Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка и совершенствование эффективных методов фундаментостроения на многолетние мерзлых грунтах

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Разработка и совершенствование эффективных методов фундаментостроения на многолетние мерзлых грунтах"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР Сибирское отделение Ордена Трудового Красного Знамени Институт мерзлотоведения

На правах рукописи

ГОНЧАРОВ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

УДК 624.159.5.

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

04.00 .07 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических паук в форме научного доклада

Якутск 1989

Работа .выполнена в Институте Красноярский Про:, хройнияпроект Минис. ¿рства строительства в районах Урала' и Западной Сибири СССР и в Игарской научно-иеслецователь^сой мерзлотной станции Института мерзлотоведения СО -АН СССР.

Сфшдиаля>ннечош1ПЕЁНты. - доктор технических неук., профессор

Э.А.Бондйрев

доктор технических наук В»0.Орлов

доктор технических наук, профессор АЛ.Тетиор

Ведущая организация- . - Производственное етроительно-монтаяное ' объединение "Норильскстрой" Норильского-

ПЛК им. А.П.Завенягина Шшцветмет СССР

Защита диссертации состоится " 14 " ноября 1989 г. в 9-00 на заседании специализированного совета по мерзлотоведении Д 003.48.01 при Институте мерзлотоведения СО АН СССР по адресу: 677010, Якутск 10, Институт мерзлотоведения СО АН СССР, конференц-зал.

С .диссертацией могло ознакомиться в библиотеке Института мерзлотоведения СО АН СССР.

Отзыва в .двух экземплярах, заверенные печатью учрекдения, просьба направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан " Я'^ч^-^-лЮ'бЭ г.

Ученый секретарь спецсовета, л ^ к.г.-м.н., с.н.с. Г- ^ 7 ^ "

ВВЕДЕНИЕ

' < Существо проблемы и общая характеристика работы. Диосер-.рт-'п^адия посвяшека исследованиям в области инженерного мерзлото-"""""ведения, применительно к фундаментостроению в районах распространения многолетнемерзлых пород и представлена в оорме научного доклада, являющегося совокупны).! обобщением научных исследований и разработок, выполненных при непосредственном участии и под руководством соискателя в течение 1959-1939 г.г., опубликованных и внедренных в практику строительства.

Могут быть выделены три этапа совершенствования методов фундаментостроения на мнеолатнемерзлых грунта?:.

Первый этап (до I960 г.) - совершенствование методов фундаментостроения на основе применения индустриальных конструкций.

Основополагающие исследования по физике, механике и термине мерзлых грунтов, выполненные советскими учеными М.И.Сум- гиным, Н.Л.Цнтовичем, П.И.Мельниковым, С.Г.Вяловым, Н.И.Салтыковым, В.С.Жуковым, С.Л.Кудрявцевым, Г.В.Порхаевмм, В.В.Докучаевым и многими другими, обзепечили интенсивное развитие инженерного мерзлотоведения, в частности, - в области фундаментостроения на многолетнемерзлых грунтах. В хенце 40-х годов Якутской научно-исследовательской мерзлотной станцией Института мерзлотоведения им-.В.А.Обручева АН СССР, везглавлье-кой П.И.Мельниковым совместно с якутскими строителями ьо главе с Е.Л.Жорницним, бил разработан и внедрен взамен столбчатых фундаментов высокопроизводительный способ устройства индустриальных свайных фундаментов с применением предварительной парооттайки мерзлого грунта.

Второй этап (I960-1970 2*.г.) - совершенствование технологии производства фундаментных работ с применением предварительного оттаивания мерзлых грунтов (Якутск) и С'уроопускного (Норильск) методов. Кироким внедрением свайных фундаментов в строительство, соверсенстзов&нием мэтодоз кх расчета и повышением ьэсущей способности свай з многолетнекерзлах грунтах на втором этапе занимались строительные срганиоацич Якутска, Мирного, Норильска, Магадана и Воркуты, а такгз научнс-иеслч-доватэльские организации: Институт мерзлотоведения СО. АР! СССР, НШОСИ им. Н.А.Герсеванова Госстроя СССР, Красноярский Инсгк-

1^'Т гПромстройНнИпроект'*, Игст;;тут "Якутнигрэа.ша2" Минцэет-

СССР. ЛенЗНИИЭП Госгро.данстроя, Институт ШИИ-1 и ряд цгугих институтов. Результаты этих работ недли отражение в научных трудах академика П.И.Мельникова, докторов технических нау:< С.С,Вьюна, К.Ф.Вэйтксвского, Н.А Салтыкова, Л.Н.Хруста-лгва, В,В.Докучаева, В.О.Орлова, а такте в трудах таких уче-млс и инженеров, как К.£.Маркина, Ю.Я.Зелли, Ю.А.Таргуляна, к.АЛмгупъского, А.Н.Колесова, Г.Н.Максимова, С.Г.Цветковой, Г.О.Лукина, Ы.В.Киуа и многих других. Однако научноо обобщенье и комплексная оценка принятой технологии устройства свай-ш:с Фундачеьтоь в мерзлых грунтах с применением метода парооттайки на этот период времени было еще недостаточно и требовало дальнейшего акелига, исследования и совершенствования, несмотря на имеющийся опыт строительства, и значительный объем накопленного экспериментального материала.

Третий этап - поиск к обоснование новых направлений з области сезерного фундаментостроенчя.

Реиенная в диссертации проблема относится ко второму и третьему этапам, реализована следующим образом: усовершенствована технология опускного метода оваПного фундаментостроенчя с зависимость от мерзлотно-ггунтовых условий строительных площадок (1959-1975 г,г,), разработано новое направление в фундгыентостроенни ов счет применения поверхностных пространстченнчх вентилируемых фундаментов на промежуточном сеэоннотолсм слое (1975-1939 годи).

Доклад оснозен на работах, опубликованных в два периода.

Работы, опубликованные в 1959-1Э75 г.г., посвящены совершенствованию распространенней в то время технологии погружения свай методом предварительного оттаивания грунтов паровыми иглами, экспериментальному изучению процессов промерзания оттаянных грунтов, формированию криогенных текстур в грунтах., приыыкаыцих я свае, совсршекстаоЕанкю методов расчета сэаП с учетом коэффициента однородности мерзкого грунта, влияющего на их н-зеущуп способность, & также исследованиям несущей способности свайных фундаментов в сложных мерзлотно-груктсвых условиях строительных площадок.

Работ 1975-193Э годов посвящены обоснованию и иоследо-г-ан:!Р ногых «онстручтнвнчх решений ьентилируемнх простран-стчеьных фундаментов на промежуточно« слое, на основании ко-

торых соискателем разработано принципиально ноиое нглрарлечрм в фундементостроени.и на 1/ноголетне»/рролых грунтах.

Опыт проектирования к строительства г>;.,ги:иР кв. пространственных вентилируемых фундаментах a ргДоньх раолисггрснения многолетнемсрзлых грунтов позволил выявить особенности рабстч конструкций б производственных условиях. Это дрлч возможность разработать оптимальные конструктивны? решения и перспективные направления их применения в практике строительства.

Актуальность работы обусловлена гостопни.м радритием производительных с1.л в раЯомх Восточной Сибири, Крайнего Севера и Северо-Востока, гдз повсеместно распространены много летнемерэлые породы. В связи с тем, что освоение чтих рнЯонсв ведется индустриальными методами одноррсмонно на бсльглх площадях, особое значение гриобретытг метопы строительства и конструкции, малочувствительное к литолигичесхоЯ и геикрлоло-гичеспой неоднородности строительный площадок.

Имеют место три основные тенденции, определяющие развитие теории и практики современного фундауентостроения. Зо-пнр-вых, это строительство ссе более крупных и тяжелых сооружений, передающих на с-'-ч/ванне значительные нагрузки. Во-вторых, вся более частое использование под застройку территорий со сложными геологическими и мерзлотными условиями, fi-третьих, етэ интенсивная индустриализация строительства.

Если первые две тенденции порождают стремление к увзли-чению глус'ин гысжёккя фундаментов и увеличению их размеров, что иногда педет к дорогим и, как привило, индивидуальным конструкциям Фундаментов, то необходимость индустриализации требует применения как можно более проста решений, допускающих зеводсксе изготовление элементо? и осуществление полной механизации технологических процессов на строительной плошед-ке. В связь с этим основной и важной проблемой строительства на многолетнемерзлых грунтах являются Еопросы фундг.менгострэе-ния с одновременным решением проблемы экснсуичнссти, техноло-гигности к трудоемкости устройства фундаментов.

С 50-х годов в области фундамснтостроени.ч на мерзлых грунтах ныкпился переход от м^чооЛфектигннх и трудоемких работ по устройству отдельно стоящих Фундаментов (колонны -z башакзмл, монолитные столбчатые и рамные сонс грукчи«* <.уьда-

ментов) на свайные фундаменты из железобетона.

Внедрение свайных фундаментов на первом этапе строительства сдерживалось из-за отсутствия необходимой техники и производительных источников тегша для оттаивания мерзлых грунтов при погружении свай. В 60-е годы область применения свайных фундаментов увеличилась. но технология их погружения в мерзлый грукт оставалась недостаточно совершенной- В Якутской республике и в других районах Крайнего Севера широко применялся известный ранее метод парооттайки мерзлого грунта, ксторыЧ осуществлялся нерегламетированным технологическим процессом в зависимости ст мерзлотно-грунтовых условий строительных площадок, что приводило к длительным срокам строительства и к значительным трудовым и материальным затратам. Все это с особой остротой поставило проблему совершенствования и развития технологии устройства свайных фундаментов и методики их расчета, на решения которой были направлены исследования, выполненные соискателем в 1959-1970 г.г. Результаты этих разработок и исследований нашли отражение ь нормативных и инструктивных материалах в области проектирования и строительства.

С середины 70-х годов и р последующие года (второй период исследований) все большзе внимание уделялось вопроссм снижения стоимости и сроков строительства, повышения технологичности и снижения трудоемкости фундамеатостроения, а также повышения долговечности фундаментов. Известно, что стоимость и трудоемкость строительства на мерзлых грунтах е ,нес-кслько раз выше, чем в обычных условиях. Особенно дорогостоящим и трудоемким является устройство фундаментов. Так например, стоимость свайных фундаментов составляет 20 % от ' стоимости зданий, а в особо сложных мерзлотно-грунтовых условиях превышает 40 % их полной стоимости. Все это с особой остротой поставило проблему по разработке и исследованию наиболее эффективных конструктивных решений самих фундаментов и на этой основе - разработки принципиально нового направления в фундаментостроении на мерзлых грунтах. При ре-сенчи. отой проблемы под руководством и при непосредственном участии автора (1975-1939 г.г.) были разработаны и исследо-Еаны пространственные вентилируемые фундаменты на промежу-то гнег.: слое, которые совмещают функции несущей фундаментной

конструкции и охлаждающего грунт устройства, одновременно обеспечивая их долговечность.

Цели и задачи исследований - обобщение и анализ сложившейся практики фундаментостроения не период 50-х годов в районах распространения многолетнечерзлых пород, исследование совокупности факторов, влияющих на технологичность ф-.ндаменто-строенчя, в частности, сварных фундаментов, повышение их несут,ей способности, исследовгшие свай ч не.рэлых грунтах, содержащих подземный лед, разработка и исследование пршщ'лпиаль-но новых прогрессивных фундаментоз на промежуточном слот, разработка принципов рационального конструирования. рекомендации и указания по их расчету а также внедрение результатов разработок и исследований в проектную и строительную практику,

для достижения поставленной цели псгребозглось регсенио следующих задач:

1. Разшботать и обосновать на основании резучьтато" экспериментальных исследований в предпостроечкых условиях оптимальные параметры технологии оттаивания мерзлых груьтов для совершенствования свайного фундаментостроения.

2. Выполнить комплекс исследований в предьс ¡роечн:та условиях по изучению влияния миграции влаги на формирование криогенных текстур грунтов, их влажности и плотности в процессе его смерзания вокруг свай, установленных в оттаячные грунты спускным способом, а также определить срок:; иосстгт явления естественного температурного режима грунтов после их оттаивания и установки свай.

3. Исследовать условия работы и определить ептгмальну.о несущую способность свайных фунааментов в мерзлых грунтах, содержащих подземный лед, с у- гом передачи нагрузки черес лромежуточшй грунтовый слой в лабораторных ч полевых условиях.

4. Разработать и обосновать концепцию передгчи ногр/гги от фундаментов на естественные мерзлые гру!.ты через промогу-точнее основание, способствующее значительному умоньтеним криогенных процессов при тепловом и механическом аааимоде»'1-етвич зданий с мерзлыми основаниями.

5. Разработать, прсве~ти комплекс исследован^, ос>ж-стпить экспериментальное проектирование и строительство на прсСтранственных вентилируемых фундаментах с использованием

промежуточного слоя, покоящегося на мерзлом основании.

Методы исследования определились целями исследовадия и тремя группами задач, вытекающими из них. Первая группа - обобщение и анализ сложившейся практики фундаментострое-ния в различных районах Крайнего Севера. Вторая групп а -- предпостроечные исследования в экстремальных условиях строительства, лабораторные исследования, физическое моделирование и статический анализ. Третья группа - разработка прчнцчпиалоных нояых конструктивных решений фундаментов их взаимодействие с мерзлым основанием» экспериментальное строительство, технология устройства и многолетние наблюдения за построенными экспериментальными зданиями на опытных конструкциях фундаментов.

Научную новлзну работы на каждом этапе ее проведения (3959-1575 и 1975-1989 г.г.) составляют следующие положения.

Разработаны рациональные параметры технологическио процесса оттаивания паром мерзлых грунтов для установки свай опускным способом.

В процессе изучения в натурных условиях перераспределения влаги и образования текстур в оттаявшем грунте, прилегающем к поверхности свай в процессе его промерзания, установлены зоны влажности и плотности грунта в радиальном направлении, что позволило определить коэффициент однородности грунта.

Изучен процесс восстановления температуры грунта вокруг свай, погруженных в оттаявший грунт а различное время года, установлены сроки загрузки свайных фундаментов, позволившие сократить технологический разрыв между устройством нулевого цикла и возведением надфундаментннх конструкций.

Разработана эффективная технология погружения свай с равномерной оттайкой грунта по всей глубине погружения свай, что г изволило в четыре и белее раз сократить сроки работ нулевого цикла.

Доказана и обоснована экспериментальными исследованиями в предгсосгроечных условиях возможность устройства свайных фундаментов ъ мерзлых грунтах, содержащих подземный лед.

Б регультате серии экспериментов на моделях и в натурных услогинх изучены эффективные конструкции пространственных' вентилируемых .фундаментов на промежуточном слое, являющиеся новым направлением ь фундаментостроении на многолетних

мерзлых грунтах.

Впервые на многолетнемерзлых грунтах выполнено и производится с научными целями экспериментальное строительство жилых и г.роипводственных зданий на пространственных вентилируемых фундаментах з сложных мерэлотно-гру!говых условиях.

В работе определены область и перспективные направления дальнейшего примененья пространственных вентилируемых фундаментов на многолетнемерэлых грунтах.

Практическое значение работы. Конечным результатом каждого этапа исследований явились написание монографий, практические рекомендации для проектирования, строительства и составления различных региональных, республикански:; союзных нормативных документов, которые нашли отрешение в

монографиях (написанных в соавторстве), которые используются якутскими проектировщиками;

книге "Свайные работы" под общей редакцией профессора И.Н.Косоурова, М., "Высшая школа", 1974, сгр. 178-187, которая предказначзча в качестве пособия студентам ПГС строительных вузов для курсового и дипломного проекгиооБР.ния;

указш.иях по проектированию и устройству свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах (РСН-14-62);

региональных нормах на проектирование свайных фундаментом, погружаемых методом предварительной парооттайки вечно-мерзлых грунтов для ЯАССР (утверждены Советом Министров ЯАССР 19.08.1964 г.);

руководстве по производству и приемке работ при устройстве оснований и фундаментов, раздел 8.В. Погружение свай б вечномерзлые грунты, разработанные НИИССПом им.Н.М.Герсе-ванова Госстроя СССР з развитие главы СНиП 111-9-74 "Основания и фундаменты4. Правило производства и приемка работ;

указаниях по проектированию оснований и фундаментов ну засоленных и сильнольдистых вечномерзлых грунтах (СН 450-72), разработанные НИИОСПом им.Н.М.Герсеванопа Госстроя СССР, ЛенЗНИИЭПом Госграясдакстрсч с участием института Красноярский ПромстроШШпроект а развитие глаш СНиП 1Г-Б 0-56;

рекомендациях по проектированию простраг^твемимх вентилируемых фундаментоь на вечномерэлых грунтах, разработанное НИИОСПом им. Н.М.Гер^еванова с участием Института мерэлото-

ьедения, М., 1985, к главе ЗН1.11 11-18-76 "Основания и фундг.-неьты ка вечномеролых грунтах";

е дополнении к главе СНиП 11-18-76 включены пространственные взнтилируемые фундаменты на подсыпках (Постановление Госстроя СССР от 26.02.1986 г. за № 24);

аьторскнх четырнадцати проектах для зданий различного назначения, запроектированных,■построенных и строюшихся в гг. Игарке, Норильске и Якутске.

Работы соискателя по свайному фундаментостроению, выполненные р 60-х годах, производились по тематическим планам Института Красноярский Громсч'рцйНИИпроект:

"Строительные нормы и правила организации и технологии строительного производства в условиях Крайнего Севера и веч-номерзлых грунтов". Проблема УШ. Тема 5, В-3 и Тема II. "Совершенствование норм, технических условий и инструкций по изысканиям, проектированию и строительству", которые выполнялись по знаниям Госстроя СССР и РСФСР.

Результаты исследований и практические разработки пространственных вентилируемых фундаментов были начаты на основании Постановления ГКНТ от 22.07.1975 г., а затем юлучили практическую реализацию в целевой программе 0Ц.031. Госстроя СССР, КРИТ и Госплана СССР от 21.12.1980 г. № 233/591/270 по темам 05.0I.CIIr и 05.01.С13е.

Постановлением Госплана СССР от 17.К.1984 г. № 430 ре-комендор ано министерствам и ведомствам вкллчить ь планы на 1986-1990 годы важнейшие разработки СО АН СССР согласно При-лэжения 3 - фундаменты-оболочки и складчатый фундамент на подсыпке для строительства в районах распространения вечно-мзрзлых грунтов.

Апробация работы. Основные результаты исследований, научите выводы и практические рекомендации были доложены на П Международной конференции (Якутск, 1973 г.), на всесоюзных совещаниях (Якутск, 1962, 1985 г.г.; Магадан, 1964; Тюмень, 1966; Москва, 1983; У<*а, 1987 г.г.), на республиканских и региональных совещаниях (Чита, 1967, 1987; Якутск, 1969, 1978, 1980. 1983-г.г.; Магадан, 1980; Норильск, 1980, 1986, 1У37 г.г.; Владивосток, 1978, 1981, 1988 г.г.) и на НТС Госстрое, СССР (1384 г.Ч.

Строительство жилых зданий на фундаментах-оболочках в г.Игарке отмечено серебряной медалью ВДНХ СССР. За разработку и внедрение фундаментов-оболочек и складчатых фундаментов присужден Диплом Ш степени СО АН СССР.

■Личный вклад антора. В научный доклад включены результаты разработок и исследований соискателя с 1959 года, которые были выполнены под его научным руководством коллективами Якутского филиала Института Красноярский ПромсгройНИИпроект, Игарской научно-исследовательскоЧ мерзлотной стгшцнсй Института мерзлотоведения СО АН СССР и НИЯСКа Госстроя СССР. Ав™ср определял научное направление исследований, разрабитывал научные программы и методики, выполнял эксперименты, непосредственно участвовал в организации, обработке и обобщении материалов исследований и формулировал научные выводы по результатам исследований. За этот период им составлено бол^е 30 научно-технических отчетов. Все основные научные зывода, изложенные в работе, принадлежат лично автору.

Публикации. Автором опубликовано более 90 работ. Е число опубликованных работ, обобщенных в докладе, вошли К робот, в том числе 5 монографий /1-5/, 2 Указания и Рекомендации /б, 7/, а также статьи в периодической печати, .тклсдн и сообщения на всесоюзных совещаниях и конференциях /8-14/,

На защиту выносятся следующие результаты разработок и исследований соискателя:

1. Положения по совершенствованию технологии предварительного оттаивания грунтов л уточнению расчетов свай на основе комплекса экспериментальных исследований по изучение криогенных процессов в промергяюцкх грунтах, предварительно оттаянных паром, и восстановления отрицательных температур после погружения свай.

2. Метод устройства I' рекомендации по применению свайных фундаментов на мерзлых грунтах, содержащих юдэемиые льда, основанный на использовании переходных элементеь из грунта, перераспределяющих напряжения в зоне заделки гвай по льдах.

3. Концепция направления фукдш/снтостр-снт на много-л'тнемерзлых грунтах за счет реализации п^рэда^и нягрузок и деформаций через промежуточное основание, пклгспкаее се-

зонноталую подсыпку и пространственный вентилируемый ¿фундамент.

Благодарю коллег за полезные замечания, советы, сделанные в ходе выполнения и представлении к защите.

СОДЕРМШ РАБОТУ

Раздел I. Совершенствование методов фундаментостроения с применением оттаивания мерзлого грунта

До 50-х годов в области фундаментостроенил на многолет-немерзлнх грунтах основным чипом фундаментов при строитель- ' , гтве капитальных зданий являлись колонны с батаками и отдельно стсяшие монолитные фундаменты. С 1953 г, в Якутске и с 1958 г. в Норильске широкое применение в практике строительств получили железобетонные сваи /3/.

К моменту начала освоения свайных фундаментов основным документом, регламентирующим процесс их устройства, являлись "Технические условия на производство и приемку строительных и монтажных работ", раздел X, "Устройство специальшх оснований" (ТУ 120-55), которые предусматривали производство свайных работ в талых грунтах и не регламентировали технологический процесс производства свайных работ на мерзлых грунтах.

При производстве свайных работ строители Якутии и других районов Крайнего Сзьера применяли известный еще с 30-х годов метод предварительного оттаивания мерзлого грунта обычными паровыми иглами для погружения деревянных свай без учета оптимального режима их работы: продолжительности выдержки паровых игл, давления пара в иглах и их количества на оттаивание одной скважины в зависимости от вида грунта и его температуры. Отсутствие нормативных технических условий по регламентированному режиму парооттайки зачастую приводило к чрезмерному растеплению грунтов по пятну здания, что значительно удлиняло сроки восстановления мерзлого состояния грунтов вокруг свай, и это в свою очередь удлиняло сроки строительства здания в цепом, что сдерживало массовое внедрение СЕайнлх фундаментов в районах Крайнего Севера.

В эти же годы норильскими строителями был разработан и Енедрен метод погружения свай в предварительно пробуренное скважины станками канатно-ударного бурения, но внедрение этого метода сдерживалось из-за отсутствия производительных станков у строителей. Имеющиеся станки канатно-ударного бурения были малопроизводительными, и стоимость бурения скважин достигала 70-80 % от общей стоимости погруженной сваи /5/. Поэтому метод парооттайки мерзлого грунта для погружения свай являлся наиболее перспективным. В силу этого в начале 60-х годое с особой остротой назрела проблема совершенствования технологии устройства свайных фундаментов и разработка технических условий на производство свайных работ на многолетне-мерзлых грунтах с учетом опыта строительства и исследований, проведенных Якутской мерзлотной станцией АН СССР.

В работах /2,4,6,8/ приведены усовершенствованные технологии производства работ « применением оптимальных параметров протаивания мерзлого грунта обычными и перфорированными паровыми иглами для погружения свай, которыэ были получены соискателем совместно с якутскими строителями на основании опытных работ на строительных площадках.

1.1. Технология погружения свэй с предварительным

местным бттаиванием грунта обычными паровыми иглами

Основное н принципиальное отличие усовершенствованно;! технологии производств? работ по оттаиванив мерзлого грунте для погружения свай от применявшейся ранее заключается в том, что разработанные и изученные оптимальные параметры режима оттаивания в совокупности с различными наконечниками для обычных паровых игл позволили определить их количество, необходимое для гттанванкя одной скважины в зависимости от мерз-лотно-^рунтоьь'х условий строительных площадок с целью получения минимального размера оттаянной гони для свободного погружения свай пед действием силы тяжести. Разработанная технология исоволхет получить оттачнную зону, превывагщпе примерно в 1,5 раза диагональ поперечного течения сваи, «то способствует значительному сокращению сроков вмерзания евап.

Число одновременно от гаивье:л:х скважин определяется с учетом того, что на одну паровую иглу необходимо иметь 4-5 >/.'

поверхности нагрева котла. Оптимальное давление пара на одну иглу на распределительной гребенке устанавливается равным: 0,3 * 0,4 ЫПа для глинистых грунтов без крупнообломочного ма-тчфкала; 0,4 4- 0,5 МПа для песчаных грунтов; 0,6 + 0,8 МПа для песчаных грунтов с сключзнием до 20 % гравия и гальки. Длительность выдержки иглы или группы игл) на одной отметке принимается в зависимости от температуры и вида грунта, а также от сечения свай /3,4,6/, В начале оттаивания грунта расход пара устанавливается минимальным и по мере погружения иглы в 1р,унт постепенно увеличивается до максимального при заданном давлении.

В предварительно оттаянный грунт с в?, и погружаются под действием силы тяжести, В работах /2,4/ приводится технология погружения свай в оттаянные скважины в зависимости от вида грунта и его гранулометрического состава.

Приведенные технологические параметры производства работ по оттаиванию мерзлых грунтов и погружения свай послужили основанием для разработки раздела производства работ по устройству свайных фундаментов в РСН-14-62 и в дальнейием нашли отражение в "Руководстве по производству и приемке работ при устройстве оснований л фундаментов" в развитии главы СНиП Ш-Э-74.

1.2. Технология погружения свай с предварительным бурением скважин и оттаиванием грунта перфорированными паровыми иглами

Приведенная в работах /2,4/ технология установки свай в мерзлый грунт была разработана соискателем и впервые применена ьа строительстве покровской базы стройиндустрии Якутской АССР. Технологический процесс основан на предварительном бурении скважин диаметром 120 мм и пропаривании мерзлого грунта с применением перфорированных паровых игл диаметром 1/2 (12,7 мм).

При оттаивании грунта перфорированной иглой, опущенной в пробуренную скважину, отпала необходимость устанавливать несколько обычных игл для получения одной оттаянной сквадины. Контрольный замер оттаянной скважины производится опусканием в нее иглы-саблона с одновременной подачей пара.

Благодаря наличию перфорации, происходит равномерное оттаивание грунта за счет подачи пара одновременно по всей глубине пропаривания. Применение перфорированных игл позволило контролировать диаметр скважин в процессе парооттайки, чего трудно добиться при работе с обыиннкм паровыми иглами. Для контроля диаметра протаяшшй зоны применяют иглу-шаблон /4/. Время выдержки перфорированной иглы с скяатпшэ и давление пара' в последней были определены опытным П'тем, и установлена их зависимость от температуры и вида грунта. Оптпкальнье параметры режима оттаивания и технологическая схе.-::х устройства свайного фундамента приведены в работе /-У.

Разработанная технолог ия позволила в три-четыре раза увеличить производительность по устройству сварных фундаментов и уменьшить стоимость установка одной сваи в зависимости от ее сечения и длины на 10-40 % по сравнению со стоимостью установки сваи с применением обычных -пароеых игл. Так например, стоимость погружения сваи сечением 40x40 см и длиной п м с применением обычных паровых игл (независимо ст вида, грунта) составляла 75 руб., тогда как с применением перфорированной паровой иглы в пылевато-илистые грунты - 45, п сугеси и суглинки - 4Ь, в пески пылеватые - 53 и в пески мелкозернистые средней плотности - 56 руб.

1.3. Влияние миграции влаги при промерзании на формирование криогенных текстур грунтоь, их влажности и плотности вокруг свай, установленных в оттаянные грунты

В процессе погружения сваи в мерзлый грунт, как правило, происходит не только нарушение температурного резина грунтов, но и изменение строения грунтовой среды вокруг установленной сваи за счет криогенных процессов, происходящих в прсцсссо промерзания оттаянного грунта.

Многими ксследоватэлдал! (.1.Д.Белокрылое, И.С.Вологдии», И.НЛотяков, С„С.Вялов, А.Л.Й'игульский, Л.АЛмР.етер, П.И.Мельников, И.И.Салтыков, Н.Л.Цытовл" и др.) Спло установлено, что прочность о.норзанля грунта с Mr.T0pifa.i0M спаи гапн-сит не только от температурь, но и от типа I пунта,.згс гранулометрического состава и влажности, технологи:: устройства

г-ьай, условий промерзания и других факторов.

В технических условиях СИ 91-60 несущел способность свай определялась нормативным значением сопротивления сдвигу мерзлого грунта по бэконой поверхности и нормальным давлением под торцом без учета типа грунта и его состава. Кроме того, в формулу определения расчетногс сопротивления свай вводился ксэффицчечт однородности К=0,7. Величина этого коэффициента, как указывал академик П.И.Мельников, ничем не оправдана и сил.' но занижена.

Исследования процесса восстановления температурного режима грунта вокруг деревянных свай, установленных в предварительно протаяншй грунт паровыми иглами, были проведены, в основном, е дисперсных грунтах с температурой, близкой к нуля, Н.И.Быковым, П.Н.Коптаревнм, Г.0.Лукиным, Г.Н.Максимовым, С.Г.Цветковой. При бтих исследованиях не изучалось формирование текстуры грунта, кроме ксследоьаний С.Г.Цветковой. С.Г.Дветкова изучала формирование текстуры грунта в супесях и суглинках, т.к. в них особенно сильно сказывается влилние миграции влаги: в ^аких грунтах при промерзании влаги образуется слоистая текстура с ледяными прослойками. Исследование в песчаных грунтах не проводилось. Все вместе взятое требовало постановки дополнительных исследований, что и было сделано автором. Результаты исследований приведены в работах /3,10,11/.

Формирование криогенных текстур, зон влажности-и плотности грунта вокруг свай определялись путем раскопок и отбором проб грунта вокруг ссаи после полного их вмерзания.

При установке свай в летнее время было установлено, что максимальная влажность наблюдалась в верхних слоях, где залегали дисперсные грунты (супеси и суглинки), которым свойственен приток поды при промерзании, а в нижележащих песчаных грунтах влажность реско уменьшалась. Если в верхних слоях весовая влажность доходила до 60-70 %, то к низу СЕаи она уменьшалась до 17-20 %. Такое резкое изменение влажности объясняется образованием различной криогенной текстуры грунта по высоте сваи в зависимости от миграции влаги при промерзании. Характерно, что влажность после парооттайки мерзлого грунта, начиная с глубины 2 м и ниже, уменьшалась по сравнению с влади'остою грунта в естественных условиях без образования льдистости. Было установлено, что влажность в пределах

0,4-0.45 м в сторону от сваи составляет 17-18 %, а на расстоянии 0,7-0,8 ы достигает 25 %. В пределах открытого иурфа, начиная с глубины 2 м и нияе, совершенно не наблюдалось ледяных включений в иидв отдельных линз и прослоек льда. Оставшаяся после отжатия у миграции з стороны часть влаги кристаллиззяЕ!-лась в результате промерзания всего оттаявшего грунта, образовав массивную криогенную текстуру мерзлых грунтов вокруг установленной сваи. В верхних слоях грунта, вгше глубины 2 м, наблюдалась другая картина: влажность грунта значительно превосходит влажность нижележащих слоев грунта. Наибольшая тмт-ность - на глубине 1-2 м от дневной поверхности, где при отрывке шурфа встречались прослойки и отдельные зы льда, образовавшиеся в процессе чромерзания. В то же время не -этой же глубине влажность до парооттайки была значительно меньше.

Наличие в верхних дисперсных грунтах включений о виде отдельных линз и прослоек льда говорит об образовании слоисто-сетчатой криогенной текстуры, которея сформировалась в результате промерзания суглинка и супесь ьокруг свай.

Аналогичше явления наблюдались и при исследовании в период зимней установки сзай, когда смерзание происходило з условиях замкнутой системы. Характесно, что влажность грунта вокруг сваи после смерзания последней с грунтон, начиная с 1,5 м и ниже, уменьшалась в среднем от 30,5 % {в естественных условиях) до 23,4 %. Више глубины 1,5 м влажность возросла от 59 до 75 % и более. Таким образом, в песчаных грунтах при промерзании их после парооттайки и установки свай в условиях незамкнутой и замкнутой систем происходит осукение песков вокруг сзай, тогда как в верхних слоях дисперсных грунтоз происходит их переувлажнение за счет отгатия воды в верхние слои. Однако влажность песчаных грунтоз, а также и плотность их при летней установке несколько деньте, чэм при зимней.

На рис, I, а и б, пзобрт-аппем разрез по оси свайного фундамента, нанесете линии одинаковой влажности. Проведенные нпмч исследования позволили выявить полную картину илазлостного режима. Суть ее гачс • После полного смерзания гпупт.ч влажность перераспределяется ка:с по площади, так и по глуби,¡а свайных фундаментов. Вокруг свай создаются ^аловля^ме гея/. Минимальная влажность имеет лесто вокруг свай и угели шеается по мере удаления от свал.

Рис. I. Изолинии весовой влажности (а) и коэффициента пористости (б) при групповой установке свай. I - суглинок; 2 - супесь; 3 - мелкий песок.

Анализ плотности грунта после парооттайки, погружения сваР и промерзания чаши оттаизания показал, что наиболее плотная зона образуется непосредственно вокруг свай, далее плотность изменяется, приближаясь к естественной (рис. I, в и г). Аналогичная эавлсимосто наблюдается и ниже острия срв-Л.

Резкое перераспределение плотное1;! грунта вокруг свай соответствует перераспределению влажности грунта. Анализ гранулометрического „остава грунтов по глубине погруженных ог.1п лскпсал, что происходи:- некоторая дифференциация частиц

1.3

грунта по крупности. Причем в верхних слоях, сложенных дисперсными грунтами, формируется различная консистенция, а ниже залегают пески различной крупности. Наиболее крупные фракции песка залегают ближе к торцу сваи, а выше определенной закономерности по распределению крупности частиц но наблюдалось. ■

Проведенные исследования в полевых условиях позволили сделать следующие выводы. На площадках, сложенных песчаными грунтами, верхние слои которых представляют собой дисперсные грунты (в пределах сезонного оттаивания и промерзания) при погружении свай методом оттаивания обнаруживается, 'тто не только сохраняется их напластование, ко и значительно улучшается однородность грунта, которая наблюдалась до производства работ. Кроме того, одновременно происходит перераспределение крупности фракций песка по глубине погруиенной сваи, а также значительное уплотнение грунтовой массы.

За счет криогенных процессов, происходящих п грунта-; при их оттаивании и промерзании после установки свай, образуются три зоны влажности и плотности.

Первая зона - зона переуплотненного грунта с весозой влажностью VVC= 18-22 % и коэффициентом пористости е =0,3-0,4, которая расположена в радиусе от центра сваи на 0,8 ''в", где "В" - наименьшая сторона сваи. В нижней части сваи зона пере-уплотнэния ограничивается ее острием.

Вторая зона - зона уплотненной грунтовой среда с Wc = 22-24 % и е 0,4-0,6, в радиусе 1,4-1,5 "В" и 2 "В" ниже острия сваи.

Третья зона - зона средней плотности грунта с W. 1=34-38 % и е = 0,6-0,7 в радиусе 2,3 "В", а ниже острия сваи несколько больше, чем во второй зоне.

За третьей зоной следует грунты с влажностью и плотностью соответствующие естественным, которые были до парооттайки .

Полученные зоны плотности грунта вокруг евпй послужили автору основанием предложить концепцию повышения иесуце.Ч способности свай за счет передачи нагрузки на грунтовое основание через промежуточный слой как элемент искусственного основания. В качестве промежуточного слоя была лрч:,ята переуплотненная зона грунта вокруг сваи, т.е. первая зона. Введс::^

и расчетную схему спайного фундамента промежуточного слоя позволило повысить несущую способность сваи по грунту, во-первых, за счет передачи усилий от сваи по увеличенной приведенной площади, по контуру промежуточлого слоя и, во-вторых, за счет повышенных значений сопротивлений мерзлых грунтов сдвигу 1Ю грунту по сравнению с сопротивлением сдвигу по поверхности сва!*.

ЧтоОы упростить расчеты, определение расчетной нагрузки на железобетонные сваи рекомендовалось производить по методике, предлагаемой в нормах РСН-14-62, как сумму сопротивления мерзлого грунта сдвигу вдоль боковой поверхности сваи и сопротивления грунта в плоскости нижнего конца ее, применяя повышенные коайициен'.'ы однородности.

Учитывал однородность и плотность сложения грунта вокруг свай, устанавливаемых в предварительно оттаянные мерзлые грунты, были рекомендоваш коэффициенты однородности грунта й следующих пределах:

для шлезатых суглинков, супесей и песков - 0,7; для средних и тяжелых суглинков и супесей, а также если верхний слой площадки сложен этими же грунтами, ь ниже залегают пески, за исключением пылеватых - 0,8;

для мелко-, средне- и крупнозернистых песков, независимо от их плотностк - 0,9.

Рекомендованные коэффициенты однородности грунта послужили основанием для разработки региональных норм на проектирование свайных фундаментов для Якутской АССР. При разработке первого союзного нормативного документа СНиП П-Б.б-бб взамен ОН 91-60 эти предложения по повышению коэффициента однородности грунта были учтены. В СНиП П-В, 6-66 он принят равным 0.8 для свай, погружаемых в предварительно оттаянный мерзлый грунт.

Исследования по восстановлению мерзлого состояния грунтов вокруг железобетонных свай в песчаных грунтах проводились на строительных площадках в летний и зимний периоды /9/. При летней установке свай после оттаивания грунта паровыми иглами образуется чаша конусообразной формы. На глубине одного метра от дневной поверхности диаметр оттаивания в среднем равен 2 м. Ниже острия сваи слой талого грунта составляет лишь 15 с.м. На четвертый день после установки сваи происходит уве-

личение этого слоя до 60 см с одновременным увеличением всей чаши протаивания за счет тепла, аккумулированного в предаете парооттайки, причем повышэние температуры з стороне от спаи составляет 0,2-0,3°С. Восстановление температуры проиг:ходит на десятый день, причем смерзание идет снизу и с ôojob. В дальнейшем восстановление мерзлоты происходит лишь снизу с одновременным понижением нулевой изотермы от дневной поверхности, что объясняется возрастанием сезонного оттаивания. При зимней установке свай смерзание грунта Еокруг последней происходит одновременно снизу и стзерху, причпм сверху более интенсивно.

При установке свай в зимний период полное смерзание происходит в течение шести дней, тогда как при летней - через 2,5 месяца.

Продолжительность восстановчения мерзлого состояния грунта вокруг свай, установленных способом парооттайки, зависит от ряда факторов: продолжительности производства работ по рропариванию грунта, т.е. параметров парооттайки (^семени выдержки паровой иглы э грунте, давлении пара в игле, количества применяемых игл); конструкции паровой иглы; температуры мерзлого грунта в зоне зеделки свайного фундамента.

На основании изучения процесса восстановления температурного режима грунта вокруг свай и анализа исследований П.И.Мельникова, Г.О.Лукина, Г.h,Максимова и С.Г.Цветковой был разработан график загрузки свайных фундаментов р зависимости от температур грунта и врзмени года производства работ.

Раздел ¡1. Применение свайнос фундаментов в мерзлых грунтах, содержащих подземный лед

В Якутии при строительстве зданий ни площадках, сложенных мерзлыми грунтами с содержанием подземных дьдоз, применялись фундаменты сголбчатсго типа в виде колонн с багаиакпмч. Однако такой метод строительств дорог и трудоемок /з-за больших земляных работ, и, креме того, работ;: по устройству фундаментов можно произзодить только лг:шг> в холодный период года. Применение же свайных фундаментов rie пгедстаьлялсс"; возможным, во-первых, из-за отсутствия практики отрсу.-е:;:.-стьа на свайных фундаментах, во-вторых, в строительных .'Ор -

•.¡лх (СНиП П-В. 6-66) отсутствовали нормативные характеристики рля льдов, и для их определения требовались специальные исследования, и, в-третьих, все исследования, проведенные в различное время и различными авторами, не давали ясной картины работы свайного фундамента с грунтами, содержащими подземный лед.

Вопросам исследований льдов в строительных целя:: посвя-ыоны работы К.Ф.Войтковского, С.С.Вялова, И.Н.Вотякова, В.Б.Докучаеса, Д.Р.Шейкмана и других, которые послужили основополагающим материалом в исследованиях соискателя и его коллеги по работе Е.И.Гайдаенко, который продолжил эти исследования в дрльне1)шем.

Для выявления возможности применения свайных фундаментов при строительстве на мерзлых грунтах с содержанием подземных льдов, выбора наиболее приемлемого метода их устройства и определения их максимальной предельно-длительной прочности были проведены натурные и модельные исследования свай, а также исследования по изучению прочностных и деформативных характеристик льда, которые приведены в работах /13, 14/.

Натурные исследования свэй выполнялись в пос.Ыохсоголох Якутской АССР на площадке с наибольшей мощностью подземных льдов в течение достаточно длительного времени (1968-1970 гг.) с тем, чтобы установить факт переходя от затухающей осадки к незатухающей и соответственно установить величины- предельно-длительной прочности в разных стадиях деформирования грунта и льда под действием ступенчато-возрастающих нагрузок.

Результаты исследований свай показали, что величина осадки и скорость перемещения свай в стадии пластично-вязкого течения зависит от величины действующих нагрузок, толщины грунтовой "рубашки" вокруг свай и наличия грунтовой подушки под их чижними торцами.

Зависимость между нагрузкой и установившейся скоростью перемещений свай позволила приближенно оценить их предельно-длительную несущую способность. Если нагрузка не превышает предельно-длительную несущую способность сваи, то осадка •■мест затухающий характер, в случае гревышения - увеличивается и скорость осадки. Предельно длительная несущая способность спаи, погружекюй в чистый лед, в 1,3 раза меньше по

сравнению со сваей во льду, работающей совместно с грунтовой "рубашкой" и опирающейся на грунтовую подушку.

Параллельно с испытаниями в натурных условиях проводились исследования несущей способности моделей свай, установленных в лед. Модельные исследования подтвердили, что на нз-сущуга способность свай значительное влияние оказывает наличие грунтовой среды вокруг сваи, погруженной в лед. Так например, при о^ной и той же нагрузке скорость осадок сваи во времени в чистом льде носит прогрессирующее течение, а с грунтовой средой - лластично-вязкое течение происходит с постоянной скоростью.

С целью выявления зависимости сопротивления сдвигу различных материалов по льду определялись длительные сопротивления сдвигу по контактам: бетон-лед, среднеззрнисткй песок-лед, суглинок-лед и лед по льду.

Проведанные исследования подтвердили гипотезу о влиянии материала грунтовой среда на величину сдвига на контакте со льдом. На каждой ступени нагрузок зависимость величин осадок от материала модели оставались одинаковыми, при этом скорости осадок сохранялись наименьшими для бетонной смеси, максимальные значения установлены в случае сдвига льда по льоу. Исследования моделей свай во льдах дали основание сделать вывод, что с ростом нагрузки увеличиваются скорости деформаций, кривые перемещений являются типичшмп кривыми ползучести, отображая все стадии деформирования: мгновенное перемещение, стадию неустановизшсйся ползучести с постоянной скоростью и стадию прогрессирующего течения с увеличивающейся скоростью. Дяч выявления предельно-длительной прочности льда нормальному дгвлению были проЕедены опыты с круглыми жесткими штампами, различно заглубленными в лед.

Опыты показали, что закономерность деформирования льда при вдавливании штампа во все:: случаях одинакова и имеет такой же характер, как и прс одноосном сжатии, различи только величины заглубления штампа.

Опыта с круглыми штампами разных диаметров, установленными на поверхности льда з шурфах с послойно-заморсген^р'. льдом, показали, что скорость осадки льда приблизительно пропорциональна диаметру штампа.

Анализ результатов исследований позволил сделать следующие выво>!:

лзд обладает пределом длителььой прочности во времени (за период эксплуатации сооружения) при нагрузках, вызывающих стадию неустановизсейся ползучести с постоянной скоростью;

за нормативное сопротивление следует принять то наибольшее напряжение, при котором последняя стадия ползучести при данной продолжитечьности действия нагрузки еще не возникает. Осадки свай при постоянных скоростях могут развиваться до не- . личин, при которых эта осадка соизмерима с предельной для со-орукеьия.

На основании выполненных исследований установлены нормативные сопротивления на льда, значения которых включены в "Указания по проектированию оснований и фундаментов на засоленных и сильнольдистых вечномерьлых грунтах", СН 450-72.

С выходом главы СНиП П-18-76 вышеприведенные нормативные сопротивления были включены в нормы, но с их понижением на 10-15 %.

Соискателем были разработаны рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов е мерзлых грунтах с содержанием подземных льдов, которые в основном сводятся к следующим /14/.

1. Здания и сооружения на свайных фундаментах в мерзлых грунтах с содержанием подземных льдов должны проектироваться, строиться и эксплуатироваться по первому принципу, т.е. с сохранением мерзлого состояния грунта основания.

2. Сваи должны погружаться в пробуренные скважины,диаметр которых должен превышать размер диагоьали на 7-15 см

и должен быть заполнен раствором до установки сваи. Нижним торцом евая должна опираться на щебеночную подушку, высота которой определяется расчет.!.

3. Расчет несущей способности свайных фундаментов следует производить по двум предельным состояниям: по несущей способности основания, которая определяется в зависимости от величин сопротивления сдвиг/ грунтового раствора по поверхности сваи и по поверхности смерзания грунтовой "рубашки"

с подземным льдом, и принимать наименьшее значение; по деформациям, учитывая ограничения осадки, вызываемой вязким течением льда. За заданный период времени эксплуатации осадка не должна превышать предельную, устанавливаемую для данного вида здания или сооружения.

4. Толщину грунтовой подулки под торцом сваи рекомендуется определять, учитывая условия предупреждения развития прогрессирующего вязкого течения льда на конуакте подошвы грунтввой подушки и льда, за счет чего происходит ограничение величин главных касательных напряжений.

Раздел Ш. Пространственше вентилируемые фундаменты

на промежуточном сезокноталом слое, покоящемся на подстилаемом мерзлом основании

Одной из важнейших задач при строительстве на Крайнем Севере продолжает оставаться проблема увеличения сроков службы бетонных и железобетонных конструкций. Прежде всего это относится к конструкциям фундаментов, работающих в зене продуваемых подполий и в слое сезонного оттаивалия и промерзания грунтов основания. Исследованиями Абакумова Ю.Н., Иванова Ф.М., Малкова Е.Н., Меженского В.И,, Москвина В„М., Муха В.И., Полуэктова Е.В. и Хаустовой Д.Г. было установлено, что сложные температурные, физические и химические воздействия среды, дейстзуя на конструкции совместно с эксплуатационными нагрузками,. вызывают в них необратимые деформации, их возрастающую во времени концентрацию, приводящую к разрушению. На восстановление деформированных конструкций фундаментсв расходуются значительные государственные средства.

В связи с вышеуказанным недостатком заглубленных свайных фундаментов, с постоянным узеличенкем нагрусок на фундаменты, а также в связи с освоением территорий, сложенных слабыми высокотемпературными и, как правило, льдистыми мерзлыми грунтами и грунтами, содержащими подземные льды, считавшиеся ранее мало пригодными для строительства, чрезвычайную актуальность приобрел вопрос совершенствования конструкций фундаментов с цель:э максимального снижения расхода материала, трудозатрат и стоимости при надлежащей надежности и долговечности.

Необходимость разработки и внедрения более совершенных и экономичных систем оснований и конструкций фундакэнтоз на многолетнемерзлых грунтах неоднократно отмечалась в решениях различных конференций и совещаний. Вся история развития фун-даментостроения была историей совершенствования фундаментов и внедрения более экономичных конструкций в зависимости от

мерзлстно-грунтовых условий строительных площадок.

Учитывая вышесказанное, под руководством и при непосредственном авторском участии было впервые (1970 г.) предложено, исследовано и проверяется в экспериментальном строительстве на многолетнемерзльи грунтах новое направление в фундаменто-сгроеиии, реализующее концепцию передачи нагрузок и деформаций от пространственного вентилируемого фундамента, совмещающего функции несущей конструкции и охлаждающего грунт устройства, через промежуточный слой, покоящийся на мерзлом основании.

Промежуточный слой, выполняемый из непучинистого мате-риата, способствует значительному уменьшению криогенных процессов при тепловом и механическое взаимодействии зданий с мерзлыми основаниями.

Промежуточный ело", под пространственным фундаментом дает возможность;

ограничить или полностью устранить слой сезонного оттаивания подстилающих мерзлых грунтов основания при строительстве по I принципу;

создать искусственное основание заданной прочности с уменьшенными деформативными свойствами;

перераспределить наибольшие напряжения в пределах более прочного искусственно созданного промежуточного слоя го сравнению с нижележащим естественным основанием с использованием известного из механики грунтов эффекта снижения по глубине напряжений от дополнительного давления, передаваемого фу1*да-ментсь;;

значительно уменьшить криогенные процессы, вызывающие деформации и пучение грунтов з пределах ограниченной глубины сезонного оттаивания под подошвой промежуточного слоя;

создать благоприятный владностный режим для материала фундамента за счет повышенной отметки промежуточного слоя по отношению к планировочной оъметко территории и фильтрационных свойств материала;

возводить фундамент без нарушения мерзлопю-грунтовых условий строительных площадок, экологии застраиваемой территории и ликвидировать технологический разрыв, который необходим при устройстве свайных фундаментов.

Пространственный вентилируемый фундамент за счет призматических складчатых элементов обеспечивает охлаждение промежуточного слоя и подстилающего основания в зимний период за счет движения наружного воздуха в свободном пространстве фундамента. Данная концепция базируется на основании анализа многолетнего опыта эксплуатации зданий с продуваемыми подпольями различной высоты и исследований Мельникова П.И., Лукина Т.О., Салтыкова Н.И.. Порхаеьа Г.В., Велли Ю.Я., Кима М.В. и др., которыми было установлено, что под гданиями происходит с годами понижение температур грунтов и ловыпение верхней границы многолетнегерзлых грунтов, а среднегодовая и максимальная температура грунтов основания на глубине 1-2 м ниже 0°С. Кроме того, данная концепция подтверждается также теплотехническим« исследованиями Кутвицкой Н.Б., утверждающей, что под контуром здания с применением вьнтяляционных каналов, проложенных в подсыпке, сохраняется мерзлое состояние грунтов в основании даже в летне-осенний период, когда наблюдается максимальная глубиьа сезонного протаинания грунтов.

Экспериментальным и теоретическим исследована«.; пространственных вентилируемых фундаментов для мерзлых грунтов посвящено небольшее количество работ (Вялов С.С., Кугвиц-кая Н.Б., Дашков А.Г., Кучеряк В.И.). В технической литературе пространственным фундаментам для талых грунтсв посвящены труды Тетиора А.Н., Дитвинзнко А.Г., Мурзеько Ю.Н., относящиеся в основном к оболочкам вращения как отдельно стоящим фундаментам.

В 1975-1989 г.г, под руководством и при непосредственном участии соискателя были разработаны, исследованы на моделях в натурную величину и в экспериментальном строительстве два типа пространствен:их вентилируемых фундаментов /15, 16/, результаты которых приведены в работе /5/.

3.1. Напряженно-деформированпсе состояние

пространственных вентилируемых фундаментов на сез<. нноталом промежуточном слое

Конструкция 4ундамента-обслсчки выполняется в сСорно-мснолитном и монолитном вариантах, и крждкй сборный элемент состоит из верхней утолщенной горизонтальной балки (для

описания гиен, колонн ^дяния и плит перекрытия), переходящей в две нсдглонше плпты, kotouvg в свою очередь переходят з нижние горизонтальные плиты под углом 34° к горизонтальной плоскости. Между неклонкыми плитами во внутренних и внешних полостях фундамента в зависимости от конструктивной схемы здания расположены подкрепляющие ребра жесткости. Внутренние полости фундамента заполняются чкзкопрочным материалом. Стыковка сборных элементов фундамента-оболочки осуществляется за счет выпусков арматуры и оамоноличивания стыков» Сочетание ьэрхнкх полостей фундамента-оболочки с плит шли перекрытия создают трапециидальньти каналы для прохождения холодного воздуха сквозь фундамент за счет ветрового и теплового напора, сохраняя MOi 'i'ioe состояние грунтов основания (рис, 2, а, б).

Конструкция складчатого фундамента выполняется в сборно-монолитном и в сборном вариантах и состоит из плоских фундаментных плит и наклонных панелей, верхний узел которых позволяет производить их стыковку за счет выпускав арматуры и его эаконоличизаикя, либо применяется "сухсй" стык на закладных деталях. Угол наклона панелей определяется из расчета работы конструкции складок на сжимающие напряжения. По ьерхним узлам складок производится кладка стен либо монтаж колонн здаягя и укладка плит перекрытия. Фундаментные шш'г. могут 6i:ib раздельными под каждую складку либо сплошными под все здание. Вентиляция фундамента осуществляется через зму г.гнние к втяиие полости (рис. 2, и).

С rv-:ыо изучения напряжение-деформированного состояния (ЬдС) и прочности элементов систем лос;ЮЕЕНие-фундамент* и *осно!?эние~фунд-.м8нт-эданид" были проведены модельные и натурные иссл-¿овак-:я.

Исследования НДС железобетонной модели в масштабе 1:10 осуществлялись на основе неполного расширенного подо б;- с: > -пенчато возрастающими сосредоточенными нагрузками, которые были нриведеш к модели принятого масштаба моде.'' лрования. В качестве основания применялся крупнозерн/.стый песок. Как показали исследования /б/, на всех ступенях нагрузок до 1,5 наблюдалась равномерность осадок модели фундамен--

та-ооолочки. Глубинные марки тагки .'¡фиксировали равномерность сшк tocaor-^мчя в пределах этих яегрузок. Реви

Рис. 2« Пространственный вентилируемый фундамент а,б'- фундамент-оболочка; в - складчатый фундамент I - техзткж; 2 - продуваемое подполье; 3 - подкопокник; 4 - колонка; 5 - продух; б - вентиляционный канал; 7 - промежуточный слой; 8 - теплоизоляция; 9 - многолетне-мерзлый грунт.

мерность осадки фундамента способствовала перемещению модели без наличия прогибов как в продольных, так и в поперечных сечениях модели. Это наглядно подтверждается экспериментальными эпюрами осадок, приведенными на рис. 3 для оси симметрии .модели.

Из рис. 3 еидно, что осадка фундамента вплоть до 1,5 Рр;,с равномерная. В пределах нагрузки от 1,5 до 2 ?рас характер осадок стал изменяться, они качали постепенно возрастать по оси симметрии поперечного сечения модели. В пределах нагрузок от 3 до 4 Ррдь лаблюдалась значительная разница осадск крае г и средней части 1/одели. При этих нагрузках поверхнсстше марки стали показывать поднятие поверхности основания вокруг фундамента с одногременным подкктием глубинных м*рок» Н£;;одг;т

а

Рис. 3. Деформация основания в поперечном направлении модели фундамента-оболочки.

а - схема фрагмента; б ■■ эпюра осадок основания под подошвой фундамента: в - эпюры осодок по глубине'основания. Г-нагрузка Р- Р ; 2- Р-1.5Р ;3- Р-2Р 4" Р"4Роас.

щихся за пределами площади модели фундамента (рис. 3, б,в). При нагрузке 4 РраС фундамент резко осел и произошел выпор грунта вокруг модели фундамента.

Анализ исследований показал, что з промежуточном слое под подосвой фундамента по мере роста нагрузки формируются три зоны деформаций, которыз влияют на НДС конструкции. При нагрузках, не превышающих полуторной расчетной нагрузки, имеют место равномерные осадки. В основании формируется ядро уплотнения (первая фаза деформации - фаза уплотнения), и материал фундамента работает в упругой стадии. С увеличением нагрузки формируется вторая фаса - фаза сдвигов, при которой позникают неравномерные осадки, увеличивающиеся к краям фундамента, происходит его изгиб. Вторая фаза деформации оснс-

вания вызывает превышение растягивающих напряжений в материале фундамента и приводит к*образованию микротрещин, но конструкция фундамента не терлет своей прочности, и целостность ее сохраняется даже при двойной расчетной нагрузке. Разрушение конструкции происходит с образованием третьай фазы - фазы выпора грунта из-пед «тодоаты фундамента, при :. ом происходит хгновенчо' хрупкое разрушение конструкции фундамента.

Установлено, иго пр"л деформации основания, когда {£%), материал фундамента-оболочки работает в упругой стадии и обладает достаточной простр?нзтЕенной жосткостъэ вплоть до завершения второй фазы деформации основания - фазы сдеигое.

Подкрепляющие ребра жесткости в полостлх фундамента-оболочки способствуют значительному увеличению жесткости в его продольном и поперечном направлениях, чте позволяет воспринимать неравномерные осадки при сезонном оттаивании, не допуская дополнительных деформаций надфундашнтных конструкций, превышающих допустимые.

Для выявления характера распределения и валитин усилий в элементах фундамента проводились иселедовачия фрагмента модели дома на фундаменте-оболочке, работающем совместно с надземным строением, т.е. по системе "осногание-фундампнт-здание". Модель выполнялась из органического стекла марки СОЛ-95 ¡з масштабе 1:20, и моделирование осуществлялось т. осьове простого подобия, исходя из условий идентичности коэффициента Пуассона модели и натуры. Исследования проводились в упругой стадии. В качестве основания применялся среднозернистый песок с различным модулем деформации. Нагрузка прикладывалась ступенями на уровне верхнего перекрытия модели здания.

Анализ результатов исследований показал, что э целом по всем сечениям при различных Е* характерно незначительное увеличение осадок к краям модели здания. При этом качественные картины осадок одноименных складси фундамента независимы от модуля деформации основания и мало разнятся между собой, : В продольном же направлении по всей длине фундамента-оболочки наблюдается некоторое увеличение осадок к центру здания, но, в основном, они равномерные. Таким образом, при совместной работе здания и фундамента значительно повещается жесткость • последнего, что приводит к выравнивание осадок по площади здания.

Для определения жесткости связи между Е* и усилиями в элементах модели фундамента-оболочки был проьедьн корреляционный анализ, показавший, что модуль деформации основания мало влияет ка усилия в элементах модели фундамента.

Анализ результатов исследований также показал, что в ребрах жесткости действуют растягивающие усилия. Абсолютные величины усилий убывают с увеличением Е*

Исследования фрагментов моделей с подкрепляющими ребрами жесткости во внутренних и внешних полостях фундамента-оболочки преследовали цель определить его прочностные свойства при строительстве здакгй по I принципу на высокотемпературных мерзлых грунтах, а также на талых грунтах в районах распространения кноголетчемерзльь; грунтов. Кроме того, ставилась задача выярить возможность применения фундамента-оболочки без заполнения ^го внутренних полостей низкопрочным материалом. Для указанных целеЧ были изготовлены две модели фрагмента фундамента-оболочки, состоящие из двух складок» В одной из складок моделей отсутствовали внутренние ребра. В ходе исследований изучались:

характер деформации основания при возрастающих ступенях нагрузок и влияние этих деформаций на прочность и устойчивость фундамзнта-оболочки с заполнением и без заполнения его внутренних полостей;

качественная картина НДС конструкции фундамента-оболочки без заполнения сто внутренних полостей в упругой стадии, а также характер трещинообразозания и разрушения в зависимости от деформации основания;

влияние внутренних подкрепляющих ребер жесткости в сочетании с внешними ребрами ьа прочность конструкции фунда-ментс-оболочки.

Моделирование фундамента-оболочки с подкрепляющими внутренними и внешними ребрами жесткости осуществлялось на основе неполного расикрекксго подобия /5/.

Проведенше исследования позволили установить, что' по мере возрастания нагрузки на модели фрагментов фундамента-оболочки в основании формируются три фазы деформации - уплотнения, сдвиги к внпоры грунта, которые сказываются на развитии НДС конструкции;

в основании фундамента-оболочки без заполнения их внутренних полостей формирование фаз деформаций происходит при нагрузках меньших, чем при заполненных полостях фундамента, что объясняется величиной удельного давления, зависящего от площади опирания;

наличие подкрепляющих ребер жесткости во внутренних и внешних полостях фундамента-оболочки повышает его продольную жесткость, а сочетание горизонтальных балок по верхним складкам фундамента - его пространственную жесткость, что обеспечивает равномерность осадок фундамента до формирования фазы сдвигов в его основании;

на прочность конструкции фундаменга-ооолсчки значительно влияют внутренние подкрепляющие ребра жесткости;

наличие заполнителя во внутренних полостях фундамента-оболочки значительно повышает его несущую способность по грунту основания к его прочность на восприятие неравномерных осад,ок.

Наряду с модельными исследованиями были проведены натурные испытания фрагмента фундамента-оболочки.

Исследование натурного фрагмента производилось на опытном полигоне с устройством метровой подсыпки из крупнозернистого песка, при этом изучались:

напряженно-деформированное состояние конструкции фундамента в зависимости от деформации основания;

характер трещинообразования элементов фундамента при их работе под нагрузкой.

В ходе испытаний отрабатывалась технология производства и монтажа конструкций в условиях опытного цеха и полигона.

Опытный фрагмент фундачента-оболоч:сч состоял из трех элементов. Два крайних элемента имели по два внутренних рзбра жесткости. Средний элемент был без них. Здесь, как к при модельных исследовгниях, ставилась задача пуем натурных испытаний выявить целесообразность применения внутренних ребер жесткости.

Проведенные исследования показали, что в пределах расчетных нагрузок имеет месте формирование трех фаз деформаций основания. В пределах первой фазы деформации осадки фундамента и основания в основном равномерные. Неравномерность осадок имеет место при нагрузках, превышающих расчетные. Характер

деформации конструкции фундамента аналогичен описанному выше при рассмотрении модельных исследований. Сделанные при модельных иеследоганиях вывод о необходимости конструирования фуедамента-оболочки с внутренними ребрами кесткостп подтверждается натурнгми испытаниями. Данный вывод также подтвердился при исследовьяии напряженного состояния модели фундамента-оболочки и методом фотоупругости /5/.

Результаты приведенных исследований и их анализ послужил основой для проектирования и строительства двух трехэтажных жилых домов на фундаментах-оболочках. Промежуточный слой под фундамента.; был выполнен из гравийнс-песчаной смеси высотой в один метр на талых грунтах, с и л ы-; о снимаемыми и пучинистыми, с модулем деформации рапным 4 tea. Строительство было осуществлено в зоне распространения мчогояетнемерзлых грунтов.

Шестилетний omr* ¡эксплуатации двух домов показал, что неравномерность осадок по длине зданий привело к образованию незначительных креноз, относительные величины которых составили по обоим долга?-! 0,0016, что значительно меньше предельно допустимой величины 0,С05. Кроме того, имеют место изгиб;; фундаментов - 0,00029 и 0,0007, которые также значительно меньше предельно допустимых для кирпичных домов.

Подсчитанные среднемесячные скорости осадок фундгш„-итов по годам показали, что осадки протекают медленно. Зе bccl период с 1982 по 1968 год среднемесячная скорость осадок составила по одному дому 1,18 мк/мес., а по второму -1,51 мм/мес.

Следует отметить, что наибольшие осадки домое произошли т .:рвке дег лщп и в течение шести лет в среднем составили fj,6 и 10,9 см.

Наблюдения за вертикальным;! перемзщеш'ями глубинных марок, расположенных ниже подошвы фундамента-оболочки, в период строительства показали, кто сезонное промерзание г.ызгало поднятие марок, расположенных ниже промежуточного.слся, тогда к .'л марки в промежуточном слое и незагруженный фундамент д>.,? формациям не подвергались. Следовательно, можно утверждать, что силы нормального пучения перераспределялись в -о-чао промежуточного слоя, т.е. послздний сыграл роль "буфера"; c.v-зпчнол подтверждает концепцию о роли промежуточного слоя пс :.нпчитрльяому снижению криогенных процессов в слое сезон;!'-

промерзания.

Положительный опыт эксплуатации жилых здгний позволил запроектировать трехэтажный лабораторный корпус в аналогичных грунтовых условиях и здание теплой стоянки-гаража на высокотемпературных сильнольдистых мерзлых грунтах для г.Игарки, а также четырехэтажное каркасное здание бытового комбината для Норильска на высокотемпературных льдистых грунтах, строительство которых савершается в настоящее ^рекн.

Модельные и натурные исследования НДС пространственных вентилируемых складчатых фундаментов с раздельными фундаментными плитами в зависимости от деформации промежуточного слоя позволили разработать оптимальную конструкцию и определить область их применения при строительстве ка мнсголетнемерзлых грунтах.

Прочность и устойчивость системы "основание-фундамент-эдание" обеспечивается при неравномерней деформации основания за счет пространственно!'; жесткости фундамента, включающего треугольные складки в его поперечном сечении, и глит перекрытия, которые выполняют роль жесткого диска как в поперечном, так и в продольном направлениях фунда^экта. Над-фундементные конструкции здания не только повышает дополнительно жзсткость складчатого фундамента, ип и при совместной работе выравнивают неравномерные осадки основания,

Под подошвой фундамента эпюра рег.ктивик даолений выражена типичной неравномерностью и имеет седлообразную форму с максимумами в местах опирания наклонных стенок складок на Фундаментную плиту, что приводит к изгибу последней выпуклостью вверх. Усилия в наклонные плитах складок значительно меньше, чем в фундаментных плитах, и чх величины зависят от характера сопряжения узлов складки к изгиба здания, который в свою очередь зависит от однородности модуля деформации основания по площади фундамента»

В наклонных плитах фундамента в основном действуют ежи-, мающие напряжения. Жесткое закрепление всех узлов сопртае.тоя складок способствует значительному уменьшению усилий в элементах конструкщи, а шарнирное сопряжение - увеличению усилий. Максимальное использование совместной работы складчатого фундамента с остальгами частями системы "оснозалие-фунда-мелт-зданкз" (учет конструктивной схемы фундаменте., надфуч-

даментной конструкции, использование пластических свойств арматуры л основания) позволяет проектировать их тонкостенными и этим самым уменьшить расход материалов на единицу несущей способности.

Проведенные исследования складчатого фундамента позволили разработать унифицированную конструкцию пространственного вентилируемого фундамента па промежуточном слое, покоящегося на мерзлом основании, и выполнить проекты для мастерских АТП и пожарного депо для г.Игарки и коровника на 200 голов в Якутской АССР.

3.2. Область применения пространственных вентилируемых фундаментов на мчоголетнемерзлых грунтах

Пространственные вентилируемые фундаменты могут применяться в районах сплошного распространения многолстнемерзлых пород. Применение этих фундаментов на высокотемпературных грунтах, на мерзлых грунтах, содержащих подземный лед, и в районах островного распространения многолетнемерзлых грунтов допускается после проведения соответствующей инженерной подготовки оснований и выполнения во времени мероприятий по сохранению зрданного в проекте теплового режима грунтов.

Выбор типа пространственного вентилируемого фундамента должен проводиться по результатам технико-экономического сопоставления с традиционными конструкциями фундаментов, с учетом мощности баз строительной индустрии, наличия карьерного непучинистого материала для устройства промежуточного слоя, сроков производства работ и требований п..1.2, главы СНиП П-18-75.

Строительство зданий и сооружений на пространственных вентилируемых фундаментах предусматривает устройство промежуточного слоя мевду фундаментом и естественным основанием с учетом его мерзлого состояния, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации (I принцип).

Выбор конструкции пространственного вентилируемого фундамента определяете,! в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки и конструктивной схемы здания, фундаменты-оболочки применяются при строительстве жилых и

гражданских зданий с поперечными несущими стенками, а также для одноэтажных промышленных и производственных зданий каркасного типа, с шагом колонн до шести метров, гши отом возможны две конструктивные схемы цокольной части зданий:

для зданий, имеющих технические этажи (для прокладки инженерных коммуникаций), цокольная часть здания состоит из фундамента-оболочки или из складчатого фундамента и плит перекрытия, выполняющих роль горизонтальных диафрагм жесткости фундаментов и, кроме того, они образуют вентиляционные каналы со складками фундамента;

Для зданий без технических этажей складчатая плита является фундаментом здания, а сочетание стен или ограждающих панелей между подколенниками (для колонн каркасных зданий) с пиитами перекрытия создают продуваемое подполье, являющееся цокольной частью здания для прокладки инженерных, коммуникаций.

3.3. Основные перспективные направления совершенствования фундаментостроения на многолетнемерзлых грунтах

Постоянный рост капитальнсго строительства в районах Крайнего Севера, связанный с развитием производительных сил, определяет совершенстлование теории и практики современного фундаментостроения. Строительство крупных сооружений связано с постоянным увеличением нагрузок на фундаменты вследствие роста этсжности, пролетов зданий и нагрузок от оборудования, а также в связи с освоением территорий, сложенных слабьши высокотемпературными грунтгми, чрезвычайную актуальность приобретает вопрос дальнейшего совершенствования фундаментостроения и, в частности, совершенствования конструкций фундаментов с целью максимального снижения расхода материалов, трудозатрат, сроков строительства и стоимости при надлежащей надежности и долговечности. В связи с вышесказанным намерились следующие пути снижения стоимости и расхода материалов на конструкции фундаментов:

уточнение расчетных схем мерзлого грунтового основания и конструкций фундаментов традиционных форм;

разработка новых конструкций свай повышенной несущей способности, комбинированных свай с верхней морозостойкой частью, буронабивных свай с надежным контролем качества их изготовления, а также свайных фундаментов на уплотненном щебеночном основании и свай с уширенной пятой;

разработка прогрессивных технологий устройства свайных Фундаментов и дальнейшее "овершенствочание буроопускного метода и метода предварительного оттаивания грунтов с применением локального оттаивания под отдельные свайные фундаменты;

совершенствование и дальнейшие исследование свайных фундамеигог, совмещенных с сеоонне-охлаждающими устройствами;

определение целесообразности устройства отдельно стоящих сборных фундагенгов на естественней мерзлом основании с использованием мощн~й землеройной техники;

исследование устойчивости различных типов незаглублен-ных фундаментов для легких зданий на подсыпках из непучинис-того материала, способных значительно снизить неравномерность деформаций пучения.

Для дальнейшего расширения области применения пространственных вентилируемых фундаментов, являющихся одним из направлений совершенствования фундшлентостроения на много-летнемерзлых грунтах, ставится зада»а проведения второго этапа исслэдований и развития конструкций этих фундаментов.

Основной задачей дальнейших исследований является изучение на ревчьных объектах в пориод эксплуатации теплового у. механического взаимодействий алиментов системы "здание-вептилируемый фундамент-основание. включающие промежуточный слой" с целью изучения тепловых параметрог системы, аэродинамических характеристик работы вентилируемых элементов конструкции фундамента, процесса теплопередачи через конструкцию фундамента для пслучения корреляционных зависимостей между температурой наружного воздуха и температурами в полости фундамента, гранитах и начальных условий для численных и аналитических расчетов теплового взаимодействия системы.

От успешного решения поставленных задач в значительной м<-ре зависят обеспечение надежности и экономичности строительства на многолетнемерзлых грунтах.

Основные научные результаты

Совокупность результатов выполненных исследований соискателем (1959-1989 г.г.) внесла существенный вклад в развитие инженерного мерзлотоведения и в решение крупной научно-технической проблемы "Разработка и совершенствование аффективных методов фундвментостроения на многолетнемерзлых грунтах". При этом получены следующие основные выводы.

I. Разработаны, научно обоснованы и внедрены в практику строительства в Якутской АССР технологические параметры производства работ по протаиваиию мерзлых грунтов обычными паровыми иглами для погружения железобетонных свай при устройстве свайных фундаментов. Технологические параметру регламентированы в зависимости от геокриологических условий строительных площадок, обеспечивающих получение минимальных и достаточнпх размеров чал оттаивания, способствующих беспрепятственному погружению свай под собственным весом и сокращению сроков их вмерзания в мерзлый грунт.

Оптимальные технологические параметры производства свайнга работ на мерзлых грунтах включены в впервые разработанные и утвержденные Госстроем РСФСР "Указания по проектированию и устройству свайных фундаментов на вечкомерплыу грунтах" (РСН-14-62). Разработан график загрузки свайных фундаментов в зависимости от температур грунтов и ьремени года производства работ, который служит основой для разработки проектов производства и организации работ.

Разработана и внедрена новая технология устройства свайных фундаментов в мерзлых грунтах, обеспечивающая оптимальную равномерную оттайку грунта по глубине предварительно пробуренной скьажины малого диаметра за счет принципиально новой конструкции паровой иглы с перфорацией. Установлены технологические параметры производства работ а зависимости от инженерно-геокриологических условий строительных площадок.

3. Иа основании натурных крупномасштабных экспериментов ниуисны формирование криогенных текстур песчаных грунтов, их влажность и плотность в процессе его смерзания вокруг свай, установленных в оттаянные грунты опускным способом, что позволило сбосновчть концепцию промежуточного грунупг.оги слся

вокруг свай повыхсагщего их несущую способность за счет коэффициентов однородности грунта. Предложенные коэффициенты однородности грунта послужили основанием для разработки региональных норм для Якутской АССР на проектирование свайных Фундаментов га мерзлых грунтах. Внедрение в практику проектирования гэайных фундаментов региональны:: норм позволило получить экономическчй эффект по ЯкутскоР АССР в размере 1,1 млн. рублей.

4. На основании крупномасштабных и модельных экспериментов ибосгсьино строительство зданий и сооружений на свайных фундементах в районах распространения многолетнемерзлых грунтов с: содержанием подземных льдов. Определены пределы длчтальноЧ прочности и нормативные сопротивления подземного льда, госволягадие определять несущую способность основания свайного фундаменте.. Предложенные нормативные сопротивления подъемного льда нормальному давлению и сдвигу по боковой поверхности смэрзения с грунтовым растзором включены в впервые разработанные "Указания по проектированию оснований и фундаментов на засолениях и сильнольдистых велюморзлых грунтах" (СН 450-72). Разработаны рекомендации по проектированию свяйгмх 4у;1дяментов о учетом промежуточного грунтового слоя и способ их устройства на мэрзлых грунтах с содержанием подземного льда.

Внедрение; свайных фундаментов в строительство на мерзлых грунтах, содержал^ подоемныо льды, в Я4ССР позволило получить оксноинчзский эффект в регмере 300 тыс. рублей.

5. Обоснована концепция промежуточного слоя, способствующая значительному уменыгенил криогенных процессов при тепловом и механическом взаимодействии зданий не вентилируемых фундпметах с мгрзлыи основанием.

6. Разработаны, исследованы, научно обоснованы и внедрены б строительство пространственные вентилируемые фундаменты , являющиеся одним иэ новых направлений а области фундамент остроения на многолетнемерэлых грунтах.

Выполненные конструкторские разработки, крупномасштабны*. и модельные исследования послужили основаньем для разработки "Рекомендаций по проектированию пространственных вентилируемых фундямантсв на бсчнсмер&лых грунтах", которые составлены ч главе СНи'Л К-10-76,

Внедрение пространственных вентилируемых фундаментов в проектирование и 'строительство позполкло на перьоы этапе ях применения сократить стоимость устройства нулевого цикла на 15-20 %, материалоемкость на 20-30 %, расход электроэнергии на 70-90 %, трудозатраты на 20-QG %, сроки строительства на 1-2 месяца., снизить стоимость I м^ полезной площади на 10-12 %, повысить производительность труда на строктель:;оЧ площадке на 25-70 % и получить экономический эффект около одного миллиона рублей. Ожидаемый экономический эффект на перспективу о 1990 по 2C0Û год составит около 2,4 миллиона рублей.

ПУБЛИКАЦИЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Отдельные издания

1. Гончаров Ю.М., Кротов В.М., Суханов Н.В. Проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений в Якутии. Якутск, Якутское книжное изд-во, 1969. — 312 с.

2. Гончаров D.M.. Ким М.В., Таргулпн D.A., Вартанов С.Х. Производство свайных работ на вечнсмерзл^эс грунтах. - М., Стройиздат, 1971,— 186 с.

3. Гончаров Ю.М., Коызина A.A., Малков Е.Н, Особенности проектирования и устройства оснований зданий на мерзлых грунтах. - Я, Стройиздат, Ленинградское отделение, 1980.—

240, с.

4. Гончаров Ю.М., Таргулян Ю.А., Вартанов С.Х. Производство свайных работ на вечнпмерэлых грунтах. - Л. СтроЯ-издат, Ленинградское отделение, 1981. — 159 с.

5. Гончаров Ю.М. Эффективные конструкции фундаментов

на вечномерзлых грунтах. - Новосибирск. Наука, 1988. — 190 с.

П. Указания и рекомендации

6. Указания по проектированию и устройству свайных фундаментов на пегномерзлкх грунтах. РСН 14-62 - M. 1964.

- 48 с.

7. Рекомендации по проектированию пространственных вентилируемых фундаментов на вечномерзлух грунтех. - М. ВНИИОСП, 1985. — 37 с.

Ш. Сгагьи

8. Гончаров Ю.М. Технологический процесс устройства свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. //Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера, № 2 - Красноярск. К11СНИШ, 1962, С. 103-124.

9. Гончаров D.M. Исследование формирования температурного режима к текстуры груша вокруг сваи, установленной в пропаренный взчьоиерзлий грунт. //Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера, * 3 - Красноярск. КЛСНШП, 1962, С. 125-133.

10. Гончаров Ю.М. Формирование рабочей зоны вокруг сваи, установленной в предварительно гротаянный вечномералый гр>нт. // Основания, фундаменты и механика грунтов, № 2, 1965, С. II-I4.

11. Гончаров Ю.М. Учет физико-механических свойств грунтов Еокруг сваи, установленной методом парооттайки при расчетах свайных фундаментов. //Совещание-семинар по обмену опытом проектирования, строительства и эксплуатации зданчй и сооружений на вечномерзлых грунтах. Магадан, октябрь 1964, Том. УI, Вып. I - Красноярск. КПСККИП. 1966, С. 43-69.

12. Гончаров Ю.М. Рациональные методы производства работ по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах. //Основание, фундаменты и подземные сооружения. Вып. 2 - М. Высшая школа, 1967, С. 70-80.

13. Гейдаенко Е.И., Гончаров D.M. Исследование свай в подземных льдах и деформативнкх свойств льда. //Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера, № 29 - Красноярск. КЛСНШП, 1974. 37-54.

14. Гончаров Ю.М.Гайдаонко Е.И. Методика расчета и проектирование свайных фундаментов на подземных льдах. //Строительство

с районах Восточной Сибири и Крайнего Севера, № 29 - Красноярск, КЛСНШП, 1974, С. 92-106.

Авторские свидетельства на изобретения

15. A.c. 670682 СССР. МКИ2 E02D 27/02. Фундамент / авторы Гончаров Ю.М., Трегуиова Л.А., Полюцук В.Л. (СССР) - №2333596/29-33; Заяв. 12.03.76; Опубл. 30.06.79, Бел. № 24 - 3 с: Ил.

16. A.c. 711237 СССР, МКИ2 E02D 27/02. Фундамент / автор Гончаров Ю.М. (СССР) - № 2385126/29-33; Заяв. 16.07.76; Опубл. 25.01.80, Бол. »3-3 с: Ил.