Методика учета влияния вдавливания призматических железобетонных свай на напряженно-деформированное состояние грунтового основания

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. 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. 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. 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.

1. Далматов Б.И., Лапшин Ф.К., Россихин Ю.В. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов. Л. : Стройиздат, 1975. 240 с.

2. Мангушев Р.А. Геотехника Санкт-Петербурга. М. : Изд-во АСВ, 2010. 259 с. EDN QNPABT.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.10466021

18. 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. Vol. 20. Issue 10. P. 2829. DOI: 10.3390/s20102829. EDN YTQSPF.

19. 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)

20. 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.

21. 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.1610030302

22. Лучкин 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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: 10.3141/1675-03

26. Дружинин 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.

27. Дружинин М.С. Численное моделирование процесса массового вдавливания свай // Промышленное и гражданское строительство. 2026. № 4. С. 42–49.