
    Строповка сваи производится за торцевую. петлю при
    помощим стропа и дополнительно страховочным стропом за
    верхнюю грузоподъемную петлю.
    Установка
    каждой
    сваи
    производится
    при
    строгом
    геодезическом контроле нивелиром и теодолитом.
    Погружение сваи в скважину происходит под собственным
    весом в результате резкого сброса ее в скважину.
    В период производства работ по устройству свай
    предусматривается
    установка
    металлических
    трубок
    для
    наблюдений за изменением температурного режима вечномерзлых
    грунтов. Металлические трубки погружаются в пробуренные
    скважины одновременно со сваями.
    После установки и выверки сваи производится доливка
    цементно-песчаного раствора.
    2.4. При производстве работ в зимних условиях следует учитывать
    следующие требования:
    • Перед началом работ прогреваются гидравлические системы
    буровой машины;
    5



    Перед работой крана кабина машиниста обогревается с помощью
    твердого топлива (топка расположена под кабиной машиниста);
    • Температура раствора в зимнее время +20- +40°С;
    • Сваи следует погружать а скважины не позднее, чем 3 суток
    после бурения;
    • Перед установкой свая очищается от снега, наледи, грязи и жира.
    2.5. Работы по устройству буроопускных свай выполняются звеном,
    в состав которого входят:
    • Бурильщик - 6 разряда;
    • Бурильщик-монтажник - 5 разряда;
    • Машинист крана-экскаватора - 6 разряда;
    • Помощник машиниста крана - 5 разряда.
    2.7 Отклонение размеров скважины от проектных не должно
    превышать величины:
    • Несовпадение оси скважины с осью свай в уровне подошвы
    ростверка вдоль и поперек ряда 2+50 мм;
    • Отклонение в диаметре скважины в зоне заделки сваи +10 см;
    • Отклонение от проектной глубины скважины: недобур + 50мм,
    перебур +200мм.
    Остаток рыхлого грунта в скважине допускается 150мм.
    Отклонения при установке свай не должно превышать:
    • в плане на уровне головки свай монтажа ростверка:
    а) Поперек оси свайного ряда +5 см;
    б) Вдоль оси +15 см;
    в) В кустах свай +15 см;
    • по отметке головки сваи:.
    а) при монолитном ростверке - +5см;
    б) при сборном ростверке - +3см.
    Схема операционного контроля качества приведена в табл.1.

    б

    Табл.1
    Кто
    кон­
    тролирует
    Котролируемые
    операции
    Состав
    контроля

    Прораб
    Подготовительные работы
    Качество
    выполне­
    ния раз­
    бивки
    глав, осей
    соор-ния

    Качество
    разбивки
    свайных
    рядов

    Качество
    разбивки
    точек
    бурения

    Прораб и мастер

    Приемка и хранение свай на объекте
    Качество
    изготовле­
    ния свай

    Правиль­
    ность ус­
    тановки
    замков
    при сост.
    сваях

    Разгрузка и
    склад, свай.
    на объекте,
    проверка
    маркировки

    Разметка
    свай перед
    погружен,
    (зимой)

    .Уровень
    строит.,
    угольник

    Визуально

    Линейка
    метал.
    измер.

    Способ
    контроля

    Теодолит, рулетка металлическая

    гост

    Время
    контроля

    До нача­
    ла
    де­
    тальной
    разбивки
    Геодез.
    служба,
    генпод­
    рядчик

    До начала погружения
    свай

    При приемке и разгрузке свай

    Геодез. служба подряд­
    ной строительной орга­
    низации

    При необ­
    ходим,
    лаборато­
    рия

    Кто прив­
    лекается к
    проверке

    При
    необходимости
    представитель
    заводаизготовителя

    Приемка свайн.
    основания

    Погружение свай

    До начала
    погружен.

    Первона­
    чальное
    погруж.
    свай на I
    м верти­
    кальность,
    положени
    е в плане
    Отвес,
    линейка

    Соответ­
    ствие
    проект,
    глубины

    Соответ­
    ствие
    проект,
    отказа

    Ведение
    журнала
    погруже
    ния

    Линейка
    метал.
    измер.

    Отказомер

    Провер­
    ка доку­
    мента­
    ции

    в процессе работ

    Соответсвие от­
    меток исполни­
    тельной
    схемы
    отметкам факт,
    свайн. поля и
    отклонение свай
    в плане и по
    вертикали
    Нивелир, отвес
    с1роительный,
    метр
    складной
    металлический
    По
    окончании
    работ

    Генподрядчик,
    технический
    и
    авторский
    надаор

    Потребность в основных конструкциях и полуфабрикатах при
    устройстве свай длиной Юм и сечением 40x40 см в скважины
    глубиной 8 м
    Таблица
    Наименование
    Марка
    Ед.изм.
    Кол-во
    шт.
    Сваи железобетонные
    См-10-40
    1
    МЮО
    м^
    1,37
    Цементно-песчаный раствор
    0 30 мм
    Арматура

    Потребность в машинах, оборудовании, инструменте, инвентаре и
    приспособлениях
    Таблица
    Наименование
    Тип
    Марка Кол-во
    Тех. хар-ка
    Частота
    Буровая
    БМВращательный
    1
    вращения бура
    2001машина
    72 об/мин
    Грузоподъемн.
    ЭО1
    На экскаваторе
    Кран
    10011
    3,9-16 т
    Автобетоно­
    СБ-92
    1
    Объем 4 м''
    На КамАЗ
    смеситель
    1
    Свар, аппарат
    Паяльн. лампа
    1
    1
    Нивелир
    1
    Рейка
    1
    Кувалда
    2
    Лопата
    1
    Рулетка
    1
    Отвес

    8

    Схема складирования железобетонных свай
    Металлическая инвентарная пирамида
    Щит из досок толщиной 50 мм

    Мероприятия по технике безопасности

    Строп-удавка со страховочным тросом

    Схема строповки свай при монтаже

    9

    Технологическая схема устройства буроопускных свай
    Наименование операций
    Схема
    1. Разбивка осей;
    2*. Прогрев буровой машины;
    3. Ориентирование мапгины над центром
    скважины (штырь);
    4. Бурение скважины;
    5*. Прогрев крана;
    6. Стряхивание грунта со шнека;
    7. Очистка шнека от грунта;
    8. Мелкий крепежный ремонт;

    }

    Л

    Г

    у/

    с

    * - в зимнее время;

    3

    э

    1. Заливка цементно-песчаного раствора;
    г \

    -\ у

    1/3 Ь СКВ.
    1.
    2.
    3.
    4.
    5.

    Строповка сваи;
    Установка сваи;
    Выверка сваи по нивелиру;
    Расстроповка сваи;
    Выверка расстояния между сваями;

    1. Установка температурных трубок;
    2. Доливка цементно-песчаного раствора в
    скважину;

    1

    *
    *

    10

    ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА НА УСТРОЙСТВО
    БУРООПУСКНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ
    ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
    (УДАРНО-КАНАТНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН)

    и

    1. Область применения
    1.1 Технологическая карта разработана на устройство буроопускных
    свай 0 650 мм с бурением скважин ударно-канатным способом.
    1.2 В состав работ, рассматриваемых картой, входят;
    • Разбивка и выноска строительных осей здания и точек бурения;
    • Передвижение станка к скважине, с распределением и
    закреплением, с центровкой над осью скважины;
    • Бурение скважины;
    • Подача воды в скважину;
    • Желонение шлама;
    • Проверка и подвертывание долота в процессе бурения;
    • Смена тросов, осмотр, замер скважины;
    • Очистка снаряда и станка от наледи и шлама;
    • Смазка станка;
    • Осмотр станка с заменой изношенных деталей;
    • Заливка цементно-песчаного раствора;
    • Подготовка крана к работе и уход за ним;
    • Перегон крана к месту установки свай в пределах строительной
    площадки;
    • Строповка и доставка свай в пределах строительной площадки
    краном;
    • Подъем и установка свай в скважины с выверкой;
    • Доливка цементно-песчаного раствора в скважины.
    1.3 Работы выполняются в летний период и ведутся в одну смену.
    Грунты
    вечномерзлые,
    с
    большим
    содержанием
    крупнообломочного материала и валунов, при наличии
    грунтовых вод и прослоек талого грунта, при установке обсадки.
    1.4 Привязка технологической карты к конкретному объекту и
    условиям строительства, заключается в составлении проекта
    производства работ на основе проектной документации, где
    указываются объем работ, геологические условия, потребность в
    материальных и людских ресурсах, а также уточняется
    технологическая схема организации.

    12

    2. Организация и технология строительного процесса.
    2.1 До начала бурения скважин должны быть выполнены следующие
    работы:
    • Вертикальная планировка площадки;
    • Разбивка осей с помощью стальной ленты, прокладываемой по
    провешенной
    оси
    соответствующего
    свайного
    ряда
    с
    закреплением штыря или колышка, вбитыми в землю на глубину
    0,2-0,3 м;
    • Завоз и размещение на строительной площадке свай ;
    • Доставка на площадку
    бурового станка, бурового
    инструмента, соответствующего диаметра, оборудования для
    удаления бурового шла.ма (желонку), мерной ленты для контроля
    размеров скважины, шламоприемника, емкости для воды,
    шлангов для подачи воды; обсадных труб;
    • Ограждения территории строительства;
    • Обеспечены санитарно-бытовые условия и требования техники
    безопасности;
    • Проложены подъездные дороги и подъезды;
    • Проведены силовые и электрические сети;
    • Рабочие и ИТР ознакомлены с ППР и обучены безопасным
    методам труда.
    2.2 Доставленные на объект сваи следует ую1адыва'гь на
    строительной площадке на подкладках обеспечивающих
    свободную строповку сваи при подъеме ее из штабеля. При этом
    высота прокладок должна быть не менее чем на 2, см, больше
    высоты петли. Сваи укладывают в штабели по 6 штук в зоне
    радиуса стрелы крана 10 м. На каждую партию свай поставщик
    представляет паспорт.
    2.3 Скважина под буроопускную сваю должна быть диаметром
    больше не менее чем на 5 см, чем наибольший размер
    поперечного сечения. Для сваи диметром 40 см - не менее 62 см.
    В пределах строительной площадки станок перемещается с
    поднятой мачтой (в рабочем положении). При перемещении его с
    одной площадки на другую мачта опускается. На месте станок БС1м устанавливается так, чтобы его рама находилась в
    горизонтальном положении. Рама подпирается 3 домкратами.
    Бурение скважин должно начинаться после инструментальной
    проверки отметок поверхности площадки н положения осей свай.
    Уклон площадки для работы БС-]м не более 3".

    13

    Технические характеристики станка БС-1М

    п/п
    1.
    2.
    J.

    Технические характеристики

    Диаметр скважины
    Мах глубина бурения
    Частота ударов бурового
    снаряда
    Масса бурового снаряда
    4.
    Max/min высота подъема
    5.
    бурового снаряда
    6.
    Главный привод:
    мощность
    грузоподъемность лебедки
    скорость подъема
    Лебедка желоночная:
    7.
    грузоподъемность
    скорость подъема
    8.
    Размеры:
    высота рабочая
    транспортная
    длина рабочая
    транспортная
    ширина
    9._. .Масса станка

    Ед.
    изм.
    м
    м
    мин"'

    менее 0,8
    300
    48-52

    т
    м

    менее 3
    0,95/0,6

    кВт
    т
    м/с

    75
    5
    0,9

    т
    м/с

    1
    1,8

    м

    15,1
    3,8

    м
    м
    т

    БС-1М

    7,1
    8,9
    3,46
    21,8

    Буровой станок ориентируется рабочим органом над
    разметочным штырем. База станка должна быть установлена
    горизонтально, что достигается планировкой места стоянки или
    подкладкой под гусеницы брусьев разной высоты.
    При бурении в скважину периодически или постоянно
    подливают воду, которая смешивается с разрушенным грунтом,
    образуя буровой шлам. Буровой шлам периодически извлекается
    желонкой. Примерный расход воды, при бурении 150-250 л на 1 м
    длины скважины 0 500мм.
    Летом и осенью, когда скважина может заплыть или верхний
    слой грунта песчаный, ее устье обсаживают на глубину равную
    толщине оттаянного или песчаного грунта. Обсадная труба
    устанавливается с помощью крана, забивается с помощью бурового
    станка. Над устьем скважины обсадная труба должна возвышаться
    на 0,5 м.
    До погружения свай скважина должна быть зак-рыта
    инвентарной пирамидкой или деревянным щито.м, количество
    предварительно пробуреннх скважин должно быть не более 3-х.
    Перед заливкой раствора попавшая в скважину вода удаляется
    откачкой. В скважину примерно на 1/3 глубины заливают цементно14

    песчаный раствор (марка раствора 100 и выше, осадка кон>'са 12-14
    см).
    Состав раствора.
    • Портладцемент марки 300 - 450 кг;
    • В о д а - 4 1 0 л;
    • Песок воздушно-сухой - 830 кг.
    Температура раствора в летнее время +5 - -20"С.
    Про.меж>ток времени между проходкой скважины и
    установкой сваи не должен превышать 4 ч. При установке обсадной
    трубы не позже, чем через 3 суток.
    Установка
    сваи
    в
    скважину
    производится
    к-раномэкскаватором Э-10011А.
    Технические характеристики крана-экскаватора:
    Длина стрелы - 1 6 м
    Грузоподъемность -16-3,9 т
    Мах грузовой момент - 63,3
    Min вылет крюка - 3 м
    Мопдность двигателя - 108 л.с.
    Вес - 36,7 т
    Строповка сваи производится за торцевую петлю при
    помощим стропа и дополнительно страховочным стропом за
    верхнюю грузоподъемную петлю.
    Установка каждой
    сваи производится
    при
    строгом
    геодезическом контроле нивелиром и теодолитом.
    Погружение сваи в скважину происходит под собственным
    весом в результате резкого сброса ее в скважину.
    В период производства работ по устройству свай
    пред}'сматривается
    установка
    металлических
    трубок
    для
    наблюдений за изменением температурного режима вечномерзлых
    грунтов. Металлические трубки погружаются в пробуренные
    скважины одновременно со сваями.
    После установки и выверки сваи производится доливка
    цементно-песчаного раствора.
    2.4 При производстве работ в зимних условиях следует учитывать
    следующие требования:
    • При бурении в скважину подается вода, подогретая до
    температуры 50-70 °С. При льдистости грунта меньше 0,3 г/см^
    вода не подогревается;
    • Желонка ударно-канатного станка постоянно прогревается
    асбестовым факелом с соляркой;
    • Перед работой крана кабина машиниста обогревается с помощью
    твердого топлива (топка расположена под кабиной машиниста).

    15



    Емкость с водой для подачи в скважину нагревается с помошило
    твердого топлива;
    • Температура раствора в зимнее время +20- - 40"С;
    • Сваи следует погружать а скважины не позднее, чем 3 суток
    после бурения;
    • Перед установкой свая очищается от снега, наледи, грязи и жира.
    2.5 Работы по устройству буроопускных свай выполняются звеном,
    в состав которого входят:
    • Бурильщик - 6 разряда;
    • Бурильщик-монтажник - 5 разряда;
    • Машинист крана-экскаватора - 6 разряда.
    2.6 Отклонение размеров скважины от проектных не должно
    превышать величины:
    • Несовпадение оси скважины с осью свай в уровне подошвы
    ростверка вдоль и поперек ряда 2^50 мм;
    • Отклонение в диаметре скважины в зоне заделки сваи +10 см;
    • Отклонение от проектной глубины скважины: недобур + 50м.м,
    перебур +200мм.
    Остаток рыхлого грунта в скважине допускается 150мм.
    Отклонения при установке свай не должно превышать:
    • в плане на уровне головки свай монтажа ростверка:
    а) Поперек оси свайного ряда +5 см;
    б) Вдоль оси +15 см;
    в) В кустах свай +15 см;
    • по отметке головки сваи:
    а) при монолитном ростверке - +5см;
    б) при сборном ростверке - +3см.
    Схема операционного контроля качества приведена в табл.1.

    16

    Табл. 1
    Кто
    кон­
    тролирует
    Котролируемые
    операции
    Состав
    контроля

    Подготовительные работы
    Качество
    оыполнсния

    р;1.!-

    бивки
    глав, осей
    соор-ния

    Спосоо
    конгро.пя

    Время
    контроля

    Кто прив­
    лекается к
    проверке

    Прораб и мастер

    П{5ораб

    Качество
    разбивки
    свайны.\рядов

    Качество
    разбивки
    точек
    бурения

    Тсо.аолпт, рулетка металлическая

    До намя­
    ла
    де­
    тальной
    разбивки
    Геодез.
    сл)'жба.
    генпод­
    рядчик

    Приемка и хранение свай на объекте
    Качество
    изготовле­
    ния свай

    гост

    Правиль­
    ность ус­
    тановки
    замков
    при сост.
    сваях

    Разгрузка и
    склад, свай
    на объекте,
    проверка
    маркировки

    Размстк;»
    свай перед
    погружен,
    (зимой)

    Уровень
    оропт.,
    угольник

    Визуально

    Линейка
    метал.
    измер.

    До начала погружения
    свай

    При приемке и разфузке свай

    Геодез. служба подряд­
    ной строительной орга­
    низации

    При необ­
    ходим,
    лаборато­
    рия

    При
    необходимости
    представитель
    заводаизготовителя

    Приемка овайн.
    основания

    Погружение свай

    До начала
    погружен.

    Псриоиачальнос
    погруж.
    свай на I
    м
    верти­
    кальность,
    положени
    е в плане
    Отвес,
    линейка

    Соотксгствис
    нроскт.
    глубины"

    Соогио\ствнс
    проект,
    отказа

    Линейка
    мотал.
    измер.

    Отказомср

    В процессе работ

    Провер-

    Соотвсгсиио от­
    меток исполни­
    тельной
    с.ч'смы
    отметкам факт,
    свайн. поля и
    отклонение свай
    в плане и по
    вертикали
    Нивелир,
    отвес

    к;|

    crpoinc.rH.Hi.rii.

    журнала
    ногружс
    НИИ

    д(1Ку-

    ментации

    метр

    складной

    мсгаллнчсски1\

    По
    окончании
    рабо)

    Генподрядчик,
    технический
    и
    аип')рски\1
    1
    надзор

    Потребность в основных конструкциях и полуфабрикатах при
    устройстве свай длиной 10м н сечением 40x40 см в скважины
    глубиной 8 м
    Таблица
    Марка ! Ед.изм.
    Наименование
    Кол-во
    м
    Вода
    ]
    Сваи железобетонные
    См-10-40 '
    шт.
    Цементно-песчаный раствор
    М 100 :
    м'
    Арматура
    0 30 мм
    шт.
    Обсадная труба, длиной 2 м
    0 650 мм

    Потребность в машинах, оборудовании, инструменте, инвентаре и
    приспособлениях
    Табшща
    Наименование
    Тех. хар-ка.
    Тип
    Марка Кол-во
    Частота ударов
    УдарноБуровой станок
    БС-1М
    1
    48-52 уд/м1ш
    канатный
    Грузоподъемн.
    ЭОКран
    На экскаваторе
    1
    10011
    3,9-16 т
    Автобетоно­
    Объем 4
    На КамАЗ
    СБ-92
    1
    смеситель
    1
    Свар, аппарат
    1 J
    Паяльн. лампа
    Емкость для
    1
    Объем 7 м'
    воды
    Нивелир
    1
    ;
    Рейка
    1
    1
    Кувалда
    2
    Лопата
    1
    Рулетка
    Отвес
    1

    18

    Схема складирования железобетонных свай
    Металлическая твентарная пирамида
    Щит из досок толщиной 50 мм

    Мероприятия по технике безопасности

    Сфоп-удавка со страховочи. .:м тросом

    Схема строповки свай при монтаже

    19

    Технологическая схема устройства буроопускных свай
    Схема
    Наименование операций
    1. Разбивка осей;
    2. Орисипфование машины нсс центром
    скважины (штырь);
    3. Прогрев емкости с водой;
    4. Прогр<:в факелом желонки.
    5. Бурсняе скважины;
    6. Подача воды в скважинл';
    7. Прогрев крана;

    177777

    77777777777

    1. Желонение;
    2. Очистка станка от тмьпы;
    3. Уборка тльпы от станка;
    4. Мелкий крепежный ремонт;

    777777

    Х^7777777777Т.

    1. Заливка цементно-песчаного раствора;

    1.
    2.
    3.
    4.
    5.

    I
    20

    Строповка сваи;
    Установка сваи;
    Выверка сваи по нивелир>-;
    Расстроповка сваи;
    Выверка расстояния .межл}' сваями;

    Продолжение

    Технологическая схема устройства буроопускных свай
    1. Установка температурных тр.бок;
    2. Долив.-д цементно-песчаногс расчворь в
    скважин'-

    1. Подготовка арматзфы;

    2. Подготовка сварочного аппарата;
    3. Сварка арматуры и долота;
    4. Скалывание наплывов металла;

    777777

    21

    Технологическая схема устройства буроопускных свай (обсадка
    Операции
    Схема
    1. Разбивка о^ен;
    Орнентироьание маи-ины над
    центром сква>;-;1нь; Сшт-^.рь;;
    3. Блрение азажяны:
    4. Подача вол1; в -.ква^^^шч.

    УУ7/>>//>\///>/У7УУУУ/
    1. Желонение;
    2. Очистка станка от ш.тьпы;
    3. Уборка П)'льпы от ааика;
    4. Мелкий крепежный ргмонт;

    1. Строповка обсадной трубы;
    2. Установка трубы в скзажнн>';
    3. Забивка обсадной трубы с
    помощью б>-рового станка;
    4. После заливки раствора
    обсадную трубу выдергивают
    краном;

    7777777.

    ГА

    7777/77777777777Г/
    1. Заливка цементно-песчаного
    раствора;

    777777} 7/7^77,
    У
    У

    У//У/7УУ7УУ//УГ/У^

    1Л 1\

    22

    СКВ.

    продолжение
    Технологическая схема устройства буроолускных свай (обсадка)
    1. Строповка сваи,
    2. Установка сзаи.
    3. Выверка сваи по нивелиру;
    4. Расстроповга с м и ;
    5. Выверка расстояния межлу
    сваями;

    1. Установка температурных
    трубок;
    2. Доливка цементно-песчаного
    раствора в скважину;

    1. Подготовка арматуры;
    2. Подготовка сварочного
    аппарата;
    3. Сварка арматуры и долота;
    4. Скалывание наплывов метал.та;

    23

    ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
    ЦЕМЕНТНО-ГИПСОВО-ГРУНТОВОГО РАСТВОРА ДЛЯ
    БУРООПУСКНЫХ СВАЙ
    НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ
    В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

    24

    1. Общая характеристика производства.

    1.1. Настоящий технологический регламент предназначен для изготовле­
    ния и эксплуатации участка по приготовлению цементно-гипсово-грунтового
    раствора (ЦГГ).
    Участок предназначен для приготовления ЦГГ на строительной площад­
    ке, используемого для устройства буроопускных свай в условиях вечномерзлых
    грунтов.

    2. Номенклатура продукции.

    2.1. На участке будет приготавливаться цементно-гипсово-грунтовый
    раствор марки «25». Сопротивление мерзлого грунтового раствора сдвигу по
    поверхности смерзания 12,26 кг/см ^.
    2.2. Свойства ЦГГ:
    Предел прочности образцов-балочек размером 40x40x160 мм в сухом со­
    стоянии (14 суток) не менее, МПА:
    при изгибе

    1,57;

    при сжатии

    3,01.

    ••

    3. Характеристика исходных сырьевых материалов.

    3.1.

    Для производства цементно-гипсово-грунтового раствора ис­

    пользуют:
    -

    портландцемент марки 400 по ГОСТ 10180-85;

    -

    гипсовое вяжущее марки Г 6 по ГОСТ 125-79;

    -

    песчаный грунт с содержанием глинистых частиц - 3,67%, песчаных
    частиц - 80%, пылеватых частиц - 16,33%;

    -

    вода.

    25

    4. Технологическая карта.

    Портландцемент

    Гипсовое вяжущее

    Песчаный грунт

    1- дозирование компонентов грунтового раствора по объему;
    2- смеситель принудительного действия;
    3- подача в скважину;
    4- буровая машина вращательного действия.

    26

    5. Состав цементно-гипсово-грунтового раствора.
    5.1. Цементно-гипсово-грунтовый раствор должен содержать, % по массе:
    портландцемент

    -17,9%;

    гипсовое вяжущее

    -1,1%;

    песчаный грунт

    -59%;

    вода

    -22%.

    6. Технологический процесс.

    Основными

    компонентами

    для

    приготовления

    цементно-гипсово-

    грунтового раствора является портландцемент, гипсовое вяжущее и песчаный
    грунт. Портландцемент и гипсовое вяжущее доставляется на участок с заводовизготовителей. Песчаный грунт выбуривается из скважины в период ее устрой­
    ства.
    Портландцемент, гипсовое вяжущее, песчаный грунт подаются в смеси­
    тель принудительного действия для перемещивания до однородного состояния.
    После перемешивания сухая смесь подается в скважину, затем добавляет­
    ся вода. В скважине раствор перемешивается рабочим органом (шнеком) буро­
    вой машины вращательного действия.

    7. Перечень основного технологического оборудования.

    7.1.

    Оборудование для приготовления

    раствора представлено в табл.7.1.

    27

    цементно-гипсово-грунтового

    Таблица 7.1,
    № о
    Наименование оборудования

    пп
    ^

    1

    Характери­
    стика

    О

    5

    2

    4

    Марка
    5

    А. Стандартное оборудование
    1

    2

    Гравитационный бетоносмеситель сво­ Емкость, л(м^)
    бодного падения

    4000 (4)

    МГ2-4Х

    Скорость
    2

    4

    Буровая машина вращательного дейст­
    вия

    вращения бу­
    ра, об/мин

    БМ-2001

    не менее 74

    8. Материальный баланс.

    8.1. Расход сырьевых материалов на 1 скважину глубиной 10 м и диамет
    ром 650 мм с учетом производственных потерь будет равен (т/скв):
    2,64
    0,98

    = 2,69

    в том числе:
    Портландцемент

    - 0,48 т/скв.

    Гипсовое вяжущее

    - 0,03 т/скв.

    Песчаный грунт

    - 1,59 т/скв.

    Вода

    - 0,59 т/скв.

    Итого;

    - 2,69 т/скв.

    28

    9. Параметры технологического процесса

    Таблица 9.1.
    о
    с


    пп

    Ед.

    ческого передела

    показателя

    изм.

    5
    Создание промежуточно­

    4

    5

    6

    Портландцемента

    Объем

    сут

    1

    Гипсовое вяжущее

    Объем

    сут

    1

    • Объем

    сут

    1

    Объем

    сут

    1

    Точность дози­

    %

    ±1

    мин

    5

    мин

    2+5

    1
    о

    2
    1

    1
    1

    Рекоменд.

    Наименование

    Наименование технологи-

    величина
    показателя

    го запаса:

    Песчаный грунт
    Вода
    2

    1

    Дозирование

    составляю­

    ровки

    щих
    3

    2

    Перемешивание

    компо­

    нентов сухой смеси
    4

    3

    Время переме­
    шивания

    Перемешивание раствора

    Время переме­
    шивания

    10.Основные требования безопасности ведения технологического
    процесса.

    10.1. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медос­
    мотр и инструктаж по технике безопасности, обученные Безопасным методам
    раьоты и сдавшие квалификационной комиссии соответствующие экзамены.
    10.2. Разрешается производить работу только на исправном оборудовании
    с соблюдением технологического регламента и инструкций по технике беопасности.
    29

    10.3. Рабочее место должно быть освещено в соответствии с нормами ос­
    вещенности. Запрещается присутствие на рабочем месте посторонних лиц.
    10.4. Спецодежда должна быть по размеру, борта и рукава застегнуты.
    10.5. Запрещается снимать и надевать одежду около вращающихся меха­
    низмов, так как одежда может быть захвачена движущимися частями мащин.
    10.6. В опасных местах должны быть сделаны надписи и вывешены пре­
    дупредительные знаки.
    10.7. Запрещается оставлять рабочее оборудование без присмотра.
    10.8. Запрещается чистка и регулировка механизмов при их работе.

    11. Перечень нормативно-технической и технологической
    документации.

    11.1. МУ 21-153-85. «Типовые формы технологической документации.
    Стадии разработки, содержание и оформление».
    11.2. ГОСТ 2.103-78. «ЕСКД. Стадии разработки».
    11.3. МУ 21-161-86. «Порядок согласования и утверждения технологиче­
    ской документации».
    11.4. ГОСТ 2.301-68. «ЕСКД. Форматы».
    11.5. ГОСТ 2.105-79. «ЕСКД. Общие требования к текстовым докумен­
    там».
    11.6. ГОСТ

    3.1104-81. «ЕСТД. Общие требования к формам, бланкам и

    документам».
    11.7. ГОСТ 3.1103-82. «ЕСТД. Основные надписи».
    11.8. ГОСТ 3.1105-84. «ЕСТД. Формы и правила оформления документов
    общего назначения».
    11.9. ГОСТ 33.1201-85. «ЕСТД. Система обозначения технологической
    документации».
    11.10. ГОСТ 3.1001-81. «ЕСТД. Общие положения».
    30

    11.11. гост 3.1102-81. «ЕСТД. Стадии разработки и виды документов».
    11.12. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.-М.: Госстрой СССР, 1991.
    11.13. Вяжущие гипсовые. Технические условия: ГОСТ 125-79.
    11.14. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фун­
    даментов (к СНиП 3.02.01-83)/НИИОСП им. Герсеванова Н.М.-М.: Стройиздат,
    1986.

    31

    Приложение 2 •
    Республика Саха (Якутия)


    ОТКРЫТОЕ
    АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

    **СПЕЦСТРОЙ»
    677007» г. Якутск, улАвтодорожная, 17/1 тел: 25-80-27,25-83-14,25-81-04.25-84-12

    А К Т
    о

    внедрении

    работы
    лые

    результат-ов

    "Устройство

    грунты с

    цементным

    Результаты

    1. Центр

    при

    2. А д м и н и с т р а т и в н о е

    Н а ч а л ь н и к ПДО

    в

    с

    в

    вечномерз

    гипсовым и

    соискателя
    университета

    Санкт-Петербургского
    САВВИНОЙ

    А.Е.

    внедрены

    строительстве:

    комплексного

    3. Котеджи

    растворов

    свай

    вяжущим".

    исследований

    ОАО"Спецстрой"

    буроопускных

    заливкой

    архитектурно-строительного
    в

    научно-исследовательской

    развития

    здание

    квартале

    16

    ОАССпецстрой

    в

    детей

    в

    пос.Красный

    ручей.

    г . Я к у т с к е '(Т1Гме11н):.-

    г.Якутска.

    Г.В.НАЩЕКИНА

    З а в . к а ф . СП ИТ$ ЯГУ К . Т . И .

    А.А.СЫРОВАТСКИЙ

    Ответственный

    САВВИНОВА

    исполнитель

    А.Е.

    приложение 3

    Справка
    о внедрении результатов диссертационной работы

    Результаты диссертационной работы соискателя СанктПетербургского
    архитектурно-строительного
    университета
    Саввиной Александры Егоровны использованы в учебном процессе
    на инженерно-техническом факультете Якутского государственного
    университета в лекциях по курсу «Технология строительного
    производства»,
    на практических занятиях и при выполнении
    курсового проекта «Устройство нулевого цикла гражданских и
    промышленных зданий в условиях вечномерзлых грунтов».

    Зав. каф. СП,

    К.Т.Н.,

    доц.

    Председатель МС ИТФ,
    Д.Т.Н., проф.

    О^У/У

    С7'^''^/

    А.А.Сыроватский

    В.А.Прохоров