Проектирование, испытания грунтов и монтаж винтовых свай для селекционно-семеноводческого центра

Компания «ГлавФундамент» приняла участие в реализации проекта по строительству селекционно-семеноводческого центра по производству семян, мощностью 20 тысяч тонн, который в свою очередь является частью крупного инвестиционного проекта, реализуемого группой компаний «Горкунов» при поддержке правительства Новосибирской области.

В соответствии с достигнутыми договоренностями специалистам компании предстояло выполнить целый комплекс работ:

• геотехническое исследование грунтов площадки строительства (динамическое зондирование – методика, разработанная специалистами компании в соответствии с ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием»);
• разработка рабочей документации (АС) для четырех крытых площадок временного хранения зерна;
• натурные испытания грунтов винтовыми сваями при действии статической вдавливающей и горизонтальной нагрузки;
• погружение винтовых свай на проектную глубину.

Грунтовые условия площадки строительства

В соответствии с данными инженерно-геологических изысканий и геотехнических исследований, выполненных специалистами компании «ГлавФундамент» для их подтверждения, по совокупности природных факторов инженерно-геологические условия участка работ характеризуются II (средней) категорией сложности (СП 11-105-97 ч. I приложение Б (обязательное).

Площадка представлена суглинками легкими пылеватыми твердой и полутвердой консистенции и супесями пылеватыми твердой и текучей консистенции, перекрытыми с поверхности почвенно-растительным слоем.

Грунты на всю глубину исследований (10-12 м) ненабухающие, незасоленные. Просадочные грунты встречаются до глубины 2,0-8,2 м.

В соответствии с результатами удельного электрического сопротивления, грунты площадки строительства характеризуются средней коррозионной агрессивностью по отношению к конструкциям из углеродистой и низколегированной стали.

Назначение винтовых свай

По результатам расчетов, выполненных с использованием геотехнических программных комплексов, реализующих метод конечных элементов, специалисты проектного отдела и отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок рекомендовали под объект следующие типоразмеры винтовых свай:

• СВС 195(6)/6*-195(6)/6*-195(6)/6*(18n)-100/30К – 40 шт.
• СВС 170(6)/6*-170(6)/6*(16n)-100/30К – 8 шт.
• СВС 120(6)/6*-82/30К – 8 шт.
• СВС 120(6)/6*-82/25К – 24 шт.
• СВС 195(6)/6*-195(6)/6*(16n)-100/25К – 80 шт.
• СВС 170(6)/6*-170(6)/6*(14n)-100/25К – 16 шт.
• СВС 195(6)/6*-195(8)/6*(18n)-100/30К – 40 шт.
• СВС 195(6)/6*-195(8)/6*(16n)-100/30К – 8 шт.

В общей сложности 224 винтовые сваи, отличающихся количеством и диаметром лопастей.

Подбор конфигурации лопастей, соответствующей грунтовым условиям площадки строительства, позволяет минимизировать нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает соответствие несущей способности требованиям проектной документации (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай»).

Выбор толщины металлопроката обусловлен степенью коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) площадки строительства (данные получены в ходе измерений), а также требованиями к жесткости и прочности (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»). Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте была выполнена проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Так как под объект было решено использовать, в том числе многолопастные модификации винтовых свай, на этапе проектирования были индивидуально подобраны такие параметры как расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей. Необходимость расчета межлопастного расстояния, шага и угла наклона лопастей обусловлена сложной зависимостью этих параметров от грунтовых условий и характера нагрузок от строения (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).

Испытания

Испытания грунтов винтовыми сваями, погруженными в грунт, проводились в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний грунтов сваями», а их целью являлось оценка величины несущей способности одиночной сваи и зависимости перемещения свай от прилагаемых нагрузок.

Ступени вертикальных нагрузок прикладывались на сваи с помощью двух гидравлических домкратов, упорная система выполнялась с использованием упорной системы и анкерных сваи. Регистрация величины нагрузки проводилась с помощью манометра. Наблюдения за перемещениями велась по индикаторам часового типа.

Ступени горизонтальных нагрузок прикладывались на сваи с помощью натяжителя. Регистрация величины нагрузки проводилась с помощью динамометра. Наблюдения за перемещениями велась по индикаторам часового типа.

По результатам испытаний было установлено, что допускаемая нагрузка на сваю больше проектной, условие по выполнению несущей способности выполняется. Горизонтальные перемещения головы сваи от действия проектной нагрузки не превышают допускаемой. Условие по выполнению деформативности соблюдается.

Погружение винтовых свай

В соответствии с проектной документацией в процессе монтажа часть винтовых свай была погружена под углом 15 градусов, рассчитанным специалистами проектного отдела. Это позволило добиться правильного восприятия фундаментной конструкцией горизонтальных нагрузок, а кроме того, существенной экономии на фундаменте - более 30 %.

В настоящее время проект успешно реализован.