1.2. Льдистость и ее инженерное значение

Льдистость — один из ключевых показателей, используемых при инженерно-геологических изысканиях в криолитозоне. Различают слабольдистые, льдистые и сильнольдистые грунты. В последних содержание льда может превышать объём минеральной части, что делает такие грунты крайне чувствительными к оттаиванию [5].

При оттаивании сильнольдистых грунтов развиваются значительные просадки, величина которых может достигать десятков процентов от мощности слоя. Поэтому сохранение мерзлого состояния в таких условиях является безальтернативным решением.

2. Принципы строительства на многолетнемерзлых грунтах

В отечественной нормативной и учебной литературе выделяют два принципа строительства на ММГ [1, 3, 5]:

I принцип — строительство и эксплуатация сооружений с обязательным сохранением мерзлого состояния грунтов основания;

II принцип — допускается контролируемое оттаивание грунтов с последующим учётом их свойств в оттаявшем состоянии.

I принцип применяется преимущественно при наличии льдистых и сильнольдистых грунтов, а также при высоком уровне подмерзлотных вод. Его реализация требует применения специальных инженерных мероприятий, направленных на стабилизацию температурного режима грунтов.

3. Естественные методы сохранения мерзлого состояния

3.1. Вентилируемые подполья

Вентилируемое подполье является одним из наиболее эффективных и экономически оправданных методов сохранения мерзлоты (рисунок 1). Согласно СП 25.13330.2020, подполье должно обеспечивать свободную циркуляцию наружного воздуха и иметь достаточную высоту для эффективного теплообмена [1].

В зимний период холодный воздух способствует интенсивному отводу тепла от поверхности грунта, понижая его температуру. В летний период подполье выполняет функцию теплового буфера, ограничивая передачу тепла от здания к основанию. Эффективность метода во многом зависит от площади продухов, ориентации здания и климатических условий района строительства [6].

Рисунок 1 – проветриваемое подполье в жилом доме (республика Бурятия)

3.2. Неотапливаемые и холодные этажи

Проектирование неотапливаемых или частично отапливаемых первых этажей позволяет существенно снизить тепловую нагрузку на основание. Данный метод широко применяется для промышленных зданий, складов и технических сооружений. В нормативных документах он рассматривается как дополнительная мера в составе комплекса мероприятий по сохранению мерзлоты [1].

4. Конструктивные методы устройства оснований

4.1. Свайные фундаменты

Свайные фундаменты являются основным типом оснований при реализации I принципа строительства. Сваи передают нагрузку на более глубокие и холодные горизонты мерзлых грунтов, расположенные ниже зоны сезонных температурных колебаний [5].

В практике используются забивные (рисунок 1) , буроопускные и буронабивные сваи. Их проектирование требует учёта температурного режима, льдистости и реологических свойств мерзлых грунтов. Согласно СП 25.13330.2020, расчёт несущей способности свай должен выполняться с учётом работы грунта в мерзлом состоянии [1].

Рисунок 2 – забивной свайный фундамент