Тема 8.2. Строительство зданий в районах вечной мерзлоты

Вечномерзлыми называют грунты, сохраняющие по­стоянно в природных условиях отрицательную или нулевую температуру. Такие грунты занимаютоколо48% территории России.

Верхний, покровный слой грунта, расположенный над вечно- мерзлыми пластами и подвергающийся сезонному замораживанию и оттаиванию, называют деятельным слоем. Его мощность обычно колеблется в пределах от 0,5 до 4 м и более.

В зависимости от глубины залегания вечномерзлого грунта се­зонный мерзлый слой может отделяться от него слоем талого грунта или эти слои будут сливаться.

Значительная часть вечномерзлых грунтов находится вльдона- сышенном состоянии или же содержит в себе отдельные включе­ния льда в виде линз, прожилок и прослоек. Нередко встречаются вечномерзлые просадочные фунты, которые, обладая высокой не­сущей способностью в мерзлом льдонасыщенном состоянии, при оттаивании резко ее теряют, что может привести к деформации и даже разрушению зданий.

В районах вечной мерзлоты встречаются также пучинистые грун­ты, располагаемые в толще деятельного слоя, а также наледи, кото­рые могут оказывать разрушающее действие на здания. Пучинистые фунты при сезонном замерзании деятельного слоя могут подвергнуть фундаменты выпучиванию.

Наледи представляют собой вспучивание почвы в виде буфов значительных размеров. Их образование происходит за счет сезон­ного промерзания надмерзлотных грунтовых вод с последующим аккумулированием большого количествальда. Иногда поддсйстви- ем внутренней напряженной воды и льда верхние слои грунта про­рываются, а вода, замерзая, создает сплошные наледи, способные заливать и разрушать постройки.

При строительстве на территориях с вечномерзлыми фунтами особое значение имеет правильный выбор площадок для строитель­ства с такими грунтами, чтобы они не были пучинистыми, не под­вергались образованию наледей и провалов. Кроме того, необходимо выбрать такие объемно-планировочные и конструктивные решения, а также методы осуществления строительства, чтобы обеспечить нормальные эксплуатационные качества зданий.

В зависимости от геологических, гидрогеологических и клима­тических условий строительство зданий в районах вечной мерзлоты осуществляется следующими приемами:

возведение зданий обычными методами. Этот метод применяют в случае, когда основанием являются скальные или полускальные породы, не имеющие значитсльныхтрсщин, заполненных льдом или мерзлым грунтом. Здесь вечная мерзлота не имеет практи­ческого значения.

Если глубина залегания таких оснований до 3 м, то фундаменты устраивают обычные; если глубина 3—4 м — железобетонные столб­чатые или свайные, а при глубине более 4м — свайные с заглубле­нием свай в толщину ненарушенной структуры путем устройства буровых скважин.

При строительстве на трещиноватых смерзшихся коренных по­родах прочность основания усиливают путем бурения скважин и нагнетания в них под давлением пара для оттаивания льда и разо­грева толщи грунта до 50 "С, после этого сразу нагнетают в трещины под давлением цементный раствор, который затвердевает до охлаж­дения толщи грунта. Этот же метод используют при строительстве на таликах достаточной мощности при отсутствии в них вечномерз- лых включений;

сохранение грунтов основания в вечномерзяом состоянии. Этот метод применяют для просадочных и других слабых льдонасы- щенных грунтов мощностью не менее 15 м с устойчивым темпе­ратурным режимом. Если здание отапливаемое, то основание надежно защищают от подтаивания путем устройства холодно­го подполья высотой в зависимости от ширины здания в пределах от 0,5 до 1 м и более.

Для проветривания подполья в цоколе устраивают продухи, позволяющие регулировать поступления воздуха в зависимости от времени года;

• оттаивание грунта в основании. Этот метод используют при строительстве на грунтах, не имеющих большой осадки при от­таивании. Для того чтобы обеспечить медленное и равномерное оттаивание грунта, рекомендуется глуби ну заложения принимать минимальной (но не менее конструктивной) в случае, если деятельный слой не состоит из пучинистых грунтов, а также заменять деятельный слой грунта, если он включает пучинис- тые породы.

При таком методе обеспечивается общая жесткость здания (пу­тем устройства непрерывных железобетонных поясов, замоноличен- ных швов и др.);

• предварительное оттаивание грунта и его уплотнение в основании. Этот метод применим для отапливаемых зданий, когда исключа­ется восстановление мерзлого состояния оттаявших грунтов. Выбор любого из перечисленных методов осуществляется в ре­зультате всестороннего технико-экономического анализа.

При проектировании производственных зданий предпочтение следует отдавать их блокировке в единые корпуса. Наиболее целе­сообразно возводить большепролетные здания с размещением обо­рудования на этажерках, которые не связаны с каркасом здания.

Для ограждающих конструкций применяют слоистые элементы из легких эффективных материалов. Особое внимание следует уде­лять воздухонепроницаемости конструкций — в местах соединения элементов и в стыках панелей.