Мероприятия против пучения грунтов и борьба с наледями

 

При строительстве в районах вечной мерзлоты особое внимание обращают на опасность пучения грунтов, так как в суровых климатических условиях оно проявляется значительно сильнее. Наиболь­шую опасность представляют различные пылеватые грунты, песчаные и глинис­тые, залегающие в пределах деятельного слоя и находящиеся в увлажнен­ном состоянии. К ним относятся также и крупнообломочные грунты, если содер­жание в них частиц размером

< 0,1 мм превышает 30% по весу. Большое значение для нормальных условий работы фундаментов имеет, как уже указывалось, правильный выбор площадки, сложенной наиболее сухими непучинистыми грунтами, их осушение и защита от проникания атмосферных осадков.

Силами, противодействующими пучению, являются нагрузка от сооружения Р^н и вес фундамента Q^н, а также силы смерзания с боковой поверхностью фундамента, если он заглублен в вечную мерз­лоту. Считают, что выпучивание фундамента не произойдет, если соблюдено условие

(рис. 3.3.)

 

kmu Σ τ^н_i h_i + n₁(Р^н + Q^н)≥ n₂ τ^н_в F_a (3.3.)

 

где km – произведение коэффициентов однородности и условий работы, принимаемое равным 0,9;

n₁ - коэффициент перегрузки для постоянных сил Р^н и Q^н, который берут равным также 0,9;

n₂ - коэффициент перегрузки для сил пучения, принимае­мый при сливающейся и несливающейся мерзлоте со­ответственно равным

1,2 и 1,4;

τ^н_в - удельная нормативная сила пучения, которую счи­тают по опытным данным для районов с температурой на глубине 10 м выше -3º

и ниже -3º С соответст­венно равной 8 и 6 кПа

F_a - площадь боковой поверхности фундамента, по которой происходит смерзание с грунтом деятельного слоя;

n, и,τ^н_i и h; - имеют те же значения, что и в формуле.

 

 

 

Рис. 3.3. Схема к расчету фундамента на выпучивание

 

 

В изложенном расчете предполагается симметричное промерза­ние грунта у фундамента, что фактически и имеет место в практике возведения сооружений с сохранением мерзлоты в их основании. Из расчета видно также, что фундамент, заанкеренный в слое веч­ной мерзлоты, работает под влиянием сил пучения на растяжение. Поэтому такие фундаменты делают из железобетона, а для неот­ветственных и временных сооружений применяют и дерево.

Для уменьшения сил смерзания с грунтом фундаменты в преде­лах деятельного слоя рекомендуют применять с гладкой боковой поверхностью и обсыпать их гравием, щебнем, пропитанным нефтью, крупным песком и другими непучинистыми материалами. Однако такие обсыпки полезны лишь тогда, если в них не будет накапливаться вода.

Если подошва фундамента не достигает слоя вечной мерзлоты, то в расчете на выпучивание взамен сил смерзания с ней учитывают сопротивление сил трения. Ориентировочно считают, что это сопро­тивление равно 2 кПа для глинистых и 3 кПа для песчаных грунтов.

Серьезные трудности при строительстве на вечной мерзлоте возникают в связи с наледными явлениями. Их часто удается избежать правильным выбором площадки, где образование наледей не наблюдалось. Однако полной гарантии это все же не дает, так как вследствие изменений в естественном режиме местности, вызванном строительством, наблюдались случаи появления наледей в тех ме­стах, где их раньше не было.

Активными средствами борьбы с наледями являются осушение площадки строительства и устройство постоянных и сезонных мер­злотных поясов, размещаемых на пути притока грунтовых вод к сооружению.

Для устройства постоянного пояса заранее, еще летом, отрывают широкую канаву или траншею, располагая ее примерно перпендикулярно направлению потока грунтовых вод. По линии этой выра­ботки зимой происходит более глубокое промерзание грунта и в нем создается перемычка, преграждающая путь грунтовой воде.