Russian Federation
The article discusses the existing problem of the stability of buildings on permafrost soils, gives examples of existing foundations on permafrost soils in Norilsk, considers the problem of bored piles of foundations, makes an assumption that in the junction of monolithic and precast reinforced concrete piles, soils change their mechanical properties.
permafrost soil, bored piles, deformation, shell foundations, load-bearing structures
На территории муниципального образования город Норильск основное строительство велось в период с 1955 по 1990 годы. Последний построенный многоквартирный дом введен в эксплуатацию в 2002 году. В 2012-2015 годах введены в эксплуатацию малоэтажные дома из облегченных конструкций на ростверках ранее снесенных строений. Здания и сооружения возведены на свайных фундаментах по принципу сохранения мерзлых грунтов основания в естественном состоянии.
Вместе с тем, в последние 20-30 лет в Северном полушарии произошло потепление и, в настоящее время, температура в мерзлотной толще г. Норильска на глубине 20-30 метров составляет -1,5°С. Однако при данной температуре ряд грунтов, прежде всего засоленные, приобретают пластичность. Поэтому, под влиянием растепляющих воздействий от эксплуатации зданий и воздействия иных техногенных факторов, происходят изменения температурного режима толщи вечномерзлых грунтов, что приводит к деформациям конструкций зданий. За последние годы снесено 120 многоэтажных жилых домов (около 10% жилого фонда города). Из общего количества существующих 859 многоквартирных домов муниципального образования город Норильск, в настоящее время более 30% находятся в критическом состоянии.
Существует два принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований сооружений. Строительство по первому принципу требует специальных конструктивных решений, направленных на сохранение грунта в мерзлом состоянии, так как оттаивание грунта приведет к критическим деформациям. Возведение фундаментов на вечномерзлых грунтах по второму принципу особо не отличается от монтажа фундамента на талых грунтах. Основание представляет собой малосжимаемый грунт либо деформация грунта при оттаивании не превышает предельно допустимых значений для сооружения. Сброс талых и ливневых вод в г. Норильске происходит на рельеф местности (См.рис.4). Многолетние ремонт и восстановление дорог привело к возвышению их полотна выше уровня вентилируемых подвалов. Отсутствие дренажных систем и систем отвода снеговых и ливневых вод предопределяет опадание воды под здания, что приводит к термической разбалансировке мерзлотных оснований зданий.
Технология использования свайных фундаментов имеет многолетнюю практику. Изменение характеристик вечной мерзлоты приводит к потери несущей способности свай и пересмотру существующих технических решений фундаментов. Мерзлый грунт действительно обладает необходимыми характеристиками для возведения на нем зданий и сооружений, но необходимо поддерживать грунт в мерзлом состоянии, что становится сложнее в условиях глобальных климатических изменений. Кроме того, при сезонном замораживании растепленных грунтов возникают неравномерные силы морозного пучения по поверхности смерзания грунта и сваи. Это вызывает деформации свайных фундаментов, приводящие к разрушениям несущих конструкций зданий.
Кроме точечных фундаментов есть опыт проектирования и строительства на территории муниципального образования г. Норильск пространственных фундаментов-оболочек, например, разработанных Ю.М. Гончаровым (см.рис. 5).
Рис. 5. Пространственные фундаменты-оболочки Ю.М. Гончарова
Разработанные пространственные фундаменты являются вентилируемыми. Эти фундаменты возводились на территории микрорайона «Оганер» под 4-х этажный административно-бытовой корпус (см.рис. 6).
Р ис. 6. Строящееся здание АБК на пространственном фундаменте оболочке в микрорайоне «Оганер».
1. Technical regulations on the safety of buildings and structures, Federal Law [Electronic resource] : with amendments and additions. Date of update: 07/02/2013. Access from the GARANT system.
2. Technical regulations on fire safety requirements, Federal Law [Electronic resource] : with amendments and additions. Date of update: 12/27/2018. Access from the GARANT system.
3. S.P. Amelchugov, I.N. Arkhipov, A.A. Dekterov, I.S. Injutov, V.V. Lukyanov, A.V. Maksimov, A.V. Minakov, V.I. Palagushkin. "Mechanics of destruction of pile foundations of buildings and structures on permafrost soils using the example of Norilsk" VII International Symposium "Actual problems of computer modeling of structures and structures (APCSCE 2018)" : program and abstracts (Novosibirsk, July 1-8, 2018). Novosibirsk: NGASU (Sibstrin), 2018. - p. 64.
4. Klimov A.S., Semenov M.Yu., Amelchugov S.P., Injutov I.S. "Spatial reinforced concrete foundation platform on permafrost soil" Patent for invention RU 2706495 C1, 11/19/2019.
