«СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Строительные нормы и правила ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ СНиП 2.02.04-. Москва 201. ПРЕДИСЛОВИЕ 1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, ...»

Примечание - В случаях, когда под торцом сваи предусматривается устройство грунтовой подушки, то значение R в формуле (8.4) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (8.4), как для сваи, диаметр которой равен диаметру скважины, а длина – толщине подушки.

9. Особенности проектирования оснований и фундаментов 9.1. Для проектирования фундаментов на засоленных многолетнемерзлых грунтах материалы изысканий должны содержать данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности, а также о химическом составе воднорастворимых солей.

Засоленные многолетнемерзлые грунты могут использоваться в качестве основания сооружений как по принципу I, так и по принципу II. При этом должно учитываться повышенное коррозийное воздействие засоленных грунтов на материал фундаментов.

П р и м е ч а н и е – Пылеватые грунты морского побережья Севера с преобладанием солей натрий-калиевого состава должны относиться к засоленным при содержании в них растворимых солей от 0,05 % и выше.

9.2. Основания и фундаменты на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании таких грунтов в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно основным указаниям пп. 6.3.1-6.3.14 с учетом следующих особенностей:

а) температура начала замерзания засоленных грунтов Tbf ниже температуры замерзания аналогичных видов незасоленных грунтов и ее следует устанавливать опытным путем с учетом указаний обязательного приложения Б;

б) переход засоленных грунтов из пластично-мерзлого в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов, и должен приниматься по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости f с учетом указаний п. 5.3;

в) засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом;

г) на участках с засоленными грунтами может быть несколько засоленных горизонтов с разной степенью засоленности, а также могут встречаться отдельные слои или линзы насыщенных сильно минерализованными водами грунтов, находящихся в немерзлом состоянии при отрицательной температуре (криопеги), вскрытие которых скважинами при погружении свай приводит к повышенному засолению грунтов по всей длине сваи.

9.3. При строительстве на засоленных грунтах следует применять фундаменты, обеспечивающие наиболее полное использование сопротивление мерзлых грунтов нормальному давлению (столбчатые и ленточные фундаменты, сваи с уширенной пятой и др.). При буроопускном способе погружения свай скважины должны быть диаметром не менее чем на 10 см большим поперечного сечения сваи и заполняться, как правило, известково-песчаным или цементно-песчаным раствором. Под нижним концом сваи следует устраивать уплотненную подушку из щебня.

9.4. Несущую способность оснований столбчатых и свайных фундаментов на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании их по принципу I следует определять согласно указаниям пп. 7.2.2-7.2.3. При этом расчетные значения сопротивления грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания R и Raf надлежит принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений IV уровня ответственности, а также при привязке типовых проектов к местным условиям, значения R и Raf допускается принимать по табл. В.5 и В.6 рекомендуемого приложения В.

9.5. При расчетах несущей способности оснований буроопускных свай засоленность грунтового раствора и сопротивления сдвигу по поверхности сваи Raf следует принимать по засоленности и значениям Raf прилегающего природного грунта. Если несущая способность буроопускных свай определена по результатам полевых испытаний, то расчетную несущую способность таких свай следует принимать с понижающим коэффициентом, учитывающим изменение степени засоленности грунтового раствора в процессе эксплуатации сооружения, устанавливаемым по опыту местного строительства или по данным специальных исследований.

П р и м е ч а н и е - Для опускных и буроопускных свай расчетные значения Raf допускается принимать при средневзвешенном значении засоленности грунтов по длине сваи.

9.6. Расчет оснований и фундаментов на засоленных многолетнемерзлых грунтах по деформациям следует производить согласно указаниям пп. 7.2.15-7.2.16 как на пластичномерзлых грунтах.

9.7. При расчетных деформациях оснований, сложенных мерзлыми засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания следует предусматривать частичную или полную замену засоленных грунтов на незасоленные, дополнительное понижение температуры грунтов, прорезку засоленных слоев грунта глубокими фундаментами, устройство фундаментов на подсыпках, распределяющих нагрузки на мерзлые грунты оснований, и другие мероприятия, а в необходимых случаях осуществлять строительство с использованием засоленных многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II.

9.8. Основания и фундаменты на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании их в качестве оснований сооружений по принципу II следует проектировать в соответствии с указаниями пп. 6.4.1-6.4.7 и требованиями СНиП 2.02.01, СНиП 2.02.03 и СНиП 2.03.11.

10. Особенности проектирования оснований и фундаментов на биогенных многолетнемерзлых грунтах 10.1. Основания и фундаменты на биогенных многолетнемерзлых грунтах (заторфованных и торфах), а также на грунтах с примесью органических остатков надлежит проектировать в соответствии с указаниями разд. 7 и требованиями СНиП 2.02.01 с учетом их большой сжимаемости под нагрузкой, проявлением пластических деформаций в широком диапазоне отрицательных температур, пониженной прочностью смерзания с фундаментами, низкой теплопроводностью и замедленной стабилизацией осадок при оттаивании.

10.2. При использовании биогенных грунтов в качестве оснований по принципу I следует применять столбчатые и свайные фундаменты, а также малозаглубленные и поверхностные фундаменты на подсыпках. Сваи следует погружать, как правило, буроопускным способом в скважины диаметром на 10 см большим поперечного сечения сваи с заполнением пазух известково-песчаным раствором; опирание свай на прослои торфа не допускается. Под подошвой столбчатых фундаментов следует устраивать песчаную подушку толщиной не менее половины ширины подошвы фундамента. При небольшой толщине покровного торфяного слоя следует предусматривать его удаление.

10.3. Расчет несущей способности оснований столбчатых и свайных фундаментов на биогенных грунтах при их использовании по принципу I производится согласно указаниям пп. 7.2.2–7.2.3. При этом расчетные значения сопротивления этих грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R и Raf следует принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений IV уровня ответственности, а также для предварительных расчетов оснований значения R и Raf допускается принимать по табл. 8 рекомендуемого приложения В.

Основания фундаментов, возводимых на подсыпках, следует рассчитывать по несущей способности грунтов подсыпки с проверкой силы предельного сопротивления основания на уровне поверхности природных биогенных грунтов с учетом расчетной глубины сезонного оттаивания. Если расчетная глубина оттаивания больше толщины подсыпки, то основание должно быть также рассчитано по деформациям.

10.4. Расчет оснований, сложенных биогенными грунтами, по деформациям надлежит производить: столбчатых – по указаниям пп. 7.2.15–7.2.16; свайных – по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

10.5. Основания и фундаменты на биогенных грунтах при использовании таких грунтов в качестве оснований по принципу II необходимо проектировать в соответствии с указаниями пп. 6.4.1–6.4.5 и требованиями СНиП 2.02.01 и СНиП 2.02.03.

11. Особенности проектирования оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах в сейсмических районах 11.1. Основания и фундаменты сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах на площадках с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует проектировать с учетом требований СНиП II-7, СНиП 2.02.01, СНиП 2.02.03, СНиП 2.05. и требований настоящих норм.

11.2. Для сейсмических районов с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует предусматривать использование многолетнемерзлых грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. При невозможности использования грунтов в качестве основания по принципу I допускается использование их по принципу II при условии опирания фундаментов на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты или на предварительно оттаянные и уплотненные грунты.

11.3. В сейсмических районах следует применять те же виды свай, что и в несейсмических районах, кроме свай без поперечного армирования. Глубина погружения свай в грунт (исключая сваи-стойки) должна быть не менее 4 м.

11.4. Расчет оснований и фундаментов по несущей способности на вертикальную нагрузку с учетом сейсмических воздействий следует производить согласно указаниям п. 7.2.1, при этом силу предельного сопротивления основания надлежит определять с учетом указаний пп. 11.5–11.6, а коэффициент надежности n принимать:

при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I – по указаниям п. 7.2.1;

при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу II – для фундаментов на естественном основании – n = 1,5, а для свайных – по требованиям СНиП 2.02.03.

11.5. Несущую способность вертикально нагруженной висячей сваи Fu, а также столбчатого фундамента при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I, с учетом сейсмических воздействий следует определять согласно указаниям п. 7.2.2; при этом расчетное сопротивление грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом Raf и расчетное давление мерзлого грунта под нижним концом сваи или подошвой столбчатого фундамента R надлежит умножать на коэффициент условий работы основания eq, принимаемый по табл. 11.1.

Расчетная сейсмичность в баллах твердомерзлых пластичномерзлых сыпучемерзлых Примечание - При опирании свай-стоек на скальные или несжимаемые крупноблочные грунты значение коэффициента ed принимается равным 1,0.

Для свай в пластичномерзлых грунтах значение Raf следует принимать равным нулю в пределах от верхней границы многолетнемерзлых грунтов до расчетной глубины hd, м (см), определяемой по формуле где – коэффициент деформации системы "свая-грунт", определяемый по результатам испытаний в соответствии с п. 11.6.

11.6. Расчет свай по прочности материала на совместное действие расчетных усилий (продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы) при использовании многолетнемерзлых оснований по принципу I следует производить в зависимости от расчетных значений сейсмических нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03 с учетом указаний п. 7.2.13. При этом для свай в пластичномерзлых грунтах коэффициент деформации системы "свая-грунт" м–1, следует определять по результатам испытаний свай статической горизонтальной нагрузкой по формуле где Fh – горизонтальная нагрузка, кН, принимаемая равной 0,7Fh,u;

здесь Fh,u – горизонтальная предельная нагрузка, кН, в уровне поверхности грунта, при которой перемещение испытуемой сваи начинает возрастать без увеличения нагрузки;

u0 – горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м, определяемое по графику зависимости горизонтальных перемещений от нагрузки при условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на статические нагрузки, и без условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на сейсмические Eb – модуль упругости материала свай, кПа;

11.7. Проверку основания столбчатого фундамента на горизонтальную и внецентренно сжимающую нагрузки с учетом сейсмических воздействий при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу I следует производить на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента с учетом указаний п.

7.2.12.

При действии сейсмических нагрузок, создающих моменты сил в обоих направлениях подошвы фундамента, расчет основания надлежит производить раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

11.8. Расчет оснований и фундаментов с учетом сейсмических воздействий при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II необходимо производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01, СНиП 2.02.03 и указаниями пп.

7.3.1-7.3.15 по расчету оттаивающих оснований. При этом отрицательные (негативные) силы трения, вызванные осадкой оттаивающих грунтов, в расчетах оснований на сейсмические воздействия не учитываются, если оттаивающее основание сложено песчаными и крупнообломочными грунтами, осадки которых завершаются в процессе их оттаивания.

12. Особенности проектирования оснований и фундаментов мостов и труб под 12.1. Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями (труб), возводимых на территориях распространения многолетнемерзлых грунтов, следует проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в настоящем разделе и СП 32-101.

12.2. В проектах фундаментов мостов и труб необходимо дополнительно (по сравнению с фундаментами зданий) учитывать влияние следующих факторов:

воздействие на сооружения, кроме вертикальных, значительных горизонтальных сил от временных подвижных нагрузок, давлений грунта и льда;

уменьшение несущей способности оснований вследствие размывов дна водотока или отепляющего воздействия воды на многолетнемерзлые грунты;

возрастание сил морозного пучения грунтов из-за повышенной их влажности вблизи водотоков и уменьшение этих сил при увеличении толщины снегового покрова;

нарушение устойчивости береговых склонов вследствие проявления оползневых процессов;

появление наледи в пределах сооружений.

12.3. Нагрузки и воздействия на фундаменты мостов и труб следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03.

12.4. В основаниях фундаментов мостов многолетнемерзлые грунты следует использовать преимущественно по принципу I, если на уровне низа свайных элементов (свай-столбов, свай-оболочек) в течение всего периода эксплуатации сооружений грунты будут находиться в твердомерзлом состоянии. Допускается использовать по принципу I пластичномерзлые грунты, включая засоленные, при условии, что в течение всего периода эксплуатации сооружений будет обеспечена их отрицательная температура, требуемая по расчету несущей способности оснований.

Возможность использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II для фундаментов мелкого заложения и свайных должна определяться исходя из общих требований пп. 6.1.3, 6.1.4 и 6.1.6.

12.5. Прогноз изменений температурного режима многолетнемерзлых грунтов, используемых в качестве оснований по принципу I, осуществление в случае необходимости специальных мероприятий по обеспечению мерзлого состояния грунтов и контроль их температуры в течение всего периода эксплуатации сооружений следует выполнять по указаниям ведомственных строительных норм.

12.6. Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) необходимо применять в случаях практической невозможности или недостаточной эффективности других решений для поддержания на весь период эксплуатации сооружений температуры грунтов, требуемой по расчету несущей способности оснований. Число СОУ следует принимать по расчету с повышающим коэффициентом 1,4.

12.7. Фундаменты мостов при использовании многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований по принципам I и II следует проектировать, как правило, свайными с ростверком, расположенным над поверхностью грунта или воды. При этом надлежит предусматривать меры, исключающие возможность повреждения свай ледоходом, карчеходом или другими неблагоприятными воздействиями.

Фундаменты мелкого заложения (на естественном основании) допускается проектировать для мостов, возводимых, как правило, на используемых по принципу II многолетнемерзлых грунтах, если после полного оттаивания таких грунтов осадки и крены опор не будут превышать предельно допустимых значений по условиям нормальной эксплуатации сооружений.

Для труб следует предусматривать преимущественно фундаменты мелкого заложения независимо от вида грунтов и принципа их использования в качестве основания при условии, что суммарное значение осадки используемых по принципу II грунтов может быть компенсировано строительным подъемом лотка труб.

12.8. Многолетнемерзлые грунты в основании фундаментов малого моста или трубы и прилегающих участков насыпи, как правило, следует использовать по одному принципу, не допуская опирания их частично на мерзлые и частично на немерзлые или оттаивающие грунты.

12.9. В грунтах, подверженных морозному пучению, независимо от принятого принципа их использования в качестве основания подошву фундаментов мелкого заложения для мостов и труб следует заглублять не менее чем на величину, указанную в табл.5.3 СНиП 2.02.01 при расположении уровня подземных вод на глубине dw df + 2 м, а подошву расположенного в грунте ростверка свайных фундаментов – не менее чем на 0,25 м ниже расчетной глубины сезонного промерзания– оттаивания грунтов.

Если по требованиям глубина заложения фундаментов должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта, все фундаменты, за исключением фундаментов или грунтовых подушек для средних звеньев одноочковых труб отверстием до 2 м, следует заглублять не менее чем на 0,25 м ниже расчетной глубины промерзания грунта. При этом за расчетную глубину промерзания принимается ее нормативное значение.

Фундаменты или грунтовые подушки средних звеньев одноочковых труб отверстием до 2 м допускается закладывать без учета глубины промерзания грунта.

В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания грунта, соответствующие грунты, указанные в табл.5.3 СНиП 2.02.01, должны залегать не менее чем на 1 м ниже нормативной глубины промерзания грунта.

Подошву высокого ростверка свайных фундаментов мостов следует располагать с зазором от поверхности грунта не менее 0,5 м в устоях и 1 м – в промежуточных опорах.

Примечание. Глубину заложения фундаментов и грунтовых подушек под средние звенья труб диаметром 2 м и более следует назначать с учетом уменьшения глубины промерзания грунта в направлении к оси насыпи.

12.10. В неподверженных морозному пучению грунтах подошву ростверка свайных фундаментов или фундаментов мелкого заложения мостов и труб допускается располагать в пределах слоя сезонного промерзания–оттаивания при условии, что нижняя граница толщи таких грунтов залегает не менее чем на 1 м ниже расчетной глубины промерзания и, кроме того, в пределах зоны промерзания отсутствует вероятность образования линзового льда, в том числе и от напорных подземных вод.

12.11. Подошву фундаментов мелкого заложения и нижние концы свай не допускается опирать непосредственно на подземные льды, сильнольдистые грунты, а также на используемые по принципу II биогенные многолетнемерзлые грунты.

12.12. Расчеты оснований фундаментов мостов и труб следует производить:

а) при использовании твердомерзлых грунтов по принципу I – по несущей способности;

б) при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II, а глинистых пластичномерзлых и по принципу I – по несущей способности и по деформациям.

Допускается не определять осадки оснований фундаментов мостов:

а) всех систем и пролетов при опирании фундаментов на многолетнемерзлые грунты, используемые по принципу I, за исключением пластичномерзлых глинистых грунтов;

б) внешне статически определимых систем железнодорожных мостов с пролетами до 55 м и автодорожных с пролетами до 105 м при опирании фундаментов на используемые по принципу II скальные и другие малосжимаемые при оттаивании грунты.

Расчеты оснований труб следует производить, как правило, по несущей способности. На сильносжимаемых при оттаивании грунтах, используемых по принципу II, основания труб следует рассчитывать по несущей способности и по деформациям, включая определение их осадки.

12.13. Расчет основания свай для фундаментов опор мостов по несущей способности многолетнемерзлых грунтов, используемых по принципу I, следует производить согласно указаниям пп. 7.2.1 и 7.2.2. При этом значение n в формуле (7.1) следует принимать равным 1,4 независимо от числа свай в фундаменте и от положения подошвы ростверка по отношению к поверхности грунта. Значения коэффициентов c и t в формуле (7.2) допускается принимать равным 1,0.

Для кратковременной части нагрузок расчетные значения R и Raf исходя из указаний п. 7.2.3 допускается принимать с повышающим коэффициентом nt, равным:

для свайных фундаментов железнодорожных мостов 1,35 – при одновременном действии постоянных и временных вертикальных нагрузок; 1,5 – при действии постоянных и временных совместно с временными горизонтальными нагрузками (включая сейсмические нагрузки); для свайных фундаментов автодорожных мостов – соответственно 1,5 и 1,75.

Для железнодорожных мостов на станционных и подъездных путях, городских, а также других мостов, на которых возможны систематические остановки на неопределенное время поездов или автотранспорта, значение коэффициента c в формуле (7.2) следует принимать равным 1,0.

12.14. Расчет оснований свайных фундаментов по несущей способности многолетнемерзлых грунтов, используемых по принципу II, следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03. При этом расчетное сопротивление оттаивающих грунтов под торцом свай следует принимать по СНиП 2.02.03, как для буровых свай.

Расчет по несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения на многолетнемерзлых грунтах, используемых по принципу II, надлежит производить по СНиП 2.05.03.

12.15. Фундаменты береговых, переходных и промежуточных опор мостов на крутых склонах, а также фундаменты устоев при высоких насыпях в случаях расположения под несущим слоем пласта немерзлого или оттаивающего (в период эксплуатации моста) глинистого грунта или прослойки насыщенного водой песка, подстилаемого глинистым грунтом, необходимо рассчитывать по устойчивости против глубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) по круглоцилиндрической или другой более опасной поверхности скольжения. Для указанных условий надлежит также проверять возможность появления местных оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствие дополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивости пластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня и скорости течения) подземных и поверхностных вод.

12.16. Фундаменты мостов, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, используемых в качестве оснований по принципу II, следует рассчитывать для условий полного оттаивания грунтов основания независимо от их состояния (мерзлое или талое) в период строительства. Расчет по прочности и трещиностойкости свайных элементов следует производить на усилия в расчетных сечениях, возникающие как для мерзлого, так и оттаявшего состояния грунтов основания.

12.17. Свайные фундаменты надлежит рассчитывать на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов, принимая перемещения фундаментов пропорциональными действующим усилиям. Независимо от принципа использования грунтов в качестве основания, не следует учитывать сопротивление грунтов перемещениям заглубленного в грунт ростверка фундаментов. В расчетах, включающих определение свободной длины свай, оттаявшие и пластичномерзлые грунты допускается рассматривать как линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели, принимаемым как для немерзлых грунтов.

При использовании грунтов в качестве основания по принципу I в расчете допускается принимать, что каждый свайный элемент жестко заделан в твердомерзлом грунте на глубине d, считая от уровня, соответствующего расчетной (максимальной) температуре, при которой данный грунт переходит в твердомерзлое состояние; здесь d – диаметр или больший размер поперечного сечения элемента в направлении действия внешних нагрузок.

12.18. В сейсмических районах фундаменты мостов допускается проектировать на любых грунтах, используемых в качестве основания по принципу I. Если грунты используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов или нижних концов свай преимущественно на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты. При учете сейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует производить согласно указаниям пп. 11.4–11.8.

13. Особенности проектирования оснований и фундаментов нефтегазопроводов 13.1. Основания и фундаменты магистральных газо- и нефтепроводов (далее магистральные трубопроводы) следует проектировать в соответствии с указаниями раздела 7 с учетом дополнительных требований, содержащихся в настоящем разделе, а также в СНиП 2.05.06.

13.2. В техническом задании на проектирование оснований и фундаментов магистральных трубопроводов дополнительно должны содержаться сведения о пределах изменения температуры транспортируемого по трубопроводу продукта.

13.3. При проектировании оснований и фундаментов магистральных трубопроводов следует учитывать:

- магистральные трубопроводы, в соответствии с ГОСТ 27751, имеют I уровень ответственности;

- в качестве оснований магистральных трубопроводов не рекомендуется рассматривать участки с подземными льдами, наледями и буграми пучения, проявлениями термокарста, термоэрозии, солифлюкции, морозобойного растрескивания;

- опасность прямого теплового и гидравлического воздействий транспортируемых нефти и нефтепродуктов на мерзлые грунты при авариях на магистральных трубопроводах;

- транспортируемый по трубопроводу продукт может иметь как положительную, так и отрицательную температуру, что существенно влияет на тепловое и механическое взаимодействие трубопровода и мерзлых грунтов.

Примечание - Трубопроводы делят на: горячие участки (температура в течение всего года положительная), теплые участки (температура в течение года может быть и положительной и отрицательной, но среднегодовая температура выше 0°С) и холодные участки (среднегодовая температура ниже 0°С). К первым относятся нефтепроводы на всем протяжении и газопроводы на небольшом протяжении после компрессорных станций, ко вторым и третьим – только газопроводы.

13.4. Прокладка трубопроводов в районах многолетнемерзлых грунтов может выполняться подземным (преимущественно в траншеях), наземным (по поверхности земли с обваловыванием или без) или надземным (на опорах) способами, в соответствии с рекомендуемым приложением М. Область применения схем может быть изменена в зависимости от местных условий. Следует избегать частое чередование различных схем прокладки на сравнительно коротких расстояниях.

13.5. Для уменьшения зоны оттаивания мерзлого грунта следует применять автоматически действующие охлаждающие установки (с жидкостным или парожидкостным хладоносителем) и теплоизолирующие экраны. Теплоизоляционные экраны для наземной прокладки следует выполнять плоскими, для подземной – цилиндрическими.

13.6. При проектировании оснований и фундаментов трубопроводов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов следует выполнять следующие расчеты:

- расчет остывания транспортируемого по трубопроводу продукта с целью установления температуры по длине трубопровода, а также выявления его горячих, теплых и холодных участков (см. примечание к п.13.3);

- расчет глубины оттаивания и промерзания грунта в основании подземных и наземных трубопроводов;

- расчеты по I и II группам предельных состояний с учетом процессов, происходящих в окружающем массиве грунта в результате устройства трубопровода (просадка и термокарст при оттаивании, пучение при промораживании).

13.7. Глубину оттаивания (промораживания) грунта следует выполнять численными методами, с учетом проектного срока эксплуатации трубопровода. Глубину оттаивания многолетнемерзлых грунтов под центром горячих и теплых подземных трубопроводов, а также глубину промерзания грунта под центром холодных трубопроводов, расположенных на участках с многолетнемерзлыми грунтами не сливающегося типа допускается рассчитывать согласно указаниям рекомендуемого приложения Н.

13.8. Расчетные нагрузки, воздействия и их сочетания при проектировании оснований и фундаментов магистральных трубопроводов в районах многолетнемерзлых грунтов следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07, СНиП 2.05.06.

13.9. Для совместного расчета системы «основание (вмещающий массив) - трубопровод» могут использоваться аналитические или численные (метод конечных элементов, метод конечных разностей и др.) методы. При использовании численных методов расчетная модель «основание – трубопровод» должна адекватно отражать конструктивные особенности трубопровода, характеристики многолетнемерзлых грунтов и схемы их взаимодействия.

14. Особенности проектирования оснований и фундаментов на склонах 14.1. Расчеты устойчивости склонов (откосов) и сооружений на них в районах распространения многолетнемерзлых грунтов в отличие от талых грунтов, следует осуществлять с учетом температурного состояния грунтового массива.

По состоянию грунтового массива и на поверхности скольжения следует рассматривать два основных типа криогенных оползней: 1 – мерзлые; 2 – оттаивающие.

Кроме того, существуют различные типы смешанных криогенных оползней.

Оползание мерзлого грунта в природных ненарушенных условиях встречается редко, возникает и развивается при техногенном воздействии (повышение температуры, пригрузка и подрезка склонов, устройство траншей, котлованов, карьеров, отсыпка насыпей и отвалов).

Смещение оттаивающего переувлажненного тонкодисперсного грунта в теплое время года (солифлюкция), обусловленное процессами промерзания-оттаивания, широко распространено в районах криолитозоны на склонах крутизной от 2-4 до 35о.

14.2. При проектировании оснований и фундаментов сооружений на склонах многолетнемерзлых грунтов и присклоновой территории следует рассматривать равновесие системы: сооружение-основание-склон. При этом следует учитывать:

а) данные нормативных документов: СНиП 23-01, СНиП 11-02, СП 11-105 (ч.IIII), а также СП 11-105 (ч.IV);

б) сведения о тектонике и сейсмичности района;

в) рельеф, крутизну, высоту, протяженность, ширину, экспозицию склона;

г) окружающую застройку, деформации сооружений на склонах, имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений, а также мероприятий по противооползневой защите;

д) интенсивность и характер техногенной нагрузки: особенности теплового и силового воздействия проектируемых сооружений по продолжительности, охвату территории, количественным значениям температуры, нагрузки и конструктивным особенностям сооружений;

е) прогнозирование изменений в природной среде и недопущение возникновения опасных геокриологических процессов (наледеобразования, пучения, термокарста, термоэрозии) при строительстве и эксплуатации.

14.3. Прогноз устойчивости склонов и сооружений на них осуществляется на основании выполнения теплотехнических расчетов, построения изотерм для природных условий, а также периода строительства и эксплуатации, схематизации природных условий с уточнением разбивки толщи грунта на геологические элементы, определения возможных поверхностей скольжения в мерзлых породах, а также возможности возникновения и развития солифлюкции.

14.4. Следует выполнять расчеты местной, а также общей устойчивости склонов для всех возможных расчетных случаев (потенциально опасных поверхностей скольжения и расчетных схем). Расчеты устойчивости системы сооружениеоснование-склон, как правило, следует производить методами, удовлетворяющими условиям равновесия в предельном состоянии, с использованием программ, разработанных на основе общепринятых методов расчета устойчивости. Допускается применять другие методы расчета, результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации.

14.5. Расчет оснований выполняется по несущей способности и производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01 и настоящего раздела нормативного документа.

В каждой точке поверхности скольжения должно выполняться условие, что соотношение между нормальными и касательными напряжениями подчиняется зависимости:

где и c – соответственно расчетные значения угла внутреннего трения грунта и удельного сцепления.

14.6. Нормативные значения характеристик и c следует определять при проведении испытаний на срез в полевых и лабораторных условиях (ГОСТ 23441, ГОСТ 12248 и ГОСТ 20522): для мерзлых грунтов и их контактов L и cL определяются по результатам длительных испытаний, для оттаивающих грунтов sh и csh по результатам неконсолидированно-недренированного и консолидированнонедренированного среза оттаивающего грунта.

Коэффициент надежности по грунту g следует принимать равным:

- для удельного сцепления – 1,5;

- для угла внутреннего трения – 1,2.

14.7. При строительстве на склонах по I принципу использования многолетнемерзлых грунтов необходимо выполнение мероприятий по сохранению и понижению отрицательной температуры грунтов, обеспечению водоотвода и предотвращению солифлюкции.

При строительстве на склонах по II принципу использования многолетнемерзлых грунтов строительство сооружений допускается осуществлять только на скальном основании при проверке устойчивости массива оттаивающего грунта или при устройстве стабилизирующих сооружений с верховой и низовой сторон.

14.8. В качестве фундаментов и стабилизирующих мерзлый склон сооружений рекомендуется применять отдельно стоящие фундаменты, сваи и ряды свай, прорезающие поверхность скольжения. Места расположения свай на склоне, количество, конструкция, размеры и расстояние между ними определяются на основании расчетов местной и общей устойчивости склонов и с учетом оползневого давления.

14.9. Для солифлюкционных склонов в качестве оснований линейных сооружений (линий электропередач, трубопроводов, эстакад) рекомендуются обтекаемые фундаменты в виде отдельных свай, рядов свай, работающих в условиях обтекания их оттаивающим грунтом при соблюдении принципа оптимального сохранения природных условий на склонах (обеспечение фильтрации воды, сохранение растительности). Количество, размеры, глубина заделки свай в мерзлый грунт определяются расчетом с учетом оползневого давления оттаивающего грунта, горизонтальных нагрузок от сооружения, температуры и прочностных свойств мерзлого грунта.

14.10. Для стабилизации склонов наряду с инженерными сооружениями следует применять мероприятия для увеличения устойчивости склонов (агролесомелиорация, теплогидроизоляция, нагелирование, армирование грунта), соблюдать технологический регламент строительных работ. Работы на склонах должны выполняться в зимний период. Допускается выполнение работ в теплое время года только после выполнения мероприятий по стабилизации склона и обязательного проведения расчетов общей и местной устойчивости.

14.11. В процессе строительства, эксплуатации и ликвидации сооружений на склонах и присклоновой территории выполняется мониторинг устойчивости склонов и сооружений, по программе, разработанной с учетом настоящего документа, позволяющей контролировать поверхностные и глубинные перемещения грунта.

15. Геотехнический мониторинг при строительстве и эксплуатации сооружений на многолетнемерзлых грунтах 15.1. Геотехнический мониторинг (далее мониторинг) на многолетнемерзлых грунтах – комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за состоянием грунтов основания (температурный режим), гидрогеологическим режимом, перемещением конструкций фундаментов вновь возводимого, реконструируемого и эксплуатируемого сооружения.

15.2. В районах распространения многолетнемерзлых грунтов мониторинг необходимо проводить для всех видов зданий и сооружений, в том числе сантехнических коммуникаций.

15.3. Мониторинг осуществляется в соответствии с проектом, который разрабатывается в процессе проектирования и является разделом утверждаемой части проектной документации.

При разработке проекта мониторинга определяются состав, объемы, периодичность, сроки и методы работ, схемы установки наблюдательных скважин, геодезических марок и реперов, датчиков и приборов, которые назначаются применительно к рассматриваемому объекту строительства (реконструкции) с учетом его специфики, включающей: результаты инженерных изысканий на площадке строительства, принцип использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований фундаментов, особенностей проектируемого или реконструируемого сооружения и сооружений окружающей застройки и т.п.

15.4. В проекте мониторинга следует учитывать факторы, оказывающие влияние на вновь возводимое (реконструируемое) сооружение, его основание, окружающий грунтовый массив и окружающую застройку в процессе строительства и эксплуатации, в т.ч. возможность проявления опасных геокриологических процессов (криогенное пучение, термокарст, оползневые процессы, оседание поверхности при оттаивании и др.), а также тепловые воздействия от строительных работ и внешних источников.

15.4. Для осуществления мониторинга в период строительства сооружений оборудуются контрольные термометрические и гидрогеологические скважины, на фундаментах сооружений устанавливаются постоянные геодезические марки, по которым выполняются измерения температуры грунта, уровень подземных вод, их состав и температура, нивелирование фундаментов, в том числе погруженных свай, измеряются отметки подкрановых путей мостовых кранов, водоотводных лотков в технических этажах и подпольях зданий, а также тротуаров у сооружений. Места установки термометрических и гидрогеологических скважин, геодезических марок указаны в таб. Л.1 приложения Л, периодичность проведения замеров приведена в таб. Л.2 приложения Л. Кроме того, контролируется плотность грунтов, уложенных в насыпях, при замене грунтов в выемках и при намыве территории. Термометрические скважины оборудуются в соответствии с ГОСТ 25358-82, гидрогеологические – СП 11-105-97 (Части I, IV), устройство нивелирных марок и геодезические измерения проводятся в соответствии с ГОСТ 24846-81.

15.5. В период эксплуатации сооружения мониторинг осуществляется в целях обеспечения проектного режима грунтов основания и состояние фундаментов сооружения. В состав мониторинга входят следующие виды работ:

- текущий и контрольный осмотр состояния технических этажей, подполий зданий и расположенных в них коммуникаций и других устройств;

- наблюдения за состоянием бетона фундаментов;

- наблюдения за температурой грунта в основании сооружений;

- наблюдения за температурой воздуха в подполье;

- наблюдения за осадками фундаментов;

- наблюдения за гидрогеологическим режимом основания.

Периодичность проведения замеров указана в таб. Л.2 приложения Л.

15.6. Продолжительность мониторинга зависит от принципа строительства и составляет для сооружений, построенных по:

- I принципу – в течение всего периода эксплуатации сооружения;

- II принципу: а) с использованием предварительного оттаивания грунтов – в течение 5 лет;

б) с допущением оттаивания в период эксплуатации – в течение 10 лет.

Примечание – Продолжительность мониторинга может быть сокращена при стабилизации изменений контролируемых параметров, или увеличена при отсутствии стабилизации изменений контролируемых параметров.

15.7. В процессе мониторинга необходимо обеспечить своевременность информирования заинтересованных сторон о выявленных отклонениях контролируемых параметров (в т.ч. тенденции их изменений, превышающие ожидаемые) от проектных значений и результатов тепло- и геотехнического прогноза.

16. Экологические требования при проектировании и устройстве оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах 16.1. В проекте оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие предотвращение, минимизацию или ликвидацию вредных и нежелательных экологических и связанных с ними социальных, экономических и других последствий.

16.2. Экологические требования, учитываемые при проектировании и строительстве, основываются на результатах инженерно-экологических изысканий, выполняемых в соответствии с СП II-102 и СП II-105, в которых даются оценка состояния окружающей среды и прогноз воздействия на нее объекта строительства.

16.3. Прогноз воздействия на природные условия осуществляется на весь период строительства и эксплуатации зданий и сооружений и должен устанавливать:

- возможность изменения теплового режима многолетнемерзлых грунтов района строительства и прилегающих территорий вследствие нарушений условий теплообмена в результате строительства и температурного воздействия в процессе эксплуатации;

- изменения гидрогеологических условий строительной площадки в результате производства земляных работ, включая пути разгрузки поверхностных и надмерзлотных вод по водоотводным каналам;

- степень активизации опасных геокриологических процессов, в том числе:

осадки и пучение грунтов, термокарст, солифлюкция, эрозия, размыв грунта и др.;

- возможность возникновения склоновых процессов и заболачивания территории.

16.4. С учетом результатов инженерно-геологческих изысканий выбираются проектные решения и разрабатываются мероприятия по рекультивации и восстановлению почвенно-растительного слоя, засыпке выемок, траншей и карьеров, выполаживание и одернование склонов и откосов, а также по предупреждению эрозии, термокарста и процессов размыва грунта.

16.5. Основные мероприятия по охране окружающей среды при возведении оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах разрабатываются на стадии технико-экономического обоснования.

16.6. Проектная документация на устройство оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах на стадии «П» должна включать отдельный раздел «Охрана окружающей среды».

16.7. Приступать к производству работ по устройству оснований и фундаментов допускается только при наличии ПОС и проекта инженерной подготовки, конкретно отражающих все особенности мерзлотно-грунтовых условий площадки строительства. Проект организации строительства должен обязательно предусматривать точные сроки и особенности производства работ, а также меры по восстановлению поврежденных участков поверхности территории строительства.

грунт (ground, soil) — горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом оснований зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

грунт мерзлый (frozen ground) — грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.

грунт многолетнемерзлый (синоним — грунт вечномерзлый) (perennial frozen ground) — грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.

грунт сезонномерзлый (сезонноталый) (seasonal frozen (thaw) ground) — грунт, находящийся в мерзлом или талом состоянии периодически в течение холодного или теплого сезона.

грунт твердомерзлый (hard frozen ground) — дисперсный грунт, прочно сцементированный льдом, характеризуемый относительно хрупким разрушением и практически несжимаемый под внешней нагрузкой.

грунт пластичномерзлый (plastic frozen ground) — дисперсный грунт, сцементированный льдом, но обладающий вязкими свойствами и сжимаемостью под внешней нагрузкой.

грунт пучинистый (frost-susceptible ground) — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения fn 0,01.

лед (синоним — грунт ледяной) (ice) — природное образование, состоящее из кристаллов льда с возможными примесями обломочного материала и органического вещества не более 10 % (по объему), характеризующееся криогенными структурными связями.

слой сезонного оттаивания (seasonal thawing layer) — поверхностный слой грунта, оттаивающий летом.

температура начала замерзания (оттаивания) (freezing (thawing) temperature) — температура, при которой в порах грунта появляется (исчезает) лед.

морозное пучение грунтов (frost heaving) – процесс увеличения объёма и деформирования дисперсных грунтов при промерзании.

термокарст (thermokarst) – образование просадочных и провальных форм рельефа и подземных пустот вследствие вытаивания подземного льда или оттаивания мёрзлого грунта.

термоэрозия (thermoerosion) – разрушение и вынос оттаивающих и мерзлых дисперсных грунтов и льдов в результате теплового и механического воздействия водных потоков.

солифлюкция (solifluction) – смещение (течение, оползание, соскальзывание, сплывы, оплывины) оттаивающего переувлажненногго тонкодисперсного грунта на склонах в теплое время суток года, обусловленное сезонным промерзанием и оттаиванием.

Физические и теплофизические характеристики многолетнемерзлых грунтов Б.1. В состав физических и теплофизических характеристик, определяемых для многолетнемерзлых грунтов, входят:

а) суммарная влажность мерзлого грунта wtot и влажность мерзлого грунта между включениями льда wm;

б) суммарная льдистость мерзлого грунта itot и льдистость мерзлого грунта за счет включений льда ii;

в) степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой Sr;

г) влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды ww;

д) температура начала замерзания грунта Tbf;

е) теплофизические характеристики грунта (теплопроводность и объемная теплоемкость С);

ж) теплота таяния (замерзания) грунта z;

Б.2. Суммарная влажность мерзлого грунта wtot и влажность мерзлого грунта между включениями льда wm определяются в соответствии с ГОСТ 5180.

Б.3. Суммарная льдистость мерзлого грунта itot, льдистость мерзлого грунта за счет включений льда ii и степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой Sr определяются в соответствии с ГОСТ 25100.

Б.4. Влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды ww определяется, как правило, опытным путем. В случаях, предусмотренных п. 5.9, значения ww, доли единицы, для незасоленных мерзлых грунтов допускается определять по формуле где kw – коэффициент, принимаемый по табл. Б.1 в зависимости от числа пластичности Ip и температуры грунта Т, °С;

wp – влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), доли единицы.

Т а б л и ц а Б.1. – Значения коэффициента kw Число пластичности Коэффициент kw при температуре грунта T, песи Примечание - В таблице знак “*” означает, что вся вода в порах грунта незамерзшая.

Б.5. Температура начала замерзания грунта Tbf, °С, характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Для незасоленных песчаных и крупнообломочных грунтов значение Tbf принимается по ГОСТ 25100 равным 0°С.

Температуру начала замерзания глинистых, засоленных и биогенных (заторфованных) грунтов Tbf следует устанавливать опытным путем. Для предварительных расчетов мерзлых оснований значение Tbf допускается принимать по табл. Б.2 в зависимости от вида грунта и концентрации порового раствора сps, доли единицы, определяемой по формуле где Ds – степень засоленности грунта, доли единицы, устанавливаемая по wm – влажность мерзлого грунта между включениями льда, доли единицы.

Т а б л и ц а Б.2 - Температура начала замерзания грунта Tbf Глинистые:

Б.6. Теплофизические характеристики грунта (теплопроводность и объемная теплоемкость С) определяются опытным путем в соответствии с ГОСТ 26263. В случаях, предусмотренных п. 5.9, расчетные значения теплофизических характеристик песчаных и глинистых грунтов, включая заторфованные и гравелистые, допускается принимать по табл. Б.3 в зависимости от влажности и плотности сухого грунта (скелета грунта) d.

Т а б л и ц а Б.3 - Расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в грунта грунта wtot, Пески раз- Супеси пы- Суглинки и Заторфован- грунта, Обозначения, принятые в таблице:

th, f – теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта;

Cth, Cf – объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта;

d,th, df – плотность соответственно талого и мерзлого грунта в сухом состоянии.

Б.7. Теплота таяния (замерзания) грунта L принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда (замерзания воды) в единице объема грунта.

Значение L, Дж/м3, определяется по формуле где = 3,35105 Дж/кг – удельная теплота фазовых превращений вода–лед в L0 расчете на единицу массы;

d – плотность сухого грунта (скелета грунта), кг/м.

Расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов В.1. Расчетные давления на мерзлые грунты R, расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхностям смерзания фундаментов Raf и расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору Rsh определяются опытным путем. При определении значений R, Raf, Rsh в лабораторных условиях следует производить испытания на сдвиг в специальных приборах – для определения Raf и Rsh и на одноосное сжатие или на вдавливание шарикового штампа – для определения R.

При определении Raf шероховатость поверхности, по которой производится сдвиг смерзшегося в ней образца грунта, должна быть такой же, как у фундаментов, применяемых в строительстве.

В.2. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения R, Raf и Rsh по табл. В.1–В.8 настоящего приложения.

Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи принимается по табл. В.1, под подошвой столбчатого фундамента – по табл. В.2, для мерзлых засоленных грунтов – по табл. В.5, для льда – по табл. В.7, для биогенных мерзлых грунтов – по табл. В.8.

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхностям смерзания фундаментов принимаются по табл. В.3, для мерзлых засоленных грунтов – по табл. В.6, для мерзлых биогенных грунтов – по табл. В.8.

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору Rsh принимаются по табл. В.4, льдов по грунтовому раствору Rsh,i – по табл. В.7, мерзлых биогенных грунтов по грунту или грунтовому раствору – по табл. В.8. Значения расчетных сопротивлений мерзлых засоленных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору Rsh допускается принимать равными Rsh = Raf с учетом указаний п.В.4 настоящего приложения.

В.3. Значения Raf в табл. В.3, В.6 и В.8 следует умножать на коэффициент af зависящий от вида поверхности смерзания и принимаемый равным:

для бетонных поверхностей фундаментов, изготовляемых в металлической опалубке...... 1, для деревянных поверхностей, обработанных масляными антисептиками

для металлических поверхностей из горячекатаного проката

В.4. Значения Rsh в табл. В.4 и В.8 следует умножать на коэффициент sh, равный:

для буронабивных свай с добавлением в бетон противоморозных химических добавок ………………………………………… 0, для всех видов свай при льдистости грунта 0,2 ii 0,4

в остальных случаях

Примечание. При сочетании двух перечисленных в п. В.4 условий коэффициент sh принимается равным 0,6.

Т а б л и ц а В.1. – Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи При льдистости ii < 0,2:

При льдистости грунтов 0,2 ii 0, Т а б л и ц а В.2. – Расчетные давления на мерзлые грунты R под подошвой столбчатого фундамента При льдистости грунтов ii < 0,2:

1. Крупнообломочные 550 950 1250 1450 1600 1800 1950 2000 2200 2600 и пески крупные и средней крупности 2. Пески мелкие и пы- 450 700 900 1100 1300 1400 1600 1700 1800 2200 леватые При льдистости грунтов ii 0,2:

указанные в поз. 1– Т а б л и ц а В.3. – Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов песчаный раствор Примечание - Значение Raf для известково-песчаного раствора даны для раствора следующего состава: на 1 м3 раствора песка среднезернистого – 820 л, известкового теста плотностью 1,4 г/см3 – 300 л, воды – 230 л; осадка конуса – 10–12 см. При других составах известково-песчаного раствора, а также для цементно-песчаного раствора значения Raf определяются опытным путем.

Т а б л и ц а В.4. – Расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или Грунты Т а б л и ц а В.5. – Расчетные давления на мерзлые засоленные грунты R под нижним Засоленность 0,15 550 650 750 800 950 1050 1050 1200 1350 1350 0,2 450 500 650 700 800 950 950 1050 1200 1150 Примечания - 1. Приведенные значения R даны для мерзлых засоленных грунтов при их льдистости за счет включений ii 0,2.

2. Значение R под подошвой столбчатого фундамента допускается принимать по настоящей таблице как для свай глубиной погружения 3–5 м.

Т а б л и ц а В.6. – Расчетные сопротивления мерзлых засоленных грунтов сдвигу по Засоленность грунта Т а б л и ц а В.7. – Расчетные давления на лед R под нижним концом сваи и расчетные сопротивления льда сдвигу по поверхности смерзания с грунтовым раствором Rsh,i Т а б л и ц а В.8. – Расчетные давления на мерзлые биогенные грунты R под расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по поверхности смерзания Raf и расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору Rsh Расчетные давления на мерзлые биогенные грунты R под подошвой столбчатого Песчаные 0,03 < Iom 0,1 130 180 250 350 550 700 900 1000 1200 1500 0,1 < Iom 0,3 80 120 190 300 430 500 600 700 860 1000 0,3 < Iom 0,5 60 90 130 220 310 400 460 550 650 750 Глинистые 0,05 < Iom 0,1 80 120 200 320 480 590 700 850 1000 1100 Расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу Песчаные:

Глинистые:

Расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по грунту Песчаные:

Глинистые:

Среднегодовая температура и глубина сезонного Г.1. Нормативная глубина сезонного оттаивания грунта dth,n, м, определяется по данным натурных наблюдений по формуле где d'th – наибольшая глубина сезонного оттаивания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с kw,c и – коэффициенты, принимаемые по табл. Г.1 в зависимости от суммарkw ной влажности грунта wtot, устанавливаемой согласно указаниям п. Г. на период эксплуатации сооружения, и влажности грунта в период наблюдений;

Tbf – температура начала замерзания грунта, °С, определяемая по обязательному приложению Б;

Tth,c – расчетная температура поверхности грунта в летний период, °С, определяемая по формуле tth,c – расчетная продолжительность летнего периода, ч, определяемая по формуле здесь Tth,m и tth,m – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период положительных температур, °C, и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01, причем для климатических подрайонов IБ и IГ значения Tth,m и tth,m Tth и tth – соответственно средняя температура воздуха, °C, за период положительных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным.

Таблица Г.1 - Коэффициенты kw и kw,c Г.2. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта df,n, м, определяется по формуле где d'f – наибольшая глубина сезонного промерзания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с Tf,m и tf,m – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур, °С, и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01;

Tf и tf – соответственно средняя температура воздуха, °С, за период отрицательных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным;

kw, kw,c и Tbf – значения те же, что и в формуле (Г.1).

Г.3. При отсутствии данных натурных наблюдений нормативную глубину сезонного оттаивания грунта dth,n, м, допускается определять по формуле Tth,c и Tbf – обозначения те же, что в формулах (Г.1) – (Г.3);

t1 – время, принимаемое равным 1,3107 С (3600 ч);

t2 – время, принимаемое равным 2,7107 С (7500 ч);

T0 – расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта, °С, определяемая по указаниям п. Г.8;

th и f – теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта, Вт/(м°С);

Cth и Cf – объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта, km – коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов равным 1,0, а для глинистых – по табл. Г.2 в зависимости от значения теплоемкости Cf и средней температуры грунта T, °С, определяемой по формуле L – теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м3, определяемая по обязательному приложению Б при температуре грунта, равной 0,5 T, °С.

Т а б л и ц а Г.2. – Коэффициент km Температура T, Значения коэффициента km при объемной теплоемкости Cf, Дж/(м3°С) Г.4. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта df,n, м, определяется по формуле здесь L – теплота замерзания грунта, Дж/м3, определяемая по обязательному приложению 1 при температуре грунта T = 0,5(Tf,m – Tbf), °С.

Остальные обозначения те же, что в формуле (Г.4).

Г.5. В случаях, когда предусматриваются вертикальная планировка территории подсыпкой, регулирование поверхностного стока и другие мероприятия, приводящие к понижению уровня подземных вод, значения теплофизических характеристик при расчете нормативных глубин сезонного оттаивания и промерзания грунтов по формулам (Г.5) и (Г.10), а также значения коэффициента kw,c в формулах (Г.1) и (Г.4) следует принимать при влажности грунта, равной:

где Ip и wp – соответственно число пластичности и влажности грунта на границе пластичности.

Г.6. Расчетная глубина сезонного оттаивания dth и расчетная глубина сезонного промерзания грунта df определяются по формулам:

где dth,n и – нормативные глубины соответственно сезонного оттаивания и сеdf,n зонного промерзания грунта;

k'h и kh – коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по Т а б л и ц а Г.3. – Коэффициенты k и kh Здания и сооружения с холодным подпольем:

вое и тому подобное покрытия крытий Мосты:

промежуточные массивные опоры с фундаментами мелкого заложения или фундаментами из свай и свайстолбов с плитой (ростверком), заглубленной в грунт при ширине опор по фасаду:

стоечные опоры с фундаментами мелкого заложения Примечания - 1. Данные таблицы не распространяются на случаи применения теплоизоляции и других специальных теплозащитных мероприятий (вентилируемые и теплоизолирующие подсыпки, охлаждающие устройства и т. д.).

2. Для устоев мостов, обсыпанных песчаным грунтом, значения k h и kh следует принимать по данным теплотехнического расчета, но не менее 1,2.

Г.7. Нормативное значение среднегодовой температуры многолетнемерзлого грунта T0,n определяется по данным полевых измерений температуры грунтов в соответствии с ГОСТ 25358 на опытных площадках с естественными условиями. Допускается значение T0,n принимать равным температуре грунта на глубине 10 м от поверхности.

Г.8. Расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта T0, °С, устанавливается на основании прогнозных расчетов изменения температурного режима грунтов на застраиваемой территории.

Допускается определять значение T0, °С, по формуле где ty – продолжительность года, принимаемая равной 3,15107 С (8760 ч);

Tf,m и – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха tf,m в период отрицательных температур, °С, и продолжительность этого периода, с (ч), принимаемые по СНиП 2.01.01;

L – теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м, определяемая по обязательному приложению 1;

Rs –термическое сопротивление снегового покрова, м2°С/Вт, определяемое по формуле здесь mL = 1,0 т°С/(м2Вт) – коэффициент учета размерностей;

ds – средняя высота снегового покрова, м, принимаемая по метеоданным;

s – средняя плотность снегового покрова, т/м, принимаемая по Примечания - 1. В районах со средней скоростью ветра в зимний период свыше 5 м/с рассчитанное по формуле (Г.15) значение Rs следует увеличивать в 1,3 раза.

2. Если при расчете по формуле (Г.14) T0 > Tbf, то следует принимать Т0 = Тbf.

Расчет температурного режима вентилируемого подполья Д.1. Температурный режим вентилируемого подполья характеризуется среднегодовой температурой воздуха в подполье Тс,а, устанавливаемой расчетом в зависимости от предусмотренного проектом значения среднегодовой температуры многолетнемерзлого грунта на его верхней поверхности Т'0 (п. 7.2.8), теплового режима сооружения и режима вентилирования подполья.

Д.2. Среднегодовая температура воздуха в вентилируемом подполье Тс,а, °С, обеспечивающая предусмотренную в проекте среднегодовую температуру многолетнемерзлого грунта на его верхней поверхности Т'0, °С, вычисляется по формуле где k0 – коэффициент, принимаемый по табл. Д.1 в зависимости от значений здесь tf,n – продолжительность периода с отрицательной среднесуточной температурой воздуха, сут, принимаемая по СНиП 2.01.01;

f и th – теплопроводность соответственно мерзлого и талого грунта.

Т а б л и ц а Д.1. – Коэффициент k f /th Значения коэффициента k0 при tf,n, сут Д.3. Среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта на его верхней поверхности Т'0, °С, определяется расчетом по условию обеспечения требуемых значений расчетной температуры грунтов в основании сооружения (п. 7.2.7) с учетом мерзлотногрунтовых и климатических условий участка строительства. Допускается принимать значение Т'0 по табл. Д.2 в зависимости от среднегодовой температуры грунта Т0, ширины сооружения В и глубины заложения фундаментов z с учетом температуры начала замерзания грунта Tbf.

Т а б л и ц а Д.2. – Значение температур T0 Tbf Значения Ширина сооружения Примечания - 1. Глубина заложения фундаментов z отсчитывается от уровня верхней поверхности многолетнемерзлого грунта.

2. При среднегодовой температуре наружного воздуха Tout выше табличных значений T0 в расчетах следует принимать T0 = Tout.

Д.4. Установленная расчетом по указаниям п. Д.2 среднегодовая температура воздуха в подполье Тс,а при естественном вентилировании подполья за счет ветрового напора обеспечивается подбором модуля его вентилирования М, определяемого соотношением где A – для подполий с продухами – общая площадь продухов; для открытых подполий – площадь, равная произведению периметра здания на расстояние от поверхности грунта или отмостки до низа ростверка свайного фундамента или фундаментных балок, м2;

Ab – площадь здания в плане по наружному контуру, м2.

Примечание - При отношении высоты подполья hc к ширине здания В менее 0,02 следует применять вентиляцию с механическим побуждением.

Д.5. Модуль вентилирования М, необходимый для обеспечения расчетной температуры воздуха в подполье Тс,а при его естественном вентилировании, вычисляется по формуле где kc – коэффициент, принимаемый в зависимости от расстояния между зданиями а и их высоты h равным:

Tin – расчетная температура воздуха в помещении, °С;

Tout – среднегодовая температура наружного воздуха, °С;

R0 – сопротивление теплопередаче перекрытия над подпольем, м2°С/Вт;

C – объемная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1300 Дж/(м3°С);

ka – обобщенный аэродинамический коэффициент, учитывающий давление ветра и гидравлические сопротивления, принимаемый равным: для сооружений прямоугольной формы – ka = 0,37; П-образной формы – ka = 0,3; Тобразной формы – ka = 0,33 и L-образной формы – ka = 0,29;

Va – средняя годовая скорость ветра, м/с, (м/ч);

– безразмерный параметр; для открытых подполий принимается равным 0;

для подполий с продухами определяется по формуле здесь Az – площадь цоколя для подполий с продухами, м2;

Rz – сопротивление теплопередаче цоколя, м2°С/Вт;

– параметр, учитывающий влияние расположенных в подполье коммуникаций на его тепловой режим, °С, определяемый по формуле здесь n – число трубопроводов;

lpj – длина j-го трубопровода, м;

Tp,j – температура теплоносителя в j-ом трубопроводе, °С;

tp,j – время работы j-го трубопровода в течение года, сут;

ty – продолжительность года, равная 365 сут;

Rp,j – сопротивление теплопередаче теплоизоляции j-го трубопровода i – коэффициент потери напора на отдельных участках подполья, принимаемый по табл. Д.3.

Таблица Д.3. – Коэффициент i Расчет оснований при строительстве по способу стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов Е.1. При строительстве по способу стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлого грунта (п. 6.5.7) глубина заложения фундаментов d, м, должна удовлетворять условию где hth - глубина залегания верхней поверхности многолетнемерзлого грунта, м, на начало эксплуатации сооружения;

df,n - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м.

Е.2. Расчет оснований фундаментов по несущей способности и деформациям следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01, СНиП 2.02.03 и настоящих норм.

Проверку фундаментов на устойчивость и прочность на воздействие сил морозного пучения грунтов необходимо производить согласно указаниям пп. 7.4.1-7.4.5, принимая расчетную глубину сезонного промерзания грунта df = df,n +1, м.

Е.3. Требуемый температурный режим грунтов оснований обеспечивается холодным подпольем, модуль вентилирования которого М определяется по формуле (Д.3) обязательного приложения Д, принимая среднегодовую температуру воздуха в подполье Tc,a, °С, равной где f - коэффициент, определяемый по графикам рис. Е.1 в зависимости от значений параметров f и f определяемых по формулам:

где tu - расчетный срок эксплуатации сооружения, с (ч).

Остальные обозначения те же, что в формулах обязательного приложения Д.

Рис.Е.1. - Графики для определения коэффициента f Е.4. Положение верхней поверхности многолетнемерзлого грунта под сооружением при принятой п. Е.3 расчетной температуре воздуха в подполье Тс,а должно быть проверено расчетом по глубине оттаивания грунта под сооружением Н, определяемой в соответствии с указаниями п. И.5 рекомендуемого приложения И, принимая в формуле (И15) этого приложения значение Tin = Тс,а + 1,1 °С и коэффициент R = 0.

В случае, если при полученной расчетом глубине оттаивания грунта Н (считая от поверхности многолетнемерзлого грунта), осадка основания превысит предельно допустимое для данного сооружения значение, следует предусматривать дополнительные мероприятия по регулированию глубины оттаивания основания.

Примечание - Расчет свайных фундаментов опор мостов на действие горизонтальных нагрузок следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03 с учетом указаний п. 12.17.

Ж.1. При расчете свайных фундаментов на действие горизонтальных нагрузок (сил и/или моментов) и воздействий (температурного расширения ростверка и пр.) следует рассматривать следующие расчетные схемы:

схема 1 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого dth 5b, где b - размер поперечного сечения сваи в направлении действия горизонтальной силы; свая принимается жестко заделанной в основание в сечении на глубине dth 1,5b, сопротивление расположенных выше слоев грунта не учитывается;

схема 2 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого dth > 5b, условия заделки сваи те же, что и в схеме 1, а вышерасположенные грунты рассматриваются, как линейно-деформируемая среда с коэффициентом жесткости, возрастающим пропорционально глубине; схему 2 допускается также принимать при dth 5b, если сезоннооттаивающий слой сложен маловлажными крупнообломочными и песчаными грунтами средней плотности и плотными, а также глинистыми грунтами с показателем текучести в талом состоянии IL 0,75;

схема 3 - свая погружена в пластичномерзлый грунт, а также в случаях использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу II; окружающие сваю грунты рассматриваются как линейно-деформируемая среда с коэффициентом жесткости, возрастающим пропорционально глубине.

Ж.2. Расчет свай по указанным схемам выполняется в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03 исходя из условной глубины погружения свай, равной dth + 1,5b при расчетах по схемам 1 и 2 и равной фактической глубине погружения сваи при расчетах по схеме 3, отсчитываемой от поверхности грунта при высоком ростверке и от подошвы ростверка - при низком ростверке.

При расчетах по схеме 2, а также по схеме 3 в случаях, когда вечномерзлые грунты используются в качестве основания по принципу II величину коэффициента пропорциональности К, описывающего линейное возрастание с глубиной коэффициента жесткости окружающего сваю грунта принимают в зависимости от вида грунта, по табл. Приложения Г СНиП 2.02.03. При этом, приведенные в этих таблицах значения К уменьшают на 30 % для оттаявших глинистых грунтов и на 15 % для водонасыщенных или влажных песков.

При расчетах по схеме 3, когда свая погружена в линейно-деформируемые пластичномерзлые грунты, величину коэффициента пропорциональности К, кН/м4 определяют по таблице Ж.1.

Таблица Ж. Пластичномерзлые глинистые грунты, окружающие сваи, при температуре, 0С Коэффициент пропорциональности Пр и м еча н и е - При промежуточных величинах температуры значения К принимаются интерполяцией.

Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами З.1. Осадка основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах определяется согласно указаниям пп. 7.2.16, 7.2.17 и 8.8. При этом составляющую осадки sp, м, обусловленную уплотнением оснований под нагрузкой, допускается определять по формуле где n и hi – соответственно число выделенных слоев грунта и их толщина, м;

j – относительное сжатие j-го слоя грунта, доли единицы, определяемое опытным путем; для прослоев льда значение i,j допускается определять по здесь nj – пористость j-го слоя льда;

p – среднее давление на грунт под подошвой фундамента, кПа;

a – атмосферное давление, принимаемое равным 10,0 кПа;

g,j – природное (бытовое) давление в середине j-го слоя, кПа;

m,j – безмерный коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента a/b и относительной глубины (здесь z'j–1 и z'j – расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Таблица З.1. – Коэффициент m z'/b З.2. Скорость осадки сильнольдистых грунтов, м/год (см/год), обусловленная их пластичновязким течением, определяется по формуле где m – число месяцев в году, в течение которых развиваются деформации ползучести грунтов;

j – среднемесячная скорость осадки, м/мес (см/мес), определяемая согласно З.3. Среднемесячная скорость осадки сильнольдистых грунтов основания j м/мес (см/мес), определяется по формуле где n – число слоев грунта, в пределах которых определяется среднемесячная hk – толщина k-го слоя грунта, м; принимается не более 0,2b (b – меньший k – скорость относительной деформации k-го слоя грунта, 1/ч, при среднемесячной температуре грунта Tj,k, определяемая по формуле здесь k – коэффициент вязкости k-го слоя грунта основания, кПач, определяемый согласно указаниям п. З.5;

k – напряжение, кПа, в k-ом слое грунта основания, определяемое по п.

L,k – предел текучести k-го слоя грунта основания, кПа, определяемый по З.4. Напряжение k вычисляется по формуле где z,k–1 и z,k – напряжения, кПа, на верхней и нижней границах k-го слоя, определяемые по формуле 0 – безразмерный коэффициент, принимаемый по табл. З.2 в завиздесь симости от отношения сторон подошвы фундамента а/b и от значения z'/b (здесь z' – расстояние от низа подошвы фундамента до уровня, на котором определяется напряжение);

p0 = p – g – дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт где p – среднее давление на грунт под подошвой фундамента от постоянной и длительных долей временных нагрузок, кПа;

g – природное (бытовое) давление в грунте на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев грунтов (до отметки Таблица З.2. – Коэффициент z'/b Среднее дополнительное давление на грунт p0 должно удовлетворять условию где kf – безразмерный коэффициент, принимаемый по табл. З.3 при hs /b = 0;

u – наибольшее значение напряжения, кПа, при котором сохраняется линейная зависимость скорости установившегося течения от напряжения на начальном участке реологической кривой, определяемое по п. З.5.

Таблица З.3. – Коэффициент kf hs/b З.5. Расчетные характеристики сильнольдистого грунта, L, u определяются при инженерных изысканиях из испытаний образцов мерзлого грунта на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТ 24586.

Температуры Tj,k, в зависимости от которых устанавливаются значения и L, следует определять по формулам (7.5) – (7.7) настоящих норм. Значения коэффициента для определения температуры принимаются по табл.3.4 для j-го месяца и глубины залегания середины k-го слоя z, измеряемой от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов. При этом за первый месяц (j = 1) принимается тот, в котором глубина сезонного протаивания достигает наибольшего значения. Для u температура принимается равной температуре на глубине ниже подошвы фундамента на 0,5b (здесь b – ширина подошвы фундамента).

Таблица З.4. – Коэффициент j,k Обозначение, принятое в табл. З.4: z – расстояние от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до уровня, на котором определяется температура.

З.6. Скорость осадки подземного льда м/год (см/год), обусловленная его пластичновязким течением, определяется по формуле где p0 – дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа, определяемое так же, как и в п. З.4.

ki – параметр, характеризующий вязкость льда, определяемый из испытаний образцов льда на одноосное сжатие, °С/(кПач) n – число слоев, на которое разделяется толща льда (толщина слоя kt,j, kt,j–1 – коэффициенты, 1/°С, принимаемые по табл. З.6 в зависимости от температуры основания (Т0 – Тb,f) и расстояний от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до кровли zj–1 и подошвы zj j-го слоя j–1, j – безразмерные коэффициенты, определяемые по табл. З.5 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента a/b и соответстz j 1 z j от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го Таблица З.5. – Коэффициент z'/b 5,0 0,249 0,269 0,285 0,299 0,310 0,320 0,353 0,370 0, 6,0 0,254 0,275 0,292 0,307 0,319 0,330 0,368 0,389 0, Таблица З.6. – Значения коэффициента kt Коэффициент kt, 1/°С, при температуре T0 – Tbf, °C Обозначение, принятое в табл. З.6: z – расстояние от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до рассматриваемого уровня.

Среднее дополнительное давление p0 должно удовлетворять условию (З.8), при этом значение kf определяется по табл. З.3 в зависимости от толщины грунтовой прослойки под фундаментом hs и размеров подошвы а и b. Значение u определяется из испытаний образцов льда на одноосное сжатие при температуре Tm (п. 7.2.7) на уровне кровли льда.

Расчет глубины оттаивания грунтов под сооружениями И.1. Расчет глубины оттаивания грунтов в основании сооружения (п. 7.3.3) Н, м (считая от поверхности грунта под сооружением), за время его эксплуатации t, с (ч), производится по формулам:

под серединой сооружения под краем сооружения где kn – коэффициент, определяемый по табл. И.1 в зависимости от отношения L/B (соответственно длина и ширина сооружения, м) и значений параметров и ;

с и kc – коэффициенты, определяемые по графикам рис.И.1 в зависимости от e и kc – коэффициенты, определяемые по графикам рис.И.2 в зависимости от здесь th и – соответственно теплопроводность талого и мерзлого грунта, f Вт/(м°С) [ккал/(мч°С)], принимаемые по табл. И.3 обязательного R0 – сопротивление теплопередаче пола первого этажа или подвала сооружения, м2°С/Вт определяемое в соответствии со СНиП II-3-79*;

Т0 – расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта, °С, определяемая в соответствии с п. Г.8 обязательного приложения Tbf – температура начала замерзания грунта, °С, определяемая по п. Б. Tin – расчетная температура воздуха внутри сооружения, °С;

L – теплота таяния мерзлого грунта, Дж/м, определяемая по формуле (Б.3) обязательного приложения Б.

Примечания: 1. При R = 0 значения Не следует определять по формуле Не = kneB.

И.2. Если вычисленные по формуле (И.2) значения Не получаются меньше нормативной глубины сезонного оттаивания грунта dth,n, то следует принимать Не = 1,5dth,n.

Таблица И.1. – Коэффициент kn Пара метр для круглых в плане со- для прямоугольных в плане сооружений при 0 0,4 0,8 1,2 2,0 0 0,4 0,8 1,2 2,0 0 0,4 0,8 1,2 2, 0,10 0,97 0,87 0,82 0,76 0,71 1,00 0,93 0,87 0,83 0,80 1,00 1,00 0,99 0,97 0, 0,25 0,93 0,79 0,71 0,64 0,61 0,95 0,85 0,78 0,74 0,68 1,00 0,97 0,92 0,89 0, 0,50 0,91 0,71 0,62 0,61 0,61 0,94 0,78 0,68 0,66 0,68 0,99 0,95 0,88 0,85 0, 1,00 0,90 0,64 0,57 0,59 0,61 0,92 0,70 0,63 0,66 0,68 0,97 0,90 0,82 0,85 0, 1,50 0,89 0,59 0,56 0,59 0,61 0,90 0,64 0,63 0,66 0,68 0,96 0,87 0,82 0,85 0, 2,50 0,88 0,54 0,56 0,59 0,61 0,89 0,58 0,63 0,66 0,68 0,95 0,84 0,82 0,85 0, 3,50 0,87 0,53 0,56 0,59 0,61 0,88 0,57 0,63 0,66 0,68 0,94 0,83 0,82 0,85 0, И.3. Максимальная глубина оттаивания грунта Hmax, м, (считая от поверхности грунта под сооружением), соответствующая установившемуся предельному положению границы зоны оттаивания, определяется по формулам:

под серединой сооружения под краем сооружения где ks – коэффициент, определяемый по табл. И. c,max и – коэффициенты, определяемые по графикам рис.И.3,а и И.3,б.

Таблица И.2. – Коэффициент ks И.4. Для заглубленного сооружения глубина оттаивания грунта Н, м (считая от поверхности грунта под заглубленной частью сооружения), за время t, с (ч), определяется по формулам:

под серединой сооружения под краем сооружения где kd – коэффициент, определяемый по табл. И.3;

d – коэффициент, определяемый по графикам рис.И.4 в зависимости от отношения заглубления сооружения к его ширине H/B, параметра и коэффициента d, определяемого по формуле здесь 0 – коэффициент, определяемый по графикам рис.И.4 в зависимости от параметров Н/В и при d = R.

Рис. И.1. – Графики для определения Рис. И.2. – Графики для определения Рис. И.3. – Графики для определения коэффициентов:

Рис. И.4. – Графики для определения коэффициента d Таблица И.3. – Коэффициент kd И.5. Максимальная глубина оттаивания грунта под заглубленным сооружением Hmax, м, определяется по формулам:

под серединой сооружения под краем сооружения где d,max – коэффициент, определяемый по графикам рис.И.3, в.

И.6. На участках, где слой сезонного промерзания не сливается с верхней поверхностью многолетнемерзлого грунта, глубина оттаивания грунта под серединой Нс и краем сооружения Не, м (считая от верхней поверхности многолетнемерзлого грунта) за время t, с (ч), определяется по формулам:

где kn – коэффициент, определяемый по п. И.1, принимая = 0 и = th;

'c и 'e – коэффициенты, определяемые соответственно по графикам черт. И.5 и И. в зависимости от значения параметров 0 = hth/B и th;

где hth – глубина залегания верхней поверхности многолетнемерзлого грунта, м.

И.7. В случаях проведения мероприятий по предварительному оттаиванию или замене грунтов до глубины hb,th (п. 6.4.3) расчетная глубина оттаивания Н, м, (считая от поверхности грунта под сооружением) за время t, с (ч), определяется по формуле где hc,e – глубина оттаивания грунта под подошвой предварительно оттаянного или замененного слоя грунта, определяемая по формулам (И.13) или (И.14), принимая значения 'c и 'e по графикам рис.И.5 и 6 при значении Рис. И.5. – Графики для определения Рис. И.6. – Графики для определения Определение механических свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по результатам статического зондирования К.1. Статическим зондированием испытывают многолетнемерзлые дисперсные грунты (преимущественно пластичномерзлые), состав и состояние которых позволяют производить непрерывное внедрение зонда. Для испытаний используют зонд II типа по ГОСТ 19912, дополнительно оснащенный датчиком температуры, расположенным в конусе наконечника зонда.

К.2. Статическое зондирование выполняют путем вдавливания зонда с постоянной скоростью 0,5±0,1 м/мин с периодическими остановками по глубине (рекомендуемый интервал 0,5-1 м), при которых испытание переводят в релаксационно-ползучий режим («стабилизация» зонда), сопровождаемый вмерзанием зонда в грунт и изменением сопротивлений грунта зондированию во времени. Переход в режим «стабилизации» достигается путем прекращения подачи масла в гидродомкраты вдавливания зонда.

При испытании измеряют и фиксируют: удельные сопротивления грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения при вдавливании зонда (qcv и fsv, кПа), испытании зонда в режиме «стабилизации» (qcs и fss кПа) и в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме «стабилизации» (qci и fsi кПа); температуру Tc, 0C, конуса наконечника зонда; скорость вдавливания Vc, м/мин, зонда; время ts, прошедшее после начала режима «стабилизации» зонда. Вмерзание зонда в грунт допустимо считать завершенным, если скорость изменения температуры конуса наконечника зонда во времени составляет не более 0,01 0C/мин.

К.3. Количественную оценку характеристик механических свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по данным статического зондирования проводят на основе региональных зависимостей (таблиц), включенных в территориальные строительные нормы. Зависимости устанавливают в результате корреляционно-регрессионного анализа данных параллельных испытаний грунтов прямыми методами, согласно ГОСТ 12248 и ГОСТ 5686, и методом статического зондирования.

К.4. Для предварительных расчетов оснований сооружений I - III уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений IV уровня ответственности допускается определять нормативные значения характеристик механических свойств согласно п. К.7, сопротивлений пластичномерзлых грунтов под нижним концом и по боковой поверхности смерзания свай согласно п. К.9 данного приложения.

Окончательные расчеты сооружений II и III уровня ответственности допускается выполнять с использованием п.п. К.7, К.9 в случаях: выполнения контрольных сопоставлений результатов расчетов по данным статического зондирования и прямых методов испытаний грунтов или использования результатов зондирования в глинистых пластичномерзлых (кроме засоленных и заторфованных) грунтах.

К.5. При проведении инженерно-геокриологических изысканий под конкретные сооружения статическое зондирование грунтов производят в пределах их контуров или на расстояниях от контуров не более 5 м. Для получения сопоставительных данных часть точек зондирования располагают на расстоянии не более 3 м от горных выработок, в которых производят отбор монолитов для лабораторных исследований, и выполняют другие полевые исследования грунтов, но не менее 1 м от границы выработки и не менее 2 м от оси испытываемой сваи.

К.6. Состояние грунта и границу между талыми и мерзлыми грунтами по данным зондирования определяют по диаграммам, составляемым на основе местного опыта сопоставления результатов бурения разведочных скважин и данных статического зондирования. В случае отсутствия местного опыта допустимо использовать диаграмму рис.К.1 при условии выполнения контрольных сопоставлений с результатами бурения.

К.7. Нормативные величины предельно длительных значений эквивалентного сцепления сeq, кПа, и компрессионного модуля деформации Ef, МПа, пластичномерзлых грунтов определяют по таблице К.1. Расчетные значения характеристик определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 20522 с учетом указаний п.5.8 настоящих норм.

Таблица К. Значения характеристик сeq и Ef при расчетной температуре мерзлого грунта определяют на основе откорректированного (корректировка выполняется на основе региональных корреляционных зависимостей между сопротивлением qcv и температурой грунта) значения qcv, соответствующего расчетной температуре грунта или путем умножения их значений, полученных по табл. К.1, на поправочный температурный коэффициент (определяется на основе региональных корреляционных зависимостей между значениями характеристик сeq и Ef и температурой грунта).

К.8. Несущую способность основания Fu, кН, вертикально нагруженной висячей забивной и бурозабивной сваи в пластичномерзлых грунтах по результатам статического зондирования определяют по формуле где t - температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяемый по указаниям п. 7.2.5 настоящих норм;

с - коэффициент условий работы основания, принимаемый по указаниям п. 7.2. Fui - частное значение предельно длительного сопротивления основания сваи, определяемое в соответствии с указаниями п. К.9 данного приложения;

n - число точек зондирования;

g - коэффициент надежности по грунту, определяемый в соответствии с требованиями ГОСТ 20522.

К.9. Частное значение предельно длительного сопротивления основания Fui, кН, вертикально нагруженной висячей сваи в пластичномерзлых грунтах в точке зондирования определяют по формуле где k - коэффициент, учитывающий различие в состоянии многолетнемерзлых грунтов в период статического зондирования (при природной температуре грунта) и эксплуатации (при расчетной температуре грунта) проектируемого сооружения, определяемый согласно указаниям п.7.2.11 настоящих норм; при вычислении коэффициента k температура грунта определяется как средняя на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи (где d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м) Rс - удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

А - площадь поперечного сечения сваи, м2;

af - коэффициент, зависящий от вида поверхности смерзания, принимаемый согласно п.3 приложения 2;

Rafс,i - удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта, Аaf,i - площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, Удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта под нижним концом сваи Rс, кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле где 1 - коэффициент перехода от qс к Rс, принимаемый по табл. К.2;

qсv - среднее значение удельного сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров d ниже отметки острия проектируемой сваи.

Таблица К. Удельное предельно длительное сопротивление пластичномерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи в пределах i-го слоя грунта Rafс,i, кПа, по данным статического зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле где 2 - коэффициенты, принимаемые по табл. К.3;

fsi - среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта, кПа, вдоль боковой поверхности муфты трения, замеренное в начальный момент дополнительного вдавливания (додавливания) зонда после завершения его вмерзания в грунт в процессе испытания в режиме «стабилизации».

Таблица К. Примечания -1. Ab - площадь поперечного сечения лидерной скважины для бурозабивных свай, м2.

2. Для забивных свай принимается Ab/A=0.

3. Для бурозабивных свай 0Ab/A 0, где Hth - глубина многолетнего оттаивания, отсчитываемая от дневной поверхности, м;

rins - радиус до внешней образующей изоляции трубы; t, n - безразмерные глубины оттаивания под центром трубы, определяемые по номограммам на рис. Н.2 и Н.3 в зависимости от безразмерных параметров m, It, T.

Рис. Н.1. - Расчетная схема для определения глубины многолетнего оттаивания ММГ под теплыми и горячими трубопроводами, проложенными подземно (а) и наземно (б) где hth - глубина заложения подземного трубопровода, считая от дневной поверхности до центра трубы;

th - коэффициенты теплопроводности талого фунта, Вт/(м °С);

Tins - средняя годовая температура внешней поверхности кольцевой изоляции трубы, °С, определяется по формуле (Н.5);

Т0 - температура ММГ, °С;

Tbf - температура начала промерзания-оттаивания грунта, °С;

t - расчетное время, ч;

Lv - удельные затраты тепла на оттаивание грунта, Вт ч/м3, определяются по формуле (Н.7);

Itе - эквивалентное безразмерное время, для ММГ сливающегося типа принимается равным нулю, несливающегося типа - определяется по номограмме на рис. Н.2 при t=H0/rins и T = 0,0 (H0 - глубина залегания кровли ММГ, м). Для ММГ несливающегося типа безразмерная температура принимается t = 0,0.

Рис. Н.2. - Номограмма для определения многолетнего оттаивания ММГ вокруг теплого и горячего трубопроводов Рис. Н.3. - Номограмма для определения оттаивания ММГ вокруг холодного трубопровода где L0 – удельная теплота фазовых превращений воды, L0 = 93 Вт ч/кг;

f – плотность мерзлого грунта, кг/м3; wtot – суммарная влажность мерзлого грунта;

ww – количество незамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре T0, Cth, Cf – объемная теплоемкость талого и мерзлого грунта, Вт ч/м3 °С.

Н.2. Глубина многолетнего промерзания грунта под центром холодного трубопровода, расположенного на участке с ММГ не сливающегося типа Hf принимается равной Hth и рассчитывается по формулам (Н.1), (Н.3), (Н.5), (Н.6), (Н.7) и номограмме (рис. Н.2) при t = 0,0. При этом в формуле (Н.3) в качестве Tins следует принять абсолютное значение температуры и Ite = 0,0, а в формуле (Н.7) - Сth = Сf = 0,0 и ww = 0,0.

Если в результате расчета глубина промерзания Hf окажется больше глубины залегания кровли ММГ, то следует принять H f = H0.

Н.3. Глубину многолетнего оттаивания ММГ под центром горячего и теплого наземных трубопроводов Hth, расположенных на участках с ММГ сливающегося типа, следует рассчитывать по формуле (см. расчетную схему на рис. Н.1б):

где 2 - безразмерный параметр, определяемый по номограмме (рис. Н.4а ) в зависимости от диаметра трубы dp = 2rp;

2 - безразмерный параметр, определяемый по номограмме (рис. Н.4б ) в зависимости от ширины bins и толщины ins плоского теплоизолятора, м;

µ = 1 + 0,033T0 - поправочный коэффициент, учитывающий отток тепла в мерзлую зону;

Lv,H - удельные затраты тепла на оттаивание грунта, определяются по формуле (Н.9), Вт ч/м3;

S3 - эквивалентный слой, определяется по формуле (Н.10), м.

Рис. Н.4. - Графики для определения коэффициентов 2 (а) и 2 (б) при расчете многолетнего g – по грунту;

n – по назначению сооружения;

k – по виду фундаментов;

c – коэффициент условий работы;

t – температурный коэффициент условий работы;

eq – сейсмический коэффициент условий работы;

af – коэффициент условий смерзания грунтов с фундаментом;

p – коэффициент условий работы оттаивающего грунта.

Физические и теплофизические характеристики грунтов n – нормативные значения характеристик;

– расчетные значения характеристик;

– средние значения характеристик;

– доверительная вероятность (обеспеченность) расчетных значений характеристик;

wtot – суммарная влажность мерзлого грунта;

wi – влажность мерзлого грунта за счет ледяных включений;

wic – влажность мерзлого грунта за счет порового льда (льда-цемента);

wm – влажность мерзлого грунта, расположенного между льдистыми включениями;

ww – влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды (содержание незамерзшей воды);

wp – влажность грунта на границе пластичности (раскатывания);

itot – суммарная льдистость мерзлого грунта;

ii – льдистость грунта за счет ледяных включений;

iic – льдистость грунта за счет порового льда;

Sr – степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой (степень влажности);

Ip – число пластичности грунта;

Iom – относительное содержание органического вещества;

Dsal – степень засоленности мерзлого грунта;