В Москве прошла Первая международная научно-практическая конференция «Технологии проектирования и строительства фундаментов на вечномерзлых грунтах», участники которой поделились профессиональным опытом, рассказав о своих наработках и достижениях на страницах журнала «Строительство и городское хозяйство в Санкт-Петербурге и Ленинградской области».

Об особенностях строительства оснований и фундаментов в пределах криолитозоны, и в частности на намывных территориях, на примере города Якутска рассказал заведующий лаборатории инженерной геокриологии Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, д. т. н. Дмитрий ШЕСТЕРНЕВ. Почти вся континентальная территория Якутии представляет собой зону развития сплошной многовековой мерзлоты со средней мощностью 300-400 м, которая только на крайнем юго-западе республики переходит в зону прерывистого распространения.

На территории Якутска многолетнемерзлые грунты распространены повсеместно, а их мощность изменяется в пределах первых сотен метров при значительной дифференциации температур. В институте были проведены исследования и выполнен анализ влияния урбанизации на изменения температуры грунтов на глубине 10 м. В результате проведенных работ установлено, что наиболее широкие диапазоны их изменения характерны для территорий, застроенных 70-160 и более 160 лет назад (соответственно от -2,5 до -6,5°С и от -2,5 до -5,7°С).

На участках города, возраст застройки которых менее 70 лет, температура грунта колеблется в пределах от -1 до -4°С. При этом на намывных грунтах мощностью от 5 до 12 м температуры изменяются в диапазоне положительных и отрицательных значений (от +2,0 до -3,0°С).

В городе получили распространение два способа строительства фундаментов - с сохранением грунтов оснований в многолетнемерзлом состоянии (так называемый «Принцип I») и с использованием вечномерзлых грунтов в качестве основания с допущением формирования чаши оттаивания на расчетную глубину («Принцип II»). Каждый из этих способов требует в последующем соблюдения определенных правил эксплуатации постройки. Так, нормативное техническое состояние зданий, построенных по Принципу I, поддерживается за счет проветриваемых подполий, холодных первых этажей, сезонноохлаждающих устройств, продухов и т. д.

Большая часть зданий и сооружений в Якутске построена вторым способом. Первым способом возведены преимущественно многоэтажные здания, появившиеся в конце второй половины XX столетия, а также малоэтажные каменные здания и сооружения.

Как показали исследования, проведенные сотрудниками Северо-Восточного федерального университета, деформациям подвержены преимущественно малоэтажные здания, построенные первым способом. Это связано с тем, что меры, призванные сохранить подстилающие грунты в мерзлом состоянии, оказались в современных условиях малоэффективными. Деформации зданий, возведенных вторым способом, вызваны преимущественно неравномерным оттаиванием многолетнемерзлых грунтов основания. Поверхностные фундаменты, используемые на подсыпках, в этом случае оказались также малоэффективными.

    Начало истории использования намывных грунтов для строительства зданий относится к середине 60-х годов прошлого столетия, когда в г. Якутске на территории речного порта на намывных грунтах мощностью 2,0~4,5 м были построены здания с сохранением грунтов оснований в многолетнемерзлом состоянии (по Принципу I). Фундаменты строений были свайные, длина свай 6-8 м. Безопасность эксплуатации обеспечивалась проветриваемым подпольем.

Затем в пределах намывной зоны появляется очередное сооружение завода по ремонту автомобилей, которое также было построено первым способом. Размеры здания в плане составили 100x130 м. Намывной слой грунта здесь достигал уже 4-6 м. Чтобы усилить эффект теплового воздействия на сохранение грунтов в мерзлом состоянии, использовалось проветриваемое подполье в сочетании с вентилируемыми каналами. И сегодня эксплуатационные характеристики этого здания находятся в удовлетворительном состоянии.

Самым масштабным примером использования первого способа строительства на намывных грунтах служит микрорайон 202 (МКР 202), возведение которого было осуществлено в 1980-1988 годах. Специалистами Якутского филиала Красноярского ПромстройНИИпроекта была разработана специальная технология двухэтапного намыва грунтов. Для строительства и эксплуатации экспериментальных зданий были опробованы три типа фундаментов: столбчатые, свайные и плитные. В качестве основных фундаментов при строительстве МКР 202 были приняты сборные столбчатые фундаменты, опирающиеся на железобетонную плиту. Мощность намытого слоя песка составляла 6-11 м, глубина заложения фундамента 4,5 м.

Со временем земля под микрорайоном 202 стала подтаивать. Главным виновником были признаны энергетики, а именно утечки из теплотрасс. Однако Дмитрий Шестернев придерживается другой точки зрения. По его мнению, значительный вклад в отступление вечной мерзлоты вносит намывная толща песка. С одной стороны, ее теплопроводность составляет всего 0,5 Вт/м*С, а с другой - с ней связано усиление обводнения в период весенне-летних паводков. В этих условиях проветриваемые подполья не обеспечивают предполагаемого поднятия нижней границы вечной мерзлоты в толщу намытых грунтов.

Установлено, что незначительная мощность намывных грунтов практически не оказывает влияния на термическое состояние подстилающих массивов грунтов, но когда эта мощность превышает глубину потенциального сезонного промерзания, такие грунты становятся теплоизоляторами. В связи с этим на примере МКР 202 необходимо оценить влияние мощности намывных грунтов на температуру нижележащих горизонтов многолетнемерзлых пород, используемых в качестве оснований.

Интересен и такой момент - казалось бы, переход грунтов оснований из мерзлого в талое состояние должен был бы стать причиной значительных деформаций зданий, но этого не произошло. Эксперт предположил, что сборные столбчатые фундаменты, опирающиеся на железобетонную плиту, в результате перераспределения неравномерных деформаций плитой обеспечили техническую устойчивость зданий и сооружений. Таким образом, здания, построенные по Принципу I, в настоящее время, вероятнее всего, эксплуатируются по Принципу II. Это также требует тщательного анализа.

К трем примерам строительства на намывных территориях можно добавить еще один: в конце 1990-х - начале 2000-х годов в прибрежной зоне реки Лены в Якутске был построен комплекс многоэтажных зданий, на этот раз - вторым способом. Это дало возможность использовать подвальные помещения для оборудования автомобильных стоянок.

Дмитрий Шестернев считает, что необходимо создавать новые или применять уже существующие проверенные типы поверхностных фундаментов, в том числе и на намывных грунтах. К такому типу фундамента можно отнести поверхностные проветриваемые фундаменты, которые уже апробированы при строительстве малоэтажных каменных зданий в Норильске и Игарке. Причем эти типы фундаментов, в зависимости от геокриологических условий, можно использовать при строительстве как по Принципу I, так и по Принципу II. При этом проектные решения при строительстве новых кварталов в г. Якутске и в других областях криолитозоны Сибири должны разрабатываться индивидуально и учитывать существующие геокриологические условия и динамику их изменения в пространстве и во времени с учетом климатических тенденций и воздействия техногенной нагрузки.

Строительство на намывных грунтах мощностью меньше мощности потенциального сезонного промерзания грунтов при прочих равных условиях целесообразно вести первым способом (по Принципу I), при большей мощности потенциального сезонного промерзания грунтов - вторым (по Принципу II).

Основным типом фундаментов при строительстве на намывных грунтах, исходя из опыта строительства в г. Якутске, следует считать плитный фундамент.

Руководитель Управления государственного строительного и жилищного надзора Республики Саха (Якутия) Вера КУЗАКОВА затронула тему нормативной базы контроля строительства в условиях вечной мерзлоты. При усиливающейся ограниченности городских территорий все чаще под застройку попадают участки, считающиеся условно-благоприятными, которые требуют усиления грунтового основания.

Организации, занимающиеся контролем состояния оснований и фундаментов, в Якутске появились лишь с 1970-х годов, с началом массового строительства крупнопанельных домов на свайном фундаменте с заложением до глубины 8 м. К настоящему времени в базе Госстройжилнадзора PC (Я) накоплены результаты более 4500 замеров по 1333 температурным трубкам по г. Якутску, начиная с 1937 года. Результаты актуализируются, пополняя базу с последующей обработкой в системе Arcgis.

Как отметила Вера Кузакова, изыскатели нередко ограничивают свои исследования территорией будущего объекта, предоставляя, таким образом, проектировщикам недостаточную информацию.

К усложнению строительства может привести множество факторов. Так, повышаются риски точечной застройки в условиях отсутствия системы водоотведения. Использование высокодисперсных материалов без контроля уплотнения для подсыпок на придомовых территориях часто приводит к просадкам грунта. Виновником этого являются аварии на инженерных сетях, которые вызывают суффозионный вынос грунта в канализационный коллектор.

В условиях криолитозон нельзя ограничиваться исследованиями грунтов перед строительством, контролем состояния оснований и фундаментов во время строительства, также следует продолжать мониторинг в процессе эксплуатации здания и сооружения.

Как показывают обследования, на севере республики основания фундаментов построек частично утратили несущую способность в результате землетрясения. Это усугубилось нарушением правил эксплуатации зданий. В центральной части Якутии несколько лет подряд дороги разрушаются наводнениями, оползнями и селями. На юге города Якутска в результате воздействия природных и техногенных факторов происходит разрушение дорожного полотна в результате образования пучин и т. д.

С 2012 года отдел мерзлотного надзора Управления госстройжилнадзора PC (Я) занялся мониторингом введенных зданий, начатым еще при их строительстве. И уже получает тревожную статистику. К примеру, анализ температурного режима грунтов здания, введенного в эксплуатацию в 2012 году и расположенного на севере Якутска, показал, что через два года эксплуатации произошло увеличение глубины слоя сезонного протаивания по сравнению с проектным на 0,5 м.

Вера Кузакова подчеркивает, что мониторинг при строительстве и эксплуатации не может ограничиваться замерами температур. Его нужно проводить, опираясь на актуализированный СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» - СП 25.13330.2012. Документ предусматривает геотехнический мониторинг с перечнем контролируемых параметров. К сожалению, он носит рекомендательный характер. А также отсутствует конкретность в информировании «...заинтересованных сторон о выявленных отклонениях контролируемых параметров». Эксперт убеждена, что Правила должны стать обязательными в применении.

Мониторинг состояния вечномерзлого грунтового основания фундаментов, проводимый в процессе строительства и эксплуатации зданий, должен включать наблюдения за сезонными изменениями температуры грунтов основания конкретного объекта и за состоянием фундаментных конструкций. Основанием для данного мониторинга должна являться проектная документация, разработанная на основании обязательных к применению нормативных документов и иметь целью долговременную и безопасную эксплуатацию. Контроль же исполнения положений мониторинга в субъектах необходимо возложить на специально созданные структуры, обладающие правом проведения надзорных мероприятий. А именно: осуществлять надзор за исполнением требований по эксплуатации | зданий, расположенных в зонах вечной мерзлоты; надзор за своевременным проведением детального обследования зданий. В полномочия также следует включить надзор за проведением ремонта аварийных и ветхих зданий.

Дата публикации: 12/01/2015 11:33

Дата последнего обновления: 12/01/2015 11:34