Устройство фундаментов в районах вечной мерзлоты

Вечно мерзлыми называют грунты, находящиеся в мерзлом состоянии в течение трех и более лет. Они представляют собой ярко выраженные структурно неустойчивые грунты, так как при оттаивании происходит просадка вследствие нарушения природной структуры.

Термокарстовое озеро В результате интенсивного таяния слоя вечномерзлого грунта вместе с имеющимися в нем включениями льда могут происходить очень большие просадки, приводящие к понижениям рельефа, в которых скапливается вода, образуя термокарстовое озеро.

Для предотвращения развития неравномерных осадок фундаментов зданий и сооружений, возводимых в районах вечной мерзлоты, применяют два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований: I грунт основания сохраняется в вечномерзлом состоянии в течение всего периода строительства и эксплуатации здания или сооружения; II грунт основания используется в оттаявшем состоянии до начала возведения здания или во время эксплуатации.

Вечномерзлое состояние сохраняют с помощью следующих конструктивных ре­ шений: возведение зданий на подсыпках (а) : Первый применяют, если грунты оснований можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически оправданных затратах на мероприятия, обеспечивающие это состояние.

устройство теплоизоляции на поверхности грунта (б): устройство вентилируемых подполий (в):

размещение на первом этаже зданий неотапливаемых помещений (г) : прокладка вентилируемых каналов и труб под полами (д) :

Искусственное охлаждение грунта с помощью замораживающих колонок (е), в которых циркулирует охлаждающий газ или жидкость:

При использовании принципа I в основном применяют свайные фундаменты. По способу погружения в грунты оснований сваи разделяют на буроопускные (ж), погружаемые в предварительно про- буренные скважины, имеющие больший диаметр, чем сваи, в которые нагнетают грунтовый раствор, быстро замерзающий после погружения сваи.

буронабивные (з), погружаемые с помощью забивки в заранее про­ буренные скважины (лидеры) диаметром на см меньше диаметра сваи: опускные (и), погружаемые забивкой в предварительно оттаиваемый грунт, для чего используют паровые иглы:

Пояснения к рисункам Схемы устройства фундаментов при сохранении в основании вечномерзлого состояния грунтов (а е) и способы погружения свай (ж и): I граница слоя вечномерзлого грунта; 2 оттаивающий слой грунта; 3 теплоизоляционная подсыпка; 4 теплоизоляция; 5 вечномерзлый грунт; 6 вентилируемое Подполье; 7 неотапливаемый первый этаж; 8 сваи; 9 вентиляционные каналы, охлаждающие грунт; 10 замораживающие колонки; 11 скважина

Разрешается также применять столбчатые фундаменты, которые устраивают в предварительно пробуренных скважинах диаметром 0,8...1,2 м и более. Устраивать другие фунда­менты экономически невыгодно из-за большой трудоемкости разработки вечно- мерзлых грунтов.

При устройстве фундаментов по принципу II допускается оттаивание грунта. В этом случае при возведении и эксплуатации зданий и сооружений необходимо предусматривать меры по уменьшению неравномерных осадок или приспосабливать конструкции здания к восприятию возможных неравномерных осадок.

Схемы устройства фундаментов при использовании в основании оттаявшего слоя вечномерзлого грунта: а прокладка обогревающего трубопровода; а прокладка обогревающего трубопровода; б применение консольной конструкции стен; / оттаявший грунт; 2 - верхняя граница вечномерзлого грунта; 3 вечномерзлый грунт; / оттаявший грунт; 2 - верхняя граница вечномерзлого грунта; 3 вечномерзлый грунт; 4 обогревающий трубопровод; 5 консоль

Для уменьшения деформаций основания проводят следующие мероприятия: - предварительно оттаивают грунт на требуемую глубину перед возведением здания с дальнейшим уплотнением или закреплением оттаявшего грунта; - полностью заменяют вечномерзлый грунт песчаным или крупнообломочным грунтом;

- регулируют глубину оттаивания грунта в процессе эксплуатации здания, прокладывая у фундаментов обогревающие трубопроводы (а); - устраивают наружные стены зданий на консолях, относя фундаменты наружных стен внутрь здания (б) для уменьшения неравномерных осадок, так как осадка внутренних фундаментов больше, чем наружных, из-за неодинаковой высоты слоя оттаявшего грунта.

Для оттаивания вечномерзлых грунтов используется электро-, гидро- и паропрогрев. Выбор I или II принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований зданий и сооружений осуществляют на основе экономического анализа различных вариантов конструктивных решений.