Анализ современного опыта исследований и практических решений

Изучение практических наработок в отечественной строительной отрасли сообщают следующее. Строительная научно-нормативная база на достаточно глубоком уровне ведет исследование вопросов инженерной подготовки северных территорий, вырабатывая при этом как теоретические рекомендации, так и практические решения. Можно отметить, что подход к изучению специфики участков с вечномерзлыми грунтами приобрел отраслевую направленность. В качестве примера привожу ВСН 33−82. Данная инструкция составлена в развитие СНиП 11−18−76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» с учетом особенностей проектирования и строительства нефтепромысловых сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Инструкция дает структурированные рекомендации, необходимые к применению при инженерной подготовке и вертикальной планировке в исследуемых условиях:

Вертикальная планировка:

• — срезкой неровностей бульдозерами при льдистости л<0.03;
• — заменой льдистых и сильнольдистых грунтов крупноскелетными;
• — насыпью из крупноскелетных или песчаных грунтов.

Инженерная подготовка строительных площадок:

Борьба с термокарстом и оврагообразованием, отвод поверхностных и грунтовых вод, борьба с наледями и т. п.;

• — отвод поверхностных вод вертикальной планировкой и лотками;
• — отвод поверхностных вод с помощью маломощных перекачивающих установок;
• — защита от затопления водоотводными валами, мерзлотными валиками;
• — борьба с грунтовыми наледями, противоналедными валами, мерзлотными поясами;
• — укрепление и засыпка участков активного размыва;
• — лесомелиоративные работы;
• — понижение температуры пород охлаждающими установками;
• — устройство теплоизолирующей подсыпки;
• — осушение территории.

Противопучинистые мероприятия: Борьба с термокарстом и оврагообразованием, отвод поверхностных и грунтовых вод, борьба с наледями и т. п.;

• — гидромелиоративное осушение, защита от затопления;
• — тепломелиоративные: утепление торфом, опилками, мхом, шлаком и т. д., электропрогрев;
• — замена пучинистых грунтов крупноскелетными.

Сохранение и понижение температуры грунтов по I принципу:

естественным промораживанием;

теплоизолирующими грунтовыми подсыпками;

горизонтальными охлаждающими каналами, размещающимися в теле насыпи;

автономными охлаждающими установками-термосваями;

вертикальными воздушными охлаждающими установками;

твердой углекислотой в вертикальных скважинах летом.

Рисунок 3.1 Инженерная подготовка строительной площадке в условиях вечномерзлых грунтов (начало схемы).

Рисунок 3.2 Инженерная подготовка строительной площадке в условиях вечномерзлых грунтов (конец схемы) Из практических решений можно отметить следующие рекомендации для насыпей. Насыпи на малольдистых (сыпучемерзлых) грунтах проектируются из песчаных грунтов с ограничением глубины оттаивания по расчету на допустимую осадку конструкции. Насыпи на льдистых основаниях следует проектировать из песчаных грунтов с укладкой слоя теплоизоляции под откосной частью и на берме. Насыпи на сильнольдистых основаниях проектируют из песчаных грунтов в соответствии с поперечным профилем.

Рисунок 4. Типы профилей дорожных насыпей на вечномерзлом основании.

Помимо нормативных документов, разработки и поиски практических решений ведутся на других уровнях строительной инженерии. В качестве иллюстрации можно обозначить конструкцию дренажной стенки для осушения грунтов в районах многолетней мерзлоты. Изобретение относится к области строительства и предназначено для постоянного удаления свободной воды из многолетнемерзлых и сезонномерзлых грунтов по мере их оттаивания, а также для отвода проникших в грунт фильтрующих атмосферных осадков.

Дренажная стенка состоит из протяженной щебенчатой конструкции в грунте, закрытой от дневной поверхности. Она имеет соответствующую мощности осушаемого слоя глубину, постоянную ширину по всей глубине, замкнутую изоляцию состава стенки от заиливания, выполненную по всей площади ее поверхности минеральным фильтрующим материалом. Сверху стенка защищена отдельной частью такой же стенки высотой 200−600 мм в самостоятельной замкнутой фильтрующей изоляции, независимой от основного тела стенки. Обеспечивается надежная работа дренажа в районах многолетнемерзлых грунтов, решается проблема инженерной подготовки территории строительства в этих районах, а также резко повышается скорость удаления грунтовой воды во всех случаях и особенно при мелкодисперсных грунтах с низким коэффициентом фильтрации. Техническим результатом предлагаемого устройства является устранение указанных вредных факторов (исключающих нормальную работу) за счет его особой конструкции и защиты.

В разрезе механики и состояния грунта дренажная щебенчатая стенка работает совместно с грунтом, как одно целое. Фронт промерзания и оттаивания стенки по глубине перемещается одновременно с окружающим грунтом с небольшим запаздыванием при промерзании и разным опережением при оттайке (благодаря преимущественному переносу воды из более теплых мест), что способствует заблаговременному удалению свободной воды в обоих случаях, с исключением подпора ее, замерзания и пучения. Для грунтов с низким коэффициентом фильтрации это единственный способ сглаживания всех неблагоприятных сезонных проявлений.

Рисунок 5. Конструкция дренажной стенки для осушения грунтов Из приведенной выше информации следует сделать следующий вывод: при инженерной подготовке территорий в зоне вечномерзлых грунтов необходимо строго соблюдать весь комплекс мероприятий, разработанных нормативно-строительной базой. Следует подбирать из арсенала средств и методов наиболее соответствующие ситуации, поставленной задаче, техническому оснащению и бюджету.