Руководство по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах

Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов

Сравнение методик расчета фундаментов на морозное пучение

  • Home
  • Все статьи
  • Сравнение методик расчета фундаментов на морозное пучение

Сравнение различных методик расчетов на пучение

Оглавление

1. Два типа воздействия – касательные и лобовые силы морозного пучения

Не смотря на кажущуюся простоту расчета на воздействие морозного пучения есть много нюансов и спорных моментов при его выполнении. В данной статье я попытался упорядочить все имеющиеся знания на эту тему.

В зависимости от положения подошвы фундамента относительно максимальной расчетной глубины промерзания грунта на фундамент воздействуют следующие силы пучения:

1. Касательные силы морозного пучения — воздействуют на боковые поверхности фундамента если его подошва заложена ниже глубины промерзания.

2. Лобовые и касательные силы морозного пучения — воздействуют на фундамент если его подошва заложена выше глубины промерзания.

Согласно примечанию к п. 6.8.10 СП 22.13330.2016 Малозаглубленные фундаменты допускается применять для сооружения пониженного уровня ответственности и малоэтажных зданий при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м. А, например, в Руководстве п. 4.22 говорится что глубина промерзания под подошвой малозаглубленного фундамента должна быть не более 1,0 метра, а под подошвой заглубленного на 0,5 и более — не более 0,5 м.

Если же фундамент не заглублен в грунт вообще (поверхностный фундамент) или заглублен на небольшую глубину и выполнена замена грунта обратной засыпки на непучинистый, то на него будут действовать только лобовые силы пучения:

2. Основные методики расчетов на морозное пучение

Формулы и указания для расчетов на морозное приводятся во многих источниках – нормативных документах, СНиП, СП, пособиях и руководствах. В данной статье приводятся ссылки на некоторые из них:

Расчеты на воздействие лобовых сил морозного пучения выполняются в большинстве источников по формуле (формула из п. 6.2 [4]):

  • n1 – коэффициент перегрузки, равный 0,9;
  • n – коэффициент перегрузки, равный 1,1;
  • N н – нормативная нагрузка на основание в уровне подошвы фундамента;
  • Fф – площадь подошвы фундамента, см2;
  • h1 – глубина промерзания грунта, считая от подошвы фундамента, см.;
  • σ н – нормативное значение нормального давления морозного пучения, создаваемое одним сантиметром промороженного слоя грунта кгс/см3 (по таблице 2 [4]).

Таблица 1. Значение нормального давления морозного пучения

Как видно из формулы и таблицы, для уравновешивания лобовых сил пучения необходимо на каждый 1 кв. метр площади подошвы фундамента приложить вдавливающую нагрузку от 1 до 6 Тонн при 10 см толщины промерзающего слоя под подошвой. Так же очевидно, что лобовое пучение резко возрастает с увеличением толщины слоя промерзающего грунта под подошвой фундамента и уменьшением габаритов подошвы фундамента. Например если толща промерзающего грунта под подошвой фундамента будет иметь мощность 1,5 м то усилие лобового пучения по расчету составит от 15 до 90 Тонн на каждый кв. метр подошвы фундамента.

Например, при глубине промерзания 1,0 м под подошвой фундамента, и размерах подошвы 1,0х1,0 метра в среднепучинистых грунтах для уравновешивания лобовых сил морозного пучения на фундамент должна приходиться сжимающая нагрузка 22 Тонны (включая массу фундамента), а в сильнопучинистых грунтах – 33 Тонны.

Как правило в частном строительстве, если фундаменты не закладывались ниже глубины промерзания, то это малозаглубленные фундаменты с малыми нагрузками, и они будут испытывать деформации пучения (подъем, перекос). В этом случае необходимо выполнить расчеты на подъем и относительную деформацию пучения (перекос) основания под фундаментом по методике [5]. Расчеты деформаций пучения по [5] достаточно сложны, т.к. они учитывают скорость промерзания грунта, его расчетную темпертатуру и др. Максимальные расчетные значения деформаций не должны превышать предельных допустимых значений, приведенных в Табл. 3.1 [5], а так же в соответствии с указаниями п. 6.8.11 СП 22.13330.2016 [8] по таблице Приложения Г (и прим. 6 к таблице) по аналогии с набухающими грунтами (средний допустимый подъем в размере 25% и относительную разность осадок в размере 50% соответствующих предельных деформаций).

Для расчетов на морозное пучение в первую очередь необходимо определить расчетную глубину промерзания грунта.

Глубина промерзания грунта определяется в соответствии с требованиями действующих на сегодняшний день в РФ нормативных документов на основании климатических данных холодного периода года (информацию следует брать из инженерных изысканий, запрашивать на ближайших метеостанциях или принимать по таблицам СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»). Формулы и указания для определения нормативной и расчетной глубины промерзания грунта рассмотрены в этой статье.

Расчеты на морозное пучение встречаются в большом количестве нормативных документов, учебниках, пособиях и др. литературе. В данной статье будет рассмотрено 4 основных расчета из разных источников:

  • по методике СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»;
  • по методике СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» — применительно к талым грнутам;
  • по методике «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах 1979г» (аналогичны, за исключением нескольких отличий, расчету из «Руководство по проектированию опор и фундаментов линий электропередачи и распределительных устройств подстанций напряжением выше 1 кВ»);
  • По методике «Пособия по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83»;

Первые 2 документа – действующие нормативы, включенные в перечень обязательных нормативных документов в области строительства.

Так же существуют и другие источники которые здесь не рассмотрены, например: «Рекомендации по совершенствованию конструкций и норм проектирования искусственных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах с учетом природных условий БАМа», Москва 1981 г.

В заключении будет приведена сравнительная таблица расчетов на пучение, выполненных для одних и тех же фундаментов, но по разным методикам. Фундаменты рассмотрены 2х типов – столбы с прямыми боковыми гранями, и столбчатые фундаменты с уширением в нижней части – с развитой подошвой (анкерные фундаменты), всего 4 типоразмера фундаментов.

3. Расчет на пучение по методике СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»

Данный нормативный документ можно скачать в разделе НОРМАТИВЫ или напрямую по этой ссылке. Это основной норматив в области проектирования фундаментов (кроме районов распространения многолетней мерзлоты), действующий в данный момент (март 2019 г.).

Расчеты на пучение приведены в разделе 6.8 СП 22.13330.2016, основная формула расчета на касательные силы пучения (ф. 6.35):

  • — коэффициент условия работы, принимаемый равным 1,0;
  • — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;
  • τfh — удельная касательная сила пучения («сила смерзания» грунта на поверхности контакта грунт-фундамент). Принимаемая по опытным данным или по таблице 6.12;
  • Afh — площадь сдвига по мерзлым грунтам (площадь поверхности смерзания грунт-фундамент);
  • F — расчетная постоянная нагрузка, действующая на фундамент;
  • Frf – расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания в следстиве трения его боковой поверхностью о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания.

Для фундаментов, имеющих вертикальные грани:

  • Af — площадь сдвига талых грунтов (площадь поверхности контакта талый грунт-фундамент ниже расчетной глубины промерзания);
  • Rf – расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности фундамента.

К сожалению, в данном СП умолчали как вычисляется удерживающая сила для фундаментов, имеющих не вертикальные грани, или имеющих развитую подошву. Эти сведения приходится черпать из других источников.

4. Расчет на пучение по методике СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»

Данный документ можно скачать в разделе НОРМАТИВЫ или напрямую по этой ссылке.

Расчеты на пучение приведены в разделе 7.4 СП 25.13330.2012. Основная расчетная формула точно такая же как и в СП 22. Однако в определении составляющих этой формулы есть существенные отличия:

  • Frf — для фундаментов с анкерной плитой вычисляется не по фактической поверхности контакта грунт-фундамент, а по условной поверхности по периметру анкерной плиты (площадь сдвига равна периметру анкерной плиты, умноженному на толщину слоя талого грунта в пределах фундамента);
  • τfh — удельная касательная сила пучения, принимаемая по таблице 7.8 и существенно больше чем аналогичный показатель в СП 22.13330.
Читать еще:  Как утеплить ленточный фундамент дома снаружи?

Расчет по «Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей» [1] полностью аналогичен расчетам по методике СП 25.13330.2012, включая значения касательных сил пучения.

5. Расчет на пучение по «Пособию по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83»

Данное пособие можно скачать в разделе НОРМАТИВЫ или напрямую по этой ссылке. Расчеты выполняются по п. 2.148…2.154 Пособия.

Расчет по «Пособие по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83» [7] в части фундаментов без анкерной плиты полностью аналогичен расчету по СП 22.13330.2016 (включая коэффициенты по шероховатости поверхности). А вот для фундаментов с анкерной плитой принципиально отличается от всех других методик расчетов:

— вводится сложный понижающий коэффициент к удельной касательной силе пучения (п. 2.154 Пособия к СНиП 2.02.01-83), в зависимости от параметров анкерной плиты. Коэффициент принимается по таблицам и явно имеет какое-то эмпирическое происхождение;

— трение по боковой поверхности для анкерных фундаментов принимается на площадь по периметру анкерной плиты, а не на фактическую площадь боковой поверхности (по аналогии с СП 25.13330.2012).

6. Расчет на пучение по методике «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах 1979г»

Данное руководство можно скачать в разделе НОРМАТИВЫ или напрямую по этой ссылке.

Расчеты на воздействие касательных сил морозного пучения выполняются по пунктам 4.18-4.21 данного Руководства.

Расчет по методике «Руководства по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах 1979г» [4] очень похож на расчет по «Руководство по проектированию опор и фундаментов линий электропередачи и распределительных устройств подстанций напряжением выше 1 кВ» [6], однако в [6] τfh — удельная касательная сила пучения умножается на коэффициенты, в зависимости от глубины промерзания, а в [4] в расчет принимается фиксированное значение этого параметра. Этот расчет принципиально отличается других тем что:

— нагрузка, вдавливающая фундамент так же уменьшается на 0,9 как и удерживающее усилие, а выпучивающая сила увеличена на коэффициент перегрузки 1,1;

— удельные касательные силы пучения принимаются 100, 80 и 60 Тс/м2 для сильно-, средне-, и слабопучинистых грунтов соответственно;

— глубина, в пределах которой учитывается смерзание фундамента с грунтом ограничена 2,0 м;

— для анкерных фундаментов (с уширением в нижней части) вместо трения по боковой поверхности, удерживающая сила вычисляется как удвоенная масса грунта над свесами подошвы.

7. Сравнение результатов расчета на пучение по рассмотренным методикам

Для сравнения расчетных методик были выполнены расчеты четырех разных фундаментов двух типов в разных грунтовых условиях. Типы фундаментов:

Таблица 2. Принятые для расчетов типы фундаменов

Требования к фундаментам на вечномерзлых грунтах

Север и северо-восток России – это на 60 % почвы, которые находятся в состоянии вечной мерзлоты.

Поэтому возведение фундаментов на вечномерзлом грунте – серьезная проблема.

Строительство зданий на таких типах почв требует длительного предварительного этапа до устройства фундамента.

Который предусматривает глубокое инженерное геокриологическое изучение.

Что включают предварительные исследования

После завершения изысканий выполняется проектирование дома и расчет фундамента.

На этом этапе существуют два варианта использования таких грунтов в качестве основания:

  • сохранить вечно мерзлую почву в природном состоянии;
  • проектировать дом при таком расчете, что его основа будет в оттаявшем состоянии.

Первый вариант самый популярный и менее дорогой. Однако выбор может быть сделан только с учетом технико-экономических расчетов и эффективности.

Сохранение состояния грунта

Этот вариант целесообразен для применения, если:

  • имеется значительная мощность многолетнемерзлого грунта;
  • здания производят выделение большого количества тепла и невелики по площади.

Расчет и обоснование этого варианта был произведен в конце прошлого века. Сейчас он общепризнан и позволяет максимально использовать высокие строительные качества вечномерзлых грунтов.

Суть этого принципа сводится к сохранению изначального состояние грунта, как при возведении строения, так и при последующем его использовании. Это приемлемо при экономической целесообразности сохранения грунта в естественном состоянии.

Легче прочего возводить основания на видах вечномерзлых грунтах, не относящихся к пластично-мерзлым. При наличии таких почв возможно уменьшение температуры основания до необходимых значений. При расчете фундаментов, закладываемых на вечномерзлых грунтах, учитываются предполагаемые разрушения и деформации под нагрузкой.

Вследствие чего, чаще всего возводят свайный или столбчатый тип фундаментов. Может быть применен и ленточный фундамент.

В этом случае, основной момент – не допустить изменений вечномерзлого слоя. То есть не дать ему изменить свои свойства от тепла, выделяемого эксплуатируемым зданием. Поэтому подполье устраивают холодным и хорошо вентилируемым (через продухи в цокольной части или забирке).

Оттаивание грунта

Это второй вариант, который применяют реже, и только при условии отсутствия пучинистых почв на строительном участке. В этом случае, деформации почвы при изменениях показателей температур не должны превышать допустимых критических значений.

Его могут оттаивать до устройства фундамента на вечномерзлых грунтах, или производить расчеты, которые допускают возможность их оттаивания во время эксплуатации сооружения.

Глубина заложения основания

Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах требуют расчета необходимой глубины заложения. Если следовать принципу 1, то для различных типов сооружений этот показатель будет различен.

Этот тип оснований имеет существенные преимущества в сравнении с другими, применяемыми на вечномерзлых грунтах. При их устройстве нет необходимости в трудоемких и затратных по времени работах по подготовке котлована. Также они обеспечивают возможность максимальной механизации работ.

Сооружение фундамента этого типа можно проводить в течение всего года. Его конструкция проще, а расход материалов меньше, чем при устройстве других типов.

Фундаменты из свай не проседают, не перекашиваются при глубоком оттаивании почв. Это можно объяснить тем, что сваи и столбы заглубляют на 8 метров и больше. То есть, они располагаются ниже уровня возможного оттаивания вечномерзлых почв.

Свайно-винтовые фундаменты на вечномерзлых грунтах имеют особые характеристики. Для данного типа применяется вид свай, которые ввинчиваются в почву без бурения.

Иногда бурение все же проводится из расчета: размер скважины должен быть равен проектной глубине ее установки, с диаметром сваи меньше диаметра ствола.

Далее производится ввинчивание узкопластного типа сваи с литым цилиндрическим наконечником. Размер диаметра лопасти берется меньше 1,5 к стволу сваи.

Для данного типа глубина закладки основания выполняется на 2 метра больше величины промерзающего и сезонно оттаивающего слоя грунта. Аргументом для такого решения является то, что слой вечномерзлой почвы будет хорошо сопротивляться сжатию.

Остальные типы

Для остальных видов расчет глубины закладки должен исчисляться исходя из следующего показателя: 1 метр больше слоя сезонно оттаивающей почвы.

На насыпном грунте

При проектировании возведения основания на насыпном материале характеристики которого известны.

Глубина закладки не нормируется, а определяется из конкретных условий.

Вариант 2 предусматривает расчет глубины подошвы основания в момент общей оценки слоя сезонно промерзающего грунта и уровня вод в почве.

Все показатели должны учитывать зону оттаивания при эксплуатации здания.

Для начала строительства и основания фундаментов на вечномерзлых грунтах нужны серьезные предварительные расчеты и участие специалистов. Это именно тот случай, когда нужен профессиональный подход к возведению дома.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАБЛЮДЕНИЮ ЗА СОСТОЯНИЕМ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Добавил: Александр Кулагин

Дата: [04.10.2013]

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО НАБЛЮДЕНИЮ ЗА СОСТОЯНИЕМ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

РЕКОМЕНДАЦИИ по наблюдению за состоянием грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1982

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. СОСТАВ РАБОТ В ПЕРИОД ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИИ И ПРИЕМОЧНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

3. Профилактический контроль

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПРИ НЕДОПУСТИМЫХ ДЕФОРМАЦИЯХ И ПЕРЕД РЕКОНСТРУКЦИЕЙ ЗДАНИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1ПРИМЕР РАСПОЛОЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ СКВАЖИН И НИВЕЛИРНЫХ МАРОК ДЛЯ ЗДАНИЯ, ПОСТРОЕННОГО ПО I ПРИНЦИПУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРНЫХ МАРОК НА ФУНДАМЕНТАХ ЗДАНИЙ, ПОСТРОЕННЫХ ПО I ПРИНЦИПУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВАНИИ ЗДАНИИ И СООРУЖЕНИИ

Читать еще:  Черновой потолок с утеплением и пароизоляцией за кв м

ПРИЛОЖЕНИЕ 3УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

ПРИЛОЖЕНИЕ 4ПЕРЕЧЕНЬ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ОСНОВАНИЯМ И ФУНДАМЕНТАМ (ВЕДЕТСЯ В ПЕРИОД ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ В РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И ПЕРЕДАЕТСЯ ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРИ СДАЧЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5АКТ ПРИЕМКИ КОТЛОВАНОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 6ЖУРНАЛ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА ЗАСЫПКИ ПАЗУХ КОТЛОВАНОВ, ОБЩЕГО КОТЛОВАНА, СЛОЕВ ЗАМЕНЫ ГРУНТА, ПОДСЫПОК И НАМЫВА ТЕРРИТОРИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 7ВЫБОРОЧНЫЕ ДАННЫЕ О ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА ФУНДАМЕНТОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 8ЖУРНАЛ УСТАНОВКИ БУРООПУСКНЫХ СВАЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 9ЖУРНАЛ ОТТАИВАНИЯ И ПОГРУЖЕНИЯ ОПУСКНЫХ СВАЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 10АКТ ПРИЕМКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЭТАЖА И ВЕНТИЛИРУЕМОГО ПОДПОЛЬЯ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

ПРИЛОЖЕНИЕ 11ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 12МЕТОДИКА ЗОНДИРОВАНИЯ С ИЗМЕРЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ ГРУНТА

ПРИЛОЖЕНИЕ 13МИКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ В ПОДПОЛЬЯХ ЗДАНИИ, В ОТДЕЛЬНЫХ ОПОРАХ, ЭСТАКАДАХ И т. п.

ПРИЛОЖЕНИЕ 14МЕТОДИКА ОБСЛЕДОВАНИЯ БЕТОНА ФУНДАМЕНТОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 15КОНСТРУКЦИЯ ИНЕРЦИОННОГО ТЕРМОМЕТРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 16ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ТАРИРОВКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ (ЭТС), ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГИРЛЯНД

ПРИЛОЖЕНИЕ 17СОПОСТАВЛЕНИЕ ИЗМЕРЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР И ГЛУБИНЫ ОТТАИВАНИЯ ПОД ЗДАНИЕМ С ПРОЕКТНЫМИ ДАННЫМИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 18РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРИБОРОВ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР В ПРОВЕТРИВАЕМЫХ ПОДПОЛЬЯХ ЗДАНИЙ

Рекомендованы к изданию решением секции по фундаментостроению на мерзлых грунтах Ученого совета НИИОСП.

Содержат основные положения по составу и методике проведения наблюдений за состоянием грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений во время строительства и в эксплуатационный период в зависимости от принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований. Приведены рекомендуемая методика наблюдений, измерительная аппаратура, формы и журналы документации наблюдений.

Для инженерно-технических работников проектных, строительных и контролирующих организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Устойчивость и долговечность зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, существенно зависят от соблюдения принятого в проекте температурно-влажностного режима грунтов в основании и состояния фундаментов. Эти условия должны выполняться с начала строительства и затем в течение всего срока эксплуатации здания и сооружения.

В настоящих Рекомендациях излагается порядок и методика наблюдений за состоянием оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, проводимых согласно требованиям главы СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

Рекомендации составлены канд. техн. наук Г.Н. Максимовым (ответственный исполнитель) и инж. В.П. Беловым — прил. 3, 12, 15, 16 (НИИОСП) с участием канд. техн. наук М.М. Капкина, д-ра техн. наук В.А. Клевцова, канд. техн. наук И.С. Кислана — прил. 14 (НИИЖБ), д-ра техн. наук В.О. Орлова (ПНИИИС), канд. техн. наук А.А. Колесова и инж. В.С. Крижановского (Фундаментпроект). Руководитель темы — канд. геол.-мин. наук Д.И. Федорович.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации составлены к главам СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах», III-9-74 «Основания и фундаменты», III-8-76 «Земляные сооружения», III-3-76 «Приемка в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и сооружений. Основные положения», II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции», а также положениям о проведении планово-предупредительных ремонтов здании и сооружений и другим документам по проведению наблюдений за состоянием грунтов оснований и фундаментов зданий и сооружений.

1.2. Рекомендации распространяются на гражданские и промышленные здания и сооружения, возводимые и возведенные по I и II принципам использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, а также со стабилизацией границы верхней поверхности вечномерзлых грунтов.

1.3. Рекомендации предназначены для проектных и строительных организаций, осуществляющих проектирование, строительство и контроль за качеством работ и соблюдением проектного режима в период строительства зданий и сооружений в соответствии с положениями о производственно-технических отделах СМУ и строительных лабораториях и для эксплуатационных организаций, осуществляющих контроль за состоянием зданий и сооружений и соблюдением установленного для них в проекте эксплуатационного режима согласно положений о проведении планово-предупредительного ремонта зданий.

1.4. Положения Рекомендаций могут быть использованы проектными организациями при разработке программы наблюдений за состоянием фундаментов и грунтов оснований согласно п. 1.5 главы СНиП II-18-76, при проведении авторского надзора, а также при обследовании контролирующими органами ГАСК. (Государственный архитектурно-строительный контроль), заказчиками, мерзлотной службой (инспекцией).

1.5. В состав материалов строительной организации, представляемых при приемке в эксплуатацию законченных объектов, должны входить программа наблюдений, разработанная проектной организацией, результаты наблюдений за состоянием фундаментов и грунтов оснований в период строительства и основные показатели по эксплуатационному режиму, который предусмотрен в период эксплуатации здания (сооружения).

1.6. Первичные материалы наблюдений за состоянием оснований и фундаментов, проводимых в период возведения зданий, а также в период их эксплуатации, должны храниться в эксплуатирующей организации.

1.7. Рекомендации не распространяются на здания и сооружения, находящиеся в аварийном состоянии или подвергнувшиеся деформациям от стихийных бедствий. Соответствующие обследования и наблюдения за состоянием оснований и фундаментов в этих случаях производятся специализированными организациями но особой программе.

2. СОСТАВ РАБОТ В ПЕРИОД ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИИ И ПРИЕМОЧНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

2.1. Наблюдения в период возведения зданий осуществляются производственно-техническими отделами строительно-монтажных управлений и строительными лабораториями по программе, составленной проектной организацией — автором проекта, и под его контролем в порядке выполнения авторского надзора.

2.2. В период возведения зданий и сооружений оборудуются контрольные температурные и гидрогеологические скважины, осуществляют нивелирование фундаментов, в том числе погруженных свай, оборудование на зданиях и сооружениях постоянных нивелирных марок, измеряются отметки подкрановых путей мостовых кранов, водоотводных лотков в технических этажах и подпольях здании, а также тротуаров у зданий и сооружений. Кроме того, контролируется плотность грунтов, уложенных в насыпях, при замене грунтов в выемках и при намыве территории.

2.3. Для зданий, возводимых по I принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, число контрольных температурных скважин, устанавливаемых рядом со свайными или столбчатыми фундаментами, должно быть не менее 2 % общего числа фундаментов. Глубина этих скважин должна быть не менее глубины заложения фундаментов. Температурные скважины рекомендуется располагать у наружных фундаментов, а также у фундаментов, расположенных посредине здания. Если в подполье предусмотрен водоотводный лоток, дополнительно необходимо предусмотреть скважины у одного или двух фундаментов, расположенных вблизи лотка. Обязательна установка температурных скважин у фундаментов, ближайших к подземному вводу или выпуску санитарно-технических коммуникаций, а при надземной их прокладке в местах их погружения в грунт, за пределами здания (прил. 1).

2.4. Для зданий, возведенных с предварительным охлаждением грунтов оснований или их локальным замораживанием, необходимо сохранять температурные скважины, которые были оборудованы в период проведения работ по охлаждению грунтов.

2.5. Постоянные нивелирные марки на зданиях и сооружениях, построенных по I принципу, устанавливаются на угловых фундаментах и в средней части осей здания по наружному его контуру. Рекомендуется применение нивелирных марок дюбельного типа (прил. 2). Если здание имеет осадочные швы, то марки устанавливают на угловых фундаментах и фундаментах, расположенных по обе стороны от осадочных швов.

2.6. Для зданий и сооружений, возводимых по II принципу с предварительным оттаиванием грунтов оснований или с опиранием на несжимаемые грунты, устройство специальных температурных скважин можно не предусматривать.

Примечание. Целесообразно законсервировать две или три термометрические скважины под зданием, пройденные при проведении предпостроечного оттаивания грунтов.

2.7. Для зданий и сооружений, возводимых по II принципу на малосжимаемых грунтах с допущением их оттаивания в процессе эксплуатации зданий, контрольные температурные скважины устанавливают не менее 2 % общего числа фундаментов у наружных рядов фундаментов, а также в центре и на расстоянии от центра на величину 0,25 или 0,4 ширины здания. Скважины бурятся на глубину сжимаемого слоя, но не более 20 м. Если тепловой режим в различных частях здания неодинаков, рекомендуется предусматривать установку дополнительных контрольных температурных скважин.

2.8. Для зданий и сооружений, возводимых со стабилизацией границы верхней поверхности вечномерзлых грунтов, число контрольных температурных скважин должно быть не менее 2 % общего числа фундаментов и они должны устанавливаться у края здания и в середине его на глубину границы верхней поверхности вечномерзлых грунтов плюс 3 м.

2.9. Постоянные нивелирные марки на зданиях, возводимых по II принципу и со стабилизацией верхней границы вечномерзлых грунтов, устанавливаются на угловых фундаментах, на фундаментах, расположенных по обе стороны осадочных швов, а также на двух-трех фундаментах секций между осадочными швами, для зданий и пролетов без мостовых кранов — на колоннах соответствующих осей внутри здания. Нивелировочные марки устанавливают также на дымовых трубах и фундаментах оборудования, неравномерность осадки которого регламентирована главой СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений» и другими документами.

Читать еще:  Снегозадержатели на поликарбонатную крышу

2.10. На городских санитарно-технических сетях, укладываемых в вентилируемых каналах, контрольные температурные скважины устанавливают сбоку канала в пазухах выкопанной траншеи и на границе зеленой полосы, под которой расположен канал. Скважины предусматриваются на глубину расчетного оттаивания плюс 3 м.

2.11. Для бесканальных прокладок коммуникаций контрольные температурные скважины располагаются рядом с трубопроводом и на величину одного-двух расчетных радиусов оттаивания в сторону от трубопровода. Скважины проходятся на расчетную глубину оттаивания плюс 3 м.

2.12. Гидрогеологические скважины под зданиями, построенными по II принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, а также со стабилизацией верхней границы вечномерзлого грунта, закладываются в количестве одной-двух в контуре здания на глубину заложения фундаментов плюс 5 м, а в случае свайных фундаментов — на глубину заложения свай.

2.13. Контрольные температурные и гидрогеологические скважины рекомендуется выполнять в соответствии с рис. 3.

2.14. Наблюдения производятся:

за температурами грунтов оснований, перемещениями фундаментов и гидрогеологическими условиями в период возведения зданий с начала строительства до сдачи объекта в эксплуатацию;

за температурами грунтов оснований — ежемесячно с интервалами по глубине не менее 2 м;

за уровнем грунтовых вод — в период строительства зданий, построенных с допущением оттаивания, в конце летнего периода, для зданий с предварительным оттаиванием грунтов — ежемесячно.

Нивелировка фундаментов производится сразу после их установки в период загружения и на момент сдачи в эксплуатацию.

2.15. Данные наблюдений за состоянием фундаментов и грунтов оснований в период строительства наряду о другой технической документацией (актами приемки строительных котлованов, контроля плотности грунтов насыпей и засыпок, данными о технологии бетонных работ и т.д.) передаются эксплуатирующей организации. Полный состав передаваемой документации приведен в прил. 4-11.

2.16. Уклоны отметок, тротуаров, водоотводных лотков в технических этажах и подпольях зданий, при сдаче здания или сооружения в эксплуатацию должны соответствовать проектным данным. При несоответствии они должны быть исправлены и составлен дополнительный акт на их приемку.

2.17. Приемной комиссии предъявляются также данные об имевших место в период строительства деформациях здания, в том числе о трещинах в ростверках и на стенах зданий и о принятых мероприятиях по их устранению 1 .

1 «Методические указания по техническому обследованию полносборных жилых зданий». — М.: Стройиздат, 1974.

Примечание. На свайные фундаменты, подвергшиеся выпучиванию и осаженные до начальных отметок до их загружения, составляется акт, в котором указывается, какими средствами и насколько была осажена каждая свая.

Фундаменты на вечномерзлых грунтах

Теплоизоляция фундаментов на вечномерзлых грунтах

Вопросы строительства на вечномёрзлых грунтах приобретают всё большую актуальность. Освоение Арктики, где открыты богатые месторождения нефти и газа, становится одной из приоритетных задач развития страны.

Из-за особенностей вечной мерзлоты строительство в данных условиях имеет свою специфику на всех стадиях реализации строительного проекта: инженерных изысканий, проектирования, строительных работ на площадке.

Специфика проектирования объектов на вечномерзлых грунтах

В зависимости от конструктивных и технологических особенностей зданий и сооружений, а также инженерно-геокриологических условий применяется один из следующих принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружений:

  • принцип I – многолетнемерзлые грунты основания остаются в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации сооружения;
  • принцип II – использование в качестве основания предварительно оттаявших грунтов или грунтов оттаивающих в период эксплуатации сооружения.

Для объектов на вечномерзлых грунтах проектируются фундаменты на подсыпках из песчаного грунта с теплоизоляцией, что значительно снижает затраты денег и труда на строительство, но при этом сохраняется высокая надежность зданий и сооружений. Подсыпки под фундаменты зданий сооружаются из песка, щебня, гравий, гравийно- и щебеночно-песчаных смесей. Для возведения объектов на подсыпках в условиях вечной мерзлоты распространены ленточные фундаменты, как наиболее надежные и лучше воспринимающие неравномерные деформации, которые необходимо учитывать на стадии проектирования.

Деформации при промерзании-оттаивании материала подсыпки ниже подошвы фундамента могут быть вызваны следующими факторами:

в материале подсыпки могут оказаться глинистые примеси в количестве выше допустимых, что при промерзании подсыпки вызовет ее пучение;

материал подсыпки может быть недостаточно уплотнен, что при передаче на него полезной нагрузки вызовет неравномерные осадки.

В проекты объектов в условиях вечной мерзлоты в качестве теплоизоляции фундаментов целесообразно закладывать ПЕНОПЛЭКС ® .

В течение многих лет накоплен успешный опыт проектирования, строительства и эксплуатации фундаментов на подсыпках в районах Крайнего Севера по принципу I (сохранение мерзлого состояния грунтов на весь период эксплуатации) с применением ПЕНОПЛЭКС ® . Наличие этой высококачественной теплоизоляции в теле подсыпки существенно снижает мощность (толщину) подсыпки и увеличивает надежность вечномерзлых оснований.

Схема обустройства фундамента на вечномерзлом грунте с теплоизоляцией ПЕНОПЛЭКС ®

Разрез вентилируемого подполья здания с фундаментом.

План раскладки плит ПЕНОПЛЭКС ®

Основным документом, регламентирующим проектирование, служит СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах». В развитие этого и других нормативов ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб» совместно с ФГУП НИЦ «Строительство» разработано «Руководство по применению теплоизоляции из плит полистирольных вспененных экструзионных ПЕНОПЛЭКС ® при проектировании и устройстве фундаментов зданий и опор трубопроводов на подсыпках на многолетнемерзлых грунтах». В настоящее время нормативная методика расчета фундаментов на подсыпке с использованием синтетических теплоизоляторов отсутствует, и данный документ восполняет указанный пробел при строительстве на вечномерзлых грунтах. При создании методики выполнен большой объем аналитических расчетов и разработаны математические модели теплового и механического взаимодействия теплоизолированных фундаментов на подсыпке с вечномерзлыми грунтами.

Специфика строительных работ по устройству фундаментов на вечномерзлых грунтах

Устройству фундаментов на подсыпках должны предшествовать следующие подготовительные работы: вырубка кустарника и корчевка пней; осушение площадки путем устройства водоотводных и нагорных канав, кюветов, лотков и т.п. с отводом воды в пониженные места; устройство подъездных путей и ЛЭП; строительство инженерных сетей до колодцев ввода и заглубленных конструкций, предусмотренных проектом.

При устройстве фундаментов на подсыпках следует избегать оттаивания грунтов в основании подсыпки в период строительства, что достигается ведением работ только в зимнее время после промерзания слоя сезонного оттаивания. При этом следует не допускать попадание в тело подсыпки снега и льда. Для ускорения промерзания слоя сезонного оттаивания рекомендуется в пределах контура подсыпки очищать снег.

Строительство фундаментов на подсыпках начинают с отсыпки рабочего слоя, по которому укладываются плиты ПЕНОПЛЭКС ® , затем, если сооружается здание, то по плитам возводятся фундаменты, после чего отсыпается защитный слой и по нему устраивается бетонная или асфальтовая стяжка. Материал, применяемый для устройства подсыпки, должен быть непучинистым (содержание глинистых примесей не должно превышать 10% по весу), в уплотненном состоянии должен дренировать воду.

При возведении монолитных фундаментов следует руководствоваться нормативными документами на производство бетонных и железобетонных работ, а также местным опытом строительства. После монтажа сборных фундаментов или укладки бетона в монолитный фундамент следует произвести досыпку крупно скелетного грунта до проектной отметки с его тщательным уплотнением

После устройства фундаментов и досыпки грунта надлежит закончить планировку площадки вокруг фундамента с обеспечением стока воды от здания.

Преимущества теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС®для применения в фундаментах с подсыпкой на вечномерзлых грунтах:

  • Из многочисленных преимуществ высококачественной теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС ® наиболее важными для применения в фундаментах на вечномерзлых грунтах являются отличные теплозащитные свойства, высокая прочность и длительный срок службы.
  • Очень низкая теплопроводность материала (0,034 Вт/м-К) обеспечит надежный заслон передаче тепла от фундамента до грунта, который сохранит свое мерзлое состояние на весь период эксплуатации.
  • Теплоизоляция фундамента постоянно находится в нагруженном состоянии, и высокая прочность на сжатие ПЕНОПЛЭКС ® , которая составляет минимум 20 т/м 2 , позволит избежать нежелательных деформаций.
  • ПЕНОПЛЭКС ® сохраняет свои теплотехнические свойства в условиях самой жесткой эксплуатации на протяжении более 50 лет: это показали испытания теплоизоляционных плит на долговечность в НИИ строительной физики (протокол № 132-1 от 29 октября 2001 года).
  • Высококачественная теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС ® и надежная методика расчета фундаментов на вечномерзлых грунтах обеспечивают оптимальные технические решения для объектов в условиях Крайнего Севера.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector