Глава X. Методы использования вечномерзлых грунтов как оснований сооружений

§ 1. Существующие методы использования грунтов в качестве оснований и условия их применения

В соответствии с нормами (СН 91-60) грунты могут быть использованы в качестве оснований зданий и сооружений по одному из четырех методов:

• без учета вечномерзлого состояния грунтов оснований (метод I);
• с сохранением вечномерзлого состояния грунтов оснований в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений (метод II);
• с допущением оттаивания вечномерзлых грунтов оснований в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений (метод III);
• предпостроечное оттаивание вечномерзлых грунтов оснований (метод IV).

На одной площадке допускаются различные методы, если это не повлечет за собой недопустимых деформаций сооружений. Для отдельных частей одного и того же сооружения применение различных методов не допускается.

Если ожидаемая осадка окажется неопасной для рассматриваемого сооружения, то можно допустить протаивание его основания при эксплуатации; в противном случае необходимо либо предотвратить возможность протаивания основания, либо искусственно вызвать большую часть осадки до постройки сооружения с таким расчетом, чтобы при эксплуатации она была не более допустимой.

I метод применяется в тех случаях, когда на расчетную глубину оттаивания основание слагается скальными, неразрушенными полускальными породами или непросадочными крупно- и мелкообломочными, песчаными и песчано-гравелистыми грунтами без ледяных включений; по режиму протаивания этот метод является частным случаем II и III метода.

II метод находит преимущественное применение для тепловыделяющих зданий в северных районах распространения вечномерзлых грунтов, а также неотапливаемых зданий и сооружений; чем ниже среднегодовая температура воздуха и температура вечномерзлых грунтов на глубине нулевых годовых амплитуд (которая, как правило, несколько выше первой), тем благоприятнее условия для сохранения грунтов в вечномерзлом состоянии. В практике строительства сохранение мерзлого состояния надежно достигалось в районах, где среднегодовая температура воздуха составляла около - 2,5 °С.

III метод целесообразен в условиях южных районов с неустойчивым температурным режимом (мерзлых грунтов оснований, однако не исключается его применение и в северных районах.

IV метод применяется, если неравномерное оттаивание вечномерзлых грунтов оснований в процессе эксплуатации сооружения не может быть допущено, а также в случаях экономической нецелесообразности применения III метода.

При II и III методах фундаменты возводятся на грунтах естественного сложения; при IV методе - на искусственном основании.

Предпостроечное промораживание грунтов с поддержанием их мерзлого состояния при эксплуатации сооружения будет являться частным случаем II метода.

Выбор проектного метода использования грунтов в качестве оснований является сложной инженерной задачей, решение которой зависит как от особенностей возводимого сооружения (конструктивной схемы, нагрузок, теплового влияния на основание, расположения на генплане), так и от климатических и мерзлотно-грунтовых условий площадки, устанавливаемых в процессе инженерно-геологических изысканий.

Рис. III-15. Графики для ориентировочного определения глубины протаивания под зданием. 1 - цементный пол; 2 - бетонная подготовка; 3 - песок или гравий; 4 - уплотненный грунт; 5 - шлакобетон; 6 - шлак сухой

При выборе метода использования грунтов основания во всех случаях необходимо располагать данными о нормативной глубине деятельного слоя, минимально допустимой глубине заложения фундаментов, температуре в зоне нулевых годовых амплитуд и ориентировочной глубине протаивания под зданием; последняя с достаточным приближением может быть определена по графикам (рис. III-15), составленным по данным М. Д. Головко, в зависимости от температуры внутри помещения t_в.п на глубине нулевых амплитуд t₀ и ширины здания В [8].

На рисунке сплошными линиями показаны глубины протаивания при λ_т = 1,5 и λ_м = 2,0 ^ккал/_{м×ч×град}; пунктирными линиями при λ_т = 2 и λ_м = 3 ^ккал/_{м×ч×град}.