Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

  При определении расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов, используемых в качестве основания в оттаивающем или оттаянном состоянии (принцип II), коэффициент надежности по грунту g_g следует устанавливать:

  а) для расчета оттаивающих оснований  по деформациям с учетом совместной работы сооружения (фундаментов) и деформируемого основания (п. 4.27) – в соответствии с ГОСТ 20522–75 при доверительной вероятности a, принимаемой в соответствии с нормами проектирования конструкций сооружения, но не менее 0,95;

  б) для расчета оттаивающих оснований  по деформациям без учета совместной работы основания и сооружения (п. 4.26), а также при предварительном оттаивании грунтов (4.32) – при доверительной вероятности a, принимаемой согласно СНиП 2.02.01–83.

  При определении расчетных значений физических и теплофизических характеристик грунтов коэффициент надежности по грунту g_g допускается принимать равным 1,0.

  2.9. Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности,  возводимых с сохранением мерзлого  состояния грунтов, а также для выполнения предварительных расчетов оснований и привязки типовых проектов к местным условиям, расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов R, R_af и R_sh допускается принимать по их физическим характеристикам, составу и температуре в соответствии с табличными данными, приведенными в рекомендуемом приложении 2; расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в этих случаях допускается принимать по таблицам обязательного приложения 1.

  Примечание. Здесь и далее класс ответственности сооружений принят согласно "Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций", утвержденным Госстроем СССР.

3. Основные положения проектирования  оснований и фундаментов

Принципы  использования вечномерзлых грунтов в качестве основания

  3.1. При строительстве на вечномерзлых грунтах в зависимости от конструктивных и технологических особенностей зданий и сооружений, инженерно-геокриологических условий и возможности целенаправленного изменения свойств грунтов основания применяется один из следующих принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружений:

  принцип I – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

  принцип II – вечномерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

  3.2. Принцип I следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния. На участках с твердомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать, как правило, использование вечномерзлых грунтов по принципу I.

  При строительстве на пластичномерзлых грунтах следует, как правило, предусматривать  мероприятия по понижению температуры (пп. 3.10–3.13) до установленных расчетом значений, а также учитывать в расчетах оснований пластические деформации этих грунтов под нагрузкой согласно указаниям пп. 4.20–4.22.

  3.3. Принцип II следует применять при  наличии в основании скальных  или других малосжимаемых грунтов,  деформация которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения, при несплошном распространении вечномерзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-геокриологическим условиям участка при сохранении мерзлого состояния грунтов основания не обеспечивается требуемый уровень надежности строительства.

  3.4. Выбор принципа использования  вечномерзлых грунтов в качестве  основания сооружений, а также  способов и средств, необходимых  для обеспечения принятого в проекте температурного режима грунтов, следует производить на основании сравнительных технико-экономических расчетов.

  3.5. В пределах застраиваемой территории (промышленный узел, поселок, городской  микрорайон и т. д.) надлежит предусматривать, как правило, один принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований. Это требование следует учитывать также при проектировании новых и реконструкции существующих зданий и сооружений на застроенной территории, размещении мобильных (временных) зданий и прокладке инженерно-технических сетей.

  Применение  разных принципов использования  вечномерзлых грунтов в пределах застраиваемой территории допускается на обособленных по рельефу и другим природным условиям участках, а в необходимых случаях – на природно-необособленных участках, если предусмотрены и подтверждены расчетом специальные меры по обеспечению расчетного теплового режима грунтов в основании соседних зданий, возведенных (или возводимых) по принципу I (резервирование зон безопасности, устройство мерзлотных и противофильтрационных завес и т. п.).

  3.6. Линейные сооружения допускается  проектировать с применением  на отдельных участках трассы  разных принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания. При этом следует предусматривать меры по приспособлению их конструкций к неравномерным деформациям основания в местах перехода от одного участка к другому, а при прокладке их в пределах застраиваемой территории следует соблюдать требования, предусмотренные п. 3.5. 

Глубина заложения фундаментов

  3.7. Глубина заложения фундаментов,  считая от уровня планировки (подсыпки  или срезки), назначается с учетом  требований СНиП 2.02.01–83 и принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружения и должна проверяться расчетом по устойчивости фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов согласно указаниям пп. 4.41 и 4.45.

  3.8. При использовании вечномерзлых  грунтов в качестве основания  по принципу I минимальную глубину  заложения фундаментов d_min необходимо принимать по табл. 1 в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунта d_th, определяемой согласно обязательному приложению 3.

Таблица 1

  3.9. При использовании вечномерзлых  грунтов в качестве основания  по принципу II минимальную глубину  заложения фундаментов d_min следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01–83 в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта d_f, определяемой согласно обязательному приложению 3, и уровня подземных вод, который принимается с учетом образования под сооружением зоны оттаивания грунта.

  Допускается закладывать фундаменты в слое сезонного  промерзания–оттаивания грунта, если это обосновано расчетом оснований и фундаментов (п. 4.45).

  Устройство  оснований и фундаментов  при использовании  вечномерзлых грунтов по принципу I

  3.10. При использовании вечномерзлых  грунтов в качестве оснований  сооружений по принципу I для сохранения  мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима в проектах оснований и фундаментов необходимо предусматривать: устройство холодных (вентилируемых) подполий или холодных первых этажей зданий (п. 3.11), укладку в основании сооружения охлаждающих труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов (п. 3.12), установку сезоннодействующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов – СОУ (п. 3.13), а также осуществление других мероприятий по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания.

  Выбор одного или сочетания указанных  мероприятий должен производиться на основании теплотехнического расчета с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружения, опыта местного строительства и экономической целесообразности.

  3.11. Холодные (вентилируемые) подполья  с естественной или побудительной  вентиляцией следует применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основаниях жилых и промышленных зданий и сооружений, в том числе сооружений с повышенными тепловыделениями. Требуемый тепловой режим вентилируемого подполья устанавливается теплотехническим расчетом согласно обязательному приложению 4.

  Подполья  в соответствии с теплотехническим расчетом и условиями снегозаносимости допускается устраивать открытыми, с вентилируемыми продухами в цоколе здания или закрытыми; при необходимости у продухов следует устраивать вытяжные или приточные трубы, располагая воздухозаборные отверстия выше наибольшего уровня снегового покрова. Закрытые подполья, а также холодные первые этажи зданий рекомендуется устраивать при ширине зданий до 15 м и среднегодовых температурах грунта ниже минус 2° С.

  Высота  подполья должна приниматься по условиям обеспечения его вентилирования, но не менее 1,2 м от поверхности планировки грунта до низа выступающих конструкций перекрытия; при размещении в подполье коммуникаций – по условиям свободного к ним доступа, но не менее 1,4 м. Под отдельными участками сооружения шириной до 6 м при отсутствии в них коммуникаций и фундаментов высоту подполья допускается уменьшать до 0,6 м.

  Поверхность грунта в подполье должна быть спланирована с уклонами в сторону наружных отмосток или водосборов, обеспечивающих беспрепятственный отвод воды, и иметь, как правило, твердое покрытие.

  3.12. Охлаждающие трубы или каналы, а также вентилируемые фундаменты  можно устраивать с естественной  или побудительной вентиляцией и их следует преимущественно применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основании сооружений с полами по грунту, при устройстве малозаглубленных или поверхностных фундаментов на подсыпках, а также мобильных зданий и зданий в комплектно-блочном исполнении.

  Охлаждающие трубы, каналы и вентилируемые фундаменты следует укладывать выше уровня подземных  вод, как правило, в пределах подсыпки из непучинистого грунта с уклонами в сторону объединительных коллекторов. Для уменьшения теплопритока в грунт и высоты подсыпки под полами сооружения следует предусматривать укладку тепло- и гидроизоляции.

  Теплотехнический  расчет оснований при использовании  указанных систем охлаждения грунтов  следует производить согласно указаниям п. 4.15.

  3.13. Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) следует применять, как правило, в сочетании с другими охлаждающими устройствами для сохранения мерзлого состояния грунтов оснований, для повышения несущей способности опор линейных сооружений в пластичномерзлых грунтах, а также для создания ледогрунтовых завес, восстановления нарушенного при эксплуатации сооружения теплового режима грунтов в его основании и в других целях.

  3.14. Вентилируемые подполья или другие  виды охлаждающих устройств при  возведении фундаментов на пластичномерзлых грунтах следует проектировать исходя из условия обеспечения ими требуемого понижения температуры грунтов при эксплуатации сооружения. Для сокращения сроков строительства и повышения расчетных нагрузок на фундаменты следует предусматривать предварительное (до возведения сооружения) охлаждение пластичномерзлых грунтов (путем очистки поверхности от снега, с помощью СОУ и т. д.) при последующем поддержании расчетного температурного режима грунтов за счет постоянно действующих охлаждающих устройств.