Взаимодействие грунта испытывающего морозное пучение с фундаментами и другими конструкциями здания характеризуется силами морозного пучения. Морозное пучение проявляется в большей степени в водонасыщенных пылевато-глинистых грунтах. В маловлажных песках гравелистых, крупных и средней крупности проявление сил морозного пучения не значительно. Интенсивность морозного пучения оценивается коэффициентом морозного пучения Еf. Мощность зоны морозного пучения hf соответствует зоне промерзания грунта.
При проектировании сооружений на вечно мерзлых грунтах используют два принципа:
1. Предполагает использование ВМГ основание в мерзлом состоянии сохраняемым в процессе строительства и в течении всего периода эксплуатации.
2. Предполагает использование ВМГ основание в оттаянном или оттаивающем состоянии, при этом задается расчетная глубина оттаивания.
Принцип 1 применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания при его оттаивании превышают предельно допустимые, а улучшение строительных свойств грунтов либо невозможно, либо экономически нецелесообразно.
Термостабилизация вечномерзлых грунтов
Применять 1 принцип рекомендуется когда грунты находятся в твердо-мерзлом состоянии. Для пластично-мерзлых грунтов применение 1 принципа сопряжено с необходимостью понижения температуры грунта до значения соответствующего тредо-мерзлому состоянию.
Принцип 2 применяется при наличии в основании скальных грунтов, а также грунтов деформация которых при оттаивании не превышают предельных значений.
При строительстве с использованием 1 принципа для сохранения мерзлого состояния грунта (в летний период) применяют различные мероприятия:
1. Устройство холодных, вентилируемых подполий или холодных первых этажей.
2. Устройство в основании охлаждающих труб каналов. (зимой)
3. Устройство сезонно действующих охладительных устройств.
4. Устройство подсыпок из дренирующих материалов.
5. Укладка теплоизоляционных материалов под полом зданий.
Фундаменты всех типов, кроме свайных, заглубляются не менее чем на 1м, свайный не менее чем на 2 м.
При использовании 2 принципа применяют два метода устройства основания и фундамента:
1. Метод постепенного оттаивания грунтов в процессе эксплуатации сооружений.
2. Предварительное искусственное оттаивание грунтов до возведения сооружений и в ряде случаев замена.
Основные положения расчета оснований и фундаментов по 1 принципу.
Расчет основания по 1гр. в данном случае является обязательным. Несущая способность основания вертикально нагруженной сваи или столбчатого фундамента определяют по ф-ле:
— температурный коэффициент =1,1 для твердо-мерзлого грунта, =1 для пластически-мерзлого грунта.
Прямая трансляция Форума «Управление строительством в России», 25 мая 2022 г.
— коэффициент условий работы основания, изменяется от 0,9 до 1,1 от вида грунтов, вида фундамента и способа их устройства.
R- расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой фундамента.
— расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности фундамента в пределах i-ого слоя.
— площадь поверхности смерзания i-ого слоя.
n – количество слоев выделяемых в толще вечно-мерзлого грунта.
Расчет по второй группе предельных состояний выполняется для пластично-мерзлого грунта. Определение деформаций осуществляется по методикам принимаемым для немерзлых грунтов. При этом Е определяется при расчете температуры вечно мерзлого грунта.
При использование 2 принципа строительства на ВМГ расчет выполняют по методикам расчета оснований из талых грунтов.
Расчет по 1 гр. в большинстве случаев не выполняется, деформации основания определяются по обычным методикам.
Источник: studopedia.ru
Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах
Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1977. — 652 с.: ил.
В книге содержатся справочные данные, необходимые для строительства и проектирования в районах вечномерзлых грунтов. Рассматриваются особенности планировки, застройки и благоустройства населенных мест и территорий промышленных предприятий. Даются рекомендации по выбору проектных решений и их расчетные обоснования. Приводятся таблицы, графики, карты и примеры расчета, облегчающие труд проектировщика.
Справочник предназначен для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, обслуживающих районы Севера.
Климат (Велли Ю.Я.)
Мерзлотно-геологические условия (Велли Ю.Я.)
Свойства мерзлых грунтов (Велли Ю.Я.)
Планировка и застройка начеленных мест (Яковлев А.В.)
Автомобильные и железные дороги (Ястребов А.Л.)
Линии электропередачи и связи (Гальперин В.В.)
Принципы использования и подготовка оснований (Докучаев В.В., Еремеев М.А., Золотарь А.И.)
Сохранение оснований в мерзлом состоянии (Велли Ю.Я., Еремеев М.А.)
Фундаменты на мерзлых основаниях (Докучаев В.В., Маркин К.Ф., Шейнкман Д.Р., Велли Ю.Я., Герасимов А.С.)
Фундаменты на оттаивающих основаниях (Докучаев В.В., Маркин К.Ф., Герасимов А.С.)
Несущие и ограждающие конструкции гражданских зданий (Иоффе В.М., Казанцев И.А., Либер И.С.)
Расчет усилий в конструкциях зданий, деформирующихся совместно с неравномерно сжимаемыми основаниями (Неймарк Л.И.)
Жилые дома и здания общественного назначения (Антонов А.Ф.)
Промышленные здания и сооружения (Ческис И.С.)
Санитарно-технические коммуникации и сооружения на них (Заборщиков О.В.)
Водозаборы (Федоров Н.Ф.)
Насосные станции и очистные сооружения (Федоров Н.Ф.)
Теплотехнические расчеты инженерных коммуникаций (Ястребов А.Л.)
Газо- и нефтепроводы (Ястребов А.Л., Фриман Р.Э.)
Особенности определения сметной стоимости объектов на Крайнем Севере (Либерман И.А.)
Источник: dwg.ru
Строим на вечной мерзлоте
Добыча энергоресурсов, сосредоточенных в районах распространения вечномерзлых грунтов (ВМГ) Крайнего Севера, требует создания на этих территориях инфраструктуры с соблюдением специальных технологий и контроля.
Существуют следующие особенности строительства на ВМГ:
- удаленность от промышленно развитых регионов, что затрудняет транспортировку стройматериалов, оборудования, рабочей силы;
- неблагоприятные природно-климатические условия: суровый климат, большое количество рек и озер, высокая заболоченность;
- сложные инженерно-геологи ческие условия территории: наличие вечномерзлых грунтов, термодинами чески неустойчивых к природным и
Поэтому подходы к проведению строительных работ в условиях вечной мерзлоты должны быть основаны на выполнении принципов экологической безопасности, технической надежности и экономической целесообразности.
Осваивать без потерь
Главное — надежный фундамент
По словам экспертов, стоимость устройства оснований и фундаментов сооружений на ВМГ Тюменского Севера может достигать 60% и более от общей стоимости строительства. В России сегодня в области разработки технологии устройства оснований и фундаментов на мерзлоте работают ФГУП «Фундаментпроект» (г. Москва) и ООО НПО «Фундаментстройаркос» (г. Тюмень). «Проблема фундаментостроения на вечномерзлых грунтах должна решаться на основе системного подхода, — считает Марк Минкин, д.г.-м.н., директор ФГУП «Фундаментпроект», —
- Основания и фундаменты рассматриваются как составные элементы природно-технических геосистем, включающих инженерные сооружения и природные объекты.
- Процессы создания и функционирования сооружений методологически увязываются в звенья единой цепи: изыскания — проектирование — строительство — эксплуатация путем управления качеством природно-технических геосистем на всех этих стадиях.
- В комплекс проблем устройства оснований и фундаментов включаются такие виды работ, как термостабилизация оснований, инженерная защита от подтопления и опасных геологических процессов (пучения, термокарста, термоэрозии и т.д.), геотехнический мониторинг». Системный подход обеспечивает надежность и долговечность объектов и экономит затраты.
К сожалению, на практике в условиях ВМГ строительство ведется по принципу «быстрее и дешевле». Множество фактов такого подхода приводится в публикациях РААСН (см., например: «Перспективы развития поселений Севера в современных условиях», М., 2003). В результате через некоторое время построенные объекты оказываются под угрозой разрушения.
Владимир Мельников: «Условия и масштабы строительства, как и материалы и техническая база в целом, постоянно меняются. Поэтому очень важно отслеживать и внедрять результаты фундаментальных исследований в практические разработки. Немаловажное значение имеет и подготовка квалифицированных специалистов по строительству на ВМГ». Точку зрения ученого разделяют и коллеги-практики. Семен Вельчев, первый заместитель генерального директора по развитию СМР НПО «Фундамент-стройаркос»: «Трудности строительства на мерзлоте обусловлены: несоответствием изысканий проекту; отсутствием специалистов, знающих особенности строительства на ВМГ, и сегодня в средних и высших учебных заведениях их не готовят; отсутствием нормативных документов на предлагаемые технические решения и конструкции для массового применения и т.д.».
Помимо этого, как отмечает Семен Вельчев, в области индустрии спецсредств отсутствуют достаточно надежные автоматические системы контроля температуры грунтов оснований в период эксплуатации объекта; нет массового производства долговечных и стойких антикоррозионных материалов, способных защитить конструкции на весь период эксплуатации объекта или близкий срок к этому.
Спецтехнологии для ВМГ
Существуют разные технологии для ВМГ, разработанные с учетом индивидуальных особенностей каждого объекта. Эффективные технологии — управляемые системы оснований и фундаментов. Семен Вельчев: «Индивидуальные сезонные охлаждающие устройства (СОУ) предназначены для замораживания и температурной стабилизации грунтов основания. Эти технические решения имеют наибольшее значение при новом строительстве». Наряду с указанными конструкциями могут быть использованы: проветриваемые подполья на свайных основаниях, возможны подполья с принудительным охлаждением; специальные вентиляционные трубы в основании насыпей и резервуаров; горизонтальные термостабилизаторы.
По словам Семена Вельчева, технические решения «ГЕТ» и «BET», в отличие от вышеизложенных конструкций, имеют возможность регулировать температуру грунта в заданных параметрах в период эксплуатации объекта. Сварка в них выполнена в режиме вращающейся дуги в магнитном поле со 100%-м компьютерным контролем, позволяющим получить результат качества сварки на объекте через 10 сек. после завершения процесса сварки.
Особо следует отметить необходимость проведения комплексного мониторинга при строительстве и эксплуатации промышленных и гражданских объектов в условиях Севера.
Как подчеркивает Владимир Мельников, мониторинг должен сопровождаться количественным прогнозом состояния объектов на среднесрочную перспективу.
Дальнейшее направление в освоении Севера: индустриализация — массовое применение блочно-комплектного метода строительства; унификация и типизация технологии возведения сооружений с использованием технических решений, оказывающих минимальное техногенное воздействие на грунт; постоянный контроль температуры грунтов оснований и устойчивости фундаментов.
Источник: www.fundamentproekt.ru