Повышение эффективности устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах
На правах рукописи
Пономаренко Юрий Евгеньевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В УПЛОТНЯЕМЫХ ГРУНТАХ 05.23.08 - Технология и организация строительства
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Омск - 2002 юбильно-дорож
Работа выполнена в С ной академии (СибАДР
Научный консультант: член - корреспондент РААСН, заслу женный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Аббасов Пулат Аббасович
Официальные оппоненты: член - корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор Головнев Станислав Георгиевич.
- доктор технических наук, профессор Готман Альфред Леонидович, - доктор технических наук, профессор Галдин Николай Семенович г» г. Омск \иссер таци \вен ной спек -( С - т Уч« ДИ доктор технических наук Сиротюк Б.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одним из перспективных направлений в развитии современного фундаментостроения является применение свай ных фундаментов в уплотняемых грунтах и, в частности, набивных свай в пробитых скважинах и фундаментов в вытрамбованных котлованах.
По методу- устройства такие сваи относятся к набивным, но несущая способность грунтов в их основании повышена за счет уплотнения при погружении рабочего органа - штампа.
Сваи в пробитых скважинах обладают всеми преимуществами на бивных сваи и в то же время по удельной несущей способности близки к забивным, так как работают в уплотняемых грунтах.
По НЛ.Денисову грунты эолового, делювиального и пролю виального происхождения, слагающие покровные отложения Сибири и Казахстана, являются природно-недоуплотненными, откуда логически следует основное требование к рациональной конструкции фундамента - создание мощной зоны уплотнения, прилегающей к телу фундамента.
Одновременное сочетание устройства скважины (или котлована) и уплотнения грунта обеспечивает снижение расхода бетона и стали, практически полностью исключает опалубочные работы, значительно уменьшает объемы земляных работ, благодаря чему стоимость и трудо емкость возведения фундаментов снижается в несколько раз.
Однако, несмотря на высокие технико-экономические показатели, широкое внедрение фундаментов в уплотняемых грунтах в практику строительства сдерживается из-за отсутствия научно обоснованной тех нологии работ и соответствующего ей оборудования. Отечественная промышленность серийно не выпускает машины и оборудование для устройства таких фундаментов, а существующие образцы разрабатыва лись без достаточно полного обоснования их основных параметров.
Вследствие этого их применение содержит резервы повышения эффек тивности.
Эффективная работа таких машин и расширение их области приме нения в значительной степени ограничиваются несовершенством конст рукций рабочего оборудования, его низкой производительностью и не достаточной надежностью. Повысить эффективность устройства фунда ментов можно в результате выявление закономерностей процесса взаи модействия рабочих органов строительных машин с грунтовым основа нием. Поэтому задача выбора оптимального вида рабочего оборудова ния, его параметров и технологии производства работ требует постанов ки комплексных исследований.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с комплексной программой Госкомитета СМ СССР по науке и технике 0.55. "Совершенствование конструкций строительных машин" и государст венным заказом Госстроя СССР на выполнение научно-технической ра боты "Разработать прогрессивные технологии производства земляных работ и обратных засыпок с применением высокоэффективных средств механизации", выполняемым на основании общесоюзной научно технической программы 0.55.18.
Работа выполнена по материалам комплексных экспериментально теоретических исследований под научным руководством и при не посредственном участии соискателя в Научно-исследовательской лабо ратории строительного производства (НИЛСП) при Карагандинском по литехническом институте и в Казахском проектно-технологическим ин ституте фундаментостроения (КазПТИФ), на базе которых в 1981 г. соз дано Научно-производственное объединение фундаментостроения (НПО «Союзспецфундаментстрой») Минтяжстроя СССР. Результаты исследо ваний продолжены, обобщены и систематизированы автором в Сибир ской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) на кафедре «Инженерная геология, основания и фундаменты».
Основная идея работы состоит в том, что в отличие от традицион но известных способов устройства фундаментов методом уплотнения грунта, заключающихся в направленном динамическом воздействии ра бочего органа на фунтовое основание, повышение эффективности изго товления скважин (котлованов) достигается за счет включения в состав рабочего оборудования гидравлического извлекающего устройства и на значения на стадии проектирования оборудования оптимальных пара метров технологической системы «рабочее оборудование - грунтовое основание» из условия минимальной удельной энергоемкости процесса.
Объектом исследования является технологическая система «ра бочее оборудование - грунтовое основание» в процессе устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах.
Предмет исследования - закономерности пропесса взаимодейст вия рабочих органов грунтоуплотняющих машин с грунтовым основа нием при погружении, извлечении и изготовлении уширений.
Целью диссертационной работы является разработка теоретиче ских и практических основ повышения эффективности устройства свай ных фундаментов в уплотняемых грунтах.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
• провести анализ состояния теории и практики устройства свай ных фундаментов в уплотняемых грунтах и классифицировать оборудо вание для проходки скважин под набивные сваи методом уплотнения грунта;
• разработать математическую модель процесса взаимодействия рабочих органов грунтоупло гняющих машин с грунтовым основанием;
• исследовать влияние конструктивно-технологических параметров рабочего оборудования на процесс изготовления свай и обосновать его оптимальные параметры из условия минимальной удельной энергоек мкости;
• исследовать технологию устройства набивных свай в пробитых скважинах в различных грунтовых условиях;
• разработать методику выбора и расчета рациональных технологи ческих параметров навесного оборудования грунтоуплотняющих ма шин;
• внедрить результаты исследований в практику строительства.
Методологической базой исследований является системный анализ причинно-следственных связей исследуемых технологических процес сов, механика фунтов, матемаптсческая статистика, физическое и эконо мико-математическое моделирование процессов.
Автор защищает совокупность научных положений, на базе кото рых созданы новые технические решения в области технологии устрой ства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах, включающих в себя:
• аналитические и экспериментальные зависимости, отражающие выявленные закономерности технологических процессов устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах;
• метод определения оптимальных конструктивных параметров ра бочих органов, основанный на рассмотрении удельной энергоемкости рабочего процесса, которая принята в качестве критерия оценки при оп тимизации;
• методику выбора и расчета рациональных технологических пара метров рабочего оборудования грунтоуплотняющих машин.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций оп ределяется применением основных положений теоретической механики, механики грунтов, математической статистики и измерительно регистрирующей техники, а также апробированных результатов иссле дований процесса уплотнения фунтов;
большим объемом экспери ментальных данных, полученных в результате лабораторных исследова ний на специально разработанных стендах и промышленных испытаний опытных образцов оборудования;
результатами сопоставления теорети ческих исследований с данными экспериментов;
длительным опытом эксплуатации и промышленным внедрением результатов исследований, подтвердившим правильность принятых положений и эффективность применения предложенных технологических решений.
Научная новизна работы состоит в следующем:
• представлена общая классификация способов и оборудования для устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах, характери зующая как технологический процесс, так и констру ki ивные признаки оборудования;
• разработана математическая модель процесса взаимодействия ра бочих органов с грунтовым основанием:
• установлены закономерности изменения сил сопротивления по гружению и извлечению рабочих органов, хода отрыва конического штампа, длины сердечника и удельной работы, затраченной на изготов ление сваи, от деформационно-прочностных показателей грунта и кон структивных параметров рабочих органов;
• получены аналитические зависимости, позволяющие определять оптимальные, из условия минимальной удельной энергоемкости процес са изготовления свай, параметры рабочих органов;
• представлены закономерности, характеризующие показатели системы «молот-рабочий орган - грунтовое основание»;
• произведена оценка уровня эффективности применения навесного оборудования на основе разработанного алгоритма экономико математической модели, позволяющей установить рациональную техно логию ведения работ.
Новизна результатов исследований обоснована техническими и тех нологическими решениями, защищенными 30 авторскими свидетельст вами и 2 свидетельствами на полезную модель.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследования доведены до их пракшческого использования при проек тировании и производстве свайных работ, а накопленный опыт их реа лизации свидетельствует о возможности и целесообразности внедрения в массовое строительство предложенных технологий.
Практические результаты работы сводятся к следующему:
• разработана методика выбора и расчета рациональных технологических параметров навесного оборудования для устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах применительно к заданным грунтовым условиям и технологии производства работ;
• создано оборудование для устройства фундаментов в уплотняе мых грунтах;
• результаты исследований внедрены при строительстве ряда про мышленных объекгов;
• подготовлены ведомственные строительные нормы.
Личный вклад в решение проблемы заключается в формулирова нии основной идеи, цели и задач исследований;
формировании методи ческого подхода;
выполнении основной части теоретических и экспери ментальных исследований;
обобщении и оценке их результатов;
науч ном руководстве и непосредственном участии в разработке, изготовле нии, испытаниях и внедрении опытных и промышленных образцов обо рудования;
разработке и внедрении практических рекомендаций.
Научно-методический подход, развиваемый соискателем, использо ван в кандидатских диссертациях В.А. Коха (1989 г.) и В.В. Грузи на(1992 г.), выполненных в рамках НИР, научным руководителем кото рых являлся соискатель.
Исследование экономико-математической модели технологических схем производства работ выполнено совместно с канд.техн.наук М.А.
Беляевым.
Реализация результатов исследования осуществлена в виде нор мативно-технической документации, разработанной коллективами авто ров при непосредственном участии соискателя:
• Ведомственные строительные нормы. ВСН 67-09-13-86. Устрой ство свай в пробитых скважинах для условий Красноярского края / Ми нуралсибстрой СССР -Красноярск: Красноярский ПромстройНИИиро ект, 1987.-41 с.
• Ведомственные строительные нормы. ВСН 48-88. Обязательные технологии устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах. Алма-Ата: Госстрой КазССР, 1988.-54 с.
• Ведомственные строительные нормы. ВСН 47-88. Обязательные технологии поверхностного уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками.- Алма-Ата: Госстрой КазССР, 1988.-27 с.
• Республиканские строительные нормы по механизации устройст ва конических набивных свай с использованием навесного оборудования типа УКС и проектирование технологии производства работ. РСН Каз.
ССР 49-89 / Каз ЦНТИС Госстроя Каз ССР.- Алма-Ата, 1989. - 35 с.
Полученные результаты исследования использованы при разработке и испытаниях опытных и экспериментальных образцов оборудования:
• снаряда для пробивки скважин под набивные сваи СПС - 400;
• навесного оборудования для устройства набивных конических свай в пробитых скважинах: УКС-1, УКС-2, УКС-2М, УКС-3,УКС-6, УКС-7;
• установки для устройства конических свай в вытрамбованных скважинах ТМ-3/2;
• оборудования для пробивки скважин и устройства набивных свай в водонасыхценных грунтах УВГ;
• оборудования для проходки лидерных скважин УПС;
• установки для устройства вибронабивных свай УВП;
• универсального навесного оборудования для пробивки скважин и устройства набивных свай в различных грунтовых условиях КНУ-12;
• оборудования для устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах: НОВК-6/12, НОВК-8/14, НОВК-Г, КГМ-1-8.
За успешное внедрение научно обоснованных технических разрабо ток, защищенных авторскими свидетельствами, соискатель награжден знаком «Изобретатель СССР».
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсужда лись на научно-техническом совете в НПО "Союзспепфундаментстрой", Караганда (1980-1992);
на международных, всесоюзных и республикан ских научно-технических совещаниях, конференциях и семинарах:
Красноярск (1981);
Оренбург (1984);
Алма-Ата (1984,1989);
Чимкент (1985);
Караганда (1985 - 2 конф., 1989);
Киев (1986);
Владивосток (1988);
Пермь (1992);
Омск (2000-2002);
Астана (2000 - симпози ум,2001 );
Барнаул (2001);
Атырау (2002);
Томск (2002).
Различные виды рабочего оборудования для устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах экспонировались на ВДНХ СССР и Каз. ССР, где автор работы был удостоен диплома И степени и награж ден золотой и бронзовой медалями ВДНХ СССР.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 85 на учных публикациях. С участием соискателя разработано и издано 4 нор мативно-технических документа, получено 30 авторских свидетельств на изобретение и 2 свидетельства на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Ре зультаты исследований изложены на 323 страницах основного тек ста, включающего 127 рисунков, 14 таблиц, библиографию из 242 на именований, объем приложений 17 страниц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы и приведена общая харак теристика работы.
В первой главе рассмотрены сложившиеся представления о проблеме устройства свайных фундаментов в уплотняемых фунтах, приведены ре зультаты поисковых исследовании соискателя.
Анализ сведений в историческом аспекте позволил систематизировать обширную информацию и выделить основные этапы становления теории и практики рассматриваемой проблемы.
Французский инженер Дюлак в 1900 г. предложил технологию изго товления набивных свай по так называемой системе «Компрессоль». По этой технологии вначале путем многократного сбрасывания с высоты чу гунного конуса пробивается скважина. Затем скважину заполняют бетон ной смесью, щебнем или песком и уплотняют до образования уширенной части в основании сваи. После этого бетонную смесь укладывают в верх нюю часть сваи с уплотнением плоской трамбовкой. Область применения свай системы «Компрессоль» ограничена связными, необ во дленными грунтами.
В неустойчивых, водонасьпценных грунтах в 1903 г. инженер Франк Шуман в США применил способ устройства скважин для свай путем за бивки в грунт толстостенной обсадной трубы с неизвлекаемым наконечни ком. Трубу после её погружения в грунт основания заполняли бетоном и извлекали, а бетонная смесь, выходя из трубы, заполняла скважину.
Впервые в России пробивка скважин была применена для глубинного уплотнения лёссовых макропористых фунтов Ю.М. Абелевым. Скважины пробивались падающим снарядом с помощью станков ударно-канатного бурения либо инвентарными сваями-сердечниками с уширенным наконеч ником, пофужаемыми сваебойным оборудованием.
Позднее для пробивки скважин и вытрамбовывания котлованов стали использовать навесное оборудование к трособлочным экскаваторам (В.И.
Кругов).
Способ усфойства свай без выемки фунта непрерывно совершенство вался и видоизменялся. Появились новые разновидности этого способа, одни из них не получили широкого распространения, другие, например способ Франки, широко применяют в зарубежной практике фундаменто строения. В настоящее время разработаны модификации этого способа, ко торые отличаются типами применяемых машин и оборудования для про бивки скважин, устройства уширений, укладки и уплотнения материалов заполнения скважин.
Большой вклад в разработку и практическое внедрение способов уст ройства фундаментов в уплотняемых фунтах внесли следующие организа ции: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова ЦПИИОМТП, ЦНИИЭПсельстрой, НИИСП Госстроя Украины, ИСиА Госстроя Белоруссии, БашНИИстрой, ЦНИИС, инженерно-строительные вузы (Московский, Санкт Петербургский. Полтавский, Пензенский, Вильнюсский. Днепропетров ский. Казанский, Киевский, Ростовский и др.), а также ученые: А Л. Гот ман, А.А. Григорян, H J L Зоценко, В.И. Кругов, B.C. Сажин, В.К. Свир щевский, В.И. Феклин, В.Б. Швец, A.M. Ягудин и др.
Способы устройства фундаментов в уплотняемых ф у н т а х относятся к числу наиболее технологически эффективных. Однако многие вопросы, связанные с массовым применением таких фундаментов, пока не решены.
Одной из основных причин, сдерживающих внедрение прогрессивных фундаментов, является отсутствие комплексного подхода к решению этой проблемы. Нередко новые способы фундирования рекомендуются для вне дрения на основании теоретических или экспериментальных исследований несущей способности конструкций. При этом вопросы технологии их уст ройства остаются нерешенными. Этим объясняется решение автора рас смотреть проблему устройства свайных фундаментов в уплотняемых грун тах с позиции технологии и комплексной механизации как самых решаю щих элементов производства.
Значительный вклад в области технологии и комплексной механиза ции устройства свайных фундаментов внесли: П.А. Аббасов, Г.М. Бадьин.
II.В. Бойко. В.В. Всрстов, Б.В. Гончаров, Л.Г. Дикман, Г.Ф. Новожилов, Е.М. Перлей, И.К. Расстегаев, М.И. Смородинов, В.И. Теличенко, М.Г.
Цейтлин. Т.М. Штоль и др.
Совершенствование технологии устройства фундаментов в уплотняе мых грунтах путем развития конструкций рабочих органов грунтоуплот няющих машин должно базироваться на изучении процессов взаи модействия рабочих органов с грунтовым основанием.
Изучению процесса взаимодействия с грунтом погружаемых элементов (свай, зондов, штампов и др.) посвящены труды: М.Ю. Абелева, К.А. Ар темьева. В.Л. Баладинского, Д.Д. Баркана, А.А. Бартоломея, Б.В. Бахолди на, В.И. Баловнева, Ю.А. Ветрова, Д.П. Волкова, Н.М. Герсеванова, В.Н.
Голубкова, Б.И. Дал матова, В.К. Дмоховского, A.M. Завьялова, А.Н. Зеле нина, В.А. Ильичева, А.С. Кадырова, П.А. Коновалова, Э.В. Костерина.
И.А. Недорезова, Б.М. Ребрика, О.А. Савинова, В.Н. Тарасова, А.Б. Фадее ва, Д. И. Федорова, А.И. Федулова, В.В. Харчеико, Л.А. Хмары, В.М. Чи кишева, И.А. Янцена и др.
Теории уплотнения грунтов посвящены исследования А.К. Бируля, О.Т. Батракова, Б.И. Зыкова, Я.А. Калужского, А.Ф. Лебедева, Н.И. Науме ца, Л.Р. Ставницера, Н.А. Ульянова, Н.Я. Хархуты и ряда других авторов.
Они исследовали вопросы, связанные с определением параметров воздей ствия рабочих органов машин на грунты, и режимы их работы.
Поисковые исследования но технологии устройства свайных фунда ментов в уплотняемых грунтах были начаты соискателем в НПО «Союз спецфундаментстрой» в 1977 году при научных консультациях НИИОСП им. II.M. Герссванова (Ю.А. Багдасаров. В.И. Кругов, М.И. Смородинов), ЦНИИС (А.С. Головачев, И.А. Недорезов, Б.А. Сальников), ЦНИИОМТ (Л.М. Бобылев, А.С. Ковалев), ВНИИСтройдормаш (Л.В. Ерофеев).
Выполненный анализ состояния исследуемой проблемы показал, что при устройстве скважин диаметром до 0, 6 м в глинистых грунтах наиболее це лесообразным способом является проходка скважин методом уплотнения его в стенки скважины. В данной работе впервые систематизирован мате риал по конструкциям машин и оборудования для проходки скважин под набивные сваи методом уплотнения 1рунта и на этой основе представлена их классификация (рис.1), позволяющая выбрать для исследований наибо лее эффективный тип оборудования.
В качестве рабочего оборудования объекта исследовании принято обо рудование с динамическим воздействием рабочего органа на ф у н т, так как оно позволяет развивать значительные усилия на рабочем органе независи мо от массы базовой машины при сравнительно небольшой мощности при вода. В состав навесного оборудования входит комплект разнообразных рабочих органов (с уширенным и раскрывающимся наконечниками, в виде обсадной ф у б ы с сердечником, ф у б ч а т ы й, конический штамп) для уст ройства набивных свай в различных ф у н т о в ы х условиях и гидравлическое извлекающее устройство.
Обзор исследований, приведенный в этой главе, показал, что в отечест венной и зарубежной практике накоплен определенный материал по изуче нию взаимодействия с ф у н т о м различных пофужаемых элементов, однако научное обобщение и рекомендации, касающиеся расчета основных техно логических параметров оборудования для пробивки скважин и устройства набивных свай в различных фунтовых условиях, отсутствуют.
Оборудование для проходки жважин методом уплотнения По принципу взаимодействия рабочего органа с грунтом I Перекатыванием Комбинированно Скольжением По способу проходки Комбиниро Раскаты ва- Пробивкой ванно ннем Рис. 1. Классификация оборудования доя проходки скважин пол набивные свай способом уплотнения грун т На основании проведенною анализа способов устройства набивных свай без выемки ф у н т а выявлено наиболее перспективное оборудование для устройства таких фундаментов, представлен его сравнительный анализ, определен объект и предмет исследования. С формулированы задачи и раз работана струкгурная схема проведения исследования.
Во второй главе представлены аналитические исследования процесса взаимодействия рабочих органов с фунтовым основанием, определены их оптимальные конструктивные параметры и параметры уширения сваи.
В процессе погружения штампа грунт сминается рабочим органом и вытесняется из полости скважины. Сопротивления, возникающие в процес се изготовления скважины штампом, во многом определяются напряже ниями а образующимися на его боковой поверхности за счет уплотнения скелета грунта. Для оценки этих напряжений использована известная зависимость:
а=С,Х\ (1) где С] - коэффициент общей деформации фунта;
X - деформация фунта по радиусу скважины;
ц - степенной показатель, характеризующий процесс де формации.
В работах В. Б. Швеца установлено, что применение набивных свай в про битых скважинах наиболее эффективно в глинистых фунтах от полутвердой до мя1 копластичной консистенции, для которых, согласно исследованиям А.К.Бируля, ц=1.
Исходными положениями при проведении теорегических исследований являлись следующие:
• деформации фунта при статических и динамических (при скоростях удара до 7 м/с) взаимодействиях с рабочим органом подобны;
• перемещение частиц фунта в процессе внедрения штампа происхо дит в направлении, перпендикулярном перемещению рабочего органа, т.е.
внедрение штампа эквивалентно расширению полости в фунте от нулевого радиуса до радиуса штампа;
• для свай длиной 8...10 м напряжения в фунте мохут быть определе ны без учета его собственного веса;
• давление обжатия фунта находится из условия осесимметричной плоской деформации расширения отверстия в единичном слое ф у н т а от ну левого радиуса до размеров поперечного сечения штампа, а для связи между напряжениями и деформациями используется зависимость (1 ) при |1=1.
Рассмотрим в качестве примера процесс взаимодействия с фунтовым основанием конического штампа. В процессе пофужения штампа в фунт возникают силы лобового сопротиаления, действующие на боковые поверх ности конической части наконечника и корпуса, обуслоатенные нормать ным даачением восстанаативающих сил упругости (рис. 2). Сила сопротив ления внедрению штампа (рис. 2,а) определяется из условия статического равновесия системы:
P. -lPy=Pi+P»-Q. (2) H где Р"н - сила лобового сопротивления внедрению наконечника;
Р* н - сила сопротивления внедрению корпуса штампа;
Q - сила тяжести штампа.
Рис. 2. Расчетные схемы определения сил сопротивления но1ружсник конического штампа в грунтовое основание (а) и его извлечению (б) Сила сопротивления внедрению наконечника определяется выражением Pi-SSb*.** (3) 3sin где R - радиус наконечника;
2р - угол заострения наконечника;
ср - угол внут реннего трения грунта.
Сила сопротивления внедрению корпуса штампа определяется выра жением I 27tC,Htg(a*p) R2+RHtga *RH cos а где а - угол конусности корпуса штампа;
II - высота штампа.
Процесс извлечения конического штампа происходит в две сгадии:
отрыв от ф у н т а и подъем из образованной скважины.
Усилие извлечения Р^ ( о ф ы в а ) штампа (рис. 2,6) определяется из ус ловия статического равновесия системы уравнением Pи M = I P y = P H +Р К - Q, (5) Iш - изв изв сила ^юв " сопротивления извлечению наконечника;
Р„ зв - сила сопротивления извлечению корпуса штампа.
Сила сопротивления извлечению (отрыву) наконечника 2жИ 3 С,ц(ф-р). (6) 3sinp Из анализа полученного выражения при Р=ф видно, что - 0. Поэтом}', чтобы исключить силы сопротивления отрыва на наконечнике при извле чении штампа, угол заострения наконечника 20 необходимо принимать из условия Р ф.
Аналогично сила сопротивления извлечению корпуса из скважины:
. ^ HV«| j r2 + + ( cos a Уравнения (3), (4), (6) и (7) определяют зависимость силы сопротиате ния погружению и извлечению штампа от его конструктивных параметров и дсформационно-прочностных показателей грунта.
При устройстве скважин пробивкой общая работа Av является суммой ра бот на погружение штампа в грунт Ап и извлечение его из скважины А* В общем случае работа, затрачиваемая на погружение штампа является суммой работ на образование:
- конической части скважины 7iC,R4tg(P+P) Л " 6sinp tgp * (8) - цилиндрической части скважины А =Р^Н=^ Х ( ф р);
(9) 2 + 3sinP - усеченного конуса T t C j H ^ c p + oQ R 2 + 2 RHtga + — — 00) = з ь 3 cos a Установлено, что после извлечения рабочего органа из скважины происходит сужение скважины на величину упругой деформации грунта, значение которой зависит от конструктивных параметров рабочего органа и деформационно-прочностных свойств грунта. Исследованиями Н.А.
Ульянова доказано, что зависимость (1) может быть испо.гьзована не только для оценки сжатия грунта, но и восстановления его упругой де формации. Нами на основании анатитико-экспериментатьных исследова ний предложена формула для определения упругой деформации гру нта U:
U = — R = K 00R, (II) C где C 2 - коэффициент упругой деформации фунта;
К 0 - коэффициент отно сительной деформации фунта.
Работа, зафаченная на извлечение штампа из скважины, я С ^ ф - а ^ н Ч Н - А ) 2 J, л, J R^Rl^tga^^-tH-h,,)2 L Л.» 1 (12) 1 J cosa [ 3 6 j где ho - величина хода отрыва штампа, определяемая выражением J tga tga здесь Uaitx - максимальная упругая деформация фунта.
Полученные для конического штампа расчетные зависимости могут быть использованы при определении силовых и энергетических затрат ра бочего органа с уширенным и раскрывающимся наконечниками или в виде обсадной трубы с сердечником. Так, принимая а = 0°, получаем цилиндри ческий рабочий орган, а исключая силы трения по боковой поверхности рабочий орган с уширенным наконечником.
Рассуждая аналогичным образом, можно получить зависимости для определения сил сопротивления и работы, зафаченной на изготовление скважин для рабочих органов различной формы поперечного и продольно го сечения.
Полная сила сопротивлению пофужения пирамидального рабочего ор гана (основанием которого является правильный п - угольник, описанный вокруг окружности радиусом R) будет иметь вид:
»ЙФ±? (R 2 RHtga - ^ H 2 t g 2 a ) -о. (14) Р5н = 2п ( Д О. + + 3sinp cosa Если принять r RVep Р) Htg(cp + a ) ( R 2 + + RHtga + пV a ) (15) К= 3sinp cosa выражение (14) будет выглядеть так:
Р м = 2 я С]К t g x / n - Q. (16) Из анализа выражения (16), становится очевидным, что сила сопротив ления погружению в ф у н т пирамидального рабочего органа снижается пропорционально увеличению количества граней. Так, при изменении фор мы поперечного сечения от треугольной (п=3) до круглой (п—х) сила со противления снижается в 1,65 раза.
Поэтому с точки зрения как силовых, так и энергетических затрат ко нические рабочие органы имеют наиболее рациональную форму попереч ного сечения. Это объясняется тем, что при равных плошадях поперечного сечения рабочего органа его периметр при п—•х имеет наименьшее значе ние и, как следствие, меньшую боковую поверхность.
Полученные аналитические зависимости (3-13) позволили перейти к определению оптимальных конструктивных параметров коническою штампа. В качестве критерия оптимизации была выбрана удельная энерго емкость Еу. процесса изготовления скважин. Задача оптимизации своди лась к достижению минимального значения ЕуД. За показатель удельной энергоемкости принималась работа, затраченная на изготовление скважин.
Диапазон изменения основных конструктивных параметров штампа выби рался с учетом технической возможности получения величины каждого параметра и реальных условий применения навесного оборудования.
В соответствии с полученными аналитическими выражениями были построены графики зависимостей сил сопротивления, хода отрыва и рабо ты, затраченной на изготовление скважины, от конструктивных парамет ров штампа (R, Н, 20, а) и деформационно-прочностных показателей грун т а ( С ь К* ф) (рис.3,4,5).
Анализ полученных зависимостей (рис. 3) показывает, что оптималь ным углом заострения наконечника как по силовым, так и по энергетиче ским затратам следует считать угол 2(3 = 60°.
В дальнейшем исследование проводилось при установленном оптима льном угле заострения наконечника.
Анализ зависимости хода отрыва штампа от угла его конусности а по казал, что наибольшее изменение хода отрыва происходит в интервате от до 2°. Так, при R=0,17 м, Н = 4 м и ф = 18° изменение а от 20' до 1° 40' приводит к уменьшению хода отрыва в 3,4 раза (от 1,66 до 0,49 м). Даль нейшее увеличение а не приводит к существенному' изменению величины хода отрыва, а вызывает лишь значительное увеличение сил сопротивления внедрению и извлечению рабочего органа Таким образом, увеличение утла конусности свыше 1...2° нецелесообразно.
Анализ зависимостей сил сопротивления внедрению Рн (рис.4) и из влечению корпуса Р* зв (рис.5) от угла кону сности штампа а показывает, что с увеличением угла конусности штампа возрастает как сила сопротив ления внедрению штампа, так и усилие извлечения.
R-0,17 м 30 60 90 град 30 60 90 2^грал Рис. 3. Зависимости силы сопротивления висдрснию наконечника штампа Р*н от угла заострения 2р: а-при различных С,: l - 2 ^ x l O W, 2 - l, 7 x l ( f W, 3-1,1x10?
Н^м3;
б- при различных радиусах наконечникаR: 1- 0.12м, 2- 0,17м,3- 0,22 м;
анатитическая экспериментальная в Так, при R = 0,17 м, Н 4 м и ф = 18° изменение а от 0 до 4° ведет к изменению Р*н от 40 х 10 до 177 х 10 2 кН. или в 4,4 раза, а усилие извле чения от 40 х 102 до 109 х 10 2 кН, или в 2,7 раза.
Рис. 4. Зависимости сил сопротивления внедрению Р к корпуса от утла конусности а: а -при различных радиусах наконечника R: 1 - 0,12м, 2 - 0,17м. 3 - 0;
22м ;
б -при различных глубинах погружения Н: 1 - 2 м. 2 - 4 м, 3 - 6 м Возрастание усилия извлечения связано с ростом сил трения за счет увеличения боковой поверхности штампа. С увеличением радиуса нако нечника R, угла внутреннего трения ф и глубины погружения Н силы со противления соответственно возрастают. Зависимости работы, затраченной на изготовление конической части скважины A3, и работы на извлечение штампа А и от угла его конусности а показывают, что работа А 3 изменяется в зависимости от угла конусности а по параболическому закону, а работа извлечения А и связана с углом конусности гиперболическим законом.
Вследствие этого кривая, отражающая затраты работы на изготовление скважины Ai, имеет определенный минимум, определяющий оптимальный угол конусности а, соответствующий минимальной энергоемкости изготов ления скважин.
По зависимостям Ах -^ffu) для различных радиусов штампов и дефор мационно-прочностных свойств грунтов определены граничные размеры угла конусности, составляющие соответственно 40'и 1 С 20\ Оптимальное значение утла конусности принято равным 1°.
Для выбора рациональных параметров навесного оборудования опре делено влияние конструктивных параметров рабочих органов на форму и размеры образуемого уширсния при порционном втрамбовывании смеси в грунт.
Рис. 5. Зависимости сил сопротивления извлечению корпуса РуЗВ от угла конусности a: a - при различных глубинах погружения Н;
б - при различных радиусах наконечника R Расчетная схема к определению парамет ров уширения основания сваи рабочим органом в виде обсадной трубы с сердечником показана на рис. 6, где Р половина угла заострения конусного наконечника сердечника;
- радиус сердечника;
z - величина увеличения радиуса сваи;
R v - радиус образуемого уширения;
у - угол внутреннего трения втрамбовываемой смеси. Для определения параметров образуемого уширения приня то допущение, что движение частиц смеси при внедрении сердечника будет происхо дить но линии, отклоненной от нормали к площадке отпора конусного наконечника на величину утла у, характеризующего собой угол внутреннего трения смеси.
Объем смеси, находящийся в незащи щённой части скважины в кольцевом Рис. 6. Расчетная схема к определению пространстве ссчснием ОАСЕ, вытесняет- параметров уширения сваи ся при перемещении сердечника на величину АО и занимает кольцевое пространство сечением ОКСЕ (см. рис.
6). Размер величины максимально возможного уширения скважины после втрамбовывания порции смеси определяется из условия равенства объё м о в : VOACF. = VOKCE В общем случае формула для определения величины радиуса ушире ния основания сваи при i-ом втрамбовывании имеет вид:
(17) Ryi = 0, 2 5 R c ( V 2 5 + 2 4 i - l ).
Величина, на которую сердечник должен выступать за обсадную трубу (она же определяет величину хода штоков гидроцилиндров для его извле чения из грунта), находится по формуле (18) L C = R C - L + tg(p + v ).
Величина L c будет минимальной, а следовательно, минимальным бу дет и объём смеси, необходимый для получения уширения, если производ ная функции (18) по переменной Р обращается в нуль, а это возможно в ш случае если р = 45° -.
Объём смеси, необходимый для получения уширения, определяется как кольцевое пространство сечением ОАСЕ, равное объёму цилиндра вы сотой СЕ:
Vy = 7tR* -L + lg (j3 + y) (19) tgP Расстояние от низа обсадной трубы до максимального диаметра уши рения определяется по формуле L - ^ + R y tg(p + V ). (20) y tgP Таким образом, величина получаемого уширения Ry зависит только от радиуса сердечника рабочего органа и числа втрамбовываний смеси, а ве личина, на которую сердечник должен выступать относительно обсадной трубы, зависит ещё и от угла заострения сердечника и угла внутреннего трения втрамбовываемой смеси.
В соответствии с расчетной схемой погружения рабочею органа в ipyHT дифференциальное уравнение движения имеет вид:
пъ -h = Q - P B H, (21) где ш 2, h - соответственно масса и ускорение рабочего органа.
Решение уравнения (21) позволило установить взаимосвязь между па раметрами молота, размерами рабочего органа и свойствами грунта, в ча стности, максимальную величину погружения рабочего органа и его время движения до полной остановки в грунтовом основании за один удар моло та, продолжительность погружения и число ударов, необходимое для пол ного погружсиия рабочего органа.
Анализ графических зависимостей (рис.7.8) позволил установить ха рактер влияния коэффициента соотношения соударяющихся масс на вели чину погружения рабочего органа в 1рунт за один удар, его начальную скорость движения и силу удара, с которой воздействует на него масса мо лота.
В третьей главе приведена методика экспериментальных исследований процесса взаимодействия рабочих органов с грунтовым основанием. Описа ны экспериментальные стенды и оборудование, измерительная и регистри рующая аппаратура, порядок проведения эксперимента и обработки резуль татов исследований. Представлены результаты экспериментальных исследо ваний и их анализ.
Экспериментальные исследования проведены для проверки адекватности полученных математических зависимостей;
определения численных значе ний, входящих в них коэффициентов;
для подтверждения правомерности теоретических предпосылок, принятых при выводе уравнений;
проверки ра ботоспособности констру кторских разработок, а также определения эффек тивности в производственных условиях предложенных технологических ре шении.
Рис. 7. Зависимости погружения Рис. 8. Зависимость глубины погруже рабочего органа h за удар и силы ния рабочего органа от числа ударов удара Fyj от соотношения соударяю- дизель-молота СП- щихся масс т[/гп С целью снижения затрат на экспериментальные исследования, которые, согласно В. И. Баловневу, пропорциональны кубу линейных размеров рабо чего органа, основной объем экспериментальных исследований проводился на моделях штампов. Геометрические параметры моделей были выбраны по отношению к натурным рабочим органам с коэффициентом подобия K L = 5.
Проведение исследовании в полигонных условиях с моделями штампов позво лило в широких пределах изменять форму и параметры рабочих органов. Для переноса результатов с модели на оригинал была использована методика физического моделирования без изменения свойств грунта. Было подго товлено 12 различных модельных конических штампов: длина рабочей части 1м, диаметры соответственно 0.048, 0,068 и 0,088 м. Каждый типо размер был выполнен с углом конусности 0,1,2 и 3°. Также были изготов лены три модельных рабочих ор1ана в виде сердечника радиусом 0,042;
0,054 и 0,063 м и обсадной трубы длиной 1м. Соответственно для каждого размера модели были изготовлены сменные наконечники с углами заостре ния 30,45, 60, 75, 90 и 120°.
Результаты экспериментальных исследований проверялись и уточня лись на штампах нату рных размеров диаметром 0,24, 0,34 и 0,44 м, различ ной конуснос1И (0...3 0 )с различными углами заострения (30... 120°) Конст руктивное исполнение как модельных, так и натурных штампов позволяло определять раздельно лобовое, боковое и обшее сопротивление грунта. На боковой поверхности натурных штампов имелись гнезда для установки датчиков, позволяющих определять величину нормальных контактных на пряжений грунта.
Полигонные и производственные эксперименты со штампами натур ных размеров проводились с целью проверки правильности аналитических зависимостей, а также закономерностей, полученных в результате прове дения опытов с моделями штампов. Полигонные испытания по погруже нию моделей и штампов натурных размеров производились на площадке с аналогичными грунтовыми условиями.
Для измерения параметров, варьируемых в процессе экспе риментальных исследований, применялись специально разработанные и се рийно выпускаемые датчики и приборы. Измерялись: сила сопротивления внедрению ш т а м п а Р в н ;
напряжения а п в грунте по высоте штампа;
усилие извлечения штампа Р ^ ;
ход отрыва конического штампа h*,;
размеры скважины, сваи и уширений;
упругая составляющая деформации 1рунта U;
сила удара молота;
скорость погружения рабочего органа в грунт;
глубина погружения рабочего органа за один удар;
общее число ударов, необходи мое для полного погружения рабочего органа в грунт.
Для регистрации части указанных параметров в статике был применен цифровой тензометрический мо ст ЦТМ-5, имеющий выход на электронную машину с цифро печатающим устройством. Для проведения динамических ис следований процесса забивки рабочег о органа применялся ос циллограф Н-117 и специально разработашгый тензометриче ский усилитель с каналами уси ления сигналов датчиков пере мещения и скорости.
Экспериментальные данные обрабатывались методами мате матической статистики, а необ ходимое число параллельных опытов для получения результа тов измерения с заданной точ ностью определялось расчетом.
Программа экспериментапь Рис. 9. Схема измерения напряжений в грунте при ных исследований включала не влавливании штампа в грунтовое основание: сколько серий опытов. Первая 1 - штамп;
2 - месдозы;
3 - датчик давления;
4 - серия проводилась на полнораз гидродомкрат;
5-пригрузочная тележка мерных натурных и соответст вующих им молельных штампах и служила для определения деформацион но-прочностных показателей фунта С\ и Ко и коэффициентов перехода от модели к оригиналу. Для определения коэффициента обшей деформации грунта Cj устанавливалась взаимосвязь между деформацией грунта и на пряжением на боковой поверхности штампа. Для исследования характера распределения нормальных контактных напряжений по боковой поверхно сти конического штампа применялись тензометрические штампы нату ральных размеров с установленными на их боковой поверхности мембран ными датчиками давления (рис. 9).
Вторая серия экспериментов проводилась на моделях рабочих органов и служила для определения влияния на величину сил сопротиаления размеров и формы штампа и сравнения энергетических затрат при статическом и ди намическом погружении штампов.
В процессе третьей серии экспериментальных исследований с модельны ми рабочими органами изучался характер деформаций грунта, происходящих при пробивке скважин коническим штампом с различными значениями па раметров (a,R). Проводилась раскопка свай как натурных, так и модельных.
Оценивались форма и качество изготовления и контролировашсь размеры свай.
Установлено, что при погружении штампов в грунт боковая поверх ность их покрыта фунтовой "оболочкой" толщиной 3...5 см, которая по вышает устойчивость стенок скважины от разрушения при извлечении штампа, а также снижает фильтрацию воды в скважину.
По результатам наблюдений за деформациями фунта установлено, что зона практически заметных смещений частиц ф у н т а около скважины о ф а ничивается диаметром, равным 3...4 диаметрам штампа.
В четвертой серии экспериментов исследовалась динамика процесса пофужения рабочих органов в ф у н т. В качестве пофужающего оборудо вания был выбран типоразмерный ряд фубчатых дизель-молотов с массой ударной части т ь равной 1250, 1800, 2500, 3500 и 5000 кг. Для рабочего органа с геометрическими параметрами, выбранными ранее, пофужающее оборудование подбираюсь с учегом коэффициента восстановления удара K v, изменяющегося в пределах 0,3...0,8. В процессе выполнения экспери ментальных исследований коэффициент восстановления удара уточнялся.
Значения сил сопротивления внедрению наконечника PBrfH и корпуса Р*н рабочего органа определялись по формулам (3,4).
Установлено, что рациональный диапазон соотношения ударной части молота mi и рабочего органа т 2 лежит в пределах от 0,91 до 1,40. Умень шение коэффициента соотношения соударяющихся масс приводит к сни жению пофужающей способности молота, а увеличение к повышению за трат энергии на процесс пофужения рабочего органа.
Результатами экспериментальных исследований подтверждена возмож ность применения для характеристики напряженного состояния трунтового основания принятой расчетной модели грунта и устаноалены численные зна чения коэффициентов общей С\ и относительной Ко деформации фунта. Так, для фунтов от полутвердой до мягконластичной консистенции величина ко эффициента общей деформации изменяется в пределах от 1,1 х 106 до 2,9х10 Н/м\ а относительной - от 0,026 до 0,064, уменьшаясь с увеличением в а ж ности грунта. Также подтверждено, что для фунтов от полутвердой до мягко пластичной консистенции коэффициент ц = 1. Устаноалены численные зна чения коэффициентов перехода от параметров модели к параметрам оригина ла: для усилий вдавливания наконечника n j = l, l ;
корпуса Пг=1,4 и для усилий изалечения п 3 =1,3.
По результатам экспериментов определены численные значения сил со протиаления фунта, величины иофужеттия рабочего органа за удар и силы удара Наибольшее расхождение между значениями параметров, полученны ми аналитическим и экспериментальным путем, составляет 15... 17%. Прове денные эксперименты позволили определить и сравнить фактическую энерго емкость пофужения штампов динамическим методом и вдавливанием. Уста новлено, что затраты энергии, вычисленные по аналитическим зависимостям, удовлетворительно согласуются с фактическими затратами на вдавливание штампа. Фактические затраты энергии на динамическое пофужение штампа в 4... 6 раз превышают затраты энергии, необходимой для вдавливания ппам па.
В четвертой главе изложены результаты экспериментального исследо вания технологии устройства набивных свай в пробитых скважинах.
Экспериментальные исследования проводились в полигонных условиях на строительстве завода химического волокна в г. Кустанае и на территории УМ - 2 ф е с т а «Карагандапромстрой», а также в производственных условиях на строительстве ряда объектов Главкустанайсгроя и Главцентростроя.
Технология устройства набивных свай в пробитых скважинах позволяет выполнять сваи с регулируемой нссутцсй способностью. Основными техноло гическими операциями являются: пробивка скважин в фунте на заданную глу бину;
при необходимости засыпка с втрамбовыванием в забой жесткой смеси для образования уширенного основания и установка арматурного каркаса;
за полнение скважин бетоном литой консистенции.
Для регулирования несущей способности свай в пробитых скважинах при меняется технологическая схема изготоаления свай, предусматривающая до полнительное выштамповывание пробитых скважин различными смесями (ше бень, гравий, жесткий бетон). Если при дополнительном выштамловывании скважины контрольный отказ не достигнут, то операции по выштамповыванию скважины необходимо повторить либо увеличить объем порции смеси, засы паемой в скважину.
Область применения рабочего органа с уширенным наконечником ог раничена связными грунтами оптимальной влажности. В других грунто вых условиях происходит выпор грунта в кольцевое пространство между наконечником и корпусом штампа, что приводит к необходимости допол нительного уплотнения дна скважины после извлечения рабочего органа.
Избежать этой дополнительной операции и получить качественные сква жины позволяет применение рабочего органа конической формы. Для его извлечения из скважины использованы гидравлические цилиндры, опи рающиеся на грунт через опорную площадку, что обеспечивает дополни тельное уплотнение поверхностного слоя грунта. Конические скважины с уплотненной верхней зоной, полученной в результате действия сжимаю щих усилий гидроцилиндров, имеют гладкие уплотненные стенки. Выпора грунта не наблюдается.
Экспериментальные работы по отработке технологии устройства на бивных свай в пробитых скважинах проводились на площадке строитель ства корпуса полимеризации завода химического волокна в городе Куста нае (рис. 10). Для испытаний на действие вертикальной и горизонтальной статических нагрузок было изготовлено одиннадцать опытных свай, уст роенных по пяти технологическим схемам, особенность которых заключа лась в том, что после пробивки скважин в их дно и стенки втрамбовывался различный объем щебня или жесткого бетона. В результате происходило увеличение объема уплотненной зоны фунта, а также уширение пяты и ствола скважины. Процесс выштампования повторялся дважды, до дости жения требуемой величины отказа.
Замеры вскрытых свай показали, что в результате выштамловывания скважин бетонной смесью создается равномерное по глубине уширение скважины и ее диаметр увеличивается в нижней части с 0,24 до 0,35 м, а в верхней с 0,35 до 0,44 м.
Установлено, что дополните.хьное выштамповывание скважин двумя порциями бетонной смеси объемом по 0,2 м 3 увеличивает площадь пягы свай в 2,5 раза, предельное сопротивление сваи на действие вертикальной нагрузки возрастает в 3,8 раза, а на действие горизонтальной нагрузки в 1, раза.
В качестве конкурентоспособных конструкций свай были испытаны на горизонтальные нагрузки буронабивные сваи 0 0,4 м с глубиной заложе ния 3,5 м и забивные сваи С 3,5-30. Однако несущая способность таких свай оказалась в 1,5...2 раза меньше несущей способности набивных кони ческих свай, устроенных в пробитых скважинах.
Однако втрамбовывание смеси - трудноуправляемый процесс, так как не возможен контроль размеров и формы уширения. В связи с этим предложена конструкция уширителя уплотняющего действия (ас. № 905448 и № 1006697).
Применение уширителя в забое скважины целесообразно в тех случаях, когда несущая способность сваи по материалу превышает ее несущую способность по грушу, а также когда на сваю передается выдергивающая нагрузка.
t п т я Рис. 10. Технологическая схема устройства набивных конических снай в вы пттампованном ложе: I-образованис ко!гической скважины;
II-заполнение скважины жесткой бетонной смесью или шебнем: III - выштачгювывапие скважины повтор ным П01ружснием штампа;
IV - установка арматурного каркаса и бетонировапие сваи;
1 -базовая машица;
2-мачта;
3-механический молот: 4-конический штамп;
5 маслостандия;
6-распориая балка;
7-мсханизм извлечения;
8-вибробадья: 9 скважина: 10-жссгкая бетонная смесь или шебень;
11- бетонная смесь, втрамбо ванная к стенки скважины;
12-глубинный вибратор;
13-опалубка для формирования головы сваи;
14-арматурный каркас;
15 - готовая свая Несущая способность набивных свай, устраиваемых в пробитых сква жинах за счет уширения пяты, увеличивается в среднем в 1,3... 1,6 раза.
Положительный опыт внедрения набивных конических свай в проби тых скважинах позволил внести ряд усовершенствований в технологию их изготовления и конструкцию навесжнх) оборудования. Были разработаны на уровне изобретений несколько вариантов конструкций рабочих органов (а.с. No 823498, № 945347), извлекающих устройств (а.с. Х® 685764J& 711236, № 853082, № 976003, № 988978, № 1231200, № 1541366) и копро вого оборудования (а.с. X? 1604931, № 1715977), а также конструкция эко логически безопасного погружатсля - свайного гидромолоза (а.с. Х° 17444198, № 1767089).
На эффекгивность пробивки скважин существенно влияет степень плотности и влажности 1рунтов. При повышенной влажности происходит засасывание рабочего органа. Поэтому наиболее целесообразно пробивку выполнять в грунтах с влажностью, близкой к оптимальной, а для ликви дации эффекта засасывания применять различные технические решения.
Так, в процессе опытных работ установлено, что изготовление наконечни ка рабочего органа в виде клапана (а.с. № 823498), устраняющего вакуум эффект, исключает подсос фунтовых вод. Поэтому па момент бетонирова ния скважина остается сухой. При этом усилие извлечения рабочего органа из скважины снижается на 20...25%.
В процессе пробивки скважин в фунте различными рабочими органа ми, как и при забивке железобетонных свай, поднимаются и расположен ные рядом готовые сваи, попадающие в зону выпора фупга. В результате снижается несущая способность сваи, возникает необходимость ручной зачистки поверхности котлована под отметку низа ростверка. Использова ние для пробивки скважин в ф у н т е установок типа УКС позволяет уменьшить объём выпора за счет передачи на ф у н т усилий, создаваемых гидроцилиндрами извлекающего устройства при отрыве забитого штампа от фунта. Однако полностью ликвидировать выпор фунта таким способом невозможно.
Экспериментально на моделях свай была доказана возможность уменьшения объема зоны выпора за счет прифуза поверхности ф у н т а пе ред пофужением рабочего органа равномерно распределенной нагрузкой.
Статической нафузкой было испытано 9 свай, изготовленных по трем тех нологическим схемам, которые отличались интенсивностью равномерно распределенной нафузки, создаваемой на поверхности ф у н т а перед про бивкой скважины. Нафузка передавалась посредством распределительной плиты и гидродомкрата интенсивностью 0,05;
0,1;
0,15 МПа в радиусе до 1,5 диаметра штампа в верхней части. Экспериментально установлено, что в глинистых фунтах полутвердой консистенции статический прифуз ф у н т а интенсивностью 0,1 МПа в радиусе l,5d от ф а н и сваи на 70 % уменьшает объем зоны выпора, на 15% повышает несущу ю способность сваи на действие статической вертикально вдавливающей нафузки и на 25% на действие горизонтальной нафузки.
Д,тя обеспечения статического прифуза поверхности ф у н т а при про бивке скважин в консфукцию установки УКС-7 внесены изменения, по зволяющие объединить в жесткий силовой ф е у ш л ь н и к мачту копра, рас порную балку, стрелу и раму базовой машины. При взаимодействии гид роцилиндров изатекающего устройства с жестким силовым треугольником происходит передача веса мачты копра, молота, навесного оборудования и части веса базовой машины на опорную плиту, контактирующую с ф у н том. Статический прифуз поверхности ф у н т а посредством включения гидроцилиндров изатекающего устройства производится перед начатом пофужения рабочего органа и продолжается до завершения пробивки скважин.
Таким образом, по результатам экспериментальных исследований и эксплуатации оборудования УКС-7 был предложен принцигшатыю новый способ изготовления свай в пробитых скважинах, заключающийся в том, что перед погружением рабочего органа в поверхностном слое грунта за счет статического пригруза создается напряженно-деформированное со стояние, позволяющее уменьшить объем зоны выпора и повысить несу щую способность свай на действие вертикальных и горизонтальных нагру зок (а.с.Л"о 1709054).
При устройстве фундаментов из кустов набивных свай в пробитых скважинах в результате динамических воздействий часто происходят вы валы и осыпания грунта в ранее изготовленных скважинах при пробивке соседних скважин в кусте. Бывалы и осыпания стенок скважин особенно ощутимы при прорезке часто встречающихся в глинистых грунтах линз и прослоек несвязных либо недостаточно устойчивых грунтов. При этом снижается качество пробитых скважин, уменьшается несущая способность фундаментов, возрастают их деформации под нагрузкой. Для предотвра щения вывалов и осыпаний стенок в кусте пробитых скважин разработан способ устройства свай с использованием специальных вкладышей. Пред ложенный способ обеспечивает возможность пробивки кустов скважин по вышенной несущей способности. Особенно в грунтах, неустойчивых при динамических воздействиях, этот способ повышает устойчивость готовых скважин и снижает расход материалов на устройство свай.
Экспериментальные работы по отработке технологии устройства на бивных свай рабочим органом в виде обсадной трубы с сердечником про водились в полигонных, а также в производственных условиях (рис. 11).
Натурным исследованиям предшествовал модельный эксперимент, в ходе которого уточнялись конструктивные параметры установки УВГ и техно логические особенности устройства набивных свай в пробитых скважинах.
В серии модельных экспериментов определено влияние угла заостре ния наконечника сердечника и числа втрамбовываний на форму и макси мальный размер получаемого уширения. Модельные сваи вскрывались и оценивались и регистрировались форма и качество получаемых ушире ний. В результате экспериментов установлено, что форма уширсний соот ветствует расчетной. При этом замечено, что в отличие ог нее она имеет более округлые формы с плавным переходом одного геометрического элемента в другой. Максимальный размер диаметра уширения меньше по лученного расчетным путем. Так, после втрамбовывания одной порции смеси рабочим органом с R^ = 0,039 м, расчетный радиус уширения дол жен составлять 0,058 м, а фактически 0,050...0,052 м, что составляет 10... 12% отклонения. После втрамбовывания двух порций расчетный ра диус уширения 0,073 м, фактически 0,062...0,066, что составляет 12... 14% отклонения. Уменьшение фактических размеров уширения по сравнению с расчетными объясняется уплотнением бетонной смеси в процессе полу чения уширения. Экспериментально полученный коэффициент умсньше вод: а-гкмруженне рабочего органа в грунт до проектной от метки;
б-извлечение сердечника, подача в трубу пордии бето на;
в - вытрамбовывание уширения;
г-готовая свая.
1-обсадная труба;
2-сердечник;
3-извлекающее устройство пия размеров уширения К у = 0,85.
С использованием опытного образца у становки УВГ проведен натур ный эксперимент, в ходе которого определены технико-экономические параметры технологического процесса изготовления набивных свай диа метром 0,43м и длиной 8м (трудоемкость выполнения каждой операции, энергоемкость процесса, приведенные затраты и др.).
В результате исследований технологии устройства набивных свай в пробитых скважинах установлено, что применение набивных свай в про битых скважинах наиболее эффективно в глинистых грунтах от полутвер дой до мягкопластичной консистенции с показателем текучести 0,2 Jl 0,6. Скважины в таких грунтах устраиваются без обсадных труб и явля ются надежной опалубкой. Возможно применение таких свай в глинистых ф у н т а х твердой, текучепластичной и текучей консистенции и в песчаных ф у н т а х. Однако для забивки рабочего органа в грунт с показателем теку чести J L 0,2 его следует забивать в лидерную скважину, для проходки которой применяют рабочий орган трубчатого типа. В песчаных фунтах, после изатечения рабочего органа, может происходить частичное обру шение стенок скважины, что вызывает необходимость повторного выштамповывания после засыпки в скважину глинистого ф у н т а.
Устройство набивных свай в пробитых скважинах при высоком уровне ф у н т о в ы х вод, а также в ф у н т а х с показателем текучести Ji_ 0, возможно лишь под защитой обсадных труб.
Наиболее высокие технико-экономические показатели достигаются при устройстве таких свай, в которых операции изготоатения скважины, устройства уширенного основания и бетонирования сваи объединены в одну.
Определение оптимальной технологической схемы для каждого вида свайного поля осуществляется на основе экономико-математического мо делирования. Основными этапами алгоритма экономико-математической модели являются: определение длительности рабочего цикла навесного оборудования и его производительности. С учетом особенностей свайного поля строительного объекта и технических возможностей базовых машин с различным оборудованием были рассмотрены шесть технологических схем производства работ по пробивке скважин.
Оптимальная технологическая схема устройства скважин под набив ные сваи определялась по максимальной годовой производительности на весного оборудования и соответствующему* минимуму удельных приве денных затрат. Параметры объекта изменялись в следующих пределах:
ширина от 20 до 40 м (с шагом 5 м), длииа от 60 до 100 м (с шагом 10 м), расстояние между скважинами в продольном направлении от 5 до 7 м ( с шагом 0,5 м), расстояние между скважинами в поперечном направлении от 3 до 5 м ( с шагом 0,5 м). Анализ полученных зависимостей показал, что I и II технологические схемы имеют максимальную производительность (16705... 18056 скв./год) при этом удельные приведенные затраты состави ли от 1,801 до 1,666 р/скв. Кроме того, с увеличением длины строитель ного объекта от 60 до 100 м, при постоянной его ширине ( м),увеличивается производительность навесного оборудования от до 18056 скв./год и снижаются удельные приведенные затраты с 1,678 до 1,666 р/скв.
В пятой главе представлены методические основы выбора и расчёта рациональных технологических параметров навесного оборудования для пробивки скважин под набивные сваи, описаны конструкции разрабо танного оборудования, приведены данные о внедрении результатов иссле дований в производство и технико-экономические показатели, полученные от внедрения.
Исходными данными при расчете навесного оборудования являются деформационно-прочностные свойства грунта, выраженные в виде коэф фициентов общей С| и относительной Ко деформации грунта и угла внутреннего трения ф, угол внутреннего трения втрамбовываемой смеси у, размеры изготавливаемых свай - диаметр Г)с, длина Н с, диаметр уширения D y и нагрузка на сваю Р.
После определения конструктивных параметров рабочих органов (R, Н, 2р, a, L c ), технологических параметров механизма извлечения ( Р и з в ^ Н, ;
, выбирается молот с параметрами (А уд, mi^i yj ), рассчитывает ся время погружения штампа (t„) и мощность гидропривода извлекающего устройства(М и, ш ).Расчет заканчивается определением эксплуатационной производительности (П,) оборудования.
Мегодика определения рациональных технологических параметров реализована при проектировании ряда конструкций оборудования для уст ройства набившлх свай в пробитых скважинах:
• снаряда для пробивки скважин под набивные сваи СПС - 400;
• навесного оборудования для устройства набивных конических свай в пробитых скважинах: УКС-1, УКС-2, УКС-2М, УКС-3,УКС-6, УКС-7;
• установки для устройства конических свай в вытрамбованных сква жинах ТМ-3/2;
• оборудования для пробивки скважин и устройства набивных свай в водонасыщенных грунтах УВГ;
• оборудования для проходки лидерных скважин УПС;
• установки для устройства вибронабивных свай УВП:
• универсальною навесного оборудования для пробивки скважин и устройства набивных свай в различных грунтовых условиях КНУ-12;
• оборудования для устройства фундаментов в вытрамбованных кот лованах: НОВК-6/12, НОВК-8/14, НОВК-Г, КГМ-1-8.
Снаряд СПС - 400 прошел широкую экспериментальную и производ ственную проверку на строительных площадках Караганды, Усть Каменогорска и Лениногорска. В качестве базовых машин использовались мобильная копровая установка КО-8, сваебойные агрегаты С-878 и СИ - 49, а также копровое оборудование на базе кран-экскаватора.
Экспериментальные образцы установок УКС-2, УКС-2М внедрены на строительстве корпуса полимеризации завода химического волокна в г.
Кустанае и на строительстве транзитной теплосети от центральной котель ной ГОК до г. Качар. Применение свайных фундаментов из набивных ко нических свай, устроенных в пробитых скважинах, взамен монолитных при устройстве фундаментов корпуса полимеризации (см. табл.) позволило уменьшить объем земляных работ на 24 тыс. м 3 (68%), сократить расход бетона на 900 м3 (35?/о), а арматурной стали - на 120 т (52%). Объем транс портных перевозок сокращен на 450 тыс. тонно-километров.
В ходе выполнения НИ ОКР творческим коллективом под руково дством соискателя получено 30 авторских свидетельств на технические решения в области технологии устройства свайных фундаментов в уплот няемых грунтах;
на эти решения разработана техническая и конструктор ская документация;
более половины изобретений внедрепо.
Эксплуатация навесного оборудования показала его высокую эффек тивность, обеспечивая рациональное использование строительных мате риалов, низкую себестоимость фундаментов и высокую эксплуатационную надежность. Было сэкономлено более 600 т арматурной стали, 4 400 т це менга, при сокращении объемов земляных работ и уменьшении трудовых затрат.
Таблица Технико-экономические Фундамент показатели ленточный свайный Разработка грунта:
тыс. м 36.5 12, % 100 33, Расход бетона:
мз 2590,2 1674, % 100 64, Расход арматурной стали:
т 236,3 114, % 100 48, Сметная стоимость:
(в ценах 91 г.) тыс.руб 254,8 146, % 59, ОБЩИН В Ы В О Д Ы И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. В результате обобщения выполненных соискателем многолетних аналитических, лабораторных и полевых экспериментальных исследований процессов, происходящих в грунте при забивке различных рабочих орга нов, извлечении их и изготовлении уширений, выявлены закономерности взаимодействия грунта со штампами и предложены принципы их описа ния, позволившие разработать научно обоснованные технические решения в области технологии устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение науч но-технического прогресса.
2. Анализ состояния теории и практики устройства свайных фундамен тов в уплотняемых ф у н т а х позволил разработать общую классификацию способов и оборудования хля проходки скважин иод набивные сваи без выемки грунта, характеризующую как технологический процесс, так и конструктивные признаки оборудования.
3. В результате теоретических исследований автор разработал матема тическую модель процесса взаимодействия рабочих органов с грунтовым основанием. Получены аналитические зависимости, позволяющие опреде лить силы сопротивления погружению и извлечению рабочих органов, ве личину хода отрыва конического штампа, длину сердечника и работу, за траченную на изготовление скважин от деформационно-прочностных по казагелей фунта и конструктивных параметров штампов. На основе анали за полученных зависимостей определены оптимальные, из условия мини мальной удельной энергоемкости процесса изготовления скважин, конст руктивные параметры штампов: угол заострения наконечника 2р = 60° и угол конусности конического штампа а = 1°, длина выступающей части сердечника L c. Получены аналитические зависимости, позволяющие опре делять технологические параметры уширенного основания при устройстве набивных свай. Угол заострения наконечника = 60 яаляется опти мальным как при изготовлении скважин, так и при устройстве уширений.
Исследование динамики системы «молот - штамп — фунт» позволило уста новить характер алияния соотношения соударяющихся масс на величину пофужения рабочего органа в ф у н т за один удар, скорость движепия ра бочего органа и силу удара молота Установлен рационатьный диапазон соотношения масс молота и рабочего органа (0,91... 1,4).
4. Экспериментальные исследования подтвердили адекватность полу ченных аналитических зависимостей при расчете основных параметров на весного оборудования для пробивки скважин. Данные экспериментальных исследований позволили получить закономерность распределения нор мальных контактных напряжений на боковой поверхности конического штампа и установить характер и величину деформаций ф у н т а в зоне дей ствия штампов. Установлено, что зона практически заметных смешений частиц фунта около скважины Офаничивается окружностью диаметром, равным 3...4 диаметра штампа.
В результате экспериментальных исследований, проведенных в глини стых фунтах естественного залегания, подтверждена правомерность тео ретических предпосылок, принятых при выводе уравнений и найдены чис ленные значения ряда коэффициентов, входящих в аналитические зави симости. Так, коэффициент общей деформации С ;
в глинистых фунтах от полутвердой до мягкопластичной консистенции 0,25 Ji. 0,5 изменяется or 1,1 х 10 6 до 2,9 х 1 О^Н/м3, а коэффициент относительной деформации Ко от 0,026 до 0,064. коэффициент динамичности Kj от 4 до 6.
5. Экспериментально обоснованы рациональные технологические схемы устройства набивных свай в пробитых скважинах и производства работ.
Исследования технологии устройства набивных конических свай в выштампованном ложе позволили установить, что дополнительное вы штамповывание скважин двумя порциями жесткой бетонной смеси объе мом по 0,2 м 3 увеличивает площадь пяты сваи в 2,5 раза, предельное со противление сваи на действие вертикальной нафузки возрастает в 3,8 раза, а на действие горизонтальной нафузки в 1.6 раза.
Разработанная конструкция уширителя уплотняющего действия позво ляет изготавливать фундаменты с уширснием как по стволу, так и в осно вании сваи с высокой удельной несущей способностью, увеличивающейся в 1,3... 1,6раза.
Разработаны и опробованы технологические приемы, уменьшающие или полностью исключающие разуплотнение грунта в процессе изготовле ния скважины.
Исследованием технологии устройства фундаментов рабочим органом в виде обсадной трубы с сердечником установлено, что форма и размеры уширения зависят только от радиуса сердечника и числа операций втрам бовывания смеси, а величина, на которую сердечник должен выступать от носительно обсадной трубы, зависит еще и от угла заострения накопечника и угла внутреннего трения втрамбовываемой смеси.
На основании анализа характерных признаков строительных объектов предложено 6 технологических схем организации производства работ. Раз работана экономико-математическая модель по определению эффективно сти использования навесного оборудования и выбору рациональной техно логической схемы.
6. В результате экспериментально-теоретических исследований раз работана методика выбора и расчета основных параметров, позволяющая обоснованно назначать конструктивные и технологические параметры оборудования для пробивки скважин под набивные сваи. Разработанная методика расчета использовалась при разработке рабочей документации на навесное оборудование типа У КС для устройства набивных конических свай в пробитых скважинах, оборудование для пробивки скважин и уст ройства набивных свай в водонасыщенных грунтах - УВГ, оборудование для проходки лидерных скважин - УПС, установки для устройства вибро набивных свай - УВП, универсальное навесное оборудование для пробивки скважин и устройства набивных свай в различных грунтовых условиях КНУ - 12, оборудование для устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах типа НОВК, установки для устройства конических свай в вы трамбованных скважинах ТМ - 3/2.
7. Разработки соискателя реазизованы в нормативно-методических доку ментах (ВСН 67-09-13-86;
ВСН 48-88;
ВСН 47-88;
РСН КазССР 49-89) общесоюзного и республиканского значения на проектирование и произ водство работ по устройству свайных фундаментов в уплотняемых грун тах. Практический опыт внедрения набивных свай в пробитых скважинах показал, что применение таких фундаментов вместо традиционных на ес тественном основании и из забивных свай позволяет повысить эффектив ность их устройства за счет снижения: сметной стоимости работ нулевого цикла на 40... 50%;
объема земляных работ на 65...95%;
расхода бетона на 35...75%;
расхода арматуры на 40...50%;
трудозатрат на 30...65%.
Основными направлениями дальнейших исследований, проводимых в научно-исследовательской лаборатории «Геотехника и фундаментострое ние» СибАДИ, созданной автором, являются следующие:
- совершенствование технологии устройства свайных фундаментов в уп лотняемых грунтах способом завинчивания, раскатывания и вдавливания;
- исследование технологии динамическою уплотнения грунтов сверх тяжелыми трамбовками.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих рабо тах:
1. Навесное оборудование для лидерной проходки конических скважин / Н.В.Бойко. В.В.Харченко, Ю.Е.Пономаренко и др. // Механизация строи тельства.- 1981.-.\Ь5.-С. 15-17.
2. Прогрессивные методы устройства свайных фундаментов в Казах стане / Ю.Н.Моисеев, Ю.Е.Пономаренко, В.А.Кох и др. // Промышленное строительство.- 1981.-Jfe6.-C. 16-17.
3. Устройство набивных свай в выштампованном ложе /В.В.Харченко, Л.В.Ерофеев, Ю.Е. Пономаренко, Ю.Н. Моисеев // Сельское строительст во.-! 983. -№1. -С. 16-17.
4. Механизация устройства набивных свай с уширенной пятой в во до насыщенных грунтах / В.В. Харченко, Ю.Е.Пономаренко, Л.В. Ерофеев и др. // Механизация строительства.- 1984.-№11.- С. 11-13.
5. Механизация проходки скважин в прочных грунтах / Н.В.Бойко, В.
B. Харченко, Ю.Е. Пономаренко и др. //"Механизация строительства. 1985.-Х?8.-С.12-13.
6. Пономаренко Ю.Е. Исследование процесса пробивки конических скважин под набивные сваи // Строительство зданий и сооружений в слож ных грунтовых условиях / Под ред. М.Ю. Абелева. М.: Стройизлат,1986. C. 85-88.
7. Совершенствование технологии и механизации устройства набивных конических свай в пробитых скважинах в сложных грунтовых условиях / Ю.Н. Моисеев, Ю.Е. Пономаренко // Вопросы крепления и поддержания горных выработок в сложных горно-геологических условиях: Тем. сб. Караганда: КПТИ,1986.-С. 86-89.
8. Пономаренко Ю.Е. Расчет основных параметров навесного оборудования для пробивки конических скважин под набивные сваи // Повышение эффективности ударных машин: Сб. науч. гр.-М.: ВНИИ Стройдормаш, 1986.- Вып. 107.-С.45-48.
9. Технология и механизация устройства фундаментов в выштампо ванных котлованах /Ю.Е. Пономаренко, М.В. Максимов, К.С. Бижанов и др. //Механизация строительства.- 1987.- №5.- С. 14-15.
10. Оборудование РС-250А для проходки скважин раскатыванием /Б.В.
Харченко, Ю.Е. Пономаренко, В.Д. Лис // Строительные и дорожные ма шины.- 1988.-№6.-С.21 -22.
11. Опыт устройства свайных фундаментов в шлаковых отвалах /А. М.
Рыбников, Ю.Е. Пономаренко, В. А. Волков //Промышленное строительст во.- 1988.-Л210.-С.40-41.
12. Пономаренко Ю.Е., Лис В.Д. Классификация и сравнительный ана лиз оборудования для проходки скважин уплотнением // Изв. вузов.
Строительство и архитектура.- 1989.-№1.- С. 106-109.
13. Провести научно-исследовательские работы по выбору рациональ ных параметров и режимов работы и создать тицоразмерный ряд оборудо вания для пробивки конических скважин иод набивные сваи: Отчет по НИР (заключит.уНПО «Союзсиецфундаментстрой». - Ж Т. 0 1. 87.0084707;
Инв. № 02.90. 0053838. (Науч. рук. раб. Ю.Е. Пономаренко).-Караганда, 1989.-30с.
14. Совершенствование оборудования для устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах/ Ю.Е. Пономаренко. М.В. Максимов, В.И.
Кругов, Л.В. Ерофеев //Основания, фундаменты и механика грунтов. 1991.-№6.- С. 19-21.
15. Навесное оборудование для уплотнения ф у н т о в в стеснённых усло виях /М.А. Беляев, Ю.Е. Пономаренко // Изв. вузов.Горный журнал.-1993. ЛЬ9.- С. 46-49.
16.Средства механизации для подготовки основания/ К.С. Бижанов, B.В. Грузин, Э.А. Абрамснков, Ю.Е. Пономаренко // Геотехнические про блемы строительства, архитектуры и геоэкологии на рубеже 21 века: Труды 1 Центрально-Азиатского геотехнического симпозиума.- Астана, 2000. C.566-571.
17. Пономаренко Ю.Е. Устройство набивных конических свай в вы трамбованных скважинах //Наука и техника в дорожной отрасли.-2000. №3.- С. 26-27.
18. Пономаренко Ю.Е. Совершенствование технологии устройства свайных фундаментов в уплотненном грунте // Труды Всероссийской на уч.-практ. конф. «Пути повышения качества и эффективности строительст ва, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных со оружений на них». - Барнаул, Изд-во АлтГТУ, 2001.- С. 251-252.
19. Пономаренко Ю.Е. Ресурсосберегающие технологии устройства свайных фундаментов //Автомобильные дороги и мосты.-2001.-№2.-С 13 16.
20. Пономаренко Ю.Е. Определение технологических параметров уши ренного основания при устройстве набивных свай // Проблемы проектиро вания, строительства и эксплуатации автомобильных дорог: Сб. науч. тр. / УФ МАДИ (ГТУ).- М., 2001.- С.251-255.
21.Ponomarenko Ju. E. The arrangement technology of the filling conic piles in the punching bore wells at the complex soil conditions.-The Proceedings of Kazakh Japan Joint Geotcchnical Seminar.-2001.-Astana, Kazakhstan, p. 218 220.
22.Пономаренко Ю.Е. Особенности устройства набивных сваи в проби тых скважинах //Механизация строительства.-2001.-№7.- С. 14-18.
23.Пономаренко Ю.Е. Динамическое уплотнение грунтов в строитель стве // Механизация строительства.-2002.-№3.- С. 11-14.
24.Пономаренко Ю.Е., Лобанов С.В. Средства механизации для погру жения винтовых свай в сложных трунтово-гидрологических условиях Механизация строительства, 2002.- №5.- С. 21-23.
25.Ponomarenko Ju. Е., I.obanov S.V. Mechanical equipment for screw piles driving for specific ground conditions of Caspian Sea's zone // International Conference on Coastal Geotechnical Engineering in practice.-2002.-Atyrau. Ka zakhstan.-p. 128-129.
Авторские свидетельства 1. А.с. 685764 (СССР) Устройство для образования скважин в грунте /С.Ш.Магавин, М.С.Овчаров, Ю.Е.Пономаренко и др.-Опубл. в Б.И.
1979,№34.
2. А.с. 711236 (СССР). Устройство для извлечения рабочего органа из скважин /Ю.Е.Пономаренко, М.С.Овчаров, В.В.Харченко и др. Опубл. в Б.И. 1980, №1.
3. А.с. 823498 (СССР). Рабочий орган к установке для образования скважин в грунте /Ю.Е.Пономаренко, В.А.Кох, М.С.Овчаров и др. Опубл. в Б.И. 1980, №15.
4. А.с. 853082 (СССР). Устройство для изатечения рабочего органа из скважин /Н.В.Бойко, В.В.Харченко, Ю.Е.Пономаренко и др.-Опубл. в Б.И. 1981, №29.
5. А.с. 905448 (СССР). Устройство для образования уширения в скважинах /Ю.Е.Пономаренко. В.В.Харченко, М.С.Овчаров и др. Опубл. в Б.И. 1982, №6.
6. А.с. 945347 (СССР). Рабочий орган для образования скважин в грунте /Ю.Е.Пономаренко. В.А.Кох, М.С.Овчаров и др.-Опубл. в Б.И.
1982, №27.
7. А.с. 976003 (СССР). Устройство для образования скважин в грун те /Н.В.Бойко, В.А.Кох, Ю.Е.Пономаренко и др.-Опубл. в Б.И. 1982, №43.
8. А.с. 988978 (СССР). Установка для устройства скважин в грунте /Ю.Е.Пономаренко, В.П.Шандыбин, В.В.Харченко и др.-Опубл. в Б.И.
1983, №2.
9. А.с. 1004531 (СССР). Обсадная труба скважин /Ю.Е.Пономаренко, М.С.Овчаров, В.В.Харченко и др.-Опубл. в Б.И. 1983, №10.
10.А.с. 1006697 (СССР). Устройство для образования уширения в скважине /М.С.Овчаров, В.А.КохДО.Е.Пономаренко и др.-Опубл. в Б.И.
1983, № Ц.
11.А.с. 1153011 (СССР). Устройство лчя возведения фундаментов /Ю.Н.Моисеев, Ю.Е.Пономаренко, В.А.Кох и др.-Опубл. в Б.И. 1985, №16.
12.А.с. 1218054 (СССР). Устройство для образования скважин в грунте /Ю.Е.Пономаренко, В.И.Лось, В.А.Кох.-Опубл. в Б.И. 1986, №10.
13.А.с. 1231200 (СССР).Устройство для образования скважин в грун те /'М.В.Максимов, Ю.Е.Пономаренко.-Опубл. в Б.И. 1986, №18.
14. А.с. 1395798 (СССР). Устройство для проходки скважин /В.И.Лось, В.В.Харченко, Ю.Е.Пономаренко.-Опубл. в Б.И. 1988, №18.
15.А.с. 1408043 (СССР). Устройство для образования скважин /В.И.Лось, Ю.Е.Пономаренко, В.И. Кругов и др.-Опубл. в Б.И.
1988,№25.
16.А.с. 1528864 (СССР). Установка для динамического уплотнения грунтов /М.С.Овчаров, Ю.Е.Пономаренко, В.В.Грузин и др.-Опубл. в Б.И. 1989,№46.
17.А.с. 1541366 (СССР). Устройство для образования скважин в грунте /В.А.Кох, В.Д.Лис, Ю.Е.Пономаренко и др.-Опубл. в Б.И. 1990, №5.