Свайные фундаменты в районах вечномерзлых грунтов

В основном, в районах вечной мерзлоты проектируются фундаменты глубокого заложения, характерны для свай. Бывает, что иногда возводятся ленточные и столбчатые фундаменты. Строительство зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах требует длительного подготовительного процесса перед возведением фундамента. Он предусматривает комплексное геокриологическое исследование. Исходя из этого выбирается конкретный метод установки свай [1]. Толщина свайных фундаментов в низкотемпературных мерзлотных грунтах значительно превосходит несущую способность опор, установленных в высокотемпературных слоях грунта. Кроме того, значительно уменьшается промежуток времени между замерзанием и достижением максимальной несущей способности. При прохождении шурфов большого диаметра в почву специально понижают температуру для того, чтобы обеспечить полное смерзание опор в грунт.

Возведение фундаментов зданий на высокотемпературных пластически мерзлых грунтах требует особых мер безопасности.

Неоспоримые преимущества свайного фундамента:

• -    Отсутствуют крупные земляные работы в карьере, которые, учитывая природные условия местности, очень трудоемки в проведении.

• -    Процесс строительства достаточно прост и оптимален.

• -    Сваи в вечномерзлых грунтах забиваются на большую глубину, что позволяет равномерной осадки строительной площадки.

Один из видов свайных фундаментов является винтовые сваи, которые давно имеют большую популярность в области строительства фундаментов для зданий и сооружений в местах, где возведение несущих конструкций из других видов фундаментов тяжело. Эти сваи широко использовались в течение многих лет в районах вечной мерзлоты, где на сегодняшний день остаются практически единственным выгодным фундаментом.

Винтовая свая имеет цельносварную металлическую трубу с винтовыми лопастями на нижнем конце. Наконечник мерзлотной стойки в большинстве случаев отличается от традиционных винтовых свай. На конце сваи находится зубчатое кольцо, которое придает безопасное прохождение слоев льда и мерзлого грунта. Длина сваи определяется исходя из расположения конца опоры в однородном грунте на глубину не менее 300 мм.

При строительстве фундамента на винтовых сваях в районах вечной мерзлоты следует обратить внимание на сжатие мерзлого грунта, что связанно с неравномерной осадкой при сезонном оттаивании верхних слоев мерзлой породы [2].

Установка винтовых опор соответствует первому способу строительства фундаментов зданий. Сооружения и здания, возведенные на винтовых сваях, не соприкасаются с грунтом и, следовательно, не оказывают никакого термического воздействия на вечномерзлый грунт. [5] Расчет свайного фундамента на винтовых опорах в условиях вечной мерзлоты фактически не имеет отличия от расчета несущей способности свай в районах средней полосы и южных регионах страны.

Установка винтовой сваи в вечномерзлых грунтах включает в себя:

• 1.    Бурение лидерной скважины, диаметр которой меньше внутреннего диаметра полого трубчатого тела сваи;

• 2.    Установка сваи в лидерную скважину;

• 3.    Воздействие на сваю крутящего момента до тех пор, пока свая не будет забита на проектную глубину;

• 4.    Заполнение внутренней полости сваи цементно-песчаным раствором оттаявшего бурового грунта или другого грунта [4].

Единственным ограничением для эксплуатации винтовых свай являются скальные грунты и грунты с крупными породами.

Несущая способность металлических опор увеличивается за счет заполнения внутренней полости колодцев бетонным раствором. После обрезки верхних частей свай по отметке в стволы заливается жидкий бетон. Во время заливки каждый слой раствора уплотняют толщиной 500 - 700 мм. Для этого в ствол опускают рукав электровибратора. Полость ствола опоры, заполненная бетоном, не требует защиты от коррозии.

Наружная поверхность опор обрабатывается специальными антикоррозионными средствами, предназначенными для эксплуатации в условиях вечной мерзлоты [3].

Фундаменты на винтовых сваях не требуют земляных работ. Кроме того, при возведении фундамента не требуется выравнивать площадку и использовать строительную технику. Также винтовые сваи выдерживают значительные нагрузки, а их срок эксплуатации составляет не менее 80 лет.