А – свайный фундамент с пригрузкой камнем грунта в зоне установки опоры:

И пучинистых грунтах

   Вечномерзлые или, как их иногда называют, многолетние мерзлые грунты весьма широко распространены на территории РФ.

  Область их распространения простирается в северной части РФ от Белого до Охотского и Берингова морей и от Ледовитого океана до Улан-Удэ и Хабаровска. Эти районы отличают суровая природа и климат и сложные инженерно-геологические условия.

     Мерзлыми грунтами называют такие породы, которые имеют нулевую или отрицательную температуру и в которых хотя часть воды замерзла. Последнее имеет важное значение для определения понятия мерзлого грунта, так как замерзшая вода (лед) цементирует твердые частицы грунта. Эти грунты называются вечномерзлыми, если они находятся в мерзлом состоянии в продолжение многих лет.

   Вечномерзлые грунты относятся к категории грунтов с неустойчивой структурой. В замороженном состоянии эти сцементированные льдом грунты обладают высокой прочностью. При оттаивании же они становятся мягкими и в большинстве случаев превращаются в жидкую массу, полностью теряя свою несущую способность.

Вечномерзлыми называют грунты, длительное время находящиеся в мерзлом состоянии, гораздо дольше срока работы объекта (ВЛ). Мерзлый грунт имеет отрицательную температуру и лед в составе.

По температурному режиму всю толщу мерзлых грунтов разделяют на три основных части: деятельный слой, вечномерзлая толща и подмерзлотная толща.

Деятельный слой – поверхностный слой грунта, подверженный промерзанию в зимнее время и оттаиванию в летнее.  В зависимости от географического положения местности, характера грунта (породы), величины снегового покрова и растительности мощность деятельного слоя  колеблется в широких пределах  от нескольких сантиметров до 4 метров. Мощность деятельного слоя  определяется по результатам изысканий. При проектировании фундаментов мощность деятельного слоя играет большую роль, так как в нем возникают следующие явления: пучение, просадка, вредно влияющие на  фундамент.

     Рассмотрим некоторые свойства вечномерзлых грунтов, которые имеют значение при использовании их в качестве оснований фундаментов опор линий электропередачи.

    Существенным фактором, определяющим прочностные свойства мерзлых грунтов, является величина их отрицательной температуры. Чем ниже температура, тем выше прочность грунта при сжатии, при этом повышение прочности наблюдается во все время понижения температуры, даже в пределах практически замерзшего состояния. Физически это объясняется тем, что, во-первых, при понижении температуры грунта происходит замерзание все большего количества содержащейся в порах воды и, во-вторых, качественным изменением льда, что обуславливает большую его прочность как цементирующего материала.

      При возведении  сооружения на мерзлых грунтах самым опасным моментом является оттаивание мерзлых грунтов в основании. При оттаивании мерзлых грунтов резко изменяются силы сцепления между частицами. При этом ледяные прослойки, линзы и другие включения льда, превращаются в жидкость, легко выдавливаемую из большинства полостей даже под действием собственного веса грунта.

   В результате большинство мерзлых грунтов превращается при оттаивании в разжиженную массу, не способную нести нагрузку от сооружения.

Для несущей способности вечномерзлых грунтов важно сохранение их температурного режима.

   Морозное пучение – свойства грунта увеличиваться в объеме при промерзании. Пучение грунтов при промерзании происходит как в связи с увеличением объема содержащейся в них воды при переходе ее из жидкого в твердое состояние, так и вследствие замерзания новых порций воды, подсасываемой из соседних не промерзших областей грунта.

   Пучинистым считается грунт, который вследствие замерзания имеющейся в нем влаги расширяется, приподнимая находящийся в нем фундамент. Любая конструкция в результате такого движения подвергается воздействию сил, направленных на ее разрушение. Пучение грунта опасно тем, что за несколько сезонов заделанные в грунт стойки ослабнут в закреплении и это приведет к падению опоры.

   Таким образом, морозное пучение представляет собой дополнительную трудность при строительстве линий электропередачи на вечномерзлых грунтах.       

     В качестве основного метода закрепления опор линий электропередачи, сооружаемых в районах вечной мерзлоты, следует считать использование грунтов в мерзлом состоянии на протяжении всего периода эксплуатации.

  После выбора метода использования вечномерзлого грунта в качестве основания решается вопрос о конструкции фундаментов. Этот вопрос решается с учетом конструкций применяемых опор, мощности деятельного слоя, степени пучинистости грунтов, а также условий строительства.

    Наиболее надежной конструкцией закрепления опор в вечномерзлых грунтах является вмораживание свай в вечномерзлую толщу. Особенно рационально это при больших силах пучения грунтов.

     Вмораживание свай осуществляется следующим образом. Предварительно выбуривается котлован цилиндрической формы диаметром больше поперечного сечения сваи. Затем котлован, примерно на одну треть глубины, заполняется пульпой, представляющей собой смесь вынутого грунта с глинистым раствором, приготовляемую по специальной рецептуре. При установке сваи в котловане пульпа заполняет пазухи. После замерзания пульпы можно вести монтаж опоры.

Общий вид закрепления металлической опоры при вмораживания свай в вечномерзлый грунт показан на рис.1

                   Рис.1 Общий вид фундамента на сваях, вмороженных в вечномерзлый грунт

                   а –железобетонные сваи; б- ростверк; в – вечномерзлый грунт; г – деятельный слой

 

   Размеры сваи (сечение, длина) определяются расчетом.

  При строительстве ВЛ на вечномерзлых грунтах особое внимание следует обращать на:

- выполнение защитных мероприятий, предохраняющих от попадания атмосферных вод в мерзлый грунт непосредственно у фундаментов. Для этой цели могут служить: соответствующая планировка грунта, устройство отмосток и, в случае необходимости, мероприятия по регулированию поверхностного стока (водоотводные канавы). Вода попадающая в мерзлый грунт нарушает его температурный режим.

- сохранение естественного состояния вечномерзлых грунтов и растительного покрова при производстве строительных работ;

- на необходимость ухода и ремонта отмосток и других защитных устройств в процессе эксплуатации.

 

     Наиболее благоприятным временем для производства строительно-монтажных работ на ВЛ, сооружаемых в условиях вечной мерзлоты является зима, но в этом случае требуется хорошая организация освещенности рабочих мест.

Работа в теплое время связана с большими трудностями в передвижении транспорта и механизмов по трассе.    

 Конструктивные решения фундаментов в пучинистых грунтах приведены ниже.

Рис. 2 – Конструктивные решения фундаментов в пучинистых грунтах:

Рис. 4 – Защита фундамента от выпучивания с помощью муфты:

1 – свая; 2 – муфта из металлической трубы; 3 – заполнитель из смеси воска и нефти; 4 – пакля;

 5 – граница сезонного промерзания; 6 – талый слой; 7 – граница между вечномерзлым и

талым слоем грунта

 

 

Рис. 5 – Установка опоры на свае-оболочке большого диаметра,

И пучинистых грунтах

   Вечномерзлые или, как их иногда называют, многолетние мерзлые грунты весьма широко распространены на территории РФ.

  Область их распространения простирается в северной части РФ от Белого до Охотского и Берингова морей и от Ледовитого океана до Улан-Удэ и Хабаровска. Эти районы отличают суровая природа и климат и сложные инженерно-геологические условия.

     Мерзлыми грунтами называют такие породы, которые имеют нулевую или отрицательную температуру и в которых хотя часть воды замерзла. Последнее имеет важное значение для определения понятия мерзлого грунта, так как замерзшая вода (лед) цементирует твердые частицы грунта. Эти грунты называются вечномерзлыми, если они находятся в мерзлом состоянии в продолжение многих лет.

   Вечномерзлые грунты относятся к категории грунтов с неустойчивой структурой. В замороженном состоянии эти сцементированные льдом грунты обладают высокой прочностью. При оттаивании же они становятся мягкими и в большинстве случаев превращаются в жидкую массу, полностью теряя свою несущую способность.

Вечномерзлыми называют грунты, длительное время находящиеся в мерзлом состоянии, гораздо дольше срока работы объекта (ВЛ). Мерзлый грунт имеет отрицательную температуру и лед в составе.

По температурному режиму всю толщу мерзлых грунтов разделяют на три основных части: деятельный слой, вечномерзлая толща и подмерзлотная толща.

Деятельный слой – поверхностный слой грунта, подверженный промерзанию в зимнее время и оттаиванию в летнее.  В зависимости от географического положения местности, характера грунта (породы), величины снегового покрова и растительности мощность деятельного слоя  колеблется в широких пределах  от нескольких сантиметров до 4 метров. Мощность деятельного слоя  определяется по результатам изысканий. При проектировании фундаментов мощность деятельного слоя играет большую роль, так как в нем возникают следующие явления: пучение, просадка, вредно влияющие на  фундамент.

     Рассмотрим некоторые свойства вечномерзлых грунтов, которые имеют значение при использовании их в качестве оснований фундаментов опор линий электропередачи.

    Существенным фактором, определяющим прочностные свойства мерзлых грунтов, является величина их отрицательной температуры. Чем ниже температура, тем выше прочность грунта при сжатии, при этом повышение прочности наблюдается во все время понижения температуры, даже в пределах практически замерзшего состояния. Физически это объясняется тем, что, во-первых, при понижении температуры грунта происходит замерзание все большего количества содержащейся в порах воды и, во-вторых, качественным изменением льда, что обуславливает большую его прочность как цементирующего материала.

      При возведении  сооружения на мерзлых грунтах самым опасным моментом является оттаивание мерзлых грунтов в основании. При оттаивании мерзлых грунтов резко изменяются силы сцепления между частицами. При этом ледяные прослойки, линзы и другие включения льда, превращаются в жидкость, легко выдавливаемую из большинства полостей даже под действием собственного веса грунта.

   В результате большинство мерзлых грунтов превращается при оттаивании в разжиженную массу, не способную нести нагрузку от сооружения.

Для несущей способности вечномерзлых грунтов важно сохранение их температурного режима.

   Морозное пучение – свойства грунта увеличиваться в объеме при промерзании. Пучение грунтов при промерзании происходит как в связи с увеличением объема содержащейся в них воды при переходе ее из жидкого в твердое состояние, так и вследствие замерзания новых порций воды, подсасываемой из соседних не промерзших областей грунта.

   Пучинистым считается грунт, который вследствие замерзания имеющейся в нем влаги расширяется, приподнимая находящийся в нем фундамент. Любая конструкция в результате такого движения подвергается воздействию сил, направленных на ее разрушение. Пучение грунта опасно тем, что за несколько сезонов заделанные в грунт стойки ослабнут в закреплении и это приведет к падению опоры.

   Таким образом, морозное пучение представляет собой дополнительную трудность при строительстве линий электропередачи на вечномерзлых грунтах.       

     В качестве основного метода закрепления опор линий электропередачи, сооружаемых в районах вечной мерзлоты, следует считать использование грунтов в мерзлом состоянии на протяжении всего периода эксплуатации.

  После выбора метода использования вечномерзлого грунта в качестве основания решается вопрос о конструкции фундаментов. Этот вопрос решается с учетом конструкций применяемых опор, мощности деятельного слоя, степени пучинистости грунтов, а также условий строительства.

    Наиболее надежной конструкцией закрепления опор в вечномерзлых грунтах является вмораживание свай в вечномерзлую толщу. Особенно рационально это при больших силах пучения грунтов.

     Вмораживание свай осуществляется следующим образом. Предварительно выбуривается котлован цилиндрической формы диаметром больше поперечного сечения сваи. Затем котлован, примерно на одну треть глубины, заполняется пульпой, представляющей собой смесь вынутого грунта с глинистым раствором, приготовляемую по специальной рецептуре. При установке сваи в котловане пульпа заполняет пазухи. После замерзания пульпы можно вести монтаж опоры.

Общий вид закрепления металлической опоры при вмораживания свай в вечномерзлый грунт показан на рис.1

                   Рис.1 Общий вид фундамента на сваях, вмороженных в вечномерзлый грунт

                   а –железобетонные сваи; б- ростверк; в – вечномерзлый грунт; г – деятельный слой

 

   Размеры сваи (сечение, длина) определяются расчетом.

  При строительстве ВЛ на вечномерзлых грунтах особое внимание следует обращать на:

- выполнение защитных мероприятий, предохраняющих от попадания атмосферных вод в мерзлый грунт непосредственно у фундаментов. Для этой цели могут служить: соответствующая планировка грунта, устройство отмосток и, в случае необходимости, мероприятия по регулированию поверхностного стока (водоотводные канавы). Вода попадающая в мерзлый грунт нарушает его температурный режим.

- сохранение естественного состояния вечномерзлых грунтов и растительного покрова при производстве строительных работ;

- на необходимость ухода и ремонта отмосток и других защитных устройств в процессе эксплуатации.

 

     Наиболее благоприятным временем для производства строительно-монтажных работ на ВЛ, сооружаемых в условиях вечной мерзлоты является зима, но в этом случае требуется хорошая организация освещенности рабочих мест.

Работа в теплое время связана с большими трудностями в передвижении транспорта и механизмов по трассе.    

 Конструктивные решения фундаментов в пучинистых грунтах приведены ниже.

Рис. 2 – Конструктивные решения фундаментов в пучинистых грунтах:

а – свайный фундамент с пригрузкой камнем грунта в зоне установки опоры:

1 – опора; 2– замкнутая отсыпка камня вокруг опоры; 3 – свайный фундамент;