Мерзлыми называются грунты, имеющие температуру от нуля и ниже, и содержащие в своем составе воду в замороженном состоянии. Мерзлые грунты различных типов занимают более половины всей территории Российской Федерации. В связи со структурной неустойчивостью возведение фундаментов на мерзлых грунтах имеет ряд особенностей.
Особенности работы основания фундаментов на мерзлых грунтах
В соответствии с классификацией, грунты делятся на вечномерзлые и сезонномерзлые. В сравнении с талыми, грунты мерзлого типа помимо трех основных компонентов (твердые частицы, газы и вода в жидком состоянии) дополнительно содержат включения льда.
Физико-механические характеристики основания фундаментов на мерзлых грунтах изменяются в зависимости от показателей влажности и температуры. При понижении температуры прочность грунта повышается и наоборот, когда грунт оттаивает, его прочность снижается. Вследствие уплотнения грунта при оттаивании основание просаживается, вызывая деформации в фундаментах и конструкциях здания, расположенных выше.
Основными проблемами основания фундаментов на мерзлых грунтах являются:
- морозное пучение (увеличение грунта в объеме при его замерзании);
- морозобойные трещины (актуальны для северных районов с суровым климатом);
- термокарсты (неравномерные осадки основания при оттаивании);
Фундаменты на мерзлых грунтах: особенности строительства
Во избежание нарушения работы строительных конструкций зданий и сооружений, при строительстве на мерзлых грунтах необходимо предусматривать мероприятия, исключающие их пучение и просадки вследствие изменения температуры и влажности. Мероприятия по устройству фундаментов на сезонномерзлых грунтах, обладающих пучинистыми свойствами, следующие:
- заложение фундамента или свайного ростверка ниже уровня промерзания грунта;
- исключение возможности насыщения грунтов водой в зоне их промерзания;
- устройство теплоизоляции, исключающей промерзание грунта ниже подошвы фундамента или ростверка;
- конструктивные мероприятия, направленные на снижение деформации фундаментов зданий и сооружений.
Технология строительства на вечномерзлых грунтах может основываться на одном из двух принципов: с сохранением мерзлого состояния основания и с его оттаиванием.
При строительстве по первому принципу основным способом исключения теплового влияния здания на основание фундамента является организация вентилируемых подполий (открытые подполья или продухи в фундаментных конструкциях). В случае строительства на свайных фундаментах устраивается высокий ростверк (ростверк, поднятый над уровнем грунта).
Оттаивание мерзлого основания, при строительстве по второму принципу, может производиться как до начала строительства, так и постепенно в процессе эксплуатации уже построенного здания. Предварительное оттаивание основания более предпочтительно, так как в этом случае исключается возможность неравномерных осадок грунта. При постепенном оттаивании основания для уменьшения неравномерности осадок устраивается эффективная теплоизоляция пола помещений, прогрев грунта по периметру здания и другие специальные мероприятия.
Как показывает практика, при правильном подходе к проектированию и строительству, мерзлые грунты являются надежным основанием под фундаменты зданий и сооружений.
