8.3 Особенности промобъектов, проектируемых для строительства в районах Крайнего севера и вечномёрзлых грунтов

При проектировании и строительстве зданий в районах крайнего Севера следует учитывать следующие отличительные особенности:

- продолжительность зимнего периода с низкими отрицательными температурами составляет в основном 200 – 300 дней;

- короткое и где-то прохладное, а где-то жаркое лето;

- большой (местами до 100⁰) годовой перепад температур и сильные, до 30 – 40 м/сек. ветры;

- густые зимние туманы;

- высокая (до 90 %) относительная влажность воздуха в летнее время на побережьях морей и океанов;

- длительные полярные день и ночь, малая естественная освещённость осенью и зимой, а также недостаток ультрафиолетового облучения в районах, находящихся севернее 66-й параллели;

- сильные и продолжительные метели и позёмки в тундре и лесотундре с сильными снежными заносами;

- вечномёрзлое состояние грунтов при различных их теплофизических и строительных свойствах и многообразном характере распространения и залегания;

- скудная и слабая растительность, отсутствие в тундре и лесотундре крупноствольной (деловой) древесины;

- низкая освоенность территории, практическое отсутствие развитой транспортной сети, слабое развитие базы стройиндустрии.

Вечномёрзлыми называют грунты, постоянно сохраняющие в природных условиях отрицательную или нулевую температуру.

Такие грунты распространены в тундре, лесотундре и частично в таёжных зонах европейской и азиатской частей России, а также в высокогорных районах Восточной Сибири. По площади они занимают более половины территории России.

На севере России вечномёрзлые грунты залегают сплошным массивом до глубины 500 м и более. В южных районах Сибири вечная мерзлота встречается в виде островков в толще талого грунта.

Верхний, покровный слой грунта, расположенный над вечномёрзлыми грунтами и подвергающийся сезонному замораживанию и оттаиванию, называется деятельным слоем.

Мощность деятельного слоя колеблется обычно в пределах от 0,5 м до 4 м и более. В вечной мерзлоте и деятельном слое могут быть участки просадочных и пучинистых грунтов, наледи, термокарсты (провалы), которые в определённых условиях могут оказать разрушающее воздействие на здание.

Необычные условия районов крайнего Севера и зоны вечной мерзлоты вызывают необходимость разработки проектов зданий с особыми объёмно-планировочными и конструктивными решениями:

- объединение (блокирование) под одной крышей как можно большего количества производств и вспомогательных объектов – обеспечение максимальной плотности застройки;

- отказ от сложных форм зданий в плане, особенно от П- и Ш-образных;

- на ровной открытой местности промпредприятия своей длинной осью следует располагать параллельно господствующему направлению метелевых ветров, что снижает снеговые заносы территории;

- на неровной местности промпредприятия располагают на наветренном склоне в его верхней части, где снег сдувается;

- подъезды к цехам, входы и въезды в здания предусматривают с наветренной стороны или в стенах, параллельных господствующим метелевым ветрам, которые не всегда совпадают с преобладающими ветрами;

- дороги и тротуары с наветренной стороны размещают как можно ближе к стенам зданий, а с подветренной – на расстоянии не менее трёх высот зданий.

В зависимости от геологических , гидрогеологических и климатических условий строительство зданий в районах вечной мерзлоты осуществляется несколькими методами.

Обычный метод используют в случае, если основанием являются скальные или полускальные породы, не имеющие значительных трещин, заполненных льдом или мёрзлым грунтом. В противном случае прочность основания усиливают путём бурения скважин и нагнетания в них под давлением пара для оттаивания льда и разогрева толщи грунта до 50⁰ С. Сразу после этого в скважину под давлением нагнетают цементный раствор для заполнения трещин, который схватывается до охлаждения толщи грунта.

Метод сохранения грунтов основания в вечномёрзлом состоянии применяют на просадочных и других слабых льдонасыщенных грунтах мощностью не менее 15 м с устойчивым температурным режимом.

Если здание отапливаемое, то основание защищают от подтаивания путём устройства холодного подполья высотой в зависимости от ширины здания в пределах от 0,5 м до 1,0 м и более. Для проветривания подполья в цоколе устраивают продухи. Покрытие подполья выполняют утеплённым.

Метод оттаивания грунта основания используют при строительстве на грунтах, не имеющих большой осадки при оттаивании. Чтобы обеспечить медленное и равномерное оттаивание грунта, глубину заложения фундамента рекомендуется принимать минимальной, но не менее конструктивной. Этот метод требует устройства непрерывных армированных железобетонных поясов в здании.

Метод предварительного оттаивания грунта и уплотнения его в основании применяют для зданий, которые в ходе их эксплуатации не допустят восстановления мёрзлого состояния оттаявших грунтов. При этом, ещё до возведения здания оттаявший грунт уплотняют или закрепляют, или заменяют карьерным песчаным или крупнообломочным грунтом.

Для районов Крайнего Севера объекты строительства проектируют с максимальной степенью сборности. Конструкции должны быть лёгкими и транспортабельными. В большей мере этому отвечают металлические и деревянные конструкции, а для временных объектов – пневматические конструкции.

Фасады и интерьеры для зданий для Севера должны иметь яркую и сочную цветовую отделку.