СТО Газпром 2-2.1-435-2010

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-2.1-435-2010

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Страницы   ..  1  2  3   ..

 

СТО Газпром 2-2.1-435-2010

 

 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

 

Открытое акционерное общество «ВНИПИгаздобыча»

 

Общество с ограниченной ответственностью «Газпром экспо»

 

 

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

СТО Газпром 2-2.1-435-2010

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ, ФУНДАМЕНТОВ, ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ И МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ» В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

 

ОКС 91.040

Дата введения - 2011-02-15

 

 

Предисловие

 

1.

РАЗРАБОТАН

Открытым акционерным обществом «ВНИПИгаздобыча»

 

 

 

2.

ВНЕСЕН

Управлением проектно-изыскательских работ Департамента стратегического развития ОАО «Газпром»

 

 

 

3.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

распоряжением ОАО «Газпром» от 9 марта 2010 г. № 46

 

 

 

4.

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

 

Введение

 

Целью разработки настоящего стандарта является создание современной нормативной базы для проведения инженерных изысканий, проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений, осуществления мероприятий инженерной защиты территорий площадок обустройства от опасных физико-геологических и криогенных процессов, проектирования систем геотехнического мониторинга объектов газового комплекса, расположенных в районах Крайнего Севера.

Условия Крайнего Севера характеризуются как особо сложные с инженерно-геокриологической точки зрения: распространение многолетнемерзлых грунтов, в том числе высокольдистых, засоленных, с морским и континентальным типами засоления, имеющих специфические прочностные и деформационные характеристики, наличие подземных льдов, заторфованных грунтов, возможность активизации опасных криогенных процессов, а также распространение многолетнемерзлых грунтов в сейсмически опасных регионах.

Разработка настоящего стандарта выполнена в связи с необходимостью обновления нормативной базы и создания единого нормативного документа, отражающего современный уровень проведения инженерно-геокриологических изысканий, проектирования и строительства оснований и фундаментов зданий и сооружений, термостабилизации грунтов оснований, инженерной защиты площадок и геотехнического мониторинга объектов газовой отрасли.

Стандарт разработан в рамках договора от 18.07.2007 № 0571-07-9 «Разработка СТО Газпром «Проектирование оснований, фундаментов, инженерной защиты и мониторинга объектов ОАО «Газпром» в условиях Крайнего Севера». Документ развивает положения СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» с дополнением его в части инженерных изысканий, термостабилизации грунтов, инженерной защиты и геотехнического мониторинга, с расширением и корректировкой таблиц нормативных и расчетных механических и теплофизических характеристик мерзлых засоленных грунтов. Указаны особенности проектирования оснований и фундаментов, систем термостабилизации грунтов для сооружений газовой отрасли, проектируемых в различных грунтовых условиях.

В разработке настоящего стандарта участвовал авторский коллектив: Попов А.П., Вааз С.Л., Усачев А.А., Бережной М.А., Никишин А.Ю. (ОАО «ВНИПИгаздобыча»); Минкин М.А., Кутвицкая Н.Б., Потапова О.А., Ященко Д.С., Кауркин В.Д., Аксенов В.И., Гречищев С.Е., Рязанов А.В. (ФГУП «Фундаментпроект»); Брушков А.В., Самсонова В.В., Казбакова Х.Т. (ТООО АИО «ТюмГНГУ»); Осокин А.Б., Смолов Г.К., Галактионов Э.Ю. (ООО «Газпром добыча Надым»); Комаров И.А. (МГУ им. М.В. Ломоносова).

 

1. Область применения

 

1.1. Настоящий стандарт устанавливает требования к проведению изысканий, проектированию и эксплуатации объектов ОАО «Газпром», возводимых на территории распространения многолетнемерзлых грунтов.

1.2. Настоящий стандарт предназначен для применения:

- при проведении инженерно-геокриологических изысканий;

- при проектировании оснований и фундаментов сооружений и мероприятий по инженерной защите территорий размещения объектов от опасных гидрологических, склоновых и криогенных процессов;

- при обосновании и проектировании технических решений по температурной стабилизации и управлению температурным режимом грунтов оснований инженерных сооружений;

- при проектировании и проведении геотехнического мониторинга объектов.

1.3. Положения настоящего стандарта не распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений, земляного полотна автомобильных и железных дорог, аэродромных покрытий и фундаментов машин с динамическими нагрузками, линейные объекты газотранспортной системы, а также на проектирование добывающих скважин (обеспечение крепи устьев).

 

2. Нормативные ссылки

 

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 17.5.3.04-83* Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель

ГОСТ 17.5.3.05-84 Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к землеванию

ГОСТ 21.101-97 Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации

ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия

ГОСТ 19804.5-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 24476-80* Фундаменты железобетонные сборные под колонны каркаса межвидового применения для многоэтажных зданий. Технические условия

ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

ГОСТ 25358-82 Грунты. Метод полевого определения температуры

ГОСТ 26263-84 Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов

ГОСТ 27217-87 Грунты. Метод полевого определения удельных касательных сил морозного пучения

ГОСТ 27751-88* Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 28622-90 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ Р 22.1.01-95 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения

ГОСТ Р 22.1.06-99 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных геологических явлений и процессов. Общие требования

СТО Газпром 2-2.1-031-2005 Положение об экспертизе предпроектной и проектной документации в ОАО «Газпром»

СТО Газпром 2-3.1-071-2006 Регламент организации работ по геотехническому мониторингу объектов газового комплекса в криолитозоне

СТО Газпром 2-3.1-072-2006 Регламент на проведение геотехнического мониторинга объектов газового комплекса в криолитозоне

СТО Газпром 2-3.5-051-2006 Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов

СТО Газпром 2-2.3-095-2007 Методические указания по диагностическому обследованию линейной части магистральных газопроводов

СТО Газпром 2-3.1-233-2008 Методика проведения геокриологических исследований при разведке и разработке месторождений

 

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов, по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, на которое дана ссылка в настоящем стандарте, продолжает действовать до введения нового документа.

 

3. Термины и определения

 

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1. термостабилизация грунтов оснований: Комплекс тепломелиоративных мероприятий, направленный на обеспечение стабильного устойчивого температурного состояния грунтов в соответствии с выбранным принципом использования грунтов в качестве оснований на протяжении всего периода эксплуатации объекта.

3.2. объект: Каждое отдельно стоящее здание или сооружение со всеми относящимися к нему оборудованием, галереями, эстакадами, инженерными коммуникациями, подсобными и вспомогательными сооружениями и устройствами.

3.3. реперный замер: Первый замер, который используется в дальнейшем для сравнения как исходная точка отсчета состояния.

3.4. прогноз изменения природных и техногенных условий: Качественная и количественная оценка изменения свойств и состояния природной среды во времени и в пространстве под влиянием естественных и техногенных факторов.

3.5. грунт многолетнемерзлый (синоним - грунт вечномерзлый): Грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех лет и более.

[ГОСТ 25100-95, приложение А]

3.6. георешетка: Объемная конструкция из геотехнических синтетических лент, скрепленных между собой таким образом, что при растяжении в поперечном направлении они образуют пространственную ячеистую конструкцию.

3.7. дренажный мат: Экструдированная геосетка, покрытая с одной или с обеих сторон фильтрующим нетканым материалом. Комбинация дренажной сетки с фильтром-геотекстилем предлагает оптимальную водопропускную способность на длительный промежуток времени.

3.8. Заказчик: Юридическое лицо, уполномоченное инвестором, которое осуществляет реализацию инвестиционных проектов. При этом Заказчик не вмешивается в предпринимательскую и/или иную деятельность других субъектов инвестиционной деятельности, если иное не предусмотрено договором между ними. Заказчиками могут быть инвесторы.

ОАО «Газпром» осуществляет функции Заказчика через свои структурные подразделения в соответствии с возложенными на них функциональными обязанностями.

[СТО Газпром 2-2.1-031-2005, раздел 1, п. 1.6]

3.9. Подрядчик (Исполнитель): Физические и юридические лица, выполняющие работы по договору подряда, заключенному с Заказчиками в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации. Подрядчики обязаны иметь лицензию на осуществление ими тех видов деятельности, которые подлежат лицензированию в соответствии с Федеральным законом.

3.10. генеральный проектировщик: Специализированная проектная организация, разрабатывающая предпроектную, проектную и рабочую документацию по договорам, заключенным с Заказчиком, и являющаяся ответственной за выполнение всего комплекса проектно-изыскательских работ.

 

4. Обозначения и сокращения

 

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

АС - раздел проекта «Архитектурно-строительные решения»

ГС - гидрогеологическая скважина

ГДМ - грунтовая деформационная марка

ГР - глубинный репер

ГТМ - геотехнический мониторинг

ГТП - геотехнический паспорт (объекта, сооружения)

ГТС - геотехническая система

ДМ - деформационная марка

ИГ - инженерно-геологический

ИГЭ - инженерно-геологический элемент

ММГ - многолетнемерзлый грунт

ОВОС - оценка воздействия на окружающую среду

ОС - окружающая среда

ОФ - основания и фундаменты

П - стадия проектирования «Проект»

ПДК - предельно допустимая концентрация

ПИР - проектно-изыскательские работы (комплекс)

ПС - пьезометрическая скважина

ПСД - проектно-сметная документация

ПЭМ - производственно-экологический мониторинг

РД - стадия проектирования «Рабочая документация»

РП - стадия проектирования «Рабочий проект»

РЧ - рабочие чертежи

СМР - строительно-монтажные работы

CMC - сезонно-мерзлый слой

СОУ - сезоннодействующие охлаждающие устройства

СТС - сезонно-талый слой

ТЗ - техническое задание

ТС - термометрическая скважина

ТСГ - термостабилизация грунтов

ТТ - технические требования

УГВ - уровень грунтовых вод

УГЗБМ - универсальный гибкий защитный бетонный мат

Основные буквенные обозначения приведены в приложении А.

 

5. Общие положения

 

5.1. Основания и фундаменты зданий и сооружений 1), возводимых на территории распространения многолетнемерзлых грунтов (приложение Б), следует проектировать на основе результатов специальных инженерно-геокриологических (инженерно-геологических, мерзлотных и гидрогеологических) изысканий с учетом конструктивных и технологических особенностей проектируемых сооружений, их теплового и механического взаимодействия с многолетнемерзлыми грунтами оснований и возможных изменений геокриологических условий в результате освоения территории, устанавливаемых по данным инженерных изысканий и прогнозных теплотехнических расчетов оснований.

_________________

1) Далее, для краткости, вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружения».

 

5.2. При проектировании оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах следует учитывать местные условия строительства, требования к охране окружающей среды, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных условиях.

Проектные решения по основаниям и фундаментам сооружений (конструкции фундаментов, тип основания, необходимость, способы и параметры упрочнения грунтов основания) должны соответствовать типу площадки обустройства, сроку службы, уровню ответственности, степени взрыво- и пожароопасности, конструктивно-технологическим характеристикам сооружения, режиму эксплуатации сооружения. Классификация объектов приведена в приложении В.

Выбор строительных площадок и технических решений оснований и фундаментов следует производить на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов. При выборе технических решений следует отдавать предпочтение решениям, позволяющим управлять надежностью оснований и фундаментов в процессе эксплуатации.

5.3. Проектирование оснований является составной частью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения, конструктивное и объемно-планировочное решение, плановая и высотная привязки должны приниматься с учетом результатов инженерных изысканий на площадке строительства и технически возможных решений по устройству фундаментов.

5.4. Проектирование оснований и фундаментов сооружений должно осуществляться поэтапно. Виды и объемы проектно-изыскательских работ определяются исходя из стадии проектирования, степени изученности территории, сложности объекта проектирования.

5.5. Разработка проектной документации на основания и фундаменты сооружений осуществляется на основе данных инженерных изысканий, обосновывающих технико-экономических расчетов (при обязательной вариантной проработке). При разработке проектной документации разрабатывается генплан и выбираются конструктивные решения в части оснований и фундаментов, определяется и утверждается сводно-сметный расчет проекта.

5.6. Разработка рабочей документации осуществляется на основе технических решений, разработанных в проектной документации, или на основании результатов дополнительной проработки проектных решений. При разработке рабочей документации уточняются конструктивные особенности устройства оснований и фундаментов, разрабатывается комплект рабочих чертежей и рабочие (строительные) сметы.

5.7. Разделы проектной документации должны содержать все необходимые обоснования технических решений, результаты расчетов и сведения согласно требованиям настоящего стандарта.

5.8. В проектную документацию включают разделы, содержащие:

- детальное обоснование схем размещения площадок строительства и отдельных объектов, транспортной системы, внутриплощадочных и внеплощадочных коммуникаций на осваиваемой территории;

- сведения о распространении и свойствах грунтов оснований (в том числе теплофизические, прочностные и деформационные характеристики), а также сведения о температурном режиме грунтов, уровне грунтовых вод и их химическом составе;

- описание и обоснование конструктивных решений зданий и сооружений, включая их пространственные схемы, принятые при выполнении расчетов строительных конструкций;

- расчетное обоснование принципиальных проектных решений по несущей способности фундаментов (в том числе с учетом мероприятий по температурной стабилизации);

- расчетное обоснование термостабилизационных мероприятий по основаниям и фундаментам;

- обоснование мероприятий по геотехническому мониторингу сооружений;

- обоснование проектных решений по насыпным основаниям и инженерной защите насыпей и прилегающей территории от опасных экзогенных процессов (обеспечению устойчивости насыпных оснований);

- обоснование необходимости проведения дополнительных изысканий и дополнительной проработки технических решений при разработке рабочей документации.

5.9. К необязательным сведениям, включаемым в проектную документацию, относятся:

- обоснование корректировки схем размещения объектов (перенос сооружения с места, характеризующегося неприемлемыми грунтовыми условиями на новое место). Данное обоснование выполняется при экономической нецелесообразности или отсутствии технических возможностей стабилизации оснований и фундаментов в особо сложных условиях;

- детальное расчетное обоснование конструктивных решений термостабилизационных мероприятий под конкретные конструктивные решения по фундаментам. Данное обоснование выполняется на основе требований технического задания или основе проработки результатов инженерных изысканий и требований к свойствам оснований исходя из конкретных конструкций фундаментов;

- обоснование видов и объемов дополнительных уточняющих инженерных изысканий и объемов дополнительной проработки технических решений по отдельным разделам, вопросам.

5.10. В рабочую документацию включают следующие сведения:

- принятый принцип использования грунтов в качестве оснований;

- краткие инженерно-геокриологические характеристики;

- проектные характеристики объектов;

- сведения о распространении и свойствах грунтов оснований (в том числе теплофизические, прочностные и деформационные характеристики), а также сведения о температурном режиме грунтов, уровне грунтовых вод и их химическом составе;

- исходные данные и результаты теплотехнических расчетов обеспечения устойчивости оснований и фундаментов (поверочный расчет с учетом конструктивных особенностей и взаимного влияния сооружений);

- исходные данные, расчетные схемы и результаты расчетов конструктивных решений по фундаментам;

- сведения о контролируемых параметрах (температурные режимы сооружений, оборудования, допустимый диапазон изменения температур мерзлых грунтов оснований, предельные значения деформаций, уклонов, прогибов трубопроводов и т.п.) и системе контроля (геотехнического мониторинга) состояния грунтовых оснований и фундаментов на период строительства и эксплуатации;

- исходные данные и результаты расчетов технических решений по насыпным основаниям и инженерной защите насыпей и прилегающей территории от опасных (эрозионных) экзогенных процессов (обеспечению устойчивости насыпных оснований в конкретных природно-климатических, гидрологических и геокриологических условиях);

- расчетные нагрузки на фундаменты;

- расчетная несущая способность фундаментов.

Все значения (включая допуски по деформациям фундаментов) необходимо обосновывать расчетами, постановку и результаты расчетов приводить в комплектах рабочей документации.

5.11. Все обоснования выполняются при вариантной проработке (не менее двух - трех вариантов). Виды вариантов определяются техническим заданием и техническими требованиями.

5.12. Строительство и эксплуатация сооружений должны осуществляться в строгом соответствии с проектной документацией.

5.13. Прогнозируемое (расчетное) на период эксплуатации состояние грунтов основания и необходимые для его соблюдения требования к правилам эксплуатации сооружения должны входить в состав рабочей документации на сооружение, передаваемой строительной и эксплуатирующей организациям. Данная информация также включается в геотехнический паспорт объекта в соответствии с СТО Газпром 2-3.1-072.

Соответствие состояния грунтов основания и фундаментов проектным требованиям по передаче нагрузки на фундаменты должно быть подтверждено результатами натурных наблюдений, выполняемых в период строительства согласно программе геотехнического мониторинга.

При сдаче законченного строительством сооружения эксплуатирующей организации должны быть переданы геотехнические паспорта сооружений. Эксплуатирующей организации необходимо организовать геотехнический контроль за состоянием оснований и фундаментов сооружений в соответствии с СТО Газпром 2-3.1-071.

 

6. Инженерные изыскания на многолетнемерзлых грунтах

 

6.1. Общие указания

6.1.1. Нормативные документы по строительству, действующие на территории Российской Федерации* предусматривают проведение изысканий, в том числе инженерно-геологических, как в период проектной подготовки строительства (для разработки проектной и рабочей документации), так и при строительстве, эксплуатации и ликвидации объектов.

6.1.2. Организацию и проведение инженерно-геодезических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-экологических изысканий необходимо осуществлять на основании соответствующих нормативных документов (СНиП 11-02-96 [1], СП 11-105-97 части I и IV[2, 3], РСН 31-83 [4]).

6.1.3. Основанием для выполнения инженерно-геологических изысканий является договор между Заказчиком и Исполнителем изысканий, неотъемлемой частью которого является техническое задание.

6.1.4. На основании технического задания Исполнитель изысканий составляет программу работ, которая в обязательном порядке согласовывается с проектной организацией.

6.1.5. В программе изысканий должны быть приведены обоснования объемов и видов исследований с определением, для каких целей выполняются те или иные работы. В программе приводятся сводные объемы работ (виды работ, включая количество лабораторных определений свойств грунтов).

6.1.6. Для решения поставленных задач в соответствии с нормативными документами (СНиП 11-02-96 [1], СП 11-105-97 части I и IV [2, 3], РСН 31-83 [4]) в программе работ должен быть предусмотрен комплекс исследований, включающий:

- сбор материалов изысканий и исследований пришлых лет (обязательно);

- дешифрирование аэро- и космоснимков (в зависимости от этапа проектирования);

- маршрутные наблюдения (в зависимости от этапа проектирования);

- проходки скважин и горных выработок (обязательно);

- геофизические исследования (при необходимости);

- полевые и лабораторные исследования физических, теплофизических и механических свойств грунтов (обязательно);

- гидрогеологические работы (при необходимости);

- стационарные наблюдения (локальный мониторинг компонентов геологической среды, обязательно);

- составление прогноза изменений геокриологических условий (обязательно);

- обследование оснований существующих зданий и сооружений, изучение опыта строительства и эксплуатации в данном регионе (обязательно).

6.1.7. Комплексы изысканий, необходимых при проектировании кустовых площадок, и изысканий - при выборе конструкции скважин необходимо определять согласно СТО Газпром 2‑3.1-233.

6.1.8. При проведении изыскательских работ программу инженерно-геокриологических изысканий следует увязывать с программами других видов изысканий (в частности, инженерно-экологических) во избежание дублирования работ (бурения, отбора образцов и т.п.). Инженерные изыскания должны быть основаны на обобщении информации, охватывающей все виды изыскательских работ, выполненных на территории.

6.1.9. Виды и объемы исследований определяются исходя из стадии проектирования, степени изученности территории и прогнозируемого теплового и механического взаимодействия сооружений с грунтами оснований. При этом учитывается комплекс работ, выполненных на предыдущей стадии проведения изысканий.

Если по каким либо причинам часть исследований, относящаяся к предыдущей стадии, не выполнена, то данные работы выполняются на текущей стадии. Если предусматривается одностадийное проектирование, то при планировании изысканий должны быть соблюдены требования и к изысканиям для разработки проектной документации, и к изысканиям для разработки рабочей документации.

6.1.10. Для оценки инженерно-геологических условий территории строительства объектов обустройства должны составляться геоинформационные карты в виде специальных карт и разрезов, содержащих качественные и количественные показатели ландшафтных элементов, геологического строения, геокриологических, гидрогеологических и гидрологических условий, состава и свойств грунтов, криогенных процессов и явлений. На каждой последующей стадии проведения изысканий геоинформационные карты уточняются (детализируются) с учетом новых данных.

6.1.11. Масштаб геоинформационных карт при изысканиях для разработки предпроектной документации в зависимости от сложности геологического строения должен быть 1:200000 - 1:25000, для разработки проектной документации: 1:25000 - 1:2000, для разработки рабочей документации: 1:2000 - 1:500 и крупнее.

6.1.12. Количество точек наблюдения (в том числе горных выработок) для составления геоинформационных моделей в зависимости от масштаба, категории сложности инженерно-геологических условий и стадии проектирования устанавливается согласно требованиям настоящего стандарта (приложение Г). С учетом определяющего значения состояния и температуры ММГ для выбора проектного решения в части оснований и фундаментов в криолитозоне во всех горных выработках (при наличии ММГ, в том числе и с заглубленной кровлей залегания) на всю проектную глубину должны выполняться измерения температур с точностью не ниже 0,1 °C.

На стадии разработки предпроектной документации и при изысканиях для разработки проектной документации допускается использовать данные ранее выполненных измерений температур в скважинах, если со времени последнего измерения прошло не более пяти лет в естественных условиях или не более трех лет на застроенной территории.

При изысканиях для разработки рабочей документации допускается использовать данные ранее выполненных измерений температур в скважинах, если со времени последнего измерения прошло не более трех лет в естественных условиях или не более одного года на застроенной территории.

6.1.13. При перерыве во времени (три года и более) между окончанием изысканий и началом строительства объектов, в случае несоблюдения требований 6.1.12 должны быть выполнены контрольные инженерно-геологические изыскания по специальной программе. При этом, определения физических свойств грунтов, не подверженных изменению, определяются в минимально необходимых количествах для отнесения слоя к определенному ИГЭ (не более трех на ИГЭ).

6.1.14. Глубину горных выработок (скважин, шурфов) следует устанавливать исходя из глубины теплового и механического взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой. Глубина горных выработок должна превышать глубину заложения фундаментов и глубину прогнозируемого оттаивания грунтов не менее чем на пять метров. Ориентировочно, при принципе I использования грунтов в качестве оснований, глубина выработок должна быть не менее глубины подошвы слоя годовых колебаний температур (но не менее 10 м), при принципе II - на три - пять метров ниже расчетной глубины оттаивания грунтов (но не менее 15 м). Как правило, расчетную глубину оттаивания грунтов определяет проектная организация.

6.1.15. В зависимости от стадии проектирования теплотехническое обоснование расчетных глубин оттаивания грунтов выполняется с соблюдением требований 6.3 - 6.6 настоящего стандарта. Допускается выполнение теплотехнического обоснования расчетных глубин оттаивания грунтов в рамках отдельной работы, при этом, в задании на изыскания и в отчете дается соответствующая ссылка.

6.1.16. Отбор образцов и лабораторное исследование физических, теплофизических и механических свойств грунтов выполняется в соответствии с действующими нормативными документами. Количество определений свойств образцов зависит от стадии проектирования и должно соответствовать требованиям 6.3 - 6.6.

6.1.17. В процессе инженерно-геологических изысканий на территориях распространения ММГ в обязательном порядке устанавливается:

- тип залегания многолетнемерзлых грунтов (сплошное, прерывистое, островное) и условия их залегания (сливающиеся, не сливающиеся);

- температурный режим грунтов и глубина сезонного оттаивания - промерзания;

- прогнозное изменение инженерно-геологических условий и свойств мерзлых грунтов;

- наличие криогенных процессов и явлений;

- криогенное строение и льдистость грунтов;

- теплофизические свойства (температура начала замерзания, фазовый состав, теплопроводность и теплоемкость грунтов в талом и мерзлом состоянии при температурах, близких к природным или прогнозируемым),

6.1.18. В отчете по результатам инженерных изысканий должны приводиться сводные объемы выполненных работ и сравнение с объемами, приведенными в программе изысканий. Изменения видов и объемов работ, предусмотренных программой, должны быть аргументировано обоснованы.

6.1.19. В отчете по результатам инженерно-геологических изысканий на всех стадиях должны быть определены и описаны процессы и явления, приведены рекомендации по предотвращению недопустимых воздействий на природную среду и определены критерии надежности этих элементов, приведены рекомендации по использованию грунтов в качестве оснований для всех типов природных условий данной территории.

 

6.2. Характеристики многолетнемерзлых грунтов оснований

6.2.1. Мерзлые грунты характеризуются особыми теплофизическими и механическими свойствами, которые определяются спецификой состава, криогенным строением и температурой.

6.2.2. Подразделение и наименование разновидностей многолетнемерзлых грунтов следует производить в соответствии с ГОСТ 25100 с учетом особенностей их физико-механических свойств как оснований сооружений.

6.2.3. По особенностям свойств многолетнемерзлых грунтов должны выделяться сильнольдистые, засоленные и биогенные (заторфованные) грунты, использование которых в качестве оснований сооружений регламентируется дополнительными требованиями, предусмотренными 8.6 - 8.8. Пылеватые грунты с преобладанием солей натрий-калиевого состава должны относиться к засоленным при содержании в них растворимых солей от 0,05 % и выше.

Особенности проектирования и строительства на засоленных, биогенных и сильнольдистых многолетнемерзлых грунтах регламентируется дополнительными требованиями, предусмотренными 8.6 - 8.8.

6.2.4. Подразделение грунтов на твердомерзлые, пластично-мерзлые и сыпучемерзлые при проектировании оснований и фундаментов следует производить в зависимости от их состава, температуры и степени влажности в соответствии с ГОСТ 25100 с учетом сжимаемости под нагрузкой.

К твердомерзлым следует относить практически несжимаемые грунты с коэффициентом сжимаемости d £ 0,1 кПа-1, к пластично-мерзлым - грунты с коэффициентом сжимаемости d > 0,1 кПа-1.

Твердомерзлое или пластично-мерзлое состояние засоленных и биогенных грунтов следует устанавливать только по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости d.

6.2.5. Необходимые для расчета оснований и фундаментов физические, теплофизические и механические характеристики многолетнемерзлых грунтов следует определять, как правило, на основании их непосредственных полевых или лабораторных испытаний с учетом требований 6.3 - 6.6.

Использование расчетных характеристик грунтов должно быть обосновано. Расчетные значения характеристик грунтов определяются согласно приложениям Д, Е и Ж.

6.2.6. В состав определяемых для расчета многолетнемерзлых оснований физических и механических характеристик грунтов помимо характеристик, предусмотренных СНиП 2.02.01‑83 [5], должны дополнительно входить:

а) физические и теплофизические характеристики мерзлых грунтов:

- суммарная влажность Wtot, д.е.;

- суммарная льдистость itot, д.е.;

- засоленность Dsal, %;

- степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой Sr, д.е.;

- температура начала замерзания грунта Tbf, °C;

- теплопроводность (в талом и мерзлом состоянии) l, Вт/(м·°C);

- объемная теплоемкость (в талом и мерзлом состоянии) C, Дж/(м3·°C);

- влажность за счет незамерзшей воды в спектре отрицательных температур Ww, д.е.;

б) прочностные характеристики грунтов для расчета мерзлых оснований по деформациям и несущей способности:

- коэффициент сжимаемости пластично-мерзлых грунтов df в соответствии с ГОСТ 12248;

- расчетное давление R и сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу (срезу) по поверхности смерзания Rsh и Raf (п. 4.8 СНиП 2.02.04-88 [6] и ГОСТ 12248);

в) деформационные характеристики грунтов для расчета оттаивающего основания по деформациям:

- коэффициент оттаивания Ath;

- коэффициент сжимаемости d оттаивающего грунта по п. 4.30 СНиП 2.02.04-88 [6] (mf в соответствии с ГОСТ 12248);

- относительная осадка xth (п. 4.30 СНиП 2.02.04-88 [6]);

г) характеристика грунтов слоя сезонного промерзания - оттаивания:

- удельную силу касательного tfh (п. 4.42 СНиП 2.02.04-88 [6]) и нормального pfh пучения (п. 4.45 СНиП 2.02.04-88 [6]);

- коэффициент деформации системы «свая - грунт» ae (п. 8.5 и 8.6 СНиП 2.02.04-88 [6]);

д) деформационные характеристики грунтов для расчета мерзлого основания по деформациям:

- коэффициент нелинейности по напряжениям m;

- параметр функции напряжений A0 (коэффициент деформирования);

- коэффициент нелинейности во времени a в соответствии с ГОСТ 12248;

е) при необходимости следует определять и другие характеристики мерзлых грунтов, характеризующие особенности их состояния или взаимодействия с фундаментами (вид криогенной текстуры, коэффициент вязкости h, эквивалентное сцепление ceq, скорость вязкопластического течения льда vi, негативное трение оттаивающего грунта fn и т.п.).

6.2.7. Нормативные значения характеристик грунта следует устанавливать для выделенных при изысканиях инженерно-геологических элементов на основании статистической обработки результатов экспериментальных определений в соответствии с ГОСТ 20522 и СНиП 2.02.01-83 [5] с учетом предусмотренного проектом состояния и температуры грунтов.

 

6.3. Изыскания для разработки предпроектной документации

6.3.1. На стадии разработки предпроектной документации в задачу инженерно-геокриологических изысканий входят изучение и районирование территории планируемого строительства по сложности инженерно-геокриологических условий и сравнительная оценка вариантов размещения объектов на этой территории.

6.3.2. В качестве основного метода при изысканиях для разработки предпроектной документации используется ландшафтно-ключевое картирование с изучением материалов аэрофото- и космосъемки.

6.3.3. В пределах предварительно выделенных различных видов ландшафтных условий выполняется инженерно-геологическое бурение на глубину прогнозируемого теплового и механического взаимодействия проектируемых сооружений с грунтами оснований в объемах, исходя из расчета - одна скважина на 1 квадратный километр.

6.3.4. В случае отсутствия данных об опыте эксплуатации объектов в аналогичных условиях глубина теплового взаимодействия проектируемых объектов с грунтами оснований определяется расчетом. При разработке предпроектной документации допускается применять расчетные аналитические методики в соответствии с требованиями СНиП 2.02.04-88 [6].

6.3.5. Все скважины на стадии разработки предпроектной документации обустраиваются термометрическими трубками для выполнения наблюдений температурных изменений территории с целью контроля состояния всех потенциальных площадок обустройства и расширения.

6.3.6. При изысканиях для разработки предпроектной документации опробование грунтов осуществляется исходя из расчета - не менее одного определения физико-механических, деформационных и теплофизических свойств для каждого основного литологического слоя с одним типом криогенной текстуры.

6.3.7. Количество анализов подземных вод (в том числе из криопэгов) при изысканиях для предпроектной документации должно быть не менее одного из каждого водоносного горизонта.

6.3.8. По результатам изысканий на стадии разработки предпроектной документации создаются геоинформационные карты и составляются карты микрорайонирования, геокриологические карты с детализацией по состоянию и строению ММГ, карты опасных криогенных процессов и явлений, карты водосборов с оценкой объемов стоков.

 

6.4. Изыскания для разработки проекта

6.4.1. На стадии разработки проектной документации задачей инженерно-геологических изысканий является изучение и оценка выбранных площадок строительства, определение количественных характеристик свойств грунтов, выделение участков наиболее благоприятных для размещения проектируемых зданий и сооружений, инженерно-геологическое обоснование выбора принципа строительства и основных технических решений.

6.4.2. В качестве основного метода изысканий используется инженерно-геологическое бурение.

6.4.3. Общее количество горных выработок определяется предварительным планированием и проведением бурения по сетке. В зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий и уровня ответственности преобладающих сооружений расстояние между скважинами должно соответствовать данным, приведенным в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1

 

Расстояние между горными выработками для зданий и сооружений

 

 

Категория сложности инженерно-геокриологических условий

Расстояние между горными выработками для зданий и сооружений I и II уровней ответственности, м

I

II, III

I

40

50

II

25

30

III

15

20

 

6.4.4. Определение границ литологических разностей, находящихся между горными выработками, должно быть определено геофизическими методами.

6.4.5. Опробование грунтов осуществляется исходя из расчета - не менее шести определений физических, теплофизических и механических свойств для каждого основного литологического слоя с одним типом криогенной текстуры.

6.4.6. Количество анализов подземных вод (в том числе из криопэгов) при изысканиях должно быть не менее трех из каждого водоносного горизонта.

6.4.7. В случае отсутствия утвержденных сроков строительства объектов и при планировании строительства спустя три года и более после проведения изысканий не менее 10 % скважин обустраиваются термометрическими трубками для контроля изменений температурного состояния грунтов. В случае отсутствия данных скважин при перерыве между изысканиями и строительством более трех лет (согласно 6.1.12) организуются дополнительные инженерные изыскания. Термометрические трубки не устанавливаются в случае признания площадки непригодной для использования по причинам неблагоприятных геокриологических условий.

6.4.8. В отчете по результатам инженерно-геологических изысканий должны приводиться сводные данные физико-механических и теплофизических свойств грунтов.

6.4.9. По результатам изысканий в обязательном порядке на основе генплана строится геокриологическая карта с выделением и индивидуальным анализом объектов и участков, размещенных в неблагоприятных геокриологических условиях, детально описываются опасные процессы и явления, приводятся рекомендации по режиму использования грунтов оснований.

6.4.10. По результатам изысканий дается оценка уровня паводкового затопления с учетом площади водосбора и влияния площадки строительства на изменение условий аккумуляции снега и поверхностных условий стока.

 

6.5. Изыскания для разработки рабочей документации

6.5.1. При проведении изысканий для разработки рабочей документации в задачи изысканий входит уточнение инженерно-геологических условий в контурах отдельных зданий и сооружений и уточнение количественных характеристик свойств грунтов с учетом принятых в проекте принципа использования грунтов в качестве оснований, технических и конструктивных решений по основаниям и фундаментам, а также термостабилизационных мероприятий.

6.5.2. В качестве основного метода изысканий используется инженерно-геологическое бурение.

6.5.3. Инженерно-геологические скважины должны размещаться равномерно по площади каждой строительной позиции с соблюдением принципов распределения в зависимости от сложности инженерно-геокриологических условий и ответственности сооружений, приведенных в таблице 6.2. Общее количество горных выработок в пределах контура каждого здания и сооружения в зависимости от их уровня ответственности, с учетом числа скважин, пробуренных при проведении изысканий для разработки проектной документации, должно соответствовать данным таблицы 6.3.

В обязательном порядке инженерно-геологические скважины размешаются по углам зданий и сооружений I и II класса ответственности. Общее количество горных выработок для разработки рабочей документации определяется проектирующей организацией исходя из изученности объекта на стадии разработки, сложности инженерно-геологических условий и конструктивных особенностей оснований и фундаментов сооружения.

 

Таблица 6.2

 

Количество скважин

 

Категория сложности инженерно-геокриологических условий

Количество скважин из расчета на 100 м2 площади сооружения I - III уровней ответственности

I

II

III

I

0,6

0,4

0,2

II

0,8

0,5

0,3

III

1

0,6

0,4

 

Таблица 6.3

 

Количество горных выработок

 

Уровень ответственности сооружения

Количество горных выработок

I

Не менее 4 - 5

II

Не менее 3

III

1 - 2

 

6.5.4. Допускается исключение температурных исследований грунтов не более чем в 50 % скважин только на площадках, которые по результатам изысканий для разработки проекта отнесены к I и II категориям сложности инженерно-геокриологических условий (однородные в геокриологическом плане условия), при отсутствии в пределах мерзлой площадки зон распространения заглубленной кровли ММГ, криопэгов, высокольдистых грунтов и прочих осложняющих факторов.

6.5.5. Опробование грунтов с учетом данных изысканий для разработки проекта осуществляется исходя из расчета - не менее трех определений физических, теплофизических и механических свойств грунтов для каждого основного литологического слоя. Большее количество определений выполняется по тем грунтам, которые по разным причинам остались не охарактеризованными при изысканиях для разработки проектной документации.

6.5.6. Количество анализов подземных вод (в том числе из криопэгов) должно быть не более трех из каждого водоносного горизонта. При расчете количества определений должны учитываться объемы исследований, проведенные при изысканиях для разработки проектной документации.

6.5.7. В случае незначительного временного интервала (менее двух лет) от момента изыскания до начала строительных работ инженерно-геологические скважины термометрическими трубками не обустраиваются.

6.5.8. В отчете по результатам инженерно-геологических изысканий должны приводиться сводные данные физико-механических и теплофизических свойств грунтов с учетом данных, полученных на этапе изысканий для разработки проектной документации.

6.5.9. По результатам изысканий для разработки рабочей документации на основе генплана строится уточненная и детализированная геокриологическая карта с выделением и детальным анализом инженерно-геокриологических условий в пределах каждого сооружения, уточняются и детально описываются все возможные опасные процессы и явления, приводятся рекомендации по режиму использования грунтов оснований каждого сооружения.

6.5.10. По результатам изысканий составляется прогнозная гидрологическая схема с учетом площади водосбора и влияния площадки строительства на изменение условий аккумуляции снега и поверхностных условий стока.

 

6.6. Особенности изысканий для разработки проектной документации по реконструкции объектов

6.6.1. Особенностью изысканий при разработке проекта реконструкции объектов является условие выполнения анализа геокриологических изменений на всей площадке и в основании каждого объекта (сооружения), в связи с чем техническое задание и программу работ при выполнении изысканий под реконструкцию необходимо согласовывать с организацией (подразделением), выполняющей работы по геотехническому мониторингу на данном объекте. В случае если на объекте ГТМ не проводился, рекомендуется согласовывать техническое задание и программу работ при выполнении изысканий под реконструкцию с организацией (подразделением), выполняющей работы по геотехническому мониторингу на других объектах в данном регионе и имеющей соответствующий опыт не менее пяти лет.

6.6.2. В случае рассмотрения возможности продления срока службы существующих объектов либо потенциальной возможности строительства новых объектов на месте демонтируемых на основании предварительного генплана для разработки проекта реконструкции в контуре каждого сооружения (по возможности ближе к геометрическому центру) обустраивается не менее одной инженерно-геологической скважины с полным комплексом определения физико-механических свойств грунтов. Глубина скважин определяется из условия прогнозируемого температурного влияния объекта с учетом продления срока эксплуатации, но не менее 15 м. При обнаружении ММГ в основании объекта скважины оборудуются термометрическими трубками для режимных термометрических измерений.

6.6.3. В случае если различные части сооружения оказывали различное тепловое воздействие на грунты основания, то в каждой из таких частей обустраивается по одной скважине с соблюдением требований 6.6.2.

6.6.4. Вне зависимости от стадии проектирования при изысканиях под реконструкцию во всех скважинах, где встречены многолетнемерзлые грунты, в том числе и с заглубленной кровлей залегания ММГ, выполняются термокаротажные работы. Не менее 10 % скважин обустраиваются термометрическими трубками для проведения режимных термометрических исследований.

6.6.5. В отчете по результатам инженерно-геологических изысканий для разработки проекта реконструкции необходимо приводить карту геокриологического состояния грунтовых оснований площадки (объектов) и карту геокриологических изменений с момента предыдущих изысканий (обустройства) с выделением зон, подверженных различным процессам.

6.6.6. В отчете по результатам инженерно-геологических изысканий для разработки рабочей документации под реконструкцию необходимо приводить уточненную карту геокриологического состояния грунтовых оснований площадки (объектов) и уточненную карту геокриологических изменений.

6.6.7. В остальном при изысканиях под реконструкцию должны соблюдаться требования, приведенные в 6.1 - 6.5.

 

7. Основные положения проектирования оснований и фундаментов

 

7.1. Принципы использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований

7.1.1. При строительстве на многолетнемерзлых грунтах в зависимости от конструктивных и технологических особенностей зданий и сооружений, инженерно-геокриологических условий и возможности целенаправленного изменения свойств грунтов основания применяется один из следующих принципов использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания сооружений:

- принцип I - многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

- принцип II - многолетнемерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

7.1.2 Принцип I следует применять, если грунты основания можно заморозить и/или сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния.

На участках с твердомерзлыми грунтами, льдистыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать, как правило, использование многолетнемерзлых грунтов по принципу I.

При строительстве на пластично-мерзлых грунтах следует, как правило, предусматривать мероприятия по понижению температуры (см. 7.4.1 - 7.4.5) до установленных расчетом значений (до твердомерзлого состояния), а при использовании их в пластично-мерзлом состоянии следует учитывать в расчетах оснований пластические деформации этих грунтов под нагрузкой согласно указаниям 8.3.15 - 8.3.18.

7.1.3. Принцип II следует применять при наличии в основании скальных или других малосжимаемых грунтов, деформации которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения (см. таблицу В.2 приложения В), при не сплошном распространении многолетнемерзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-геокриологическим условиям участка невозможно или технически и экономически нецелесообразно сохранение мерзлого состояния грунтов основания для обеспечения требуемого уровня надежности строительства.

7.1.4. Выбор принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований сооружений, а также способов и средств, необходимых для обеспечения принятого в проекте температурного режима грунтов, следует производить на основании сравнительных технико-экономических расчетов.

7.1.5. При выборе положения площадок обустройства, помимо технологических требований, следует руководствоваться необходимостью размещения в наиболее благоприятных мерзлотно-грунтовых условиях (благоприятны гидрологический режим, отсутствие опасных криогенных процессов и явлений, сплошная сливающаяся низкотемпературная мерзлота, незасоленные грунты).

7.1.6. С учетом изменения климата, приводящей к деградации ММГ и росту затрат на реализацию мероприятий по сохранению грунтов оснований в мерзлом состоянии, при выборе местоположения площадок нового строительства ответственных сооружений рекомендуется отдавать предпочтение площадкам, сложенным талыми грунтами с выбором II принципа использования грунтов в качестве оснований.

7.1.7. В пределах застраиваемой территории надлежит предусматривать, как правило, один принцип использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований. Это требование следует учитывать также при проектировании новых и реконструкции существующих сооружений на застроенной территории, размещении мобильных (временных) зданий и прокладке инженерно-технических сетей.

Применение разных принципов использования многолетнемерзлых грунтов в пределах застраиваемой территории допускается на участках, обособленных по рельефу и другим природным условиям, с различными геокриологическими условиями, на территориях несплошного распространения многолетнемерзлых грунтов, а в необходимых случаях - на природно-необособленных участках, если предусмотрены и подтверждены расчетом меры по обеспечению расчетного теплового режима грунтов в основании соседних зданий, возведенных (или возводимых) по разным принципам (резервирование зон безопасности, устройство мерзлотных и противофильтрационных завес и т.п.).

7.1.8. При размещении инженерных сооружений в неоднородных геокриологических условиях необходимо предусматривать дополнительные конструктивные решения в местах перехода от одного типа грунтовых условий к другому, гарантированно компенсирующие возможную неоднородную работу грунтов основания (резервирование надежности фундамента, деформационные швы и т.п.).

7.1.9. В случае размещения объектов на участках с заглубленной кровлей ММГ, при использовании грунтов оснований по II принципу со стабилизацией кровли ММГ или с допущением оттаивания в процессе эксплуатации в обязательном порядке выполняется расчет совместной осадки грунтов оснований и фундаментов.

7.1.10. Все обоснования и расчеты должны приводиться в проекте с представлением общего описания методик и технологии расчетов, исходных данных, принятых в расчетах и основных результатов обоснования, как правило, систематизированных в виде графиков, таблиц, схем.

 

7.2. Мероприятия по инженерной подготовке территории

7.2.1. В проекте оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах должны быть предусмотрены мероприятия по инженерной подготовке территории, обеспечивающие соблюдение расчетного гидрогеологического и теплового режима грунтов основания и предотвращение эрозии, развития термокарста и других физико-геологических процессов, приводящих к изменению проектного состояния грунтов в основании сооружений при их строительстве и эксплуатации, а также к недопустимым нарушениям природных условий окружающей среды.

7.2.2. Инженерная подготовка отдельных строительных площадок должна быть увязана с общей инженерной подготовкой и вертикальной планировкой территории застройки в соответствии с генпланом и обеспечивать организованный отвод поверхностных вод с начала строительства.

7.2.3. Мероприятия по инженерной подготовке территории следует предусматривать в зависимости от принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований.

При использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу вертикальную планировку территории следует проводить отсыпкой общепланировочной насыпи с сохранением почвенно-растительного слоя.

При использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II вертикальную планировку допускается осуществлять как подсыпками, так и выемками грунта.

7.2.4. Инженерную подготовку площадок обустройства объектов (по принципу I) следует проводить путем устройства единых общепланировочных насыпей под все сооружения объекта. Общепланировочные насыпи служат:

- искусственными основаниями зданий и сооружений;

- для организации рельефа застраиваемых площадок;

- в качестве буферного слоя, препятствующего непосредственному техногенному воздействию на структурно-неустойчивые многолетнемерзлые грунты.

7.2.5. В проекте производства работ обустройства объектов (по принципу I) рекомендуется предусматривать очистку площадки будущего строительства от снега (во второй половине зимы) с целью наибольшего выхолаживания многолетнемерзлых грунтов естественного основания.

7.2.6. Устойчивость насыпей и их защита от опасных криогенных процессов достигается уплотнением насыпного грунта, шириной бермы насыпи и крутизной ее откосов, организацией временной и постоянной систем дренирования, защитой поверхности насыпи и откосов от водной эрозии и термокарста, упрочнением грунтов тела насыпи в соответствии с положениями раздела 9 настоящего стандарта.

Внутри насыпей и по периметру не должны создаваться замкнутые контуры («ловушки»), которые затрудняют сток поверхностных вод и создают условия для увеличенного снегонакопления.

7.2.7. Насыпь по возможности следует устраивать из неподверженного осадкам при оттаивании и непучинистого при промерзании песчаного грунта крупных фракций или песчано-гравийной смеси с послойным уплотнением. В проекте должны быть указаны требуемые физико-механические и теплофизические характеристики насыпных грунтов после их отсыпки и уплотнения. Коэффициент уплотнения назначается исходя из допустимых деформаций оснований сооружений, но не менее 0,9.

При отсутствии грунтов, отвечающих указанным требованиям, допускается использование грунтов мелких фракций при условии улучшения их прочностных и деформационных характеристик в строительный период с помощью термостабилизации, уплотнения, химического закрепления или армирования в соответствии с требованием раздела 9 настоящего стандарта.

7.2.8. В проекте инженерной подготовки территории должны быть регламентированы все операции по возведению насыпи, сроки которых обоснованы теплотехническими, прочностными и деформационными расчетами, а также мероприятиями компенсирующими техногенное воздействие, возникающее в процессе сооружения насыпи.

При использовании грунтов по I принципу насыпь рекомендуется сооружать в зимне-весенний период (после промерзания сезоннооттаивающего слоя) на очищенную от снега мерзлую поверхность природных грунтов. Сооружение насыпи рекомендуется производить из сыпучемерзлых грунтов с послойным уплотнением. Технология возведения насыпи должна обеспечивать максимальное сохранение естественного мохо-торфяного покрова.

При использовании грунтов основания в талом или оттаивающем состоянии (принцип II) насыпь рекомендуется сооружать из талого грунта в летне-осеннее время на поверхность сезоннооттаявшего слоя.

7.2.9. Если насыпь отсыпается мерзлыми грунтами, то при вертикальной планировке площадок обустройства планировочные отметки поверхности насыпи должны назначаться с учетом их осадки в процессе оттаивания и уплотнения насыпных грунтов.

7.2.10. При использовании грунтов оснований в оттаивающем состоянии (принцип II) уровень планировочных отметок, высоту насыпей, уклоны рельефа насыпи и водоотводящей сети следует принимать с учетом осадок при оттаивании природных мерзлых грунтов в основании насыпи. При недопустимых неравномерных по площади осадках (сильнольдистые или заторфованные грунты, неравномерная льдистость грунтов) следует рассматривать решения с предпостроечным оттаиванием и уплотнением грунтов, с заменой грунтов или использовать грунты в мерзлом состоянии (принцип I).

7.2.11. При наличии в основании площадки сильнопросадочных при оттаивании грунтов (высокольдистых, пластовых льдов) и (или) сильнопучинистых при промерзании (глинистых) грунтов высота общепланировочной насыпи назначается из условия локализации в насыпи процессов сезонного оттаивания - промерзания. Высота общепланировочной насыпи может быть уменьшена при использовании в ее теле теплозащитных экранов, снижающих до безопасной глубину сезонного оттаивания - промерзания грунтов, при необходимости в комплексе с реализацией дополнительных мероприятий согласно требованиям раздела 9 настоящего стандарта.

7.2.12. При больших перепадах отметок естественной поверхности для уменьшения высоты общепланировочных насыпей под отдельные здания и сооружения могут предусматриваться локальные подсыпки. Локальные подсыпки не должны образовывать замкнутого контура, который затрудняет сток поверхностных вод, и создавать условия снегонакопления повышенной (критической) мощности.

7.2.13. При выбранном I принципе использования грунтов на участках распространения высокотемпературных грунтов (в том числе и засоленных), а также при наличии локальных талых зон, грунты которых (при данных температурах) не могут обеспечить устойчивость фундаментов на момент передачи проектных нагрузок, следует предусматривать предпостроечное площадное или локальное промораживание грунтов.

7.2.14. Тип, способ и продолжительность предпостроечного промораживания и понижения температур мерзлых грунтов следует определять теплотехническим и прочностным расчетами из условия обеспечения заданной несущей способности основания, возможности осушения грунтов насыпи и сохранения природного водно-теплового баланса природных грунтов на прилегающей к площадке территории в соответствии с требованиями разделов 8.2 и 9.2 настоящего стандарта.

7.2.15. При использовании грунтов оснований по принципу II для предпостроечного упрочнения грунтов насыпи и подстилающих природных талых грунтов, помимо послойного уплотнения грунтов в процессе отсыпки, следует предусматривать следующие мероприятия:

- уплотнение трамбовками с втрамбовыванием крупнообломочного материала;

- армирование грунтов насыпи с помощью укладки в насыпь горизонтальных слоев упрочняющих материалов в соответствии с положениями раздела 9.3 настоящего стандарта;

- химическое закрепление путем инъектирования в грунты цементных и других упрочняющих растворов в соответствии с положениями раздела 9.4 настоящего стандарта.

 

7.3. Типы и глубина заложения фундаментов

7.3.1. Выбор типа фундамента и способа устройства основания устанавливается проектом в зависимости от инженерно-геокриологических условий строительства, конструктивных особенностей сооружения и технико-экономической целесообразности.

7.3.2. Конструкции фундаментов должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к материалу фундаментов по прочности в соответствии с требованиями СНиП 52-101-2003 [7], СНиП 2.02.03-85 [8], СП 50-102-2003 [9], СП 50-101-2004 [10], а элементы фундаментов, находящиеся в пределах слоя сезонного промерзания и оттаивания грунта и выше, - также требованиям по морозостойкости, водонепроницаемости и устойчивости к воздействию агрессивных сред в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85 [11].

7.3.3. По конструкции фундаменты подразделяются:

- на поверхностные или малозаглубленные (на плитах, на естественном основании или на подсыпках);

- свайные;

- комбинированные.

7.3.4. По способам погружения в грунт свайные фундаменты подразделяются:

- на забивные (вдавливаемые) железобетонные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств;

- бурозабивные - сваи сплошные и полые, рассчитанные на восприятие ударных нагрузок и погружаемые забивкой в лидерные скважины, диаметр которых меньше наибольшего поперечного сечения сваи; допускаются к применению в пластично-мерзлых грунтах без крупнообломочных включений на основании пробных погружений свай на данной площадке;

- буроопускные - сваи сплошные и полые, свободно погружаемые в скважины, диаметр которых превышает (не менее чем на 5 см) размер их наибольшего поперечного сечения, с заполнением свободного пространства раствором глинисто-песчаным, известково-песчаным или другим составом, принимаемым по условиям обеспечения заданной прочности смерзания сваи с грунтом; допускаются к применению в любых грунтах при средней температуре грунта по длине сваи минус 0,5 °C и ниже;

- опускные - сваи сплошные и полые, свободно (или с пригрузом) погружаемые в оттаянный грунт в зоне диаметром до двух наибольших поперечных размеров сваи; допускаются к применению в твердомерзлых грунтах песчаных и пылевато-глинистых, содержащих не более 15 % крупнообломочных включений при средней температуре грунта по длине сваи не выше минус 1,5 °C;

- бурообсадные - полые сваи, погружаемые в грунт путем его разбуривания в забое через полость сваи с периодическим осаживанием погружаемой сваи; применяются при устройстве сварных фундаментов в сложных инженерно-геокриологических условиях и при наличии межмерзлотных подземных вод;

- буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

- винтовые - погружаемые вращением (металлические винтовые сваи, погружаемые как без устройства лидерных скважин в талые сыпучие и неплотные глинистые грунты, так и с устройством лидерных скважин при погружении в мерзлые грунты и плотные талые глинистые грунты);

- погружаемые термовращательным способом (полые металлические сваи с открытым концом, погружаемые в высокольдистые тонкодисперсные мерзлые грунты без устройства лидерной скважины под действием осевой нагрузки и вращения за счет оттаивания мерзлых грунтов за счет выделения тепла от трения).

Допускается применять другие способы погружения свай в многолетнемерзлые грунты, если это не приводит к недопустимому повышению температуры грунтов основания, что должно быть подтверждено экспериментальными данными и теплотехническим расчетом.

7.3.5. По условию взаимодействия с грунтом свайные фундаменты подразделяются:

- на сваи-стойки (сваи всех видов, опирающиеся на скальные и малосжимаемые грунты). Несущая способность свай-стоек на вдавливающие нагрузки принимается по устойчивости грунтов под нижним концом сваи. Несущая способность свай-стоек на выдергивающие нагрузки определяется силами, воздействующими на боковую поверхность сваи;

- висячие (сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты). Несущая способность висячих свай на вдавливающие нагрузки принимается по боковой поверхности и устойчивости грунтов под нижним концом сваи. Несущая способность висячих свай на выдергивающие нагрузки определяется силами, воздействующими на боковую поверхность сваи;

- анкерные сваи (сваи, имеющие в своей нижней части любое утолщение, жестко связанное с телом сваи, вследствие чего в качестве анкерных свай используются преимущественно металлические сваи с приваренными в нижней части металлическими элементами различной конфигурации). Несущая способность анкерных свай на вдавливающие и выдергивающие нагрузки принимается в основном по анкеру.

7.3.6. В проекте свайных фундаментов должны быть указаны способы погружения свай, а также температурные условия, при которых разрешается подача нагрузки на сваи.

7.3.7. Расстояние между осями свай следует принимать равным:

- для буроопускных и бурообсадных свай - не менее двух диаметров скважины при ее диаметре до 1 м включительно и не менее диаметра скважины плюс 1 м при ее диаметре 1 м и более;

- забивных, опускных и бурозабивных свай - не менее трех наибольших размеров поперечного сечения сваи;

- свай, погружаемых термовращательным способом, и винтовых свай - конструктивно.

7.3.8. Размещение свай в плане, их число, размеры и способы устройства ростверков назначаются в зависимости от конструкции здания, размещения технологического оборудования и нагрузок на фундаменты с учетом расчетной несущей способности свай, определяемой согласно 8.3.3, 8.3.12, 8.3.14, 8.4.7 - 8.4.14, температурно-влажностных воздействий; укладка ростверков по грунту или с зазором менее 0,15 м от поверхности грунта без применения демпфера не допускается.

7.3.9. Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:

- одиночных свай - под отдельно стоящие опоры;

- свайных лент - под стены при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два ряда и более;

- свайных кустов - под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и другой формы;

- сплошного свайного поля - под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком.

7.3.10. Фундаменты мелкого заложения и поверхностные фундаменты, возводимые на естественном многолетнемерзлом или талом основании, можно выполнять железобетонными (сборными, сборно-монолитными или монолитными) или металлическими. Конструктивно фундаменты мелкого заложения и поверхностные фундаменты могут быть выполнены столбчатыми, ленточными, плитными. Глубина заложения фундаментов, их размеры и несущая способность устанавливаются расчетом согласно указаниям 8.3.3, 8.3.12, 8.3.13, 8.4.3 - 8.4.6 с учетом требований 7.3.12 - 7.3.14.

Обратную засыпку котлованов под фундаменты следует производить, как правило, влажным талым грунтом. При льдистости грунтов основания ii > 0,2 под подошвой фундаментов следует устраивать песчаную подушку толщиной не менее 0,2 м.

7.3.11. При проектировании сооружений на искусственных основаниях (насыпях или подсыпках) следует предусматривать устройство фундаментов мелкого заложения или поверхностные фундаменты (столбчатые, ленточные, плитные, вентилируемые и др.). Фундаменты следует закладывать в пределах высоты подсыпки или на ее поверхности, определяемой теплотехническим расчетом с учетом дополнительных мероприятий по сохранению проектного температурного состояния грунтов оснований, предусмотренных 7.4.1.

7.3.12. Глубина заложения фундаментов, считая от уровня планировки (подсыпки или срезки), назначается с учетом принятого принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания сооружения и следующих особенностей:

- назначения, срока эксплуатации и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, тепловых и механических нагрузок и воздействий на его фундаменты;

- глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также уровня прокладки инженерных коммуникаций;

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

- инженерно-геологических и геокриологических условий площадки строительства (температурных и физико-механических характеристик грунтов, характера напластований, глубины расположения кровли многолетнемерзлых грунтов, наличия ненесущих и слабонесущих слоев: торф, пластовый лед, высокольдистый грунт, сильнозасоленный грунт и пр.);

- гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

- возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (переходов трубопроводов и т.п.);

- глубины сезонного промерзания и оттаивания.

Глубина заложения фундаментов должна проверяться расчетом по устойчивости фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов согласно указаниям 8.6.2, 8.6.7 - 8.6.10.

7.3.13. При использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I минимальную глубину заложения фундаментов dmin необходимо принимать по таблице 7.1 в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунта dth, определяемой теплотехническими расчетами. Допускается определение глубины сезонного оттаивания согласно СНиП 2.02.04-88 [6].

 

Таблица 7.1

 

Минимальная глубина заложения фундаментов dmin

 

Фундаменты

Минимальная глубина заложения фундаментов dmin, м

Фундаменты всех типов, кроме свайных

dth + 1

Свайные фундаменты

dth + 2

Фундаменты сооружений, возводимых на подсыпках

Не нормируется

 

7.3.14. При использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу II минимальную глубину заложения фундаментов dmin следует принимать в соответствии с требованиями, приведенными в 7.3.12, в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта df, определяемой теплотехническими расчетами, и уровня подземных вод, который принимается с учетом образования под сооружением зоны оттаивания грунта. Расчет оснований по деформациям должен быть выполнен с учетом глубины и размеров в плане зоны оттаявшего (после выполнения предпостроечного оттаивания или оттаивания в процессе эксплуатации) грунта и его свойств после оттаивания.

Допускается закладывать фундаменты в слое сезонного промерзания - оттаивания грунта, если это обосновано расчетом (8.6.9 - 8.6.10).

 

7.4. Устройство оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

7.4.1. При использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований сооружений по принципу I для сохранения мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима в проектах оснований и фундаментов необходимо предусматривать следующие методы и их комбинации температурной стабилизации грунтов:

- устройство холодных (вентилируемых) подполий или холодных первых этажей зданий согласно 7.4.3;

- применение фундаментов специальной конструкции, предусматривающей движение воздуха внутри их полостей (вентилируемых фундаментов) согласно 7.4.6;

- укладку теплоизоляционных экранов согласно 7.4.7;

- устройство систем термостабилизации грунтов сезонно- и круглогодичного действия согласно 7.4.8;

- осуществление других мероприятий, при их обосновании, по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания.

Выбор одного или сочетания указанных мероприятий должен производиться по указаниям раздела 9 на основании прогнозного теплотехнического расчета, с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружения, прочностных и деформационных расчетов основания согласно указаниям настоящего стандарта, а также опыту местного строительства и технико-экономических расчетов.

7.4.2. При проектировании сооружений по I принципу следует отдавать предпочтение конструктивным решениям, позволяющим максимально использовать природную энергию холода (проветриваемые подполья).

7.4.3. Холодные (вентилируемые) подполья с естественной или побудительной вентиляцией следует применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основаниях жилых и промышленных сооружений, в том числе сооружений с повышенными тепловыделениями. Требуемый тепловой режим вентилируемого подполья устанавливается теплотехническим расчетом, приведенным в приложении И.

Высота подполья должна приниматься по условиям обеспечения его вентилирования, но не менее 1,2 м от поверхности планировки грунта до низа выступающих конструкций перекрытия; при размещении в подполье коммуникаций - по условиям свободного к ним доступа, но не менее 1,4 м.

При наличии в подполье труб санитарно-технических коммуникаций предусмотреть мероприятия для отвода аварийных сбросов за контур зданий. Тепловыделения от коммуникаций учитываются при аэродинамическом расчете вентилируемого подполья.

7.4.4. Устройство проветриваемых подполий с вентилируемыми продухами в цоколе здания или подполий закрытого типа не рекомендуется.

Допускается применение закрытых проветриваемых подполий с устройством щелевого продуха по всему периметру сооружения. Данное решение должно быть обосновано теплотехническим и аэродинамическим расчетом.

7.4.5. Поверхность грунта в подполье должна быть спланирована с уклоном не менее 3° в сторону наружных отмосток или водосборов, обеспечивающих беспрепятственный отвод воды, и иметь твердое (водонепроницаемое) покрытие, выступающее на 1,5 - 2 м за контур здания.

7.4.6. Применение фундаментов специальной конструкции, предусматривающей движение воздуха внутри их полостей, - вентилируемых фундаментов с естественной или побудительной вентиляцией - следует преимущественно применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основании сооружений с полами по грунту, при устройстве малозаглубленных или поверхностных фундаментов на подсыпках.

Вентилируемые фундаменты следует укладывать выше уровня подземных вод, как правило, в пределах подсыпки из непучинистого грунта с уклонами в сторону объединительных коллекторов. Для уменьшения теплопотока в грунт и высоты подсыпки под полами сооружения следует предусматривать укладку тепло- и гидроизоляции.

Теплотехнический расчет оснований при использовании вентилируемых фундаментов следует производить согласно указаниям 8.3.11.

В проекте по устройству вентилируемых фундаментов необходимо предусматривать мероприятия по очистке вентилируемых полостей от инея, льда, воды и грязи.

7.4.7. Теплозащитные экраны, как правило, в сочетании с другими охлаждающими устройствами следует применять для стабилизации природного состояния грунтов и уменьшения теплового потока от тепловыделяющих сооружений.

7.4.8. Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) и охлаждающие устройства круглогодичного действия следует применять по указаниям 9.1, как правило, в сочетании с другими охлаждающими устройствами для создания и сохранения мерзлого состояния грунтов оснований, для повышения несущей способности фундаментов в пластично-мерзлых грунтах, а также для создания ледогрунтовых завес, восстановления нарушенного при эксплуатации сооружения теплового режима грунтов в его основании и в других целях.

 

7.5. Устройство оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II

7.5.1. При проектировании оснований и фундаментов сооружений, возводимых с использованием многолетнемерзлых грунтов по принципу II, следует предусматривать мероприятия по уменьшению деформаций основания (см. 7.5.2) или мероприятия по приспособлению конструкций сооружения к восприятию неравномерных деформаций основания, назначаемые по результатам расчета основания по деформациям.

Выбор одного из указанных мероприятий или их сочетания производится на основании технико-экономического расчета. При этом мероприятия по уменьшению деформаций основания следует предусматривать в каждом варианте технических решений, если расчетные осадки сооружения превышают значения, допустимые по архитектурным и технологическим требованиям, а для сооружений, возводимых по типовым проектам, - также установленные для них предельные значения деформаций по условиям прочности и устойчивости конструкций.

Мероприятия по приспособлению конструкций сооружения к неравномерным деформациям оттаивающего основания следует назначать по результатам расчета совместной работы основания и сооружения.

7.5.2. Для уменьшения деформаций основания в зависимости от конкретных условий строительства следует предусматривать:

- предварительное (до возведения сооружения) искусственное оттаивание и уплотнение грунтов основания;

- замену льдистых грунтов основания талым или непросадочным при оттаивании песчаным или крупнообломочным грунтом;

- ограничение глубины оттаивания мерзлых грунтов основания, в том числе со стабилизацией верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в процессе эксплуатации сооружения;

- увеличение глубины заложения фундаментов, в том числе с прорезкой льдистых грунтов и опиранием фундаментов на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты.

7.5.3. Глубину предварительного оттаивания или замены льдистых грунтов основания на малосжимаемые при оттаивании грунты следует устанавливать по результатам расчета основания по деформациям согласно указаниям 8.4.26.

Контуры зоны оттаивания или замены грунтов основания в плане должны выходить за контуры сооружения не менее чем на половину глубины предварительного оттаивания грунта.

Допускается принимать меньшую площадь предварительного оттаивания или замены грунтов в плане, а также производить локальное предварительное оттаивание грунтов под фундаментами (вместо сплошного оттаивания под всей площадью сооружения), если это обосновано расчетом основания по деформациям и устойчивости.

Оттаивание грунтов оснований можно производить способами электрооттаивания, парооттаивания или за счет других источников тепла. При этом должны быть предусмотрены меры по обеспечению установленной проектом степени уплотнения оттаянного грунта и мероприятия по контролю степени уплотнения грунта.

7.5.4. Для ограничения глубины оттаивания грунтов в основании сооружения следует предусматривать устройство теплоизолирующих подсыпок, укладку теплозащитных экранов, увеличение сопротивления теплопередаче полов первых этажей и другие мероприятия по уменьшению теплового влияния сооружения на грунты основания, а также стабилизацию верхней поверхности многолетнемерзлого грунта (в том числе при несливающемся сезоннопромерзающем слое) ниже глубины заложения подошвы фундаментов путем регулирования температуры воздуха в подпольях или технических этажах здания согласно расчету, приведенному в приложении К.

7.5.5. При использовании грунтов в качестве оснований по принципу II следует предусматривать мероприятия по снижению глубины сезонного и при условии недопущения многолетнего промерзания грунтов оснований по внешнему периметру свай. В качестве основного решения по предотвращению глубокого сезонного и многолетнего промерзания грунтов в основании по внешнему периметру зданий рекомендуется устройство подповерхностных горизонтальных и при необходимости отекающих вертикальных теплоизоляционных экранов.

7.5.6. Приспособление конструкций сооружений к неравномерным деформациям основания должно обеспечиваться:

- увеличением прочности и пространственной жесткости здания, достигаемой устройством поэтажных, связанных с перекрытиями железобетонных и армокирпичных поясов, усилением армирования конструкций, замоноличиванием сборных элементов перекрытия, усилением цокольно-фундаментной части, равномерным расположением сквозных поперечных стен, а также разрезкой протяженных зданий на отдельные отсеки длиной до полуторной ширины здания;

- увеличением податливости и гибкости сооружения путем разрезки его конструкций деформационными швами, устройством гибких сопряжений отдельных конструкций с учетом возможности их выравнивания и рихтовки технологического оборудования.

Допускается предусматривать комбинацию указанных мероприятий применительно к особенностям проектируемого сооружения. При этом бескаркасные жилые и общественные здания следует, как правило, проектировать по жесткой конструктивной схеме; для промышленных сооружений могут применяться гибкие и комбинированные конструктивные схемы. Цокольно-фундаментную часть зданий в типовых проектах следует разрабатывать в нескольких вариантах, рассчитанных по прочности на разные пределы допустимых деформаций основания.

7.5.7. При проектировании оснований и фундаментов по II принципу использования грунтов оснований следует, как правило, устраивать фундаменты мелкого заложения.

Допускается применение высоких (в том числе и проветриваемых) подполий при реализации мероприятий по снижению глубины сезонного и при условии недопущения многолетнего промерзания грунтов оснований. Решение должно быть обосновано теплотехническим расчетом и расчетом устойчивости фундаментов под действием сил морозного пучения грунтов при сезонном промерзании.

7.5.8. При использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II следует, как правило, применять:

- для сооружений с жесткой конструктивной схемой, возводимых на оттаивающих грунтах, - усиленные армопоясами ленточные фундаменты, в том числе в виде жестких перекрестных лент, воспринимающих и перераспределяющих усилия, вызванные неравномерной осадкой оттаивающего основания, а в необходимых случаях - плитные фундаменты; на предварительно оттаянных и уплотненных грунтах допускается применять столбчатые, ленточные и другие виды фундаментов мелкого заложения, а также свайные фундаменты, если это обусловлено грунтовыми условиями;

- сооружений с гибкой конструктивной схемой - столбчатые и отдельно стоящие фундаменты под колонны, гибкие ленточные фундаменты.

7.5.9. В случаях когда в основании сооружений залегают скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты, следует применять столбчатые фундаменты мелкого заложения, опираемые на эти грунты, или свайные фундаменты из свай-стоек.

 

8. Расчет оснований и фундаментов

 

8.1. Общие указания

8.1.1. Проектирование оснований и фундаментов сооружений, возводимых на участках распространения многолетнемерзлых грунтов, следует выполнять на основании теплотехнических расчетов, а также статических расчетов на силовые воздействия с учетом инженерно-геокриологических условий района строительства, а также конструктивных и эксплуатационных особенностей проектируемых объектов, в том числе:

- возможность принудительного (искусственного) изменения физико-механических свойств грунтов;

- принцип использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований;

- тепловое и механическое взаимодействие зданий или инженерных сооружений с грунтами основания с учетом их теплофизических и прочностных свойств;

- размеры, виды конструкций, технологическое назначение, режимы эксплуатации зданий и инженерных сооружений;

- значения и характер действующих на основание или фундамент нагрузок и воздействий.

8.1.2. Температурный режим грунтов основания определяется теплотехническим расчетом в соответствии с 8.2. Целью теплотехнического расчета является определение необходимого теплового режима грунтов основания в зависимости от принятого принципа использования грунтов и разработка мероприятий, обеспечивающих соблюдение этого режима.

8.1.3. Основания и фундаменты следует рассчитывать на силовые воздействия по двум группам предельных состояний:

а) первая группа предельных состояний:

- по прочности материала фундаментных конструкций;

- несущей способности грунта основания (в случаях, указанных в 8.1.7, 8.1.8);

б) вторая группа предельных состояний:

- по прогибам и перемещениям элементов фундаментных конструкций;

- образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций фундаментов;

- деформациям оснований поверхностных или малозаглубленных и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (при использовании I принципа необходимо учитывать продолжительность действия нагрузок и реологических свойств грунтов);

- для свайных фундаментов - по перемещениям свай (горизонтальным up, углам поворота головы свай yp) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов.

Расчет оснований и фундаментов по предельным состояниям следует производить с учетом температурного режима грунтов основания.

8.1.4. К первой группе предельных состояний оснований относятся потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести.

Ко второй группе относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, прогибов, углов поворота), колебаний, трещин и т.п.

8.1.5. Целью статического расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения по фундаментам, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное изменение физико-механических, фильтрационных и теплофизических свойств грунтов (под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д.), которое предшествует развитию опасных криогенных процессов. К изменению влажности особенно чувствительны посадочные, набухающие, пучинистые (при промерзании) и засоленные грунты, к изменению температурного режима - набухающие, пучинистые и мерзлые грунты,

8.1.6. Элементы фундаментов следует рассчитывать в соответствии с требованиями нормативных документов (СНиП 52-01-2003 [7], СП 52-101-2003 [12], СП 53-102-2004 [13], СНиП II-23-81 [14], СНиП 2.05.03-84 [15] и СНиП 2.01.07-85 [16]) в зависимости от условий работы и назначения конструкций и расчетных характеристик материалов.

Нормативные и расчетные значения теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов для расчета оснований следует, как правило, принимать по результатам лабораторных испытаний грунтов или с учетом указаний, приведенных в приложениях Д, Е и Ж.

8.1.7. Расчет оснований при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I должен производится:

- по несущей способности - для твердомерзлых грунтов;

- несущей способности и деформациям - для пластично-мерзлых и сильнольдистых грунтов, а также подземных льдов.

8.1.8. Расчет оснований при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II должен производится:

а) по несущей способности - в следующих случаях:

- на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

- сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

- основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами (при степени влажности Sr ³ 0,85 и коэффициенте консолидации Cv £ 107 см2/год);

- основание сложено скальными грунтами;

б) по деформациям - во всех случаях.

8.1.9. Деформации основания подразделяются:

- на осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;

- просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замершем грунте и т.п.;

- оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.;

- горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.;

- провалы - деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов надкарстовыми полостями или горными выработками;

- морозное пучение - увеличение объема влажного грунта при замерзании воды, приводящее к подъему слоя промерзающего грунта.

Предельные прогибы элементов конструкций фундаментов, ограничиваемые исходя из технологических, конструктивных и физиологических требований, следует отсчитывать от изогнутой оси, соответствующей состоянию элемента в момент приложения нагрузки, от которой вычисляется прогиб, а ограничиваемые исходя из эстетико-психологических требований - от прямой, соединяющей опоры этих элементов.

8.1.10. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве из условия совместной работы основания и сооружения, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым основанием. Поскольку основание лишь косвенно влияет на условия эксплуатации сооружения, состояние основания можно считать предельным лишь в случае, если оно влечет за собой одно из предельных состояний сооружения.

8.1.11. Расчетная схема системы «сооружение - основание» или «фундамент - основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, вероятностью управляемого и неуправляемого изменения состояния грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материала и грунтов.

8.1.12. Нагрузки и воздействия, передаваемые на основания, а также непосредственно на конструкции самих фундаментов инженерных сооружений и их отдельных элементов устанавливаются в соответствии со СНиП 2.01.07-85 [16], а также данным приложения Л. При расчете оснований опор мостов и труб под насыпями нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузки должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84 [15].

8.1.13. Проектирование оснований следует производить исходя из расчетных значений нагрузок. При этом коэффициент надежности по нагрузке при расчете оснований по несущей способности принимается в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 [16], при расчете по деформациям - равным единице. Коэффициент динамичности для нагрузок от погрузчиков и другого оборудования, приводящего к появлению динамических нагрузок, следует принимать равным единице. Коэффициенты надежности по ответственности необходимо принимать в соответствии с указаниями, приведенными в приложении В.

Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает предельно допустимых значений.

8.1.14. Длительность действия нагрузок на основания, используемых по принципу I, учитывается введением к расчетным сопротивлениям мерзлых грунтов дополнительных коэффициентов или коэффициентов условий работы оснований.

 

8.2. Теплотехнические расчеты оснований

8.2.1. Теплотехнические расчеты производятся с целью определения температурного режима грунтов оснований и значений механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

8.2.2. Теплотехнические расчеты оснований выполняются с применением численных методов (например, в соответствии с требованиями РСН 67-87 [17]), а также требованиями к прогнозу изменения инженерно-геологических условий, установленными данным стандартом и действующими нормативными документами.

8.2.3. Расчет температурного режима грунтов производится для конкретных инженерно-геокриологических разрезов с учетом естественных изменений температурного режима воздуха и радиационного баланса дневной поверхности, естественных и техногенных условий теплообмена на поверхности грунтов (снежный и растительный покровы, насыпи, асфальтовые покрытия и т.п.) и техногенных источников и стоков тепла (сооружения).

8.2.4. Расчет температурного режима грунтов производится на основе следующих данных:

- материалов инженерно-геокриологических изысканий (инженерно-геологические разрезы, физические и теплофизические свойства грунтов, естественные температуры грунтов и др.);

- пространственного размещения проектируемых сооружений и проектный температурный режим в них;

- данных о сроках и проекте организации строительства;

- технических решений по температурной стабилизации грунтов оснований (характеристики и схема расстановки СОУ, теплоизоляционных экранов и др.);

- справочных материалов (температурный режим воздуха, радиационный баланс дневной поверхности, мощность и плотность снежного покрова и др.).

8.2.5. Расчетный срок (время) прогноза определяется расчетным сроком эксплуатации проектируемых сооружений.

Расчет прогноза может быть прекращен ранее в случаях стабилизации температурного режима грунтов в исследуемом грунтовом массиве. Под стабилизацией температурного режима в данном случае понимается наступление динамического равновесия температур в исследуемом массиве с учетом характера изменений тепловых воздействий на верхней границе массива.

8.2.6. В зависимости от решаемой задачи расчетная область может быть задана трехмерной, двухмерной или одномерной. При определении области исследования следует также исходить из экономии времени счета.

8.2.7. Расчет среднегодовой температуры и глубины сезонного оттаивания и промерзания может выполняться согласно требованиям СНиП 2.02.04-88 [6].

8.2.8. Расчет температурного режима проветриваемого подполья следует выполнять согласно расчету, приведенному в приложении И.

8.2.9. При выполнении прогнозных теплотехнических расчетов оснований объектов, обустраиваемых с проветриваемыми подпольями, особое внимание следует уделять корректной оценке (расчету) температурного влияния сооружений на грунты, модуля вентилирования оснований и снегонакопления в основании и на прилегающей территории с учетом плотности застройки.

8.2.10. Результатом теплотехнических расчетов являются прогнозные поля температуры и фазового состояния грунтов оснований на весь период эксплуатации и оценка механических свойств грунтов оснований.

8.2.11. По результатам теплотехнических расчетов разрабатываются требования к выполнению инженерных изысканий (для следующей стадии проектирования) и рекомендации к соответствующим разделам проекта для разработки оптимального сочетания принципиальных технических решений по фундаментам и термостабилизационным мероприятиям с учетом всех конструктивных и технологических особенностей инженерных сооружений с учетом их взаимного влияния, а также технологии, последовательности и сроков выполнения отдельных этапов строительно-монтажных и земляных работ, разрабатываемых на текущей стадии проектирования.

Должны быть определены численные критерии надежности сооружений. При выборе технических решений должны быть полностью исключены решения, не обеспечивающие надежную эксплуатацию оснований и фундаментов в течение срока эксплуатации объекта. Необходимо отдавать предпочтение технологиям, позволяющим управлять надежностью оснований и фундаментов в процессе эксплуатации с учетом максимальной унификации принимаемых технических решений, оптимизации размещения объектов проектирования и технико-экономического обоснования.

 

8.3. Расчет оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

8.3.1. Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия

.                                                                        (8.1)

Здесь и далее - буквенные обозначения величин, входящих в формулы, приведены в приложении А.

Несущая способность основания Fu на вертикальную нагрузку определяется:

- для вертикально нагруженной висячей сваи и столбчатого фундамента - расчетом по 8.3.3;

- для одиночной сваи по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой - по указаниям 8.3.12;

- для столбчатого фундамента мелкого заложения, нагруженного вертикальной нагрузкой, приложенной внецентренно, - расчетом по 8.3.13;

- для свайных фундаментов, на которые передаются горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты - по указаниям 8.3.14.

Расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения, воспринимающих значительные горизонтальные усилия, следует производить на плоский сдвиг по подошве по 8.3.15.

8.3.2. Расчет оснований фундаментов по второй группе предельных состояний производится:

- для оснований, сложенных пластично-мерзлыми грунтами - по указаниям 8.3.17;

- оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземными льдами - согласно указаниям 8.3.18.

8.3.3. Несущая способность основания Fu, кН, вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле

,                                                      (8.2)

где gt - температурный коэффициент, принимается по указаниям 8.3.6;

gc - коэффициент условий работы основания, принимается по указаниям 8.3.5.

Значения сопротивления мерзлых грунтов нормальному давлению R следует принимать с учетом указаний 8.3.4:

- для свайных фундаментов - при расчетной температуре грунта Tz на глубине z, равной глубине погружения сваи;

- столбчатых фундаментов - при расчетной температуре грунта Tm на глубине заложения подошвы фундамента.

Расчетные сопротивления сдвигу Raf,i следует принимать с учетом указаний 8.3.4: для свайных фундаментов - при температуре грунта Tz на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов - при температуре грунта Tm на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента. При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (8.2), учитываются только при условии выполнения обратной засыпки пазух котлована влажным грунтом, что должно быть отмечено в проекте.

Для буроопускных свай расчетное сопротивление сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи Raf и сдвига по грунту или буровому раствору Rsh; для буронабивных свай - по значению Rsh.

Для свай, опираемых на песчано-щебеночную подушку высотой не менее трех диаметров скважины, расчетное значение R допускается принимать для грунта подушки, а значение A - равным площади забоя скважины. При опирании свай на льдистые грунты с льдистостью ii ³ 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом ni = 1 - ii.

При однородных по составу многолетнемерзлых грунтах несущую способность основания висячей сваи допускается определять по формуле

Fu = gt gc (RA + Raf Aaf),                                                       (8.3)

где Raf определяется при средней по длине сваи (эквивалентной) температуре многолетнемерзлого грунта Te (см. 8.3.8).

В случаях когда слой сезонного промерзания не сливается с многолетнемерзлым грунтом, несущую способность свай в пределах немерзлого слоя грунта допускается учитывать расчетом по 8.4.2 (как для талого грунта). При этом должны быть предусмотрены меры по стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлого грунта.

8.3.4. Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента Raf и Rsh устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 24586, с учетом коэффициента надежности по грунту gg, принимаемому согласно указаниям, приведенным в таблице В.1 (приложение В), и расчетных температур грунта основания TmTz и Te, определяемых теплотехническим расчетом по указаниям 8.3.8.

По результатам испытаний грунтов шариковым штампом или на одноосное сжатие расчетные значения R, кПа, вычисляются по формуле

,                                                             (8.4)

где cn - нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа, принимаемое равным: cn cn,eg при испытаниях грунтов шариковым штампом и cn = 0,5sn - при испытаниях на одноосное сжатие, где cn,eg и sn - соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию.

Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности, для выполнения предварительных расчетов оснований и привязки проектов к местным условиям, а также при отсутствии опытных данных расчетные значения R и Raf допускается принимать по таблицам, приведенным в приложении Ж. Значения Raf следует умножать на коэффициент gaf, зависящий от вида поверхности смерзания и принимаемый равным:

- для бетонных поверхностей фундаментов, изготовляемых в металлической опалубке gaf = 1,0;

- металлических поверхностей из горячекатаного проката gaf = 0,7.

Значения расчетных сопротивлений мерзлых засоленных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору Rsh допускается принимать равными Rsh = Raf. Значения Rsh следует умножать на коэффициент gsh, равный:

- для буронабивных свай с добавлением в бетон противоморозных химических добавок gsh = 0,7;

- для всех видов свай при льдистости грунта 0,2 £ ii £ 0,4 gsh = 0,9;

- в остальных случаях gsh = 1,0.

При сочетании двух перечисленных условий коэффициент принимается gsh = 0,6.

Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения R и Raf допускается принимать с повышающим коэффициентом nt в соответствии с данными таблицы 8.1.

 

Таблица 8.1

 

Повышающий коэффициент nt

 

Время действия нагрузки t, ч

0,1

0,25

0,5

1

2

8

24

Коэффициент nt

1,7

1,5

1,35

1,25

1,2

1,1

1,05

 

8.3.5. Коэффициент условий работы основания gc принимается по таблице 8.2 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов.

Значения коэффициента gс, приведенные в таблице 8.2, допускается увеличивать пропорционально отношению полной нагрузки на фундамент к сумме постоянных и длительных временных нагрузок, но не более чем в 1,2 раза, если расчетные значения деформаций основания при этом не будут превышать предельно допустимых значений.

 

Таблица 8.2

 

Коэффициент условий работы основания gc

 

Виды фундаментов и способы их устройства

Коэффициент gc

Столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании

1,0

То же на подсыпках

0,9

Буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты

1,1

То же при равномерной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта

1,0

Опускные и буронабивные сваи

1,0

Бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай

1,0

То же при большем диаметре лидерных скважин

0,9

 

8.3.6. Температурный коэффициент gt, учитывающий температурные условия работы основания, устанавливается расчетом в зависимости от состояния и температуры грунтов основания до загружения фундаментов и их изменения в процессе эксплуатации сооружения. Значения gt допускается принимать равными:

а) gt = 1,1, если расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлых грунтов T0, определяемая согласно СНиП 2.02.04-88 (приложение 3) [6], соответствует твердомерзлому состоянию грунта и не выше расчетной среднегодовой температуры на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта  (см. 8.3.9), устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации;

б) gt = 1,0, если расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлых грунтов T0 соответствует пластично-мерзлому состоянию грунта и выше значения температуры , устанавливающейся в процессе эксплуатации сооружения.

При расчетах оснований трубопроводов, линий электропередачи и других линейных сооружений коэффициент gt следует принимать равным 0,8.

8.3.7. Передача на фундаменты проектных нагрузок допускается, как правило, при температуре грунтов в основании сооружения не выше установленных на эксплуатационный период расчетных значений. В необходимых случаях следует предусматривать мероприятия по предварительному (до загружения фундаментов) охлаждению пластично-мерзлых грунтов (см. 8.4.1, 8.4.2) до установленных расчетом значений температуры.

При соответствующем обосновании расчетом основания по деформациям допускается загружать фундаменты при температурах грунта выше расчетных, но не выше значений:

T = Tbf - 0,5 °С -для песчаных и крупнообломочных грунтов;

T = Tbf - 1 °C - для пылевато-глинистых,

где Tbf -температура начала замерзания грунта (приложение Е). Несущая способность основания Fu в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (см. 8.9), принимая коэффициент gt по расчету, но не более 1,2.

8.3.8. Расчетные температуры грунтов TmTz и Te определяются расчетом теплового взаимодействия сооружения с многолетнемерзлыми грунтами основания в периодически установившемся тепловом режиме с учетом переменных в годовом периоде условий теплообмена на поверхности, формы и размеров сооружения, глубины заложения и расположения фундаментов в плане, а также теплового режима сооружения и принятых способов и средств сохранения мерзлого состояния грунтов основания.

При расчетах многолетнемерзлых оснований по несущей способности и деформациям расчетные температуры грунтов TmTz и Te следует принимать равными:

Tm - максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента zd, отсчитываемой от верхней поверхности многолетнемерзлого грунта;

Te - максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента zd температуре многолетнемерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);

Tz - температура многолетнемерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Te.

Расчет теплового взаимодействия сооружения с грунтами основания следует производить численными методами согласно требованиям 8.2.

8.3.9. Для оснований свайных, столбчатых и других видов фундаментов сооружений с холодным (вентилируемым) подпольем, опор трубопроводов, линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений расчетные температуры грунтов TmTz и Te допускается определять по формулам:

- для оснований сооружений с холодным подпольем:

под серединой сооружения

;                                 (8.5)

под краем сооружения

;                       (8.6)

под углами сооружения

                      (8.7)

- для оснований опор линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений и трубопроводов

Tm,z,e = (T0 - Tbf) · am,z,e · kts + Tbf,                                            (8.8)

где  - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, °C, определяемая согласно приложению И;

Tbf - температура начала замерзания грунта, °C, определяемая согласно приложению Е;

T0 - расчетная среднегодовая температура грунта, °C, определяемая согласно СНиП 2.02.04‑88 (приложение 3) [6];

amazae - коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемые по таблице 8.3, в зависимости от значения параметра , с0,5·(ч0,5), где z - глубина от поверхности вечномерзлого грунта, м;

cf - объемная теплоемкость, Дж/(м3·°C);

lf - теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м·°C);

k1k2k3 - коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по таблице 8.4, в зависимости от соотношений z/B и L/BL и B - соответственно длина и ширина сооружения, м;

kts - коэффициент теплового влияния изменения поверхностных условий при возведении фундаментов линейных сооружений, принимаемый по таблице 8.5, в зависимости от вида и глубины заложения фундаментов z, м.

8.3.10. Расчетные температуры многолетнемерзлых грунтов основания без учета теплового влияния сооружения определяются по формуле

Tm,z,e = (T0 - Tbf) · am,z,e + Tbf.                                                   (8.9)

 

 

 

 

 

Таблица 8.3

 

Коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания amazae

 

 

Коэффициенты

Значения , с0,5·(ч0,5)

0

(0)

1000 (25)

2000 (50)

3000 (75)

4000 (100)

6000 (125)

8000 (175)

10000 (175)

15000 (250)

20000 (300)

am

0

(0)

0,28 (0,38)

0,47 (0,61)

0,61 (0,76)

0,71 (0,85)

0,85 (0,91)

0,92 (0,94)

0,96 (0,96)

0,99 (0,99)

1,00 (1,00)

az

0

(0)

0,30 (0,40)

0,52 (0,67)

0,67 (0,85)

0,80 (0,95)

0,95 (1,01)

1,02 (1,03)

1,03 (1,03)

1,01 (1,01)

1,00 (1,00)

ae

0

(0)

0,14 (0,21)

0,26 (0,38)

0,38 (0,51)

0,47 (0,61)

0,61 (0,68)

0,70 (0,74)

0,77 (0,78)

0,85 (0,85)

0,90 (0,88)

 

Таблица 8.4

 

Коэффициенты теплового влияния сооружения k1k2k3

 

 

 

 

 

 

Форма сооружения в плане

L/B

Коэффициенты k для определения TmTzTe

k1 при z/B

k2 при z/B

k3 при z/B

0,25

0,5

1,0

2,0

0,25

0,5

1,0

2,0

0,25

0,5

1,0

2,0

Прямоугольная

1

0,41/ 0,21

0,67/ 0,38

0,87/ 0,57

0,96/ 0,75

0,17/ 0,09

0,28/ 0,16

0,39/ 0,25

0,47/ 0,34

0,06/ 0,03

0,10/ 0,05

0,17/ 0,09

0,22/ 0,14

2

0,33/ 0,17

0,56/ 0,31

0,80/ 0,50

0,93/ 0,68

0,15/ 0,08

0,26/ 0,14

0,37/ 0,23

0,45/ 0,32

0,04/ 0,02

0,08/ 0,04

0,14/ 0,08

0,20/ 0,12

3

0,32/ 0,16

0,53/ 0,30

0,76/ 0,47

0,91/ 0,65

0,15/ 0,08

0,25/ 0,14

0,36/ 0,22

0,44/ 0,31

0,04/ 0,02

0,08/ 0,04

0,13/ 0,07

0,19/ 0,12

³ 5

0,29/ 0,14

0,50/ 0,27

0,71/ 0,44

0,84/ 0,62

0,15/ 0,07

0,25/ 0,14

0,35/ 0,22

0,42/ 0,30

0,03/ 0,02

0,07/ 0,04

0,12/ 0,07

0,18/ 0,11

Круглая

-

0,45/ 0,23

0,71/ 0,41

0,89/ 0,62

0,97/ 0,78

0,22/ 0,13

0,32/ 0,20

0,40/ 0,28

0,45/ 0,36

-

-

-

-

Примечания

1. В числителе указаны значения коэффициентов k для температур Tm и Tz, в знаменателе - для температуры Te.

2. При z/B = 0 коэффициенты k1k2 и k3 следует принимать равными 0.

 

Таблица 8.5

 

Коэффициент теплового влияния изменения поверхностных условий kts

 

Виды фундаментов

Коэффициент kts при z, м

до 2

от 2 до 6

свыше 6

Массивные и свайные с ростверком, заглубленным в грунт

0,7

0,9

1,0

Свайные с высоким ростверком и сборные под опоры рамно-стоечного типа

0,9

1,0

1,0

 

8.3.11. Расчетные температуры грунтов оснований вентилируемых фундаментов (см. 8.4.4) следует определять из совместного теплотехнического расчета основания и параметров системы охлаждения (полостей в фундаментах) исходя из условия:

,                                                                 (8.10)

где  - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, отвечающая проектному положению границы сезонного оттаивания грунтов, включая грунты подсыпки.

При равномерном расположении вентилируемых полостей в фундаментах под всей площадью сооружения расчетные температуры грунтов в его основании TmTz и Tc допускается определять как для сооружений с холодным подпольем (см. 8.3.9) при среднем по площади сооружения значении температуры .

8.3.12. Несущую способность основания одиночной сваи Fu по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой следует определять по формуле

,                                                          (8.11)

где k - коэффициент, учитывающий различие в условиях работы опытной и проектируемых свай и определяемый по формуле

,                                                              (8.12)

здесь Fu,p и Fu,t - значение несущей способности соответственно проектируемой и опытной свай, рассчитанные по формулам (8.2) или (8.3) по значениям R и Raf, принимаемым по таблицам, приведенным в приложении Ж: для проектируемой сваи - при расчетных температурах грунта, устанавливаемых согласно указаниям 8.3.3 и 8.3.8, а для опытной сваи - при температурах, измеренных при испытании;

Fu,n - нормативное значение предельно длительного сопротивления основания опытной сваи статической нагрузке, определяемое по данным испытания сваи;

gg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,1.

8.3.13. Несущую способность основания столбчатого фундамента, нагруженного внецентренно сжимающей нагрузкой, допускается определять в соответствии со следующим положением: краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2R и в угловой точке - 1,5R. Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций.

Эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок на уровне подошвы фундамента следует определять с учетом смерзания грунта с боковой поверхностью нижней ступени фундамента по формулам:

;                                                           (8.13)

.                                                           (8.14)

При определении расчетной вертикальной нагрузки F, кН, от сооружения на основание следует учитывать вес фундамента и грунта, лежащего на его уступах.

Часть момента внешних сил Maf, кН·м, воспринимаемая касательными силами смерзания многолетнемерзлого грунта с боковым и поверхностями нижней ступени фундамента высотой hp, вычисляется по формуле

Maf = gt gc Raf hp lb.                                                      (8.15)

При эксцентриситете нагрузки относительно одной оси фундамента (eb = 0) допускается Maf, кН·м, определять по формуле

Maf = gt gc Raf hp l (b + 0,5 l),                                               (8.16)

где l - сторона подошвы фундамента, параллельная плоскости действия момента, м.

Для мерзлых пылевато-глинистых грунтов, а также для мелких и пылеватых песков допускается принимать угол внутреннего трения j = 0 и определять несущую способность основания Fu, кН, при внецентренной вертикальной нагрузке по формуле

Fu = gt gc (R + q) · lb,                                                   (8.17)

где q - пригрузка со стороны возможного выпора грунта, кПа, за вычетом давления от веса грунта на глубине 2,5 м, принимаемого равным 50 кПа;

l и b - приведенные размеры сторон прямоугольного фундамента, м, определяемые по формулам:

l = l - 2 el;                                                          (8.18)

b = b - 2 eb.                                                         (8.19)

Значения el и eb определяются соответственно по формулам (8.13) и (8.14).

8.3.14. Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных нагрузок и изгибающих моментов следует производить из условия совместной работы сваи и основания с учетом мерзлотно-грунтовых условий в соответствии с указаниями, приведенными в приложении М.

8.3.15. Расчет фундаментов, воспринимающих значительные горизонтальные усилия, следует производить на плоский сдвиг по подошве исходя из условия:

,                                                           (8.20)

где åFs и åFs,r - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента.

8.3.16. Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) производится исходя из условия

sf £ su,                                                                   (8.21)

где sf - деформация пластично-мерзлого основания под нагрузкой от сооружения, определяемая согласно указаниям 8.3.17 и 8.3.18.

8.3.17. Осадки оснований фундаментов, возводимых на пластично-мерзлых грунтах, следует определять:

- для столбчатых фундаментов - согласно расчету, приведенному в приложении Н, применяя расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины с учетом указаний 8.3.18;

- свайных фундаментов - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой, а для кустов свай - согласно расчету, приведенному в СНиП 2.02.03-85 [8], с определением осадок условного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины.

Расчетные деформационные характеристики пластично-мерзлых грунтов (коэффициент сжимаемости df или модуль деформации Ef) следует принимать по данным компрессионных испытаний в соответствии с ГОСТ 24586 при расчетной температуре грунта, устанавливаемой по формуле (8.9).

8.3.18. Осадки оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземными льдами, а также в случаях загружения фундаментов при температуре грунтов основания выше расчетных значений, принятых для установившегося эксплуатационного режима (см. 8.3.7), следует определять с учетом изменения деформационных характеристик грунтов в зависимости от температуры и времени, а также развития пластических деформаций льда, согласно указаниям 8.9 и расчету, приведенному в приложении П.