Принципы и методы проектирования оснований и фундаментов, эксплуатируемых в условиях Севера
Фундамент – это строительная несущая конструкция, представляющая собой часть сооружения или здания, принимающая на себя все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяющая их по основанию.
При проектировании зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях Севера, и в случае использования мерзлого грунта, как основания, выделяют два основных принципа. Первый принцип заключается в сохранении мерзлого груза в основании сооружения в течении всего срока его строительства и использования, не допуская таяния мерзлоты. Второй принцип допускает оттаивании грунта в основании до начала строительных работ или при эксплуатации объекта, на определенную величину, которая рассчитывается заранее. В основном здания и сооружения (в том числе и на нефтегазовых предприятия) сооружаются по первому принципу. При расчете и проектировании фундаментов и оснований используют несколько способов:
- Конструктивный метод, при котором обязательно учитывается осадок оттаивания грунтов.
- Метод предварительного оттаивания и улучшения оснований до начала возведения объекта.
- Метод сохранения мерзлого состояния грунтовых оснований.
Типы фундаментов
В северных регионах почти весь год сохраняется холодная погода, что способствует глубокому промерзанию грунта в зимний период. В летнее время при строительстве фундамента могут возникать проблемы, например, такие как болотистая местность или обилие грунтовых вод. В летний период климат северных регионов отличается высоким уровнем влажности воздуха. К основным типам фундамента, которые используются для строительства сооружений и зданий на Север относятся:
- Ленточный фундамент.
- Столбчатый фундамент.
- Плитный фундамент.
- Свайный фундамент.
Сваи – это металлические, железобетонные или деревянные стержни, заглубляющиеся в грунт, который находится в основании сооружения, с целью придания прочности фундаменту.
Отличительной чертой ленточного фундамента является одинаковая форма сечения по всему периметру. Такой фундамент хорошо подходит для строительства домов и объектов с тяжелыми стенами. Он отличается высокой влагоустойчивость, также благодаря своей конструкции он равномерно распределяет всю массу здания. Столбчатый фундамент применяется для строительства сооружений и зданий, которые состоят из легких строительных материалов, например, дерева. Данный вид фундамента устанавливается в грунтах, которые насыщены проточными водами, так как не нуждается в глубоком заглублении. Плитный фундамент идеально подходит для возведениях гражданских и промышленных построек в условиях пучинистых почв. Он идеально подходит для строительства малоэтажных объектов. Отличительной чертой плитного фундамента является возможность соединения между собой различных построек единым основанием. Недостаток его заключается в необходимости продумывания архитектуры объекта заранее.
Основным фундаментом, который используется для строительства сооружений и построек на нефтегазовых предприятия в условиях Севера является свайный. Этот вид фундамента подходит для возведения построек на слабом грунте, который не в состоянии выдерживать большие нагрузки. Он состоит из равномерно распределенных свай, которые закрепляются в грунте и соединяются между собой каркасом (сверху) с целью дальнейшего строительства. Преимуществом свайного фундамента быстрота и простота его сооружения. При строительстве свайного фундамента могут использоваться буроопускные сваи, погружающиеся в скважины, диаметр которых минимум на 5 сантиметров больше, чем поперечное сечение сваи, а свободное пространство заполняется специальным раствором; опускные сваи - сваи, которые погружаются в грунт, предварительно оттаянный; забивные сваи, которые погружаются в лидерные скважины, диаметр которых меньше поперечного размера сваи, при помощи забивки; бурообсадные сваи, представляющие собой полые сваи, погружаемые в грунт при помощи его разбуривания в забое через полость сваи с ее периодическим осаживанием; винтовые сваи - полые сваи, оборудованные винтом, погружаемые в грунт при помощи завинчивание в лидерные скважины. Схемы погружения свай в грунт изображены на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схемы погружения свай в грунт. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
а – забивка в оттаянный грунт; б – забивка в скважину с обсадной трубой; в - забивка в лидерную скважину; 1 - паровая игла; 2 - свая; 3 - обсадная труба; 4 - специальный раствор; 5 - подсыпка; 6 - лидер.
Несмотря на все преимущества свайного фундамента, он также подвержен процессу разрушения, которое может произойти из-за неправильной проектировки подполий, напора надмерзлых вод, образования трещин под действием температурных деформаций ростверков, превышение расчетных напряжений.
