Алгоритм принятия технических решений при проектировании систем температурной стабилизации грунтов оснований (Шубина А.Ю., ООО НПО «Фундаментстройаркос»)

Устойчивость и надежность оснований и фундаментов под инженерными сооружениями, равно как и их стоимость, определяются выбранными конструктивными решениями. Использование вечномерзлых грунтов в качестве оснований  в районах Крайнего севера базируется на 1-ом принципе, т.е поддержании их в мерзлом состоянии в течение всего срока эксплуатации. 

В настоящее время одним из перспективных решений в устройстве оснований на вечной мерзлоте является замораживание талых и охлаждение мерзлых грунтов оснований с использованием естественного ресурса холода в зимнее время года и сохранение накопленного «холода» в летний период времени.

Так, широко известны различные конструктивные решения термостабилизации на вечной мерзлоте - продуваемые или вентилируемые подполья [1], трубчатые рассольные системы [2], жидкостные и парожидкостные термостабилизаторы и системы [3].

Экспериментальные исследования различных авторов и практический опыт строительства показали, что в условиях Крайнего Севера для сохранения грунтов оснований сооружений в вечномерзлом состоянии и увеличения их несущей способности  наиболее надежно и экономически выгодно использовать парожидкостные устройства [4] в качестве систем температурной стабилизации.

Особенно целесообразно применять данный тип термостабилизации грунтов оснований применительно к крупномасштабным сооружениям и ширококорпусным зданиям с габаритами в плане до  100 и боле м. Таковыми являются, в частности, нефтяные резервуары емкостью  от 20000 до 50000 м3,, а также различные производственные здания.

При научно-обоснованном  выборе технических решений  необходимо производить анализ следующих факторов:

√ - инженерно-геологические и геокриологические  условия;

√ - внешние факторы: влияние водотоков, эрозийных и склоновых процессов и т.д., под воздействием которых может произойти разрушение оснований и фундаментов;

√ - устойчивость при непредвиденных техногенных и климатических воздействиях в процессе эксплуатации.

Основными геологическими и геокриологическими факторами, влияющими на выбор технических решений, является льдистость, засолённость и физико-механические свойства многолетнемерзлых грунтов и их изменения в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

До начала выполнения проектных работ инженерами-исследователями проводится численное моделирование процессов взаимодействия зданий и сооружений с грунтами с использованием программ FROST-DK и Termostab.:

√ - прогноз изменения геокриологических условий площадки в процессе строительства и  эксплуатации;

√ - прогноз изменения поверхностных условий относительно естественных, которые могут привести к увеличению величины сезонного промерзания - оттаивания и образованию талых зон или новообразованию мерзлоты;

√ - прогноз изменения величины снегозаносов, которые могут привести и к значительному повышению температуры грунтов, что в совокупности с другими факторами, приводит к растеплению грунтов.

По среднегодовой температуре, определяющей  состояние грунтов,  они разделены на  три группы:

√ - талые грунты, �