2.5. Сваи

За последние годы в море, на все увеличивающихся глубинах, в на­стоящее время превышающих 300 м, было установлено множество платформ на сваях. Металлическая рама, устанавливаемая на дне, крепится на сваях, ко­торые забиваются или вводятся в пробуренные шахты на определенную глу­бину (рис. 2.10).

59

Рис. 2.10. Схематическое изображение

стационарной плат­формы на сваях

Основные принципы конструирования основании морских свай­ных сооружений идентичны принципам конструирования глубоких фун­даментов на суше. Однако задача осложняется тремя факторами:

• нагрузки на каждую сваю в море обычно составляют 2000-3000 т, т.е. значительно превышают нагрузки на сваи наземных сооружений;

• длины свай обычно значительно превышают длины свай, заби­ваемых под фундаменты сооружений на суше, что не позволяет приме­нять дня расчета несущей способности морских свай практику расчета несущей способности наземных свай;

• информация о морских грунтах, как правило, ограничена вслед­ствие высокой стоимости работ по исследованию и, кроме того, она часто бывает неточной вследствие трудностей проведения исследований.

Изучение устойчивости стационарных металлических платформ можно свести к изучению устойчивости свай, частично забитых в грунт и характеризующихся следующим (рис. 2.11):

• сжимающей и растягивающей составляющей и несущей способ­ности свай;

• поведением свай и грунта под влиянием боковых нагрузок:

• возможностью ожижения грунта при забивке, от чего зависит на­чальная несущая способность;

• риском размыва грунта у сваи.

Несущая способность сваи рассчитывается по прочности грунта на сдвиг. В зависимости от использованной техники разведки грунта проч­ность на сдвиг определяется по одному из следующих параметров:

60

• прочности на сдвиг недренируемого образца S_u, измеренной в лаборатории или непосредственно в грунте;

• прочности на сдвиг дренируемого образца, определенной в лабо­ратории после диссипации внутреннего давления;

• сопротивлению внедрению в грунт наконечника и боковому тре­нию, измеренному пенетрометром;

• предельному давлению, выведенному из эксперимента по изме­рению давления.

Несущая способность сваи зависит от ее диаметра и глубины внед­рения в грунт.

Усилие на извлечение (растягивающее), как правило, меньше несу­щей способности сваи (при сжатии). Однако, хотя оценка несущей спо­собности является очень приблизительной, оценка усилия извлечения яв­ляется еще более неточной, что оправдывает весьма завышенные значе­ния, в частности, бокового усилия трения.

Воздействие ударов при забивке свай может вызвать ожижение рыхлых или чувствительных грунтов (слабо уплотненных грунтов, жид­ких или мягких глин), что приводит к весьма значительному (временному) снижению прочности на сдвиг и, следовательно, несущей способности. Трудности, встречающиеся при установке некоторых платформ в мягких грунтах, можно, по крайней мере отчасти, объяснить ожижением грунта при забивке свай.

61

После прекращения забивки глинистые грунты с различной скоростью «восстанавливаются», тем самым быстро набирая более высокую прочность на сдвиг и модуль упругости. Период времени, необходимый для полного «восстановления» начальных механических свойств, прежде всего зависит от чувствительности и тиксотропии грунта.

Размыв грунта вокруг свай находится в сложной зависимости от ряда параметров, из которых наиболее важными являются:

• природа отложений;

• скорости течений и амплитуда волн;

• диаметр свай и расстояние между ними. В результате размыва:

• уменьшается глубина внедрения и, следовательно, несущая способность сваи;

• уменьшается устойчивость сваи под действием боковых нагрузок.