1. Фундаменты на вечномерзых грунтах 1 принцип (сохранение мерзлоты).
На значительной части территории России распространены вечномерзлые грунты, залегающие на глубине от 0,5 до 4,5 м и имеющие толщу мощностью от нескольких метров до 1,5 км.
Вечно мерзлыми называют грунты, находящиеся в мерзлом состоянии (имеют отрицательную температуру и лед в своем составе) в течение трех лет и более. Вечномерзлые грунты представляют собой ярко выраженные структурно-неустойчивые грунты, так как при их оттаивании происходят просадки в результате нарушения природной структуры. При промерзании оттаявшего грунта возможно его пучение.
Оттаивание и промерзание грунта, как правило, происходит ежегодно в слое сезонного оттаивания или промерзания (деятельном слое), находящемся в верхней зоне основания над толщей вечно-мерзлых грунтов.
В настоящее время при проектировании и строительстве зданий и сооружений на основаниях, состоящих из вечномерзлых грунтов, существует два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований: I принцип — вечно мерзлое состояние грунта основания сохраняют в течение всего периода строительства и эксплуатации здания или сооружения; II принцип — вечномерзлые грунты оснований используют в оттаявшем состоянии с оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения или в процессе эксплуатации здания.
Принцип I применяют в случае, когда грунты застраиваемой территории можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие такое состояние. Это возможно при следующих конструктивных решениях: а) возведение зданий и сооружений на подсыпках и теплоизоляцию поверхности; используют при относительно нешироких зданиях (до 10 м), так как в этих случаях грунт охлаждается за счет поступления холода с боков и обеспечивается снижение поступления тепла в грунт от существующего здания; б) устройство вентилируемых подполий особенно целесообразно при возведении жилых, общественных и гражданских зданий; чаще всего предусматривают свободно проветриваемое подполье с поднятием полов первого этажа на перекрытия, располагаемые над поверхностью земли; по боковым граням в стене устраивают продухи для свободной циркуляции воздуха, а в подполье — разводку трубопроводов; в) устройство холодных первых этажей предусматриваемых вместо холодных подполий, если это целесообразно по технологическим требованиям и обусловлено теплотехническим расчетом, их высота должна быть не менее 1 м; г) использование охлаждающих каналов и труб для тяжелых зданий и сооружений со значительными нагрузками на полы или при нецелесообразности устройства подполий; иногда используют комплексное решение: охлаждающие трубы и каналы в сочетании с вентилируемым подпольем; д) использование саморегулирующих охлаждающих устройств, которые с помощью искусственного охлаждения, получаемого в результате циркуляции специального газа, понижают температуру окружающего грунта.
При строительстве оснований и фундаментов по принципу необходимо использовать мероприятия, исключающие проникновение тепла в грунт, и обеспечивать охлаждение поверхности грунта под зданием или около него.
Как правило, при возведении фундамента по принципу применяют свайные фундаменты, допускается также использование железобетонных столбчатых фундаментов и монолитных бетонных.
1 — граница слоя вечномерзлого грунта; 2 — деятельный слой; 3 — насыпной грунт; 4 — теплоизоляция; 5 — вечномерзлый грунт; 6 — вентилируемое подполье; 7 — неотапливаемый первый этаж; 8 — сваи; 9 — вентиляционные каналы, охлаждающие грунт; 10 — замораживающие колонки