Особенности конструктивных решений фундаментов и технология их устройства в вечномерзлых грунтах Часть 2

При использовании мерзлых грунтов в оттаявшем или оттаивающем состоянии (II принцип) используются способы:

Наиболее эффективны для охлаждения мерзлых и замораживания талых грунтов парожидкостные устройства, называемые различными авторами СОУ, термосваи, криоанкеры, термосифоны, термоколонки, термостабилизаторы и т.п.

Принцип действия парожидкостных термостабилизаторов основан на переносе тепла рабочим веществом (легкоиспаряющейся жидкостью) от более нагретого тела к менее нагретому в циклических процессах испарения и конденсации. На практике обычно в качестве хладоносителя используются хладоны R12, R22, R717 (аммиак), реже R290 (пропан).

Основными техническими характеристиками термостабилизаторов являются: размеры конденсатора (наземная часть), испарителя (подземная часть) и отношение их площадей поверхности (должно быть не менее 1,0); диаметр испарителя и конденсатора; вид хладоносителя и его количество; тепловая нагрузка и термическое сопротивление при заданных условиях на поверхности конденсатора.

В зависимости от назначения и технологии устройства могут быть выделены:

При расположении термостабилизаторов в вентилируемых подпольях или фундаментах, из-за ограниченности высоты, конденсаторы развивают в ширину либо делают их двух – или трехтрубными.

В случае если термостабилизаторы устанавливаются на открытых площадках или по трассам линейных сооружений, то конденсатор должен быть поднят выше уровня снежного покрова. Термостабилизаторы устанавливаются в пробуренные вертикальные или наклонные (горизонтальные) скважины, затрубное пространство заполняется песчано-глинистым либо песчано-цементным раствором.

Для поддержания талого состояния грунтов, используемых в качестве оснований по принципу II, наибольшее распространение получил метод электрообогрева с применением обогревательных проводов или кабелей. Конструктивно нагревающие кабели могут быть уложены либо горизонтально в верхней части основания сооружений, если требуется площадной обогрев, либо вертикально вдоль фундаментов при их локальном обогреве.

Горизонтальный нагревательный кабель укладывается на слой уплотненного песка в соответствии с планом размещения кабеля и закрепляется при помощи шпилек. Для локализации тепла от нагревательного кабеля целесообразна укладка над ним слоя теплоизоляции.

Установка вертикального нагревательного кабеля производится в предварительно пробуренные скважины, обсаженные металлическими трубами диаметром 159 мм. Скважины после погружения вертикального нагревательного кабеля заполняются песчано-цементным раствором в соотношении 1:5, что обеспечивает плотное облегание оболочки кабеля и не допускает местных нагревов, приводящих к нарушению изоляции кабеля.

Для защиты вечномерзлых грунтов оснований от “растепления” и обеспечения устойчивости фундаментов в большинстве случаев используются планировочные насыпи.

Отсыпка насыпи должна проводиться непучинистыми (при промерзании) и непросадочными (при оттаивании) грунтами, обеспечивающими также устойчивость откосов. Кроме того, эти грунты должны обладать высокими фильтрационными свойствами. Таким требованиям удовлетворяют крупнообломочные грунты и пески с содержанием пылеватых и глинистых частиц менее 5%.

В случае отсутствия местных карьеров требуемых грунтов, в конструкциях насыпей должны быть предусмотрены водоотводящий (дренирующий) слой для отвода воды из тела насыпи и дренажные воронки для отвода воды с поверхности насыпи.

Дренажный слой укладывается на глубине 0,3-0,5 м от поверхности насыпи. В качестве этого слоя могут быть использованы: объемная георешетка типа “Геовеб”, заполненная хорошо фильтрующим грунтом – например, крупным песком, гравием с защитой от кольматации пор слоями геотекстиля, либо дренажные маты типа “Полифелт”, которые могут укладываться непосредственно в грунт без каких-либо дополнительных защитных или фильтрационных слоев.

Дренажные воронки, заполняемые крупнообломочным материалом или крупным песком, устраиваются для улучшения поступления поверхностных вод в дренажный слой через насыпь, в случае ее отсыпки слабофильтрующимися грунтами. Воронки располагаются по сетке с шагом 20-40 м.

В теле насыпи для улучшения теплового потока в природные грунты должен быть устроен теплозащитный экран. При I принципе использования грунтов основания он предохраняет мерзлые грунты от оттаивания, при II принципе – талые грунты от промерзания. Кроме того, теплозащитный экран, отсекая поступления холода в грунты подсыпки, расположенные выше экрана, способствует их пионерному оттаиванию в весеннее время.

Теплозащитный экран укладывается под дренажным слоем на глубине не менее 0,5 м от поверхности. Толщина экрана и организация рельефа его укладки определяются теплотехническим расчетом. В качестве теплоизоляционного материала наиболее эффективными являются плиты “Пеноплекс”, обладающие гидрофобностью, малой деформируемостью и высокими теплоизоляционными свойствами.

Для сохранения мохово-растительного слоя отсыпка насыпи должна проводиться (при I принципе) в период схода снега без его предварительной расчистки, когда на поверхности остаются его отдельные скопления. Это позволяет предохранить от оттаивания наиболее неустойчивые верхние слои грунта. Для уменьшения техногенного воздействия в период строительства первый слой насыпи следует отсыпать “от себя” на высоту около 0,5 м, а далее продольным способом с послойным уплотнением.

Для обеспечения устойчивости насыпи крутизна ее откосов должна быть не более предельной, соответствующей, для несвязных грунтов, наклону к горизонтали, равному углу внутреннего трения. Для песчаных грунтов эта величина составляет 30-40°, что соответствует крутизне 1:1,8-1:1,2.

Таким образом, для обеспечения надежности строительства в районах распространения вечной мерзлоты, следует учитывать особенности инженерно-геокриологических условий этих территорий и выполнять полный комплекс работ по подготовке мерзлых грунтов в качестве оснований сооружений.

Похожие записи:

None Found