0 просмотров

Фундаменты из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах

Фундаменты из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах

Статья расскажет о возможности и особенностях устройства фундаментов из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах.

Содержание статьи:

Мерзлый грунт – грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и/или лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.

В зависимости от продолжительности периода, когда грунты находятся в мерзлом состоянии (имеют отрицательную температуру и лед в своем составе), выделяют несколько групп:

  • многолетнемерзлый грунт (ММГ) – грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет;
  • сезонномерзлый грунт – грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

На территории РФ многолетнемерзлые грунты распространены достаточно широко. Как правило, они залегают на глубине от 0,5 до 4,5 м, а мощность слоя изменяется от нескольких метров до 1,5 км и более.

При проектировании и строительстве фундамента на подобном основании необходимо учитывать целый ряд особенностей, присущих как самим ММГ, так и расположенному над ними деятельному слою.

В подстилающем слое ММГ могут протекать следующие процессы, способные оказывать необратимое воздействие на фундаменты возводимых зданий:

  • колебания температуры в верхнем слое многолетнемерзлых грунтов при сливающемся деятельном слое;
  • образование морозобойных трещин и клиньев льда. Данный процесс начинает развиваться в деятельном слое грунта из-за колебаний температуры, но продолжается и в многолетнемерзлом: весной вода, по морозобойным трещинам попадает в ММГ и замерзает, образуя клинья льда;
  • увеличение глубины оттаивания из-за увеличения площади застройки на определенной территории, а, следовательно, увеличения количества тепла, возникающего в результате бытовой и производственной деятельности человека.
  • возникновение термокарстовых просадок в результате интенсивного таяния ММГ. Спровоцировать этот процесс может попадание в грунт даже незначительного количества тепла, при этом величина просадки может достигать нескольких метров. К примеру, если многолетнемерзлый грунт расположен в основании массивного фундамента, он может неравномерно оттаивать. Это связанно с повышенным поступлением тепла в грунт через фундамент (так как теплопроводность фундамента превышает теплопроводность грунта) и может привести к неравномерной осадке фундамента. При этом характер оттаивания может меняться в зависимости от географического распространения многолетнемерзлых грунтов. Не менее важно, что при повторном замерзании грунта может наблюдаться его пучение. Из-за отсутствия стока воды на участке, на котором произошло оттаивание, может образоваться термокарстовое озеро, которое может спровоцировать еще большее протаивание грунта.
Статья в тему:  Противопожарные входные двери свойства, особенности, виды

В деятельном слое также протекают процессы, которые могут влиять на возведенные объекты:

  • колебания температур в толщине деятельного слоя;
  • промерзание и оттаивание грунтов, которые залегают выше границы оттаивания;
  • морозное пучение грунтов;
  • образование грунтовых наледей, которое происходит при перепаде высот;
  • образование морозобойных трещин;
  • медленно сползание грунта по склону (солифлюкция);
  • поверхностные оползни, которые происходят из-за увлажнения грунта при оттаивании.

С учетом всех перечисленных процессов и явлений сегодня при проектировании и строительстве применяются два принципа использования ММГ в качестве основания зданий или сооружений:

  1. многолетнемерзлое состояние основания сохраняют как во время строительства, так и на протяжении эксплуатации здания/сооружения;
  2. ММГ используют в оттаявшем состоянии (оттаивание на расчетную глубину) как до начала строительства, так и в процессе эксплуатации.

Первый принцип используют, когда сохранение многолетнемерзлого состояния грунтов возможно, а также является целесообразным с точки зрения экономических затрат.

Второй принцип применяют, когда деформации ММГ при оттаивании не превышают допустимых значений, а также при несплошном залегании многолетнемерзлых грунтов или при их залегании на неодинаковой глубине от поверхности.

Характеристики пород

К вечномёрзлым относятся породы, находящиеся в мёрзлом состоянии от 3-х и свыше лет. Они характеризуются нестабильной структурой: в период оттаивания значительно оседают из-за нарушения естественной структуры. К деятельной полосе земли относится верхний слой, который оттаивает летом, а и с приходом зимы замерзает. Периоды обильного оттаивания и замерзания приводят к её пучению. Это ухудшает устойчивость, и снижает прочность домов, возведённых на таком покрытии.

Статья в тему:  Использование пистолета для герметика

На глубину деятельного слоя влияют климатические условия и геологический тип залегающей земли. В зависимости от этих факторов его мощность может колебаться в пределах от 0,3 до 4 метров. По мере продвижения к югу, глубина деятельного слоя увеличивается. Максимальную глубину поверхностного слоя имеет земля с открытыми порами, в структуре которых преобладают куски скальных пород и песок.

Деятельные покрытия делятся на:

  • Сливающиеся – в период зимних холодов поверхностный грунт промерзает на всю глубину, и смерзается со своим вечномёрзлым основанием;
  • Не сливающиеся – наличие незамерзающей перемычки между поверхностным слоем и материковым основанием.

Вечномёрзлая толща делится:

  • Непрерывно мёрзлый грунт – состоит из однородной массы земли;
  • В состав слоистой толщи входят прослойки из смёрзшихся пород, льда или слоёв, подверженных воздействию подпочвенных вод.

Земля под основание сооружения может состоять из покрытий любого вида, среди которых наибольшее распространение получили основные типы. К редко встречающимся типам мерзлотных покрытий относятся скальные породы.

В зависимости от состояния, мёрзлые почвы делятся на такие типы:

  • Твёрдомёрзлая порода – относится смерзшийся песок, который в мёрзлом виде обладает характеристиками скальной подошвы.
  • Пластичномёрзлые слои. В их состав входят глинистые почвы. Вследствие содержания в них замёрзшей воды, они подвержены сжатию под воздействием определённой нагрузки;
  • Сыпучемёрзлые покрытия – относится песчаный и гравийный слой. Они даже в мёрзлом виде не скреплены льдом и достаточно рыхлые.
Статья в тему:  Преимущества каркасных домов

В процессе возведения здания следует учитывать особенности и структуру земли, чтобы построенное здание было надежным и долговечным.

Фотогалерея: примеры сооружений на винтовых сваях

Свайный фундамент

Свайные фундаменты практически не подвержены морозному выдавливанию, но обладают сравнительно невысокой несущей способностью (а точнее, для её увеличения порой требуются слишком большие затраты). Они предпочтительны при строительстве на склонах и подтопляемых территориях и надёжнее ленточных в том случае, если верхний слой грунта — просадочный, но под ним, на глубине не более 2–5 м, располагаются плотные породы, на которые можно опереть сваи-стойки. На заиленных грунтах иногда применяют висячие сваи, несущая способность которых обеспечивается силами трения между боковыми поверхностями и грунтом, однако для столь неблагоприятной «геологии» лучше подойдут плитные и комбинированные конструкции, о которых речь пойдёт ниже.

Бетонные сваи могут оснащаться опорными площадками для монтажа деревянной обвязки, хотя чаще выполняют железобетонный ростверк. Фото: «СвайСтройГрупп»

Шаг, необходимую длину и сечение свай определяют по расчёту согласно СП 24.13330.2011.

Забивные и вибропогружаемые сваи изготавливаются на заводе. По прочности они превосходят железобетонные изделия, выполненные на объекте (в том числе с использованием трамбовочных приспособлений). Преимущества забивного (вибропогружаемого) фундамента ещё и в том, что сваи при монтаже уплотняют грунт, благодаря чему их несущая способность увеличивается. Однако необходимо обеспечить проезд на участок сваебойной машины или автокрана с виброустановкой. Стоимость конструкции довольно высока: каждая свая длиной 4 м с учётом монтажа обойдётся в 9–12 тыс. руб.

Статья в тему:  Какую подобрать плотную ткань для штор – велюр или хлопок

Буровые сваи обойдутся на 30–40 % дешевле забивных и оптимально подойдут для дома с не слишком тяжёлыми (брусовыми, бревенчатыми, из пенобетонных, полистиролбетонных или арболитовых блоков). Для возведения такого фундамента не нужна автотехника — достаточно взять в аренду механизированные бур и бетономешалку. Суть технологии в том, что в грунте бурят отверстия диаметром 150–250 мм, надстраивают их опалубкой, при необходимости откачивают воду, а затем опускают в каждую скважину арматурный каркас и заливают бетон и уплотняют его погружным вибрационным устройством. Если грунт осыпается или плывёт, в отверстия предварительно вставляют асбестоцементные обсадные трубы.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector