4. Принципы использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований инженерных сооружений

Р ис. Конструкция сооружений при I принципе использования грунтов в качестве основания:

а—в — подполья (а — проветриваемые сквозные, б — проветриваемые закрытые с продухами, в—с холодным первым этажом); г—е — конструкции сооружений (г — на подсыпках с охлаждающими трубами в основании, д — с ограничением оттаивания многолетнемерзлых грунтов, е — с предварительным промораживанием грунтов); 1— 3— границы многолетнемерзлых грунтов (1 — в естественных условиях, 2 — в условиях, сформировавшихся в процессе эксплуатации сооружений, 3 — после предварительного промораживания)

Способ обеспечения устойчивости сооружения путем сохранения мерзлого состояния грунтов основания (или его ужесточения). Применение способа основано на полном удалении тепла, выделяемого зданием или сооружением, т.е. на сохранении существующего температурного режима многолетнемерзлых грунтов основания или их охлаждении до более низкой температуры, чем естественная.

Способ обеспечения устойчивости сооружений ограничением оттаивания многолетнемерзлых грунтов основания. Согласно этому способу допускается оттаивание многолетнемерзлых пород на некоторую глубину, определяемую теплотехническим расчетом. Фундаменты заглубляют в многолетнемерзлые грунты ниже стационарной чаши оттаивания (см. рис. 2.1.1, д).

Рис. 2.1.2. Конструкции фундаментов при II принципе использования грунтов в качестве основания:

а—с допущением оттаивания многолетнемерзлых грунтов в процессе эксплуатации, б—с предварительным оттаиванием многолетнемерзлых грунтов, в—по метолу стабилизации положения верхней границы многолетнемерзлых грунтов, 1—4— границы (1 — многолетнемерзлых грунтов в естественных условиях, 2 — после предварительного оттаивания, 3 — сформировавшихся в процессе эксплуатации, 4 — сезоннопромерзающего слоя)

Способ обеспечения устойчивости сооружений путем приспособления надфундаментной конструкции к неравномерным осадкам основания при допущении оттаивания многолетнемерзлых пород в процессе эксплуатации (конструктивный метод проектирования и строительства) является самым старым в фундаментостроении на Севере России. При строительстве этим способом за счет тепловыделения от зданий и сооружений в их основании формируется чаша (ореол) оттаивания (рис. 2.1.2, а), происходит осадка грунта, как правило, неодинаковая из-за литологической неоднородности грунтов основания, неравномерности тепловыделения здания и распределения в нем нагрузок, разной глубиной оттаивания под центром и краями здания.

Способ обеспечения устойчивости сооружений путем предварительного оттаивания многолетнемерзлых грунтов

Способ обеспечения устойчивости сооружений путем стабилизации начального положения верхней границы многолетнемерзлых пород (Рис. 2.1.2, в). Этот способ был разработан Г.В. Порхаевым, Л.Н. Хрусталевым и другими в 1976 г. для возведения зданий на участках, где слой сезонного промерзания не смыкается с многолетнемерзлыми породами, мерзлые породы характеризуются значительными осадками при протаивании (более 2 см/м), а породы талого слоя, расположенного выше многолетнемерзлых, являются пучинистыми

Способ обеспечения устойчивости путем локального предварительного оттаивания многолетнемерзлых пород разработан в 1979 г. А.А. Колесовым и др. Он заключается в том, что предварительное оттаивание проводят только в местах расположения фундаментов. Затем после уплотнения оттаянного грунта под собственным весом на нем возводят фундамент (рис. 2.1.3) из столбов и свай. Преимуществом способа является то обстоятельство, что оттаивание мерзлых пород непосредственно под подошвой фундамента начинается не сразу после ввода здания в эксплуатацию, а по прошествии определенного времени, в течение которого глубина общего оттаивания мерзлых пород под зданием достигает подошвы слоя локального оттаивания.