Способы сохранения вечномерзлых грунтов

Сохранение вечномёрзлого состояния грунтов.

Этот метод целесообразно применять в тех районах, где:

— М.М. имеет значительную мощность;

— сооружения выделяют значительные количества тепла и не занимают больших площадей в плане.

Расчётно-теоретическое и конструктивное обоснование этого принципа было произведено в конце 20-х годов. Однако по такому методу строили здания ещё раньше (Чита, Иркутск). В настоящее же время этот метод является общепризнанным и универсальным, т.к. позволяет наилучшим образом использовать высокие строительные качества любых мёрзлых грунтов. По этому методу построено много промышленных сооружений и целые города (Норильск).

В результате наблюдений за зданиями, фундаменты которых были возведены по 1 принципу, было установлено, что граница М.М. под зданиями со временем поднимается (отсутствие растительности, солнечной радиации). Это способствует ещё большей устойчивости зданий. Стремясь как можно больше снизить влияния теплового выделения здания на мёрзлые грунты, прибегают к проектированию зданий на столбчатых и свайных фундаментах.

Устойчивость фундаментов определяется из условия:

где Q– нормативная сила, удерживающая фундамент от выпучивания;

N – нормативная нагрузка от веса сооружения;

τ_см – нормативная величина сил смерзания грунта к боковой поверхности фундамента, кг /см 2 ;

q – нормативная нагрузка от веса сооружения и грунта на его уступах;

g_с – коэффициент однородности и условий работы.

g₁ – коэффициент перегрузки постоянной нагрузки = 0.9;

g₂ – коэффициент перегрузки сил пучения = 1.1;

2. Допущение протаивания грунта под зданием(второй принцип строительства).

Осуществляется двумя методами:

а) метод приспособлений конструкций фундаментов и надфундаментных строений к неравномерной осадке оттаивающих грунтовых оснований (конструктивный метод).

· температура вечномерзлой толщи грунтов близка к «0°C »;

· грунт при оттаивании относительно мало просадочны S ≤ Su (как правило, относится к гравилистым, щебёночным или песчаным грунтам).

Если величина осадок окажется > допускаемых величин, то переходят к:

б) методу предпостроечного оттаивания — уменьшение осадки оттаявших грунтов осуществляется путём предварительного уплотнения под действием собственного веса.

· основание сооружения имеет неоднородные по сжимаемости в мёрзлом и талом состоянии грунты;

· проектируемое сооружение имеет сосредоточенные избытки тепла (неравномерность оттаивания основания).

Необходимо помнить, что применение того или другого принципа строительства зависит:

· от особенностей возводимых сооружений;

· геокриологических условий места постройки.

Следует иметь в виду, что строить сооружения надо одним из двух принципов.

Не в коем случае не смешивать эти принципы, как для соседних зданий и сооружений, так и для сооружений, расположенных в одном и том же районе. И особенно это относится для отдельного сооружения.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сохранение — мерзлое состояние — грунт

Сохранение мерзлого состояния грунтов достигается путем устройства проветриваемого пространства между поверхностью грунта и днищем резервуара с круглогодичной естественной вентиляцией. При устройстве подсыпок их конструкция и размеры должны определяться на основе технологических расчетов с условием сохранения мерзлого грунта основания под подсыпкой. [1]

Для сохранения мерзлого состояния грунтов оснований существуют и другие методы: устройство колодного ( не отапливаемого) первого этажа зданий ( для размещения коммуникаций — тепловых, газопроводных, водопроводных и пр. [2]

Способ сохранения мерзлого состояния грунтов с помощью устройства специальных подземных охлаждающих каналов применяется для тех промышленных сооружений, у которых весьма значительны нагрузки на пол первого этажа и устройство вентилируемого подполья становится нерациональным, так как в этом случае требуются весьма мощные несущие конструкции. [3]

При сохранении мерзлого состояния грунтов оснований в случае пластичномерзлых, высокотемпературных вечномерзлых ( при температуре их от 0 до — 1 С) грунтов даже незначительное повышение температуры грунтов территории застройки может резко ухудшить механические свойства мерзлых грунтов, а в отдельных случаях и вызвать их прота / ивание. Для избежания такого положения Г. А. Борисовым, М. В. Кимом и Г. А. Пчелкиным был предложен и апробирован в г. Норильске, а в дальнейшем разработан Г. Н. Максимовым, а также и А. А. Коноваловым метод усиления мерзлого состояния грунтов основания — предварительное ( до возведения сооружения) естественное или искусственное охлаждение их на некоторую глубину. [4]

По принципу сохранения мерзлого состояния грунтов построено большинство аэродромов в Заполярье. [5]

Необходимым условием для сохранения мерзлого состояния грунтов является сохранение растительного покрова. Под растительным покровом интенсивность воздействия на грунты солнечной радиации уменьшается в 100 и более раз по сравнению с участками, лишенными растительности. При этом лиственные деревья пропускают под покров леса всего 3 — 5 % падающей радиации. Травяной покров задерживает 54 — 65 % радиации, достигшей поверхности травяного яруса. [6]

Устойчивость сооружений обеспечивается сохранением мерзлого состояния грунтов оснований . Работы ведутся, как правило, в зимний период без нарушения естественного почвенно-растительного слоя тундры. [7]

При ( возведении сооружений по методу сохранения мерзлого состояния грунтов основания должны быть приняты меры, сохраняющие природное состояние мерзлых грунтов, а если во время производства фундаментных работ и будут происходить местные нарушения, то необходимо обеспечить восстановление мерзлого состояния грунтов. [8]

Применяются различные виды фундаментов, возводимых по принципу сохранения мерзлого состояния грунтов оснований : столбчатые бетонные, железобетонные и деревянные ( иногда бутовые); свайные однорядные и двухрядные; фундаментные опоры глубокого заложения и иногда ленточные бетонные или бутовые фундаменты. [9]

Нестабильность свойств грунтов имеет место не только при сохранении мерзлого состояния грунтов , но и при оттаивании грунтов под сооружениями. [10]

В промышленном и гражданском строительстве для отвода тепла и сохранения мерзлого состояния грунтов под отапливаемыми зданиями и сооружениями применяют два способа, успешно оправдавшие себя на практике в течение многих лет: устраивают вентилируемое зимой подполье; под сооружениями прокладывают подземные охлаждающие вентиляционные каналы. Первый способ является основным. [11]

Отметим, что расчет по изложенному способу размеров продухов в проветриваемых подпольях для сохранения мерзлого состояния грунтов основания полностью оправдал себя на практике, примером чего может служить здание ЯЦЭС. [12]

В зависимости от того, по какому методу запроектировано возводить сооружение — по методу сохранения мерзлого состояния грунтов основания или с учетом постепенного их оттаивания, или же с предварительным оттаиванием ( Грунтов — требования к земляным и фундаментным работам будут различными. [13]

Первый тип плотин ( нефильтрующих) может проектироваться в двух вариантах: 1) с сохранением мерзлого состояния грунтов в основании и теле плотины и 2) с учетом оттаивания вечномерзлых грунтов в процессе строительства и эксплуатации плотины. [14]

При сооружении зданий на вечномерзлых грунтах, покрывающих в СССР 49 % суши, для обеспечения устойчивости оснований необходимо сохранение мерзлого состояния грунтов . В этих случаях между полом первого этажа и поверхностью земли принято устраивать проветриваемое пространство, пол же для поддержания на его поверхности требуемой санитарными нормами температуры приходится отапливать, повышая сопротивление его теплопередаче. [15]

Источник

Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник , страница 61

Дальнейший расчет и проектирование фундамента ведут, как и фундаментов со сваями, погруженными в обычные талые грунты, на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов (смотри разд. 4.6). Сопротивление грунта перемещениям заглубленного в грунт ростверка при этом не учитывают.

Для столбов проверяют также условие прочности мерзлого грунта в уровне их защемления:

(8.33)
где M_h и H_h — изгибающий момент и поперечная сила в уровне защемления, определяемые по формулам 4.22; g_c и g_n — коэффициенты условий работы и надежности; R — расчетное сопротивление мерзлого грунта сжатию при его температуре в уровне защемления.

Расчетную схему свайного фундамента как условно массивного не рассматривают, а его осадку не определяют.

Обязательным является расчет фундаментов всех типов на вечномерзлых грунтах по устойчивости против морозного выпучивания. При оценке анкерующей силы F_a, удерживающей фундамент от выпучивания (рис. 8.10), вместо сил трения f_i талого грунта о фундамент ниже глубины промерзания учитывают сопротивление вечномерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности фундамента R_fi, зависящее от его температуры t_zi.

Рис. 8.10Расчетная схема проверки устойчивости фундамента при действии касательных сил морозного пучения

Растягивающее усилие N_p от сил пучения t_f в опасном сечении на уровне границы промерзания грунта определяют по формуле

(8.34)
где q_c — вес части фундамента (сваи, столба), расположенной выше опасного сечения.

По усилию N_p проверяют прочность и трещиностойкость материала ствола сваи и столбов и назначают его армирование.

Способы сохранения грунтов в мерзлом состоянии. Обеспечить сохранность грунтов основания в мерзлом состоянии отапливаемых зданий и сооружений можно путем отвода тепла, выделяемого сооружением в атмосферу. Достигается это следующими способами:

1. Устройством проветриваемых зимой подполий рис.8.11, а;

2. Строительство зданий с холодным первым этажом рис.8.11, б;

3. Устройство теплоизоляции поверхности грунта под полом подвала рис.8.11, в;

4. Возведение зданий на подсыпках рис.8.11, г;

5 . Устройством в основании охлаждающих труб рис.8.11, д;

6. Применение саморегулирующих охлаждающих устройств рис.8.11, е;

7. Заложение фундаментов ниже расчетной зоны оттаивания.

Рис 8.11Способы сохранения вечномерзлого состояния грунтов

а) — устройство вентилируемого подполья, б) — устройство холодного первого этажа, в) — теплоизоляция пола в здании и поверхности грунта, г) — возведение зданий на подсыпках, д) — применение охлаждающих труб, е) — использование саморегулирующих охлаждающих установок.

1- утеплитель, 2- подсыпка, 3- охлаждающие трубы, 4- саморегулирующие охлаждающие установки

Холодные подполья являются наиболее простыми и надежными охлаждающими устройствами. Пол первого этажа устраивается в этом случае на перекрытии, приподнятом над поверхностью грунта. Подполья закрывают с боков, оставляя в стенах продухи. В зимнее время продухи открыты, а в летнее время закрываются.

Роль вентилируемого подполья могут выполнять неотапливаемые помещения первого этажа. Интенсивное охлаждение осуществляется в этом случае через стены. Поэтому стены устраиваются из теплопроводного материала, а окна с одинарным остеклением.

В производственных зданиях или при больших размерах здания в плане под полом устраивают специальные вентиляционные каналы, а в случае выделения тепла в грунт в результате технологических процессов применяют искусственное охлаждение грунтов за счет циркуляции газа или керосина по трубам. Диаметр охлаждающих труб обычно применяются от 0,2 до 0,5 метров.

Вопрос о сохранении вечномерзлого состояния грунтов в основании мостов возникает обычно при переходах через малые и периодически действующие водотоки (малые и средние мосты), где верхняя граница вечномерзлых грунтов находится на небольшой глубине от поверхности.

Предпочтительнее схемы мостов с хорошей продуваемостью подмостового пространства, уменьшающей здесь скопление снега, и с минимальным стеснением руслового потока воды, исключающим размыв дна. На малых водотоках, промерзающих до дна, где ледоход отсутствует, возможно, применение свайно-эстакадных мостов с опорами из сплошных свай небольшого поперечного сечения. При слабом ледоходе используют конструкции безростверковых опор из сплошных столбов круглого или многоугольного сечения, а также из толстостенных оболочек, заполненных бетоном, с увеличенным размером сечений. Защитный слой их арматуры назначают не менее 5 см. При строительстве БАМа для опор таких мостов широко применялись сплошные сборные столбы диаметром 0,8 м /12/.

Сваи и столбы в опорах мостов имеют небольшие массы и поверхности нагрева солнечным теплом, что уменьшает его сток через фундаменты в грунты основания по сравнению с опорами массивного типа. Фундаментные сваи и столбы в таких опорах мостов несут большие продольные нагрузки и лучше противостоят морозному выпучиванию при сезонном промерзании грунтов, их можно надежно заанкерить в основание против сил морозного пучения. Они меньше стесняют русла водотоков.

Массивные опоры мостов устраивают на реках с сильным ледоходом на свайных или столбчатых фундаментах с высоким ростверком. Массивные устои мостов делают обсыпного типа, закрытыми конусами насыпей, что уменьшает их нагрев солнечным теплом, а для лучшего охлаждения их основания в зимний период конусы насыпей обсыпают слоем камня толщиной 0,8-1,0 м.

Большое значение для сохранения мерзлого состояния грунтов в основании опор мостов имеют общестроительные мероприятия: планировка территории с сохранением растительного покрова (подсыпкой) и организованным отводом дождевых и талых вод; организация строительных работ нулевого цикла в зимний период и другие мероприятия, способствующие поддержанию расчетного температурного режима вечномерзлых грунтов основания во время строительства.

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник