mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2026.6.922-930mgssuvest-1063Research ArticleПроектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооруженияConstruction system design and layout planning. Construction mechanics. Bases and foundations, underground structuresМетодика учета влияния вдавливания призматических железобетонных свай на напряженно-деформированное состояние грунтового основанияMethodology for Assessing the Effect of Jacked Prismatic Reinforced Concrete Piles on the Stress–Strain State of Foundation Soilshttps://orcid.org/0009-0002-2924-5960МангушевР. А.MangushevR. A.

Рашид Абдуллович Мангушев — доктор технических наук, профессор, директор научного и производственно-консалтингового центра геотехнологий (подразделение)

190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4

Scopus: 6602448617, ResearcherID: A-6752-2017

Rashid A. Mangushev — Doctor of Engineering Sciences, Professor, Director of the Geotechnology Science and Production Consulting Center (subdivision)

build. 4, 2nd Krasnoarmeyskaya st., St. Petersburg, 190005

Scopus: 6602448617, ResearcherID: A-6752-2017

ramangushev@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0004-7478-6090ДружининМ. С.DruzhininM. S.

Михаил Сергеевич Дружинин — аспирант, инженер

190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4

ResearcherID: OOK-7995-2025

Mikhail S. Druzhinin — postgraduate student, engineer

build. 4, 2nd Krasnoarmeyskaya st., St. Petersburg, 190005

ResearcherID: OOK-7995-2025

dms95@mail.ruСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)РоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (SPbGASU)Russian Federation202630062026216922930Copyright © Мангушев Р.А., Дружинин М.С., 20262026Мангушев Р.А., Дружинин М.С.Mangushev R.A., Druzhinin M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/1063Введение

Введение. Погружение заводских железобетонных свай методом статического вдавливания принято считать щадящей технологией, однако при массовом устройстве в водонасыщенных глинистых грунтах наблюдается значительный подъем как окружающего грунтового массива, так и зданий существующей застройки. Представлена инженерная методика, с помощью которой можно предварительно оценить ожидаемую зону влияния и прогнозируемую деформацию соседних сооружений.

Материалы и методы

Материалы и методы. Предлагаемый подход основан на аналитическом решении задачи консолидации грунта вокруг сваи, использующем модель радиального потока поровой воды. Однородное свайное поле принимается в виде эквивалентной полости, объем которой равен объему вытесняемого грунта. Радиус зоны влияния ограничивается расстоянием, за пределами которого избыточное поровое давление равно нулю. Подъем окружающего грунтового массива предлагается осуществлять методом послойного суммирования.

Результаты

Результаты. Для оценки возможности применения методики выполнено сопоставление результатов аналитического решения с данными геотехнического мониторинга. Прогнозируемые значения показали достаточную сходимость с натурными показаниями. Оценена возможность применения корреляционных зависимостей по определению недренированной прочности грунта для предлагаемого подхода.

Выводы

Выводы. Разработанная методика оценки деформаций грунтового массива и зоны влияния при погружении свай вдавливания верифицирована данными натурных наблюдений в Санкт-Петербурге, что подтверждает ее пригодность для инженерных расчетов на предварительных этапах. Ключевым условием достоверности прогноза является использование параметров недренированной прочности грунта, определенных лабораторными трехосными испытаниями. Для обеспечения надежности и учета специфики сложных инженерно-геологических условий конечные рекомендации следует вырабатывать на основе численного моделирования.

Introduction

Introduction. The installation of precast reinforced concrete piles by static jacking is generally considered a low-impact technology; however, when applied on a large scale in water-saturated clay soils, a significant heave of both the surrounding soil mass and adjacent buildings is observed. An engineering method is presented that enables a preliminary assessment of the extent of the influence zone and prediction of deformations in adjacent structures.

Materials and methods

Materials and methods. The proposed approach is based on an analytical solution to the problem of soil consolidation around a pile; it employs a model of radial pore-water flow. A homogeneous pile field is represented as an equivalent cavity whose volume is equal to the volume of the displaced soil. The radius of the influence zone is defined as the distance beyond which the excess pore water pressure is zero. The heave of the surrounding soil mass is evaluated using a layer-by-layer summation technique.

Results

Results. To assess the applicability of the procedure, the results of the analytical solution were compared with the geotechnical monitoring data. The predicted values demonstrated satisfactory agreement with the in-situ measurements. The applicability of empirical correlations for estimating the undrained shear strength of soil within the proposed approach was evaluated.

Conclusions

Conclusions. The procedure for estimating deformations of the soil mass and the influence zone during pile installation by static jacking has been verified against field observations in Saint Petersburg, and its suitability is confirmed for engineering calculations at preliminary design stages. A key condition for the reliability of the prediction is the use of undrained shear strength parameters obtained from laboratory triaxial tests. To ensure reliability and to account for complex engineering and geological conditions, final recommendations should be developed on the basis of numerical modeling.

сваи вдавливаниятехнологическое влияниеоценка влияниязона влиянияподъем грунтового массиваподъем зданий окружающей застройкиизбыточное поровое давлениенедренированная прочность грунтаjacked pilesconstruction-induced effectsinfluence assessmentinfluence zonesoil mass heaveheave of adjacent buildingsexcess pore pressureundrained shear strength of soilReferencesДалматов Б.И., Лапшин Ф.К., Россихин Ю.В. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов. Л. : Стройиздат, 1975. 240 с.Dalmatoff B.I., Lapshin F.K., Rossikhin Yu.V. Design of pile foundations in weak soil conditions. Leningrad, Stroyizdat, 1975; 240. (rus.).Мангушев Р.А. Геотехника Санкт-Петербурга. М. : Изд-во АСВ, 2010. 259 с. EDN QNPABT.Mangushev R.A. Geotechnics of St. Petersburg. Moscow, ASV Publishing House, 2010; 259. EDN QNPABT. (rus.).Мангушев Р.А., Осокин А.И., Усманов Р.А. Устройство и реконструкция оснований и фундаментов на слабых и структурно-неустойчивых грунтах : монография. СПб. : Лань, 2018. 460 с. EDN WAKCQP.Mangushev R.A., Osokin A.I., Usmanov R.A. Construction and reconstruction of bases and foundations on weak and structurally unstable soils : monograph. St. Petersburg, Lan', 2018; 456. EDN WAKCQP. (rus.).Мангушев Р.А., Знаменский В.В., Готман А.Л., Пономарев А.Б. Сваи и свайные фундаменты. Конструкции, проектирование и технологии. М. : Изд-во АСВ, 2021. 311 с.Mangushev R.A., Znamensky V.V., Gotman A.L., Ponomarev A.B. Piles and pile foundations. Structures, design and technologies. Moscow, ASV Publishing House, 2021; 311. (rus.).Гайдо А.Н. Пути совершенствования технологических решений устройства свайных фундаментов жилых зданий в условиях городской застройки // Жилищное строительство. 2015. № 9. С. 12–15. EDN VCLZNH.Gaydo A.N. Ways of improving technological solutions of construction of pile foundations of residential buildings under conditions of urban development. Housing Construction. 2015; 9:12-15. EDN VCLZNH. (rus.).Ющубе С.В., Сулима В.А., Тарасов А.А. Экспериментальные исследования взаимодействия свай с водонасыщенным глинистым грунтом при их погружении вдавливанием // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 3 (56). С. 179–185. EDN WAGNRL.Yushchube S.V., Sulima V.A., Tarasov A.A. Experimental research of pile interaction in water-deposited clay soil during indentation. Journal of Construction and Architecture. 2016; 3(56):179-185. EDN WAGNRL. (rus.).Омельченко П.Н., Суходуб А.В., Винников Ю.Л. Несущая способность вдавленных призматических свай в водонасыщенных глинистых грунтах // Механика и технологии. 2016. № 3 (53). С. 99–107. EDN WZVQKF.Omelchenko P.N., Sukhodub A.V., Vynnykov Yu.L. Bearing capacity of jacked prismatic piles in saturated clay soils. Mechanics and Technologies. 2016; 3(53):99-107. EDN WZVQKF. (rus.).Гайдо А.Н. Методика разработки проектов производства работ на устройство свайных фундаментов в условиях городской застройки // Инженерный вестник Дона. 2023. № 10 (106). С. 399–414. EDN ELXIBB.Gaido A.N. Methodology for the development of projects for the construction of pile foundations in urban development. Engineering journal of Don. 2023; 10(106):399-414. EDN ELXIBB. (rus.).Дружинин М.С. Анализ влияния погружения заводских железобетонных свай на основания окружающей застройки // Вестник гражданских инженеров. 2025. № 3 (110). С. 84–98. DOI: 10.23968/1999-5571-2025-22-3-84-98. EDN MVMWLA.Druzhinin M.S. Analysis of the impact of submersion of factory reinforced concrete piles on the foundations of the adjacent development. Bulletin of Civil Engineers. 2025; 3(110):84-98. DOI: 10.23968/1999-5571-2025-22-3-84-98. EDN MVMWLA. (rus.).Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое обоснование сложных технологий реконструкции и нового строительства // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1997. № 3. С. 3–8. EDN ZJWHBZ.Ulitskii V.M., Shashkin A.G. Geotechnical basis of complex procedures for reconstruction and new construction. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 1997; 3:3-8. EDN ZJWHBZ. (rus.).Денисова О.О. Влияние работ по выполнению свай вдавливания и устройству глубинной распорной диафрагмы на дополнительные деформации зданий окружающей застройки // Вестник гражданских инженеров. 2023. № 5 (100). С. 52–63. DOI: 10.23968/1999-5571-2023-20-5-52-63. EDN ZIELVQ.Denisova O.O. The influence of indentation piles and deep spacer diaphragm on additional deformations of the surrounding buildings. Bulletin of Civil Engineers. 2023; 5(100):52-63. DOI: 10.23968/1999-5571-2023-20-5-52-63. EDN ZIELVQ. (rus.).Yang Y., Lei J., Deng D., Zou Y. Laboratory model test and analysis of excess pore water pressure dissipation of pile driven by tapered — perforated tubular pipe pile // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 692. Issue 4. P. 042112. DOI: 10.1088/1755-1315/692/4/042112. EDN WSDWFD.Yang Y., Lei J., Deng D., Zou Y. Laboratory model test and analysis of excess pore water pressure dissipation of pile driven by tapered — perforated tubular pipe pile. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 692(4):042112. DOI: 10.1088/1755-1315/692/4/042112. EDN WSDWFD.Мангушев Р.А., Бояринцев А.В., Зуев И.И., Камаев И.С. Эффект воздействия изготовления свай «Фундекс» на ранее выполненные конструкции // Жилищное строительство. 2021. № 9. С. 28–35. DOI: 10.31659/0044-4472-2021-9-28-35. EDN KKNVVO.Mangushev R.A., Boyarintsev A.V., Zuev I.I., Kamaev I.S. Effect of the impact of making "Fundex" piles on previously completed structures. Housing Construction. 2021; 9:28-35. DOI: 10.31659/0044-4472-2021-9-28-35. EDN KKNVVO. (rus.).Бахолдин Б.В., Бессмертный А.В., Ястребов П.И. Исследование природы увеличения несущей способности свай, погруженных в глинистые грунты // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2017. № 2. С. 18–21. EDN ZBHHYP.Bakholdin B.V., Bessmertny A.V., Yastrebov P.I. Increased bearing capacity of piles driven in clay. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2017; 2:18-21. EDN ZBHHYP. (rus.).Jackson A. et al. Pore pressure effects in sand and silt during pile jacking // Foundations — Proceedings of the 2nd BGA International Conference on Foundations (ICOF). 2008. Pp. 575–586.Jackson A. et al. Pore pressure effects in sand and silt during pile jacking. Foundations — Proceedings of the 2nd BGA International Conference on Foundations (ICOF). 2008; 575-586.Jarushi F., Cosentino P., Kalajian E., Dekhn H. CPT Pore water pressure correlations with PDA to identify pile drivability problem // International Journal of Environmental, Ecological, Geological and Geophysical Engineering. 2015. Vol. 9. Issue 2. Pp. 55–61.Jarushi F., Cosentino P., Kalajian E., Dekhn H. CPT Pore water pressure correlations with PDA to identify pile drivability problem. International Journal of Environmental, Ecological, Geological and Geophysical Engineering. 2015; 9(2):55-61.Arafianto A., Rahardjo P. Prediction of excess pore pressure due to pile driving based on CPTu // 20th SEAGC — 3rd AGSSEA Conference in conjunction with 22nd Annual Indonesian National Conference on Geotechnical Engineering. 2018. Pp. 607–610. DOI: 10.5281/zenodo.10466021Arafianto A., Rahardjo P. Prediction of excess pore pressure due to pile driving based on CPTu. 20th SEAGC — 3rd AGSSEA Conference in conjunction with 22nd Annual Indonesian National Conference on Geotechnical Engineering. 2018; 607-610. DOI: 10.5281/zenodo.10466021Wang Y., Liu X., Zhang M., Yang S., Sang S. Field test of excess pore water pressure at pile–soil interface caused by PHC pipe pile penetration based on silicon piezoresistive sensor // Sensors. 2020. Vol. 20. Issue 10. P. 2829. DOI: 10.3390/s20102829. EDN YTQSPF.Wang Y., Liu X., Zhang M., Yang S., Sang S. Field test of excess pore water pressure at pile–soil interface caused by PHC pipe pile penetration based on silicon piezoresistive sensor. Sensors. 2020; 20(10):2829. DOI: 10.3390/s20102829. EDN YTQSPF.Pestana J.M., Hunt C.E., Bray J.D. Soil deformation and excess pore pressure field around a closed-ended pile // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2002. Vol. 128. Issue 1. Pp. 1–12. DOI: 10.1061/(asce)1090-0241(2002)128:1(1)Pestana J.M., Hunt C.E., Bray J.D. Soil deformation and excess pore pressure field around a closed-ended pile. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2002; 128(1):1-12. DOI: 10.1061/(asce)1090-0241(2002)128:1(1)Tsegaye A.B. Pore pressure dissipation around driven piles and cone penetration tests-analytical solutions and a simplified approach using the Gauss' divergence theorem // The Proceedings of the 6th International Conference on Geotechnical and Geophysical Site Characterization (ISC2020). 2020. Pp. 1–8.Tsegaye A.B. Pore pressure dissipation around driven piles and cone penetration tests-analytical solutions and a simplified approach using the Gauss' divergence theorem. The Proceedings of the 6th International Conference on Geotechnical and Geophysical Site Characterization (ISC2020). 2020; 1-8.Randolph M.F., Wroth C.P. An analytical solution for the consolidation around a driven pile // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 1979. Vol. 3. Issue 3. Pp. 217–229. DOI: 10.1002/nag.1610030302Randolph M.F., Wroth C.P. An analytical solution for the consolidation around a driven pile. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 1979; 3(3):217-229. DOI: 10.1002/nag.1610030302Лучкин М.А. Учет развития деформации основания во времени при совместном расчете системы «основание – фундамент – здание» : автореф. дисc. … канд. техн. наук. СПб., 2007. 18 с. EDN NIQMPP.Luchkin M.A. Accounting for the development of foundation deformations over time in the combined calculation of the "foundation – foundation – building" system. St. Petersburg, 2007; 18. EDN NIQMPP. (rus.).Мангушев Р.А., Дьяконов И.П., Башмаков И.Б., Паскачева Д.А., Кравченко П.А. Влияние механизма упрочнения на результаты расчета ограждений котлована в условиях Санкт-Петербурга // Строительство: наука и образование. 2025. Т. 15. № 1. С. 59–70. DOI: 10.22227/2305-5502.2025.1.6. EDN ZDCDLR.Mangushev R.A., Diakonov I.P., Bashmakov I.B., Paskacheva D.A., Kravchenko P.A. The influence of the hardening mechanism on the results of the calculation of pit fences in the conditions of St. Petersburg. Construction: Science and Education. 2025; 15(1):59-70. DOI: 10.22227/2305-5502.2025.1.6. EDN ZDCDLR. (rus.).Башмаков И.Б. Влияние воздействия слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов на ограждения котлованов с учетом избыточных поровых давлений : дисc. … канд. технических наук. СПб., 2025. 174 с.Bashmakov I.B. Influence of weak water-saturated silty-clay soils on excavation walls accounting for excess pore pressures. St. Petersburg, 2025; 174. (rus.).Burns S.E., Mayne P.W. Pore Pressure Dissipation Behavior Surrounding Driven Piles and Cone Penetrometers // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 1999. Vol. 1675. Issue 1. Pp. 17–23. DOI: 10.3141/1675-03Burns S.E., Mayne P.W. Pore Pressure Dissipation Behavior Surrounding Driven Piles and Cone Penetrometers. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 1999; 1675(1):17-23. DOI: 10.3141/1675-03Дружинин М.С. Влияние статического вдавливания свай на напряженно-деформированное состояние грунтового основания существующих зданий: результаты натурного крупномасштабного эксперимента // Вестник гражданских инженеров. 2026. № 2 (115). С. 60–70.Druzhinin M.S. Influence of static pile pressing on the stress-strain state of the soil base of existing buildings: results of a full-scale large-scale experiment. Bulletin of Civil Engineers. 2026; 2(115):60-70. (rus.).Дружинин М.С. Численное моделирование процесса массового вдавливания свай // Промышленное и гражданское строительство. 2026. № 4. С. 42–49.Druzhinin M.S. Numerical modeling of the process of mass pile pressing. Industrial and Civil Engineering. 2026; 4:42-49. (rus.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.