Набивні палі у пробитих свердловинах являють собою ефективне фундаментне рішення, що особливо актуальне для лесових макропористих ґрунтів, які поширені на значній частині території України. Технологія полягає у влаштуванні паль шляхом пробивання свердловин циліндричною трамбівкою діаметром 0,4-0,6 метра з подальшим створенням розширення у нижній частині із втрамбованого щебеню та заповненням бетоном. Застосування цього методу забезпечує суттєві економічні переваги порівняно з традиційними фундаментами: зниження витрат бетону у 1,2-2 рази, металу у 1,5-4 рази, а також скорочення загальної вартості та трудомісткості у 1,5-2 рази при одночасному прискоренні виконання нульового циклу. Високий ступінь використання несної здатності основи досягається завдяки формуванню ущільненої зони навколо палі, що підвищує міцність та знижує деформативність ґрунту. Розрахунок пальових фундаментів з НППС виконується за граничними станами двох груп з обов’язковим урахуванням умов повного замокання ґрунту, а визначення несної здатності та деформацій здійснюється на основі комплексного підходу, що включає як аналітичні методи, так і польові випробування натурних конструкцій.
Що таке набивні палі у пробитих свердловинах і чому вони важливі?
Майже дві третини території нашої країни покрито лесовими ґрунтами. Саме для них ідеально підходять набивні палі у пробитих свердловинах — або НППС, як ми їх скорочено називаємо. За визначенням ДБН В.2.1-10-2009, це палі з хитрим розширенням внизу, яке робиться з добре втрамбованого щебеню. Технологія досить проста: скидається циліндрична трамбівка, пробивається свердловина, трамбується на дні жорсткий матеріал, встановлюється арматура (якщо потрібно) і заливається бетоном.
Звучить просто, але ефект вражає. Витрати бетону зменшуються в півтора-два рази, металу — у чотири, а вартість і трудомісткість падають удвічі. При цьому нульовий цикл проходить в півтора-два рази швидше, ніж при класичних методах.
Набивні палі у пробитих свердловинах після 90-х років
Історія тут цікава. До 1990 року в системі Укрмонтажспецбуду працювало близько п’ятдесяти установок на базі трактора Т-150к — нашого, вітчизняного виробництва, набагато дешевшого за будь-які імпортні аналоги (яких, до речі, для НППС просто немає). Але коли обсяги будівництва впали, обладнання розібрали, трактори пішли на інші потреби.
Але технологія не померла. Тільки за останні шість років ПП “Фундаментспецбуд” виконало НППС на дев’яти об’єктах — від заводу біоетанолу в Золотоноші до пташників для перепелів у Київській області. Технологія працює, і працює добре.
Наукова база — міцна як бетон
Понад тридцять років досліджень під керівництвом професора М.Л. Зоценка. Експериментальні дані, тривалі геодезичні спостереження за реальними будівлями, теоретичні розробки — все це вилилося в інженерну методику розрахунку. Саме тому зараз логічно було б оформити весь цей досвід у вигляді державного стандарту — настанови (ДСТУ-Н), щоб спростити життя проєктувальникам і будівельникам.
Як набивні палі у пробитих свердловинах робляться на практиці?
Технологія виглядає так. Береться циліндрична трамбівка діаметром від 40 до 60 сантиметрів, вагою від трьох до шести тонн, і нею пробивається свердловина в ґрунті. Потім цю свердловину заповнюють бетоном. А щоб паля краще витримувала навантаження, на дні створюють розширення — трамбують туди щебінь (іноді до двох кубометрів) або жорсткий бетон.
Розміри можуть бути різними: діаметр стовбура від 40 до 80 сантиметрів, висота палі від півтора до десяти метрів (хоча буває й до двадцяти), а розширення внизу може досягати діаметра 120 сантиметрів.
Є один цікавий нюанс. Якщо лес замокає до певної вологості, виникає ефект засмоктування трамбівки ґрунтом. Проблема вирішується просто — підсипається щебінь, і на стінках свердловини утворюється жорстка оболонка.
Коли та де застосовувати набивні палі у пробитих свердловинах?
Ці палі найкраще працюють у лесових макропористих ґрунтах природної вологості — саме вони займають більшість території України. Особливо добре НППС підходять для житлових будівель зі стрічковими ростверками.
Конструктивні рішення можуть бути різними: стрічкові монолітні ростверки під стіни безкаркасних будівель, безростверкові фундаменти, одиничні палі під опори, групи паль під колони каркасних будівель. Вибір залежить від конкретної споруди та її конструктивної схеми.
Розрахунки — без компромісів
Тут починається серйозна математика, але вона критично важлива. Пальові фундаменти розраховують за двома групами граничних станів.
- Перша група — це міцність матеріалів, несна здатність ґрунту, стійкість основи.
- Друга — переміщення фундаментів (вертикальні, горизонтальні, кут повороту) та тріщиноутворення в залізобетоні.
Найважливіше правило: несну здатність НППС завжди визначають для повного замокання ґрунту. Це найгірший сценарій, і саме під нього треба проєктувати.
Осідання — складна тема
Визначення осідань — одна з найскладніших частин розрахунків. Для однієї палі використовують схему двошарової основи, для групи паль розраховують як умовний фундамент з підошвою в площині низу розширень.
Є важливі деталі, які залежать від відстані між палями. Якщо відстань між осями менша за п’ять діаметрів стовбура, осідання визначають як для одиничної палі з урахуванням взаємного впливу. Якщо більша — застосовують метод пошарового підсумовування або інші методи для умовного стрічкового фундаменту.
При цьому обов’язково враховують зону ущільнення під розширенням. Модуль деформації ґрунту там приймають строєним порівняно з природним станом — це істотно впливає на результати розрахунків.
Метод скінченних елементів — коли потрібна точність
Для окремих паль осесиметрична версія МСЕ чудово відображає напружено-деформований стан масиву. Але для паль у складі ростверків потрібні складніші моделі — плоскі або просторові версії методу скінченних елементів.
Проблема простих методів у тому, що вони не враховують взаємний вплив сусідніх паль. А це особливо критично, коли відстань між осями становить всього три-чотири діаметри стовбура. У таких випадках прості розрахунки можуть суттєво занижувати реальні осідання.
Розрахункову модель представляють як систему “ростверк–НППС–основа” з урахуванням просторової жорсткості. Палі, розширення і ростверки моделюють як деформоване тверде тіло, а ущільнену зону та навколишній ґрунт — за пружно-пластичною теорією.
Польові випробування — практика вище теорії
Розрахунки розрахунками, але несну здатність НППС обов’язково перевіряють випробуваннями натурних паль згідно з ДБН. Тут є кілька сценаріїв.
Якщо при статичних випробуваннях паля починає осідати без збільшення навантаження (при осіданні від 20 міліметрів і більше), це навантаження і приймають за граничний опір.
В інших випадках граничний опір визначають за спеціальною формулою, яка враховує граничне значення середнього осідання будівлі та коефіцієнт переходу. Цей коефіцієнт залежить від водонасичення ґрунту і змінюється в діапазоні від 0,2 до 0,8 від коефіцієнта водонасичення.
Коли випробовувати — теж важливо
Не можна випробовувати палю відразу після влаштування. Є оптимальний термін відпочинку, який визначають за спеціальною формулою. Він залежить від площі поперечного перерізу зони ущільнення, показника текучості ґрунту та деяких емпіричних коефіцієнтів. Формула досить складна, але вона дає конкретні терміни в добах, і їх треба дотримуватися.
Набивні палі у пробитих свердловинах: що буде з ними далі?
Весь цей досвід — сотні об’єктів цивільного, промислового і сільськогосподарського будівництва, десятиліття досліджень, перевірені методики розрахунку — все це заслуговує на оформлення у вигляді державної будівельної настанови. Технологія працює, економить гроші та час, підходить для наших ґрунтів. Залишається тільки розширити нормативну базу, щоб більше проєктувальників і будівельників могли впевнено використовувати НППС у своїй роботі.
Компанія ФУНДАМЕНТСПЕЦБУД забезпечує виконання кожного проєкту на найвищому професійному рівні. Довірте нам фундамент і ваша будівля буде надійною десятиліттями.
- Директор: +38 (0676) 50-90-41 та +38 (0532) 50-92-41;
- Бухгалтерія: +38 (0532) 50-90-41;
- E-mail: info@fsbud.com.
Також ви можете написати в месенджери: Telegram, Whatsapp та Viber. Слідкуйте за нашими сторінками у Facebook та YouTube, де ми публікуємо корисну інформацію про різні технології, приклади реалізованих проєктів та поради від наших інженерів.
