Проектирование фундаментов на вечномерзлых грунтах — задача со множеством скрытых нюансов. Успех строительства здесь зависит не только от прочности материалов, но и от точного учёта теплового и механического взаимодействия сооружения с основанием, а также от выбора правильного принципа использования мёрзлого грунта. В статье разбираем ключевые особенности расчётов, которые гарантируют надёжность и долговечность объекта в суровых климатических условиях.
Два принципа использования грунтов в качестве основания
I Принцип. Сохранение мерзлого состояния.
Грунты используются в мерзлом или промораживаемом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения. Применяется, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния.
II Принцип. Допущение оттаивания.
Грунты используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчётную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения). Применяется при наличии в основании скальных или других малосжимаемых грунтов, деформация которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения, при несплошном распространении многолетнемёрзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-геокриологическим условиям участка при сохранении мерзлого состояния грунтов основания не обеспечивается требуемый уровень надёжности строительства.
Грамотное применение систем термостабилизации грунтов позволяет снизить стоимость строительства до 50 % и сократить сроки возведения объектов почти в два раза. Для сохранения мерзлого состояния основания и обеспечения расчётного теплового режима при проектировании по принципу I закладывают комплекс инженерных решений. Ниже рассмотрим основные мероприятия, которые применяются для поддержания вечной мерзлоты в том состоянии, которое было заложено в расчётах.
Мероприятия по сохранению мерзлого состояния грунтов (Принцип I):
- Устройство вентилируемых подполий или холодных первых этажей зданий;
- Укладку в основании сооружения вентилируемых труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов;
- Установку сезонно-действующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов (СОУ) – вертикальные, наклонные, анкерные;
- Осуществление других мероприятий (теплозащитные экраны и др.) по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания;
- Системы ГЕТ и ВЕТ. Представляют собой разветвлённую сеть горизонтально (ГЕТ) или вертикально (ВЕТ) расположенных тепловых трубок с общим контуром и испарителем, централизованно обеспечивающим конденсацию и циркуляцию хладагента. Системы ГЕТ используют для замораживания грунтов на площадях, ВЕТ применяют для управления температурой на больших глубинах.
При проектировании систем термостабилизации грунтов проводят прогнозные теплотехнические расчёты. Состав и полнота мероприятий по термостабилизации определяются исходя из анализа геокриологических и климатических условий, учёта конструктивных и объёмно-планировочных решений, а также режима эксплуатации сооружений.
В проекте оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, должно быть предусмотрено проведение контроля за состоянием грунтов оснований и фундаментов посредством систематических натурных наблюдений, в том числе за температурой грунтов.
Проектирование оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах выполняется на основе специальных инженерно-геологических и геокриологических изысканий. От точности полученных данных напрямую зависит выбор принципа использования грунтов, расчёт несущей способности и надёжность всей конструкции. Ниже рассмотрим изыскания для фундаментов на вечномерзлых грунтах, которые входят в обязательный комплекс работ перед началом проектирования.
Изыскания для фундаментов на вечномерзлых грунтах:
- Изучение температурного режима, мощности мерзлых грунтов и характера их залегания;
- Определение глубин залегания грунтов, их сезонного оттаивания и промерзания;
- Отбор образцов грунтов с определением их состава, состояния, криогенного строения и свойств;
- Проведение полевых исследований свойств мерзлых грунтов.
Нормативные документы:
- СП 25.13330.2020 — Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах;
- СП 493.1325800.2020 — Инженерные изыскания для строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Общие требования;
- СП 498.1325800.2020 — Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Требования к инженерной подготовке территории.
Нужен проект для строительства на вечной мерзлоте? Наши инженеры разрабатывают надёжные решения с учётом геокриологических особенностей: от выбора принципа использования грунтов до расчёта термостабилизации.
💬 Напишите нам в VK: https://vk.com/law_architect — разберём запрос, предложим решение.
LAW Architect — от концепции до авторского надзора.