12. МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
12.1 Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений в городах и поселках, для различных линейных сооружений и коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП, дорог, аэродромов, линий связи).
12.2 Противопучинные мероприятия применяют в случае, если устойчивость сооружения, рассчитываемая на действие сил пучения, не компенсируется нагрузкой от сооружения, а также при необходимости уменьшения пучения или полном его устранении.
12.3 При промерзании грунта пучение частично компенсируется усадкой грунта немерзлой зоны, а при оттаивании грунта происходит опускание поверхности за счет осадки грунта.
12.4 Морозное пучение грунтов проявляется в следующих случаях:
сезонное и многолетнее пучение грунтов основания на контакте с инженерными сооружениями, обычно с их фундаментами, приводящее к возникновению нормальных и касательных сил пучения, определяющих деформации сооружений;
пучины на дорогах, естественных грунтов оснований и искусственных грунтов дорожного полотна, проявляющиеся в виде сезонных бугров различной формы и размеров.
12.5 Для проектирования мероприятий инженерной защиты сооружений от морозного пучения грунтов необходимы следующие данные:
гранулометрический и минеральный состав грунтов;
плотность грунтов;
водно-физические свойства грунтов (предзимняя влажность, влажность пределов пластичности, полная влагоемкость, коэффициент фильтрации, капиллярное поднятие);
теплофизические свойства грунта (теплоемкость, теплопроводность);
уровень подземных вод;
глубина сезонного промерзания и оттаивания.
12.6 Степень пучинистости грунтов определяют по ГОСТ 25100 и ГОСТ 28622.
Удельные касательные и нормальные силы пучения определяют по ГОСТ 27217 и СНиП 2.02.04.
ТРЕБОВАНИЯ К МЕРОПРИЯТИЯМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
12.7 Противопучинные мероприятия подразделяют на следующие виды:
инженерно-мелиоративные (тепломелиорация и гидромелиорация);
конструктивные;
физико-химические (засоление, гидрофобизация грунтов и др.);
комбинированные.
12.8 Тепломелиорация направлена на ускорение смерзания свайных фундаментов по боковой поверхности сваи с грунтом, что ведет к заанкериванию фундамента и уменьшению сил морозного пучения.
12.9 Тепломелиоративные мероприятия заключаются в теплоизоляции фундамента; прокладке вблизи фундамента по наружному периметру подземных коммуникаций, выделяющих в грунт тепло.
12.10 Гидромелиоративные мероприятия сводятся к понижению уровня грунтовых вод, осушению грунтов в пределах сезонно-мерзлого слоя и предохранению грунтов от насыщения поверхности атмосферными и производственными водами. Применяют открытые и закрытые дренажные системы (лотки, канавы, трубы), проектирование которых производят по СНиП 33-01 и СНиП 2.06.15.
12.11 Конструктивные противопучинные мероприятия предусматривают повышение эффективности работы конструкций фундаментов и сооружений в пучиноопасных грунтах и предназначаются:
для снижения усилий, выпучивающих фундамент;
для заанкерирования фундаментов в талых и мерзлых грунтах, залегающих глубже сезонно-промерзающего слоя;
для приспособления фундаментов и наземной части сооружения к неравномерным деформациям пучинистых грунтов.
12.12 Для снижения касательных сил пучения следует:
проектировать сооружения на столбчатых и свайных фундаментах;
уменьшать число отдельно стоящих опор фундаментов с целью увеличения нагрузки на каждую опору;
уменьшать сечение столбчатых фундаментов и свай в пределах промерзающего слоя;
устраивать у железобетонных фундаментов наклонные боковые грани (1° - 2°), обеспечивающие увеличение сопротивления фундамента действию касательных сил пучения.
12.13 Для приспособления конструкций фундаментов и наземной части зданий к неравномерным деформациям пучинистых грунтов следует применять:
фундаменты в виде стоек, опертых на лежни и закрепленных с последними болтами и натяжным хомутом;
устройство в каменных стенах и фундаментах железобетонных поясов;
устройство осадочных швов в сооружениях;
устройство под зданием (сооружением) сплошных подсыпок из непучинистых грунтов (песок, гравий, щебень).
12.14 Физико-химические противопучинные мероприятия сводятся к специальной обработке грунта вяжущими и стабилизирующими веществами. Гидрофобизацию грунтов производят посредством обработки его экологически чистым веществом (полимером) при определенных гидротермических условиях.
12.15 При необходимости в проекте следует предусматривать проведение наблюдений (мониторинга) для обеспечения надежности и эффективности применяемых противопучинных мероприятий. Наблюдения должны проводиться за влажностью грунта, режимом промерзания грунта, пучением и деформацией сооружений в предзимний и в конце зимнего периода. Состав и режим наблюдений определяют в зависимости от сложности инженерно-геокриологических условий, типов применяемых фундаментов и потенциальной опасности процессов морозного пучения на осваиваемой территории.
13. СООРУЖЕНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ
13.1 Опасность наледеобразования возникает при нарушении режима поверхностных и подземных вод в ходе строительства и эксплуатации зданий и сооружений. К наледеобразованию приводят аварийные сбросы бытовых и промышленных вод в зимний период. Инженерную защиту от наледеобразования применяют, как правило, для железных и автомобильных дорог, трубопроводов, линий связи, ЛЭП, жилых зданий, промышленных зданий и сооружений.
13.2 При выборе и проектировании мероприятий по инженерной защите следует руководствоваться классификацией наледей по происхождению и их размерам, приведенной в таблице 13.1:
наледи поверхностных вод - речных, озерных, талых, снеговых, сброса промышленных и бытовых вод;
наледи подземных вод - сезонно-талого слоя, сквозных и несквозных таликов (грунтово-фильтрационных и напорно-фильтрационных) и их комбинации;
наледи смешанного типа - вод поверхностного и подземного происхождения (речных и грунтовых и глубокого подмерзлотного стока).
Таблица 13.1
| Площадь, км2 | Мощность льда, м | Объем, млн. м3 | |
| I Очень малые | <0,001 | <0,75 | <0,0008 |
| II Малые | 0,001-0,01 | 0,75-1,00 | 0,0008-0,01 |
| III Средние | 0,01-0,10 | 1,00-1,30 | 0,01-0,13 |
| IV Большие | 0,10-1,0 | 1,30-1,70 | 0,13-1,70 |
| V Очень большие | 1,0-10,0 | 1,70-2,40 | 1,70-24,0 |
| VI Гигантские | >10,0 | >2,40 | >24,0 |
13.3 Расчет и прогноз мест расположения и размеров наледей проводят по данным режимных наблюдений на типичных наледях района строительства. Выбор проектных решений, сочетания различных методов защиты сооружений от воздействия процессов наледеобразования определяют размерами наледи, расстоянием от места выхода наледеобразующих вод до сооружения, рельефом местности.
13.4 Расчет и прогноз объема, площади и толщины льда наледей подземных вод следует проводить по региональным эмпирическим формулам в зависимости от значения глубины промерзания и уровня подземных вод, полученных в ходе режимных наблюдений.
13.5 Объем наледи подземных вод при наличии фиксированного на местности источника (ключевая) определяется по формуле
V = aQτ, (4)
где Q - дебит источника, м3/сут;
τ - продолжительность периода наледеобразования, сут;
а - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 1,25.
13.6 Прогноз и расчет наледей поверхностных речных и талых снеговых вод может быть осуществлен по климатическим и гидрологическим данным ближайшей метеостанции и гидропоста с обязательным обследованием защищаемого участка расположения сооружения.
13.7 При проектировании инженерной защиты сооружений от воздействий процессов наледеобразования следует учитывать прямое воздействие наледи на поверхности инженерных сооружений (дорожного полотна, откосов выемок, мостовых переходов, зданий и участков территорий, непосредственно примыкающих к ним). Кроме того, следует учитывать воздействие на сооружения наледеобразующих и талых наледных вод, бугров пучения по периферии наледи, ледяных (наледных) буфов.
13.8 Расположение сооружений на участках с возможными наледями площадью более 1 км2 (V и VI категорий) экономически нецелесообразно.
При возникновении необходимости проектирования защитных мероприятий от воздействия наледей V и VI категорий должны быть проведены теплотехнические и технико-экономические расчеты.
ТРЕБОВАНИЯ К СООРУЖЕНИЯМ И МЕРОПРИЯТИЯМ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ
13.9 Для инженерной защиты зданий и сооружений от наледеобразования применяют следующие сооружения и мероприятия и их сочетания:
сооружения для свободного пропуска наледи через зону защищаемого сооружения;