ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ РАЗЖИЖЕНИИ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ НОВЫМ ВИБРАЦИОННЫМ СПОСОБОМ ГЛУБИННОГО УПЛОТНЕНИЯ

Аннотация

Для образования новых и расширения существующих территорий портовых гидротехнических сооружений широко применяются песчаные грунты. Повышение эксплуатационной безопасности и надежности портовых гидротехнических сооружений процесса разжижения песчаного грунта, предотвращение неравномерных осадок и просадок грунта, образования каверн и полостей в песчаной засыпке и основании портовых сооружений при статических и особенно динамических (сейсмических) нагрузках может быть обеспечено их уплотнением. Тем самым предотвращаются недопустимые деформации и разрушение зданий и сооружений портового комплекса, обеспечивается надежная работа грузоподъёмных кранов, устойчивость оградительных и причальных сооружений набережных портов и т. п. В статье приведены результаты теоретического обоснования на примере разработанной аналитической расчетной модели и полевых испытаний метода глубинного виброуплотнения оснований с помощью известной виброустановки, показывающие её недостатки. Данные недостатки наиболее ярко проявились при уплотнении мощной толщи песчаных оснований (9 м и более). В статье также показано, что недостатки известной виброустановки могут быть исключены или существенно снижены путем применения виброуплотнителя с размещением радиальных элементов на заданной высоте в нижней части штанги уплотнителя. Это позволяет повысить технические характеристики виброустановки путем увеличения глубины уплотнения в 1,5 - 2 раза. В опытных испытаниях достигнуто улучшение равномерности уплотнения до значений относительной плотности сложения грунтов основания от 0,5 до 0,8 по глубине и в радиусе действия уплотнителя. При этом было достигнуто значительное увеличение физико-механических характеристик мелких и средних песков оснований: до значений модуля упругости Е в пределах 30 … 40 МПа и угла внутреннего трения φ = 32 - 34°. Разработанный новый способ глубинного уплотнения песчаных оснований с более современной виброустановкой рекомендуется осуществлять с надежным и экономичным вибропогружателем ВПП-2 российского производства. Данный вибропогружатель может также успешно применяться в портовом гидротехническом строительстве для погружения шпунта на глубину не менее 12 - 15 м. В последние годы основные результаты теоретических и экспериментальных исследований автора статьи были подтверждены независимыми исследованиями немецких специалистов, основанными на уплотнении песчаных грунтов оснований на глубину до 10 м «Виброфлотом» с помощью виброуплотнителя, созданного на базе тяжелого глубинного вибратора.

Ключевые слова

безопасность, надежность, гидротехнические сооружения, вибрационный метод, вибрационная установка, песчаные основания, глубинное уплотнение, разжижение грунта, модернизированный уплотнитель, новый способ уплотнения

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Евтушенко Г. Н. Северные порты России / Г. Н. Евтушенко, М. А. Колосов, А. В. Силин, Р. М. Набут. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. - 340 с.
Будин А. Я. Городские и портовые набережные / А. Я. Будин. - СПб.: Изд-во «Политехник», 2014. - 424 с.
Гарибин П. А. Водные пути и порты. Путевые работы / П. А. Гарибин, Н. Д. Беляев. - СПб.: Изд-во СПбПУ Петра Великого, 2014. - 120 с.
Смирнов Г. Н. Порты и портовые сооружения / Г. Н. Смирнов, В. В. Аристархов, С. Н. Левачев. - М.: Изд-во АСВ, 2003. - 464 с.
Florin V. A. Liquefaction of Saturated Sandy Soils / V. A. Florin, P. L. Ivanov // Proceeding of the Y International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. - Paris, 1961. - Vol. 1. - Pp. 182- 186.
Иванов П. Л. Уплотнение несвязных грунтов взрывами / П. Л. Иванов. - М.: Недра, 1983. - 230 с.
Seed H. B. Ground motions and soil liquefaction during earthquakes. Monograph / H. B. Seed, M. Idriss. - USA, Oakland, C.A.: Earthquake Engineering Research Institute, 1982. - 320 p.
Idriss I. M. Soil liquefaction during earthquakes / I. M. Idriss, R. W. Boulanger. - USA, California: EERI, 2008. - 240 p.
Boulanger R. W. Remediation of liquefaction effects for a dam using soil-cement grids: Centrifuge and numerical modeling / R. W. Boulanger, M. Khosravi, A. Khosravi, D. W. Wilson, A. Pulido, W. Yunlong // Proceedings of the 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Seoul, Korea, 2017. - Pp. 2477-2480.
Ishihara K. Soil Behaviour in Earthquake Geotechnic. Monograph / K. Ishihara. - USA, Oxford: Clarendon Press, 2006. - 384 p.
Towhata I. On ageing of liquefaction resistance of sand / I. Towhata, S. Goto, Y. Taguchi, T. Hayashida, Y. Shintakui, Y. Hamada // Japanese Geotechnical Society Special Publication. - 2015. - Vol. 2. - Is. 21. - Pp. 800-805. DOI: 10.3208/jgssp.JPN-072.
Kokusho T. Energy-based liquefaction potential compared with stress-based evaluation / T. Kokusho // Sixth International Geotechnical Symposium on Disaster Mitigation in Special Geoenvironmental Conditions, IGS-Chennai, January 21-23, 2015. - IIT Madras, Chennai, India, 2015. - Pp. 9-18.
Минаев О. П. Разработка динамических методов глубинного уплотнения слабосвязанных грунтов оснований / О. П. Минаев // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2013. - № 6. - С. 21-23.
Зубков В. М. Способ глубинного уплотнения песчаных оснований / В. М. Зубков, Е. Д. Ковалевский, В. М. Анисимов // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1983. - № 2. - С. 6-7.
Савинов О. А. Вибрационный метод погружения свай и его применение в строительстве / О. А. Савинов, А. Я. Лускин. - Л.; М.: Госстройиздат, 1960. - 251 с.
Цейтлин М. Г. Вибрационная техника и технология в свайных и буровых работах / М. Г. Цейтлин, В. В. Верстов, Г. Г. Азбель. - Л.: Стройиздат, 1987. - 262 с.
Минаев О. П. Развитие виброметода уплотнения грунтов в строительстве / О. П. Минаев // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2011. - № 4. - С. 39-42.
Пат. 2135690 Российская Федерация, МПК Е02Д 3/054. Способ глубинного виброуплотнения песчаных грунтов / О. П. Минаев, Ю. К. Севенард, Е. М. Перлей, А. И. Соснин; заяв. и патентообл. ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б. Е. Веденеева. - № 98105542/03; заявл. 13.03.1998; опубл. 27.08.1999.
Minaev O. P. Russian methods and equipment for spatial vibrocompaction foundations and structures / O. P. Minaev // Japanese Geotechnical Society Special Publication. - 2015. - Vol. 2. - Is. 80. - Pp. 2747-2750. DOI: 10.3208/jgssp.TC305-11.
Вибрация в технике: справ.: в 6 т. / Ред. совет: В. Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1978 - 1981. - Т. 4: Вибрационные процессы и машины / под ред. Э. Э. Лавендела. - 509 с.
Блехман И. И. Теория вибрационных процессов и устройств. Вибрационная механика и вибрационная техника / И. И. Блехман. - СПб.: ИД «Руда и металлы», 2013. - 640 с.
Ставницер Л. Р. Cейсмостойкость оснований и фундаментов: монография / Л. Р. Ставницер. - М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010. - 448 с.
Grabe J. Simulation of ground improvement using deep vibration compaction / J. Grabe, E. Heins, T. Hamann // Sixth International Geotechnical Symposium on Disaster Mitigation in Special Geoenvironmental Conditions, IGS-Chennai, January 21-23, 2015. - IIT Madras, Chennai, India, 2015. - Pp. 281-284.
Радченко Г. А. Уплотнение песков Асуанской плотины глубинными вибраторами / Г. А. Радченко // Тр. ЛПИ. - Л.: Ленинградский политехнический ин-т, 1959. - С. 12-21.

Об авторах

Минаев Олег Петрович - кандидат технических наук, доцент

minaev.op@bk.ru. kaf_port@gumrf.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»