Возведение фундаментов на вечномерзлых грунтах

Подлежащие возведению на вечномерзлых грунтах фундаменты сооружений необходимо проектировать на основе результатов инженерно-геокриологических (инженерно-геологических, мерзлотных и гидрогеологических) изысканий и исследований, выполненных в соответствии с требованиями действующих СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям, и исследованиям грунтов для строительных целей, при обязательном учете особенностей конструкций и условий эксплуатации проектируемых сооружений, в том числе: теплового и механического взаимодействия сооружений с грунтами основания; размеров, вида конструкций и режима эксплуатации сооружений; действующих на фундаменты нагрузок.

Материалы инженерно-геокриологических изысканий должны включать:
1) данные, характеризующие инженерно-геокриологические условия строительной площадки (распространение по площади и глубину залегания вечномерзлых грунтов, характер напластования и температурный режим грунтов, толщину слоя сезонного оттаивания и промерзания, сведения о климатических условиях района строительства, о характере включений, режиме грунтовых вод, термокарстах и др.);
2) результаты полевых и лабораторных исследований и испытаний грунтов, отражающие их литологические типы, криогенное строение, физические и механические свойства в талом и мерзлом состояниях (для нескальных грунтов: плотность, влажность, льдистость, просадочность при оттаивании, угол внутреннего трения, сцепление, теплоемкость, теплопроводность; для скальных грунтов: степень выветрелости и трещиноватости, предел прочности на одноосное сжатие, коэффициент размягчаемости в воде);
3) исходные данные, необходимые для прогнозирования возможных изменений мерзлотных и гидрогеологических условий строительной площадки (в дополнение к перечисленным данным сведения о продолжительности периодов и значениях положительных и отрицательных температур воздуха, толщине снежного покрова, мохово-растительном покрове);
4) исходные данные и требования, необходимые для разработки мероприятий по охране окружающей природной среды, подлежащих включению в проект сооружения, а также в проект организации и производства строительных работ (с целью, обеспечения максимальной сохранности мохово-растительного покрова, деревьев, кустарников, минимальных нарушений естественных условий протекания водотоков).

В период полевых изысканий должны быть собраны сведения о наличии наледей и оценена возможность их образования в местах постройки, сооружений, данные о паводках, проходящих по руслу, покрытому льдом.

В комплекс изысканий необходимо включать анализ опубликованных сведений и имеющихся материалов ранее проведенных изысканий и обследований мерзлотно-грунтовых условий интересующего района, а также сведений об опыте строительства и эксплуатации аналогичных сооружений в подобных условиях.

Номенклатуру грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектах фундаментов принимают согласно ГОСТ 25100—82.

При проектировании и строительстве фундаментов сооружений ориентируются на два характерных состояния вечномерзлых грунтов: мерзлое и немерзлое. В связи с этим различают два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений, включая мосты: I — грунты основания используют в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации сооружения; II — грунты основания используют в оттаивающем (в период эксплуатации сооружения) или в оттаявшем (до начала возведения сооружения) состоянии.

Принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований фундаментов выбирают исходя из местных климатических и инженерно-геокриологических условий, глубины заложения и особенностей конструкции фундаментов, результатов технико-экономических расчетов, связанных с выбором оптимального типа фундаментов.

На принцип I ориентируются в случаях, когда имеется обоснованная необходимыми расчетами уверенность в сохранении мерзлого состояния грунтов в основании фундаментов мостов в течение всего периода их эксплуатации, как правило, без применения охлаждающих установок. Охлаждающие установки или каменные обсыпки конусов устоев могут использоваться для предотвращения возможности существенного повышения температуры вечномерзлых грунтов (по сравнению с принятой в расчетах) в период эксплуатации сооружений. Для принятия решения об использовании грунтов основания по принципу I необходимо в процессе проведения инженерно-геокриологических изысканий обеспечить получение достоверных данных о температуре грунтов на глубине 10—12 м (от естественной поверхности) и о слиянии слоя сезонного оттаивания с вечномерзлыми грунтами в месте проектируемого сооружения.

По принципу II используют вечномерзлые грунты исходя из условия их полного оттаивания независимо от температуры в период постройки сооружений.

По сравнению с проектированием фундаментов зданий при проектировании фундаментов мостов необходимо учитывать влияние следующих факторов: воздействие на сооружения кроме вертикальных значительных горизонтальных сил от временных подвижных нагрузок и от давления грунта; уменьшение несущей способности оснований вследствие отепляющего действия воды на вечномерзлые грунты; увеличение осадки основания из-за пригрузки его весом высоких подходных участков насыпей; возрастание сил морозного пучения грунтов из-за повышения влажности их в местах возведения мостов через постоянные или периодически действующие водотоки; возможное появление наледей в пределах сооружения;
нарушение устойчивости крутых склонов вследствие проявления оползневых процессов.

Вечномерзлые грунты в основании фундаментов всех опор малых мостов должны использоваться по одному из принципов.

В местах залегания вечномерзлых грунтов с неровной или наклонной поверхностью фундаменты следует проектировать опирающимися полностью на мерзлые грунты, используемые по принципу I либо по принципу II, или же на расположенные выше немерзлые грунты. Не допускается опирать фундаменты частью на мерзлые, а частью на немерзлые грунты.

В проектах фундаментов на вечномерзлых грунтах должны быть приведены характерные инженерно-геокриологические данные мостового перехода (геологические колонки, температура грунтов, сведения об уровнях поверхностных и подземных вод, наледях и т. п.), а для фундаментов из столбов или свай, кроме того, способ их погружения, а также условия, при которых разрешается загружать столбы и сваи после их заглубления в грунт.