Технические решения фундаментов опор, расположенных в вечномёрзлых грунтах

10.2.2.1 Физико-механические свойства вечномёрзлых грунтов зависят от температурного состояния грунта, его строения и состава. При проектировании фундаментов опор в районе распространения вечномёрзлых грунтов следует руководствоваться требованиями СНиП 2.02.04-88. В зависимости от инженерно-геокриологических условий участка строительства определяется принцип использования грунтов в качестве основания опоры.

Принцип I – вечномёрзлые грунты основания используются в мёрзлом состоянии в течение всего периода строительства и эксплуатации ВЛ.

Принцип II – вечномёрзлые грунты основания используются в предварительно оттаянном до начала строительства или оттаивающем в процессе эксплуатации состоянии. Этот принцип допустим при наличии в основании опоры малосжимаемых грунтов, деформации которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для данного вида опор и на участках вечномёрзлых грунтов несливающегося типа с глубоким горизонтом кровли мерзлоты, то есть на 2 м и более ниже подошвы фундамента.

10.2.2.2 Если основание опор по всей глубине активной толщи (зоны действия фундамента) сложено крупнообломочными и песчаными грунтами находится в твердомёрзлом состоянии и слой сезонного оттаивания составляет не более 1,5 м,
то закрепление железобетонных опор в грунте выполнять в предварительно пробуренные скважины диаметром 350 мм с заполнением свободного пространства скважины после установки железобетонной опоры песчано-гравийной смесью или песчаным грунтом выемки (средней и крупной фракции) (см. рисунок 10.2.2.1). Обязательной является проверка расчётом устойчивости опоры при совместном воздействии сил морозного пучения и выдёргивающих нагрузок. Расчёт следует производить по СНиП 2.02.04-88.

Рисунок 10.2.2.1 Закрепление железобетонной стойки ВЛ в крупнообломочные и песчаные грунты

Данное закрепление опоры в грунте без фундаментной конструкции необходимо применять при несливающейся мерзлоте, с глубоким (5-6 м и более) горизонтом кровли мерзлоты, в этом случае проектирование следует вести по принципу II, принимая грунты как талые и производя расчёт по СНиП 2.02.01-83*.

10.2.2.3 В случае, если грунт слоя сезонного оттаивания обладает пучинистыми свойствами, а также в районах с глубоким сезонным промерзанием, опоры выполнять на свайном фундаменте.

Расчёт несущей способности свай по грунту (определение необходимых размеров поперечного сечения и длины), выполнять по СНиП 2.02.04-88. Основной способ погружения свай в таких грунтах - буроопускной: свая погружается в предварительно пробуренную лидерную скважину большего диаметра, чем диаметр сваи, заполненную
на1/3 высоты песчано-глинистым раствором. Для приготовления грунтового раствора
на 1 часть глины берётся 3 – 5 частей мелкого песка (осадка конуса должна быть 10 – 15 см).

Конструкция сваи может быть железобетонной сплошного квадратного сечения, или металлической при различном узле крепления стойки опоры к свае (см. рисунки 10.2.2.2, 10.2.2.3).

Рисунок 10.2.2.2 Свайное закрепление металлических опор ВЛ

Рисунок 10.2.2.3 Свайное закрепление железобетонных опор ВЛ

ниже отметки земли

10.2.2.4 Закрепление опор в грунтах, находящихся в пластичномёрзлом состоянии (высокотемпературные вечномёрзлые грунты), а также в условиях мерзлоты не сливающегося типа (подошва слоя сезонного промерзания не сливается с кровлей вечномёрзлых грунтов) рекомендуется осуществлять с применением железобетонных или металлических свай, погружаемых в грунт бурозабивным способом.

Если несущей способности свай недостаточно при длине 12 м, то дальнейшее увеличение длины сваи может быть нецелесообразно, и для обеспечения устойчивости опоры в грунте рекомендуется упрочнение основания за счёт понижения температуры с помощью сезонно–охлаждающих устройств – термостабилизаторов жидкостного или парожидкостного типов, установленных в непосредственной близости у каждой опоры (см. рисунки 10.2.2.4 и 10.2.2.5).

Рисунок 10.2.2.4 Использование термостабилизаторов при закреплении железобетонных опор ниже уровня земли

Рисунок 10.2.2.5 Использование термостабилизаторов при закреплении металлических опор ВЛ

Необходимость установки термостабилизаторов, а также их параметры должны определяться согласно СНиП 2.02.04-88 (приложение 4 и 5). При слабой несущей способности мерзлых грунтов следует применять сезонно-охлаждающие установки (термостабилизаторы). Температурная стабилизация основания, то есть понижение температуры грунта, приведет к улучшению его деформационно–прочностных характеристик и устойчивость опор может быть обеспечена при относительно небольшой длине свай.

10.2.2.5 Расчёт свайных фундаментов на действие моментных нагрузок следует производить из условия совместной работы сваи и основания с учётом мерзлотно-грунтовых условий в соответствии с Приложением 6 СНиП 2.02.04-88.