Россия
В статье рассмотрена существующая проблема устойчивости зданий на вечномерзлых грун- тах, приведены примеры существующих фундаментов на вечномерзлых грунтах в г. Норильск, рассмотрена проблема буроопускных свай фундаментов, сделано предположение, что в узле сопряжения монолитной и сборной железобетонной свай грунты меняют свои механические свойства.
вечномерзлый грунт, буроопускные сваи, деформация, фундаменты-оболочки, несущие конструкции
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. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений, Федеральный закон [Электронный ресурс] : с изм. и доп. Дата обновления: 02.07.2013. Доступ из системы ГАРАНТ.
2. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, Федеральный закон [Электронный ресурс] : с изм. и доп. Дата обновления: 27.12.2018. Доступ из системы ГАРАНТ.
3. С.П. Амельчугов И.Н. Архипов, А.А. Дектеров, И.С. Инжутов, В.В. Лукьянов, А.В. Максимов, А.В. Минаков, В.И. Палагушкин. «Механика разрушений свайных оснований зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах на примере Норильска» VII Международный симпозиум «Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений (APCSCE 2018)» : программа и тезисы докладов (Новосибирск, 1-8 июля 2018 г.). - Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2018. - С. 64.
4. Климов А.С., Семенов М.Ю., Амельчугов С.П., Инжутов И.С. «Пространственная железобетонная фундаментная платформа на вечномерзлом грунте» Патент на изобретение RU 2706495 C1, 19.11.2019.
