Выбор типа и конструкций фундаментов на вечномерзлых грунтах

Анализ опыта строительства фундаментов разных типов в условиях вечной мерзлоты показывает, что применение бетонируемых на месте конструкций экономически оправдано только при строительстве больших мостов, для массового строительства малых и средних мостов более целесообразно использование сборных конструкций.

Применяемые в настоящее время бетонируемые в котлованах массивные (мелкого заложения) фундаменты требуют больших затрат времени и труда на разработку грунтов, устройство и разборку ограждений, укладку бетонной смеси и уход за ней. Замена бетонируемых в котлованах фундаментов сборными массивными конструкциями не может устранить их общего недостатка — сохранения наиболее трудоемких работ по устройству котлованов и тщательному заполнению грунтом пазух между боковыми поверхностями котлована и фундамента. В случае недоброкачественного заполнения таких пазух (вследствие недостаточного уплотнения укладываемого грунта, особенно при использовании для этой цели бульдозеров) в них возможны длительные застои воды и, как следствие, оттаивание вечномерзлых грунтов и связанное с этим появление не предусмотренных проектом деформаций фундаментов. Учитывая это обстоятельство, фундаменты мелкого заложения рекомендуется проектировать, ориентируясь на использование вечномерзлых грунтов только по принципу II.

Несмотря на отмеченные недостатки, фундаменты мелкого заложения продолжают применять для мостов, что следует рассматривать как вынужденное решение на период до создания и широкого внедрения высокопроизводительного бурового оборудования (для устройства скважин большого диаметра в любых грунтах, включая скальные), необходимого при строительстве столбчатых фундаментов и безростверковых опор.

Фундаменты мостов и труб под насыпями на вечномерзлых грунтах, используемых по принципам I и II, следует проектировать в соответствии со СНиП 2.05.03—84, СНиП 2.02.03—85 и СНиП II-18-76, ориентируясь на данные, указанные в § 62, которые должны быть получены в результате инженерно-геокриологических изысканий. Более подробные сведения по вопросам проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах содержатся в «Инструкции по проектированию малых и средних мостов БАМ» (ВСН 187-76). Все наиболее существенные положения перечисленных нормативных документов по условиям рационального применения фундаментов разных типов, их конструированию и расчету освещены в этой главе.

Проектирование фундаментов малых и средних мостов, а также труб под насыпями сводится, как правило, к привязке к конкретным местным условиям в достаточной степени проверенных на практике типовых проектов опор, пролетных строений и труб.

Если вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии не могут быть использованы в качестве оснований из-за низкой их несущей способности, а в период эксплуатации сооружений они не смогут сохраняться в мерзлом состоянии, то для искусственного поддержания этого состояния применяют охлаждающие установки, которые проектируют по специальной методике.

Фундаменты мелкого заложения применяют преимущественно при их заглублении до 4 м в непросадочные при оттаивании крупнообломочные грунты, гравелистые и крупные пески, твердые и полутвердые глинистые грунты, а также в немерзлые и скальные грунты. В этом случае применение таких фундаментов экономически оправдано, если разработка грунтов в котлованах механизирована и не требует устройства крепления стен котлованов против обрушения грунта.

При выборе типа фундаментов приходится также учитывать, что наличие в русловой части мостового перехода массивных фундаментов мелкого заложения или заглубленных в грунт ростверков свайных фундаментов и связанное с ними неизбежное нарушение природного сложения грунтов (при разработке котлованов и последующем заполнении пазух грунтами нарушенного сложения) нередко приводят к существенному изменению условий протекания подруслового потока и к появлению наледей там, где их не было до постройки сооружения.

Вследствие небольшого заглубления фундаменты мелкого заложения проектируют в виде анкерной плиты, противодействующей ее поднятию при морозном пучении грунтов, с рамной надстройкой для устоев (рис. 11.1, а) и массивной конструкцией для промежуточных опор (рис. 11.1, б), расположенных в русле постоянных водотоков с ледоходом.

В настоящее время лучшими по всем показателям являются фундаменты из столбов диаметром 0,8 м или свай сечением 0,35X0,35 и 0,4X0,4 м. При возведении таких фундаментов с высоким ростверком отпадает необходимость в трудоемких и длительных работах по устройству котлованов. Работы по сооружению этих фундаментов можно комплексно механизировать и проводить круглогодично. Конструкция их проще и расход материалов меньше по сравнению с другими типами фундаментов. Такие фундаменты более надежны, поскольку столбы и сваи можно погрузить без больших дополнительных затрат так, чтобы нижняя их часть опиралась на прочные или на непросадочные при оттаивании грунты, или же заглубить в толщу неоттаивающих в период эксплуатации мостов вечномерзлых грунтов.

Ввиду несомненных достоинств фундаменты из свай или столбов широко применяют в мостостроении. Фундаменты из свай используют преимущественно в немерзлых грунтах без твердых включений, когда сваи можно забить без устройства лидерных скважин.

Для средних мостов устои проектируют с фундаментами, ростверк которых расположен над естественной поверхностью грунта (рис. 11.2, а), а промежуточные опоры в местах наличия ледохода — с фундаментами, имеющими заглубленный в грунт ростверк (рис. 11.2, б).

Рис. 11.1. Устой и промежуточная опора с фундаментами мелкого заложения


Рис. 11. 2. Устой и промежуточная опора со свайными фундаментами