При проектировании оснований и фундаментов на сильнольдистых многолетнемерзлых грунтах и подземных льдах следует предусматривать использование таких грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. В случаях необходимости использования сильнольдистых грунтов по принципу II должны обязательно предусматриваться мероприятия по их предварительному оттаиванию или замене льдистых грунтов на непросадочные на расчетную глубину.
Для предотвращения деформаций поверхности планировки у сооружений и развития термокарста вследствие оттаивания подземных льдов или сильнольдистых грунтов, залегающих на небольшой глубине от поверхности, необходимо предусматривать устройство теплоизоляционной подсыпки и (или) теплозащитных экранов в пределах всей застраиваемой площадки. Толщина подсыпки hs,
а также параметры теплозащитных экранов определяются прогнозным теплотехническим расчетом из условия сохранения природного температурного состояния грунтов и положения верхней поверхности многолетнемерзлого грунта или ее повышения. Для сплошных подсыпок значение hs, м, допускается определять по формуле
, (34)
| где dth,n и dths,n – | нормативные глубины сезонного оттаивания соответственно природного грунта и грунта подсыпки, м; |
| d`th – | допустимая глубина сезонного оттаивания природного грунта под подсыпкой, м. |
Требования к материалу подсыпок, способам их укладки и уплотнения устанавливаются в проекте с учетом местных условий.
Основания фундаментов, закладываемых в пределах толщины подсыпки, следует рассчитывать по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011. При отсутствии мероприятий по укреплению откоса подсыпки, расстояние от цоколя сооружения до бровки подсыпки должно быть не менее 3 м, а крутизна откосов подсыпки не более 1:1,5 для крупнообломочных грунтов, 1:1,75 – для песков и 1:2 – для прочих материалов.
Если столбчатые или ленточные фундаменты устанавливаются на многолетнемерзлые грунты, содержащие подземные льды, между их подошвой и слоем подземного льда должна быть прослойка природного грунта, искусственно уложенная с уплотнением грунтовая подушка и (или) несущий теплозащитный экран. Толщину прослойки (подушки) следует принимать исходя из расчета основания по деформации, но не менее четверти ширины подошвы фундамента. Параметры теплозащитного экрана определяются теплотехническим расчетом с учетом теплопередачи от здания к грунту основания по фундаменту.
При устройстве свайных фундаментов на участках с сильнольдистыми грунтами и подземными льдами следует применять буроопускные сваи с заливкой известково-песчаных или цементно-песчаных растворов с расстоянием в осях не менее двух диаметров скважины. Сваи не должны опираться на прослои льда, а под их торцом следует устраивать уплотненную грунтовую подушку толщиной не менее диаметра сваи. Оттаивание грунта вокруг сваи и под ее нижнем торцом не допускаются.
Осадку основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах s следует определять по формуле
s = sp + st, (35)
| где s p – | осадка, обусловленная уплотнением основания под нагрузкой; |
| st – | осадка, обусловленная пластичновязким течением грунта за заданный срок эксплуатации сооружения, определяемая по формуле |
st = tun, (36)
| здесь tu | – заданный срок эксплуатации здания (сооружения), год; |
| n | – скорость осадки, м/год, определяемая исходя из модели линейно- или нелинейновязкого полупространства. |
Несущую способность основания свайного фундамента Fu в сильнольдистых грунтах следует определять, как правило, по данным полевых испытаний свай. Допускается определять несущую способность сваи расчетом по наименьшему значению Fu, полученному по условиям ее сопротивления сдвигу по грунтовому раствору и сдвигу грунтового раствора по контакту с льдистым грунтом. В последнем случае значение Fu, кН, следует рассчитывать по формуле
, (37)
| где g t и g c— | обозначения те же, что и в формуле (2); |
| R — | расчетное сопротивление сильнольдистого грунта или льда под нижним концом сваи, кПа; |
| Aw— | площадь поперечного сечения скважины, м2; |
| ii,j— | льдистость за счет ледяных включений j -го слоя грунта; |
| Rsh,j; Rsh,i,j— | расчетные сопротивления сдвигу грунтового раствора по многолетнемерзлому грунту и грунтового раствора по льду для середины j -го слоя, кПа; |
| Ash,— | площадь поверхности сдвига в j -ом слое, определяемая в зависимости от диаметра скважины, м2. |
Если прочность смерзания грунтового раствора с поверхностью сваи Raf < Rsh, то расчет несущей способности сваи Fu по формуле (37) следует производить при значениях Rsh = Raf, принимая площадь поверхности сдвига в j -ом слое грунта Ash,j равной площади поверхности сваи в этом слое.
В случаях, когда под торцом сваи предусматривается устройство грунтовой подушки, то значение R в формуле (37) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (37), как для сваи, диаметр которой равен диаметру скважины, а длина – толщине подушки.
Рис. 9. Схема к расчету фундаментов на действие касательных сил морозного пучения