Анализ технических и объемно-планировочных решений зданий и сооружений на вечной мерзлоте (Шубина А.Ю., ООО НПО «Фундаментстройаркос»)

В процессе эксплуатации зданий и сооружений, построенных на ВМГ происходит растепление грунтов оснований. Деградация мерзлых пород заключается в уменьшении несущей способности грунтов оснований и потере их устойчивости при оттаивании. Это определяет потребность применения новых технических решений, способных компенсировать отрицательное влияние фактора освоения площадок и потепления климата. 
 
Таким решением является оперативное управление мерзлым состоянием грунтов оснований через системы термостабилизации грунтов оснований. 
 
Вечномерзлые или, точнее, многолетнемерзлые грунты, используемые в строительстве в качестве оснований зданий и сооружений, занимают более 60% территории России. Их чрезвычайное разнообразие и ранимость приводят к значительным трудностям при устройстве и эксплуатации зданий и сооружений. Многие из них оказываются в аварийном состоянии даже на стадии возведения зданий, несмотря на то, что собственно мерзлый грунт является надежным и мощным основанием (рисунок 1). 
 
 
Рисунок 1. Аварии и катастрофы
 
 
Таблица 1. Характер разрушений на некоторых обследованных аварийных объектах 
 
 
Причины заключаются в неконтролируемых потоках тепла и влаги, растеплении оснований, и, как следствие, превращении вечномерзлого грунта в водонасыщенную грунтовую массу, практически не способную нести полезную нагрузку. Строительство сооружений на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) требует больших капитальных затрат на обустройство, однако даже при значительных затратах  происходит недоучет природных и техногенных факторов, которые приводят к растеплению  ММП  и потери несущей способности фундаментов.

Ситуация обостряется прогнозируемым потеплением климата, которое уже характеризуется повышением среднегодовой температуры приземного воздуха в последние десятилетия на величину от 0,2 до 2◦С, а повышение температуры многолетнемерзлых пород достигает 1◦С. Дальнейшее прогнозируемое повышение температуры воздуха составит: к 2025 г. – 1,0…1,5 ◦С, к 2050г. – 2…4◦С, к 2100 г. - 4…8◦С.

Известны I и II принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований. Кроме того, в практике проектирования и строительства наиболее часто используются следующие конструктивные решения: устройство подполий (с принудительной вентиляцией, естественной вентиляцией и применение подвесных полов и техподполья в комплексе с системами термостабилизации грунта), а так же устройство полов по грунту в комплексе с системами термостабилизации. Огромный накопленный опыт проектирования и строительства зданий и сооружений на вечной мерзлоте, в том числе и технические решения ООО НПО «Фундаментстройаркос», позволяет утверждать, что наиболее надежными, устойчивыми и перспективными являются объемно-планировочные решения с использованием систем ТСГ. Такого рода основания могут нести здания и сооружения с широкими корпусами и большими габаритами свыше 100 м.

Системы ТСГ, выпускаемые ООО  НПО «Фундаментстройаркос»,  для оснований зданий и сооружений можно разделить на три группы:

- ТК - индивидуальные СОУ - термостабилизаторы (вертикальные, наклонные, слабонаклонные).

- ГЕТ - (горизонтальная, естественнодействующая, трубчатая), состоит из размещенных под теплоизоляцией горизонтальных охлаждающих и соединительных труб, конденсаторного блока, ускорителя циркуляции и гидрозатвора.

- ВЕТ -