Строительство на мерзлых грунтах

Строительство на мерзлых грунтах

СТРОИТЕЛЬСТВО НА МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Самая важная часть любого здания и сооружения - это фундамент. Он является базой для надземной части здания, обеспечивая устойчивость и прочность надстройки, гарантируя, тем самым, ее долговечность.

Выбор типа фундамента и конструктивной схемы здания в зависимости от характеристик грунтов - сложная задача, тем более, когда необходимо учитывать динамику мерзлотно-грунтовых условий в течение всего расчетного срока их эксплуатации.

На территории России районы вечной мерзлоты занимают до 40%. Следовательно, важность поисков надежных и экономически эффективных путей возведения фундаментов на мерзлых грунтах огромна.

Многочисленные исследования и опыт эксплуатации гражданских и промышленных зданий доказали, что свайные фундаменты являются наиболее индустриальными, конструктивно надежными и экономически целесообразными при строительстве на дальнем севере.

Однако сваи также подвержены разрушающему воздействию мерзлоты: напорному давлению надмерзлых вод при промерзании грунта; химической агрессивности воды протаивающего слоя грунта; образованию трещин под действием температурных деформаций и т.д. Таким образом, существенные недостатки свайных фундаментов, широко используемых при строительстве зданий и сооружений в северных регионах, побудили начать исследования и разработку альтернативных методов проектирования данного типа фундаментов.

Первый метод заключается в сохранении вечномерзлого состояния грунта. Он имеет несколько конструктивных решений:

а) возведение зданий и сооружений на подсыпках и теплоизоляцию поверхности;

б) устройство вентилируемых подполий;

в) устройство холодных первых этажей;

г) использование охлаждающих каналов и труб;

д) использование саморегулирующих охлаждающих устройств.

Наиболее эффективное из них - устройство проветриваемых подпольев, т.к. это позволяет наилучшим образом использовать высокие строительные качества любым мерзлых грунтов.

Рисунок 1

Сущность данного принципа заключается в том, что фундаменты здания прорезают деятельный слой и не менее метра заглубляются в слой многолетнемёрзлого грунта. С боковой поверхности (обратная засыпка) фундаменты засыпаются непучинистым грунтом, а между приподнятым над поверхностью грунта полом первого этажа (примерно на 1 м) и грунтом, в конструкции фундамента, устраиваются продухи. Продухи представляют собой проёмы, расположенные по периметру здания, предназначенные для пропуска холодного воздуха, выносящего тепловые потоки здания от помещений первого этажа.

В результате исследований выяснилось, что возведенные по принципу сохранения вечной мерзлоты фундаменты, становились более устойчивыми. Это явление было вызвано тем, что граница многолетней мерзлоты под зданиями со временем поднимается из-за отсутствия растительности и воздействия солнечных лучей.

Рисунок 2

фундамент строительство северный грунт

Второй метод проектирования фундаментах в условиях вечно мерзлотных грунтов подразумевает оттаивание грунтов под фундаментом. Он также имеет несколько вариантов исполнения: конструктивный и метод предпостроечного оттаивания.

При конструктивном методе конструкции фундамента и надстройки подготавливают к неравномерной осадке. Для этого особенно важно подготовить здание к неравномерным деформациям путем усиления его жесткости и создания деформационных швов, иначе оно будет непригодно для удовлетворительной эксплуатации (будут появляться трещины и т.д.), т.к. процесс оттаивания может продолжаться десятки лет под действием тепловых воздействий от здания, образуя так называемую чашу оттаивания.

Рисунок 3

Если величина проектных осадок окажется больше предельных величин, то переходят ко второму методу строительства, допускающего протаивание грунтов вечной мерзлоты. В данном случае уменьшение осадки оттаявших грунтов осуществляется путём предварительного уплотнения под действием собственного веса или воздействия электроосмоса. Для предпостроечного оттаивания грунтов можно применить естественное солнечное тепло, гидравлический метод, паро- и электроотогревание. Однако такое метод допустимо использовать только на территориях с неустойчивым температурным режимом и на грунтах, уплотняющихся при оттаивании (песчаные, гравелистые и галечные), а не выдавливаемых из-под подошвы (глины).

Список используемой литературы

1.       “Строительство промышленных сооружений в условиях вечномерзлых грунтов” И.К. Кузнецов, Г.С. Филиппов, Стройиздат, 1964 г.

.         СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

3.       “Основания и фундаменты” Н.А. Цытович, Б.И. Долматов, В.Г. Березанцев, изд. Высшая школа, 1970 г. - стр.321.

.         “Основания и фундаменты” Часть 12, Алексеев С.И., 2008 г. - стр. 13-17

.         “Строительство на многолетнемерзлых грунтах” - Х. Мирзабозорг, М. Вармазяри, М. Хосеини, С.А. Гхаребагхи, 2015 г.