Найважливіша частина будь-якої будівлі і споруди - це фундамент. Він є базою для надземної частини будівлі, забезпечуючи стійкість і міцність надбудови, гарантуючи, тим самим, її довговічність.
Вибір типу фундаменту і конструктивної схеми будівлі в залежності від характеристик грунтів - складне завдання, тим більше, коли необхідно враховувати динаміку мерзлотно-грунтових умов протягом усього розрахункового терміну їх експлуатації.
На території Росії райони вічної мерзлоти займають до 40%. Отже, важливість пошуків надійних і економічно ефективних шляхів зведення фундаментів на мерзлих грунтах величезна.
Численні дослідження і досвід експлуатації цивільних і промислових будівель довели, що пальові фундаменти є найбільш індустріальними, конструктивно надійними і економічно доцільними при будівництві на далекій півночі.
Однак палі також схильні до руйнівної дії мерзлоти: напірного тиску надмерзлих вод при промерзанні грунту; хімічної агресивності води протавали шару грунту; утворення тріщин під дією температурних деформацій і т.д. Таким чином, істотні недоліки пальових фундаментів, широко використовуваних при будівництві будівель і споруд в північних регіонах, спонукали почати дослідження і розробку альтернативних методів проектування даного типу фундаментів.
Перший метод полягає в збереженні вічній стану грунту. Він має кілька конструктивних рішень:
а) зведення будівель і споруд на підсипку і теплоізоляцію поверхні;
б) пристрій вентильованих підпілля;
в) пристрій холодних перших поверхів;
г) використання охолоджуючих каналів і труб;
д) використання саморегулюючих охолоджувальних пристроїв.
Найбільш ефективне з них - пристрій провітрюваних підпілля, тому що це дозволяє найкращим чином використовувати високі будівельні якості будь-яким мерзлих грунтів.
Малюнок 1
Сутність даного принципу полягає в тому, що фундаменти будівлі прорізають діяльний шар і не менше метра заглиблюються в шар багаторічномерзлі грунту. З бічної поверхні (зворотна засипка) фундаменти засипаються непучиністим грунтом, а між піднесеним над поверхнею грунту підлогою першого поверху (приблизно на 1 м) і грунтом, в конструкції фундаменту, влаштовуються продухи. Продухи є отвори, розташовані по периметру будівлі, призначені для пропуску холодного повітря, виносить теплові потоки будівлі від приміщень першого поверху.
В результаті досліджень з'ясувалося, що зведені за принципом збереження вічної мерзлоти фундаменти, ставали більш стійкими. Це явище було викликане тим, що межа багаторічної мерзлоти під будівлями з часом піднімається з-за відсутності рослинності і впливу сонячних променів.
малюнок 2
фундамент будівництво північний грунт
Другий метод проектування фундаментах в умовах вічно мерзлоти грунтів на увазі відтавання ґрунтів під фундаментом. Він також має кілька варіантів виконання: конструктивний і метод предпостроечного відтавання.
При конструктивному методі конструкції фундаменту і надбудови готують до нерівномірного осідання. Для цього особливо важливо підготувати будівлю до нерівномірних деформацій шляхом посилення його жорсткості і створення деформаційних швів, інакше воно буде непридатне для задовільною експлуатації (будуть з'являтися тріщини і т.д.), тому що процес відтавання може тривати десятки років під дією теплових впливів від будівлі, утворюючи так звану чашу відтавання.
малюнок 3
Якщо величина проектних осад виявиться більше граничних розмірів, то переходять до другого методу будівництва, допускає протаіваніе грунтів вічної мерзлоти. В даному випадку зменшення опади відталих грунтів здійснюється шляхом попереднього ущільнення під дією власної ваги або впливу електроосмосу. Для предпостроечного відтавання ґрунтів можна застосувати природне сонячне тепло, гідравлічний метод, паро- та електроотогреваніе. Однак таке метод допустимо використовувати тільки на територіях з нестійким температурним режимом і на грунтах, ущільнюється при відтаванні (піщані, гравійні і галькові), а не видавлюється з-під підошви (глини).