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 намёрзлых 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.

 

Сущность данного принципа заключается в том, что фундаменты здания прорезают деятельный слой и не менее метра заглубляются в слой многолетнемерзлого 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.

Стремясь снизить тепловыделение самого здания иногда в техподпольях размещают холодильные установки.

Второй метод  проектирования фундаментах в условиях  вечномерзлотных  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 деформаия 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.

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 литературы

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

2.     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.

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

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