Фундаменты из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах
Отдел продаж
Запись на геологию
Последнее обновление 07.08.2024

Фундаменты из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах

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

Мерзлый грунт имеет отрицательную или нулевую температуру,
содержит видимые ледяные включения и/или лед-цемент, а также
характеризуется криогенными структурными связями.
В зависимости от продолжительности периода, когда грунты находятся в мерзлом состоянии (имеют отрицательную температуру и лед в своем составе), выделяют:
многолетнемерзлый грунт
находится в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет
сезонномерзлый
грунт
находится в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона
В России 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. Процесс развивается 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, а следовательно, количества тепла, возникающего в результате бытовой и производственной деятельности;
  • термокарстовые просадки в результате интенсивного таяния ММГ. Спровоцировать этот процесс может попадание в грунт даже незначительного количества тепла, при этом величина просадки может доходить до нескольких метров.
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;
  • медленное сползание грунта по склону (солифлюкция);
  • поверхностные оползни, которые происходят из-за увлажнения грунта при оттаивании.
Учитывая все процессы и явления, при проектировании и строительстве применяются
два принципа использования ММГ в качестве основания зданий:
  • многолетнемерзлое состояние основания сохраняют как во время строительства, так и на протяжении эксплуатации здания/сооружения;
  • 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 возможно, а также целесообразно с финансовой точки зрения.
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.

Расчет фундаментов из винтовых свай
в многолетнемерзлых грунтах

Возможность устройства в ММГ фундаментов из винтовых свай предусмотрена СП 25.13330 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

В соответствии с п. 6.3.9. данного нормативного документа «при устройстве свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах допускается применять виды и конструкции свай, предусмотренные СП 24.13330, в том числе буронабивные, сваи-оболочки, а также составные (комбинированные) сваи из разных материалов».

При выполнении расчета винтовых свай в ММГ, отнесенность их к группе вертикально нагруженных висячих свай позволяет использовать единые принципы расчета.

В то же время в соответствии с п. 7.3.5. СП 25.13330 «расчет усилий в элементах фундаментных конструкций и реактивных давлений грунтов следует выполнять, как правило, численными методами на основании уравнений строительной механики с учетом зависимостей реактивных давлений от неравномерных осадок основания. При этом оттаивающее основание допускается рассматривать как линейно-деформируемый слой конечной толщины. Допускается применять другие расчетные схемы, в том числе с использованием вероятностных методов расчета, учитывающих статистическую неоднородность основания. При расчете оснований и фундаментов по деформациям среднее давление на основание под подошвой фундамента от основного сочетания нагрузок не должно превышать расчетного давления на основание R, определяемого в соответствии с СП 22.13330 по расчетным характеристикам оттаивающих грунтов».

Это подтверждает и опыт компании «ГлавФундамент». Было установлено, что расчеты численными методами демонстрируют лучшую сходимость с результатами полевых испытаний грунтов винтовыми сваями при действии статической вдавливающей нагрузки.

Для предварительных расчетов фундаментов из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах необходимы:
  • инженерно-геологический разрез;
  • сводная таблица физико-механических и геокриологических характеристик грунта;
  • карта фактических материалов;
  • результаты измерений коррозионной агрессивности грунтов.
Фундаменты из винтовых свай в многолетнемерзлых грунтах

Особенности погружения и эксплуатации
винтовых свай в ММГ

Для погружения винтовых свай в условиях многолетней мерзлоты используется лидерное бурение на глубину погружения шнеком, диаметр которого равен диаметру сваи. Нагрузка на лопасть во время установки в этом случае минимальна. Более того, по характеру взаимодействия с грунтом сваи, эксплуатируемые в ММГ, относятся к сваям-стойкам.
Таким образом, применение винтовых свай с литым наконечником в ММГ, как правило, не является целесообразным.
Полезна ли Вам информация на данной странице?
Узнайте стоимость будущего фундамента
Комментарии
Читайте также