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.