СНиП 2.02.04-88 (1990) Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ НА

ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

СНиП 2.02.04-88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ СССР

Москва 1990

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (канд. техн. наук А.В. Садовский, канд. геол.-минерал. наук Д.И. Федорович - руководители темы; д-р техн. наук В.О. Орлов, кандидаты техн. наук М.Р. Гохман, В.Ф. Жуков, Н.Б. Кутвицкая, В.К. Щелоков, М.Э. Слепак, С.М. Тихомиров, В.Д. Пономарев, Ю,С. Миренбург, В.М. Куприн, Е.С. Максименко и В.И. Никофоров; Е.А. Левкович, В.М. Водолазкин и Ю.Г. Федосеев), ЛенЗНИИЭП Госкомархитектуры (кандидаты техн. наук Д.Р. Шейкман, К.Ф. Маркин, Ю.А. Велли и А.С. Герасимов), институтом «Фундаментпроект» Минмонтажспецстроя СССР (кандидаты техн. наук А.А.Колесов и В.М. Шаевич), Красноярским ПромстройНИИпроектом Минуралсибстроя СССР (кандидаты техн. наук А.А. Коновалов и Ю.М. Казаков), Якутским филиалом Забайкальского ПромстройНИИпроекта Минвостокстроя СССР (д-р геол.-минерал. наук Л.Т. Роман), ЦНИИС Минтрансстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.М. Глотов и Е.А. Тюленев), МИСИ им. Куйбышева (д-р техн. наук С.С. Вялов) и МГУ им. М.В. Ломоносова (д-р техн. наук Л.Н. Хрусталев, канд. техн. наук Г.П. Пустовойт) Гособразования СССР.

ВНЕСЕНЫ ВНИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением стандартизации и технических норм в строительстве Госстроя СССР (О.Н. Сильницкая).

С введением в действие СНиП 2.02.04-88 с 1 января 1990 г. утрачивают силу:

СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»;

изменения и дополнения СНиП II-1876, утвержденные постановлениями Госстроя СССР от 16 января 1981 г. № 4, от 12 февраля 1981 г. № 17 и от 26 февраля 1986 г. № 24.

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.

Настоящие нормы распространяются на проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых на территории распространения вечномерзлых грунтов, определяемой в соответствии с требованиями СНиП 2.01.01(82.

Настоящие нормы, кроме пп. 1.1(2.7, не распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений, земляного полотна автомобильных и железных дорог, аэродромных покрытий и фундаментов машин с динамическими нагрузками.

1. Общие положения

1.1. Основания и фундаменты зданий и сооружений*, возводимых на территории распространения вечномерзлых грунтов, следует проектировать на основе результатов специальных инженерно-геокриологических (инженерно-геологических, мерзлотных и гидрогеологических) изысканий с учетом конструктивных и технологических особенностей проектируемых сооружений, их теплового и механического взаимодействия с вечномерзлыми грунтами оснований и возможных изменений геокриологических условий в результате строительства и эксплуатации сооружений и освоения территории, устанавливаемых по данным инженерных изысканий и теплотехнических расчетов оснований.

* Далее для краткости, где это возможно, вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения".

1.2. При проектировании оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах следует учитывать местные условия строительства, требования к охране окружающей среды, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных условиях.

Выбор строительных площадок и проектных решений оснований и фундаментов следует производить на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов с оценкой по приведенным затратам с учетом надежности.

1.3. Инженерные изыскания для строительства на вечномерзлых грунтах надлежит проводить в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07(87, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

Проектирование оснований без достаточного инженерно-геологического обоснования не допускается.

1.4. Проектирование оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах должно включать расчет теплового режима грунтов оснований, а также выбор и расчет устройств и мероприятий, обеспечивающих соблюдение установленного расчетом теплового режима грунтов в основании сооружения в процессе его строительства и эксплуатации (п. 3.10).

Тепловой режим грунтов основания и необходимые для его соблюдения требования к правилам эксплуатации сооружения должны входить в состав проектной документации сооружения, передаваемой эксплуатирующей организации.

1.5. В проекте оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, должно быть предусмотрено проведение систематических натурных наблюдений за состоянием грунтов оснований и фундаментов, в том числе наблюдений за температурой грунтов как в процессе строительства, так и в период эксплуатации сооружения. Число и расположение необходимых для этого наблюдательных скважин, нивелировочных марок и программа наблюдений в процессе строительства и эксплуатации устанавливаются про-

ектной организацией ( автором проекта с учетом назначения и степени ответственности сооружения.

Соответствие состояния грунтов основания и фундаментов проектным требованиям при сдаче сооружения в эксплуатацию должно быть подтверждено результатами натурных наблюдений, выполненных в период строительства согласно программе. При сдаче законченного строительством сооружения эксплуатирующей организации должны быть переданы план расположения наблюдательных скважин, нивелировочных реперов и марок и программа дальнейших наблюдений.

2. Характеристики вечномерзлых грунтов оснований

2.1. Подразделение и наименование разновидностей вечномерзлых грунтов следует производить в соответствии с ГОСТ 25100(82 с учетом особенностей их физико-механических свойств как оснований сооружений.

2.2. По особенностям физико-механических свойств среди вечномерзлых грунтов должны выделяться сильнольдистые, засоленные и биогенные (заторфованные) грунты, использование которых в качестве оснований сооружений регламентируется дополнительными требованиями, предусмотренными разд. 5, 6 и 7, а также твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые грунты, выделяемые согласно указаниям п. 2.3.

2.3. Подразделение грунтов на твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые при проектировании оснований и фундаментов следует производить в зависимости от их состава, температуры и степени влажности в соответствии с ГОСТ 25100(82 с учетом сжимаемости под нагрузкой.

К твердомерзлым следует относить практически несжимаемые грунты с коэффициентом сжимаемости ((((((((кПа⁽¹ (0,001 см²/кгс), к пластичномерзлым ( грунты с коэффициентом сжимаемости ( > 0,1 кПа⁽¹ (0,001 см²/кгс).

Твердомерзлое или пластичномерзлое состояние засоленных и биогенных грунтов следует устанавливать только по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости (.

2.4. Необходимые для расчета оснований и фундаментов физические и деформационно-прочностные характеристики вечномерзлых грунтов надлежит определять, как правило, на основании их непосредственных полевых или лабораторных испытаний.

2.5. В состав определяемых для расчета вечномерзлых оснований физических и механических характеристик грунтов помимо характеристик, предусмотренных СНиП 2.02.01(83, должны дополнительно входить:

а) физические и теплофизические характеристики мерзлых грунтов, определяемые в соответствии с обязательным приложением 1;

б) деформационные и прочностные характеристики грунтов для расчета мерзлых оснований по деформациям и несущей способности: коэффициент сжимаемости мерзлого грунта (_f (п. 4.21), расчетное давление R и сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания R_af и R_sh (п. 4.8.);

в) деформационные характеристики грунтов для расчета оттаивающего основания по деформациям: коэффициент оттаивания А_th и сжимаемости ( оттаивающего грунта и его относительная осадка (_th (п. 4.30);

г) характеристика грунтов слоя сезонного промерзания(оттаивания для расчета оснований и фундаментов на воздействие сил морозного пучения грунтов (пп. 4.42 и 4.45), а также характеристики мерзлых грунтов для расчета оснований на горизонтальные статические и сейсмические воздействия (пп. 8.5 и 8.6).

При необходимости следует определять и другие характеристики мерзлых грунтов, характеризующие особенности их состояния или взаимодействия с фундаментами (вид криогенной текстуры, коэффициент вязкости (, эквивалентное сцепление c_eq, скорость вязкопластического течения льда (_i негативное трение оттаивающего грунта f_n и т. п.).

2.6. Нормативные значения характеристик грунта следует устанавливать для выделенных при изысканиях инженерно-геологических элементов на основании статистической обработки результатов экспериментальных определений в соответствии с ГОСТ 20522(75 и СНиП 2.02.01(83 с учетом предусмотренного проектом состояния и температуры грунтов основания.

2.7. Расчетные значения характеристик грунта определяются по формуле

            (((((n((g                           (1)

где ( и (_n ( соответственно расчетное и нормативное значение данной характеристики;

            (_g ( коэффициент надежности по грунту, определяемый согласно указаниям п. 2.8.

2.8. Коэффициент надежности по грунту (_g определяется в соответствии с ГОСТ 20522(75 с учетом вида (назначения) определяемой расчетной характеристики, состояния грунтов в основании сооружения и доверительной вероятности (.

При определении расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов, используемых в качестве основания в мерзлом состоянии (принцип I), коэффициент надежности по грунту (_g устанавливается в соответствии с ГОСТ 20522(75 при доверительной вероятности (, принимаемой равной 0,85, а для оснований опор мостов и линий электропередач ( 0,9.

При определении расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов, используемых в качестве основания в оттаивающем или оттаянном состоянии (принцип II), коэффициент надежности по грунту (_g следует устанавливать:

а) для расчета оттаивающих оснований по деформациям с учетом совместной работы сооружения (фундаментов) и деформируемого основания (п. 4.27) ( в соответствии с ГОСТ 20522(75 при доверительной вероятности (, принимаемой в соответствии с нормами проектирования конструкций сооружения, но не менее 0,95;

б) для расчета оттаивающих оснований по деформациям без учета совместной работы основания и сооружения (п. 4.26), а также при предварительном оттаивании грунтов (4.32) ( при доверительной вероятности (, принимаемой согласно СНиП 2.02.01(83.

При определении расчетных значений физических и теплофизических характеристик грунтов коэффициент надежности по грунту (_g допускается принимать равным 1,0.

2.9. Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности, возводимых с сохранением мерзлого состояния грунтов, а также для выполнения предварительных расчетов оснований и привязки типовых проектов к местным условиям, расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов R, R_af и R_sh допускается принимать по их физическим характеристикам, составу и температуре в соответствии с табличными данными, приведенными в рекомендуемом приложении 2; расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в этих случаях допускается принимать по таблицам обязательного приложения 1.

Примечание. Здесь и далее класс ответственности сооружений принят согласно "Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций", утвержденным Госстроем СССР.

3. Основные положения проектирования оснований и фундаментов

Принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве основания

3.1. При строительстве на вечномерзлых грунтах в зависимости от конструктивных и технологических особенностей зданий и сооружений, инженерно-геокриологических условий и возможности целенаправленного изменения свойств грунтов основания применяется один из следующих принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружений:

принцип I ( вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

принцип II ( вечномерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

3.2. Принцип I следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния. На участках с твердомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать, как правило, использование вечномерзлых грунтов по принципу I.

При строительстве на пластичномерзлых грунтах следует, как правило, предусматривать мероприятия по понижению температуры (пп. 3.10(3.13) до установленных расчетом значений, а также учитывать в расчетах оснований пластические деформации этих грунтов под нагрузкой согласно указаниям пп. 4.20(4.22.

3.3. Принцип II следует применять при наличии в основании скальных или других малосжимаемых грунтов, деформация которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения, при несплошном распространении вечномерзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-геокриологическим условиям участка при сохранении мерзлого состояния грунтов основания не обеспечивается требуемый уровень надежности строительства.

3.4. Выбор принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружений, а также способов и средств, необходимых для обеспечения принятого в проекте температурного режима грунтов, следует производить на основании сравнительных технико-экономических расчетов.

3.5. В пределах застраиваемой территории (промышленный узел, поселок, городской микрорайон и т. д.) надлежит предусматривать, как правило, один принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований. Это требование следует учитывать также при проектировании новых и реконструкции существующих зданий и сооружений на застроенной территории, размещении мобильных (временных) зданий и прокладке инженерно-технических сетей.

Применение разных принципов использования вечномерзлых грунтов в пределах застраиваемой территории допускается на обособленных по рельефу и другим природным условиям участках, а в необходимых случаях ( на природно-необособленных участках, если предусмотрены и подтверждены расчетом специальные меры по обеспечению расчетного теплового режима грунтов в основании соседних зданий, возведенных (или возводимых) по принципу I (резервирование зон безопасности, устройство мерзлотных и противофильтрационных завес и т. п.).

3.6. Линейные сооружения допускается проектировать с применением на отдельных участках трассы разных принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания. При этом следует предусматривать меры по приспособлению их конструкций к неравномерным деформациям основания в местах перехода от одного участка к другому, а при прокладке их в пределах застраиваемой территории следует соблюдать требования, предусмотренные п. 3.5.

Глубина заложения фундаментов

3.7. Глубина заложения фундаментов, считая от уровня планировки (подсыпки или срезки), назначается с учетом требований СНиП 2.02.01(83 и принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружения и должна проверяться расчетом по устойчивости фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов согласно указаниям пп. 4.41 и 4.45.

3.8. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I минимальную глубину заложения фундаментов d_min необходимо принимать по табл. 1 в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунта d_th, определяемой согласно обязательному приложению 3.

Таблица 1

3.9. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II минимальную глубину заложения фундаментов d_min следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83 в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта d_f, определяемой согласно обязательному приложению 3, и уровня подземных вод, который принимается с учетом образования под сооружением зоны оттаивания грунта.

Допускается закладывать фундаменты в слое сезонного промерзания(оттаивания грунта, если это обосновано расчетом оснований и фундаментов (п. 4.45).

Устройство оснований и фундаментов при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I

3.10. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений по принципу I для сохранения мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима в проектах оснований и фундаментов необходимо предусматривать: устройство холодных (вентилируемых) подполий или холодных первых этажей зданий (п. 3.11), укладку в основании сооружения охлаждающих труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов (п. 3.12), установку сезоннодействующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов ( СОУ (п. 3.13), а также осуществление других мероприятий по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания.

Выбор одного или сочетания указанных мероприятий должен производиться на основании теплотехнического расчета с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружения, опыта местного строительства и экономической целесообразности.

3.11. Холодные (вентилируемые) подполья с естественной или побудительной вентиляцией следует применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основаниях жилых и промышленных зданий и сооружений, в том числе сооружений с повышенными тепловыделениями. Требуемый тепловой режим вентилируемого подполья устанавливается теплотехническим расчетом согласно обязательному приложению 4.

Подполья в соответствии с теплотехническим расчетом и условиями снегозаносимости допускается устраивать открытыми, с вентилируемыми продухами в цоколе здания или закрытыми; при необходимости у продухов следует устраивать вытяжные или приточные трубы, располагая воздухозаборные отверстия выше наибольшего уровня снегового покрова. Закрытые подполья, а также холодные первые этажи зданий рекомендуется устраивать при ширине зданий до 15 м и среднегодовых температурах грунта ниже минус 2( С.

Высота подполья должна приниматься по условиям обеспечения его вентилирования, но не менее 1,2 м от поверхности планировки грунта до низа выступающих конструкций перекрытия; при размещении в подполье коммуникаций ( по условиям свободного к ним доступа, но не менее 1,4 м. Под отдельными участками сооружения шириной до 6 м при отсутствии в них коммуникаций и фундаментов высоту подполья допускается уменьшать до 0,6 м.

Поверхность грунта в подполье должна быть спланирована с уклонами в сторону наружных отмосток или водосборов, обеспечивающих беспрепятственный отвод воды, и иметь, как правило, твердое покрытие.

3.12. Охлаждающие трубы или каналы, а также вентилируемые фундаменты можно устраивать с естественной или побудительной вентиляцией и их следует преимущественно применять для сохранения мерзлого состояния грунтов в основании сооружений с полами по грунту, при устройстве малозаглубленных или поверхностных фундаментов на подсыпках, а также мобильных зданий и зданий в комплектно-блочном исполнении.

Охлаждающие трубы, каналы и вентилируемые фундаменты следует укладывать выше уровня подземных вод, как правило, в пределах подсыпки из непучинистого грунта с уклонами в сторону объединительных коллекторов. Для уменьшения теплопритока в грунт и высоты подсыпки под полами сооружения следует предусматривать укладку тепло- и гидроизоляции.

Теплотехнический расчет оснований при использовании указанных систем охлаждения грунтов следует производить согласно указаниям п. 4.15.

3.13. Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) следует применять, как правило, в сочетании с другими охлаждающими устройствами для сохранения мерзлого состояния грунтов оснований, для повышения несущей способности опор линейных сооружений в пластичномерзлых грунтах, а также для создания ледогрунтовых завес, восстановления нарушенного при эксплуатации сооружения теплового режима грунтов в его основании и в других целях.

3.14. Вентилируемые подполья или другие виды охлаждающих устройств при возведении фундаментов на пластичномерзлых грунтах следует проектировать исходя из условия обеспечения ими требуемого понижения температуры грунтов при эксплуатации сооружения. Для сокращения сроков строительства и повышения расчетных нагрузок на фундаменты следует предусматривать предварительное (до возведения сооружения) охлаждение пластичномерзлых грунтов (путем очистки поверхности от снега, с помощью СОУ и т. д.) при последующем поддержании расчетного температурного режима грунтов за счет постоянно действующих охлаждающих устройств.

3.15. На участках, где слой сезонного промерзания(оттаивания не сливается с вечномерзлым грунтом, необходимо предусматривать меры по стабилизации или поднятию верхней поверхности вечномерзлого грунта до расчетного уровня путем предварительного охлаждения и промораживания грунтов основания. Глубину заложения фундаментов при этом следует определять расчетом, но принимать не менее 2 м от верхней поверхности вечномерзлого грунта. Допускается закладывать фундаменты в пределах немерзлого слоя грунта, если это обосновано расчетом основания.

3.16. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу I могут применяться свайные, столбчатые и другие типы фундаментов, в том числе фундаменты на искусственных (насыпных и намывных) основаниях. Выбор типа фундамента и способа устройства основания устанавливается проектом в зависимости от инженерно-геокриологических условий строительства, конструктивных особенностей сооружения и технико-экономической целесообразности.

3.17. Конструкции фундаментов должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к материалу фундаментов по прочности в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01(84, СНиП 2.02.03(85, СНиП 2.05.03(84, а элементы фундаментов, находящиеся в пределах слоя сезонного промерзания и оттаивания грунта и выше, ( также требованиям по морозостойкости, водонепроницаемости и устойчивости к воздействию агрессивных сред в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11(85 и СНиП 2.05.03(84. Металлические и деревянные конструкции фундаментов в слое сезонного промерзания и оттаивания грунта должны быть защищены от коррозии и гниения.

3.18. При устройстве свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах допускается применять виды и конструкции свай, предусмотренные СНиП 2.02.03(85, в том числе буронабивные, полые и сваи-оболочки, а также составные (комбинированные) сваи из разных материалов.

3.19. В проекте свайных фундаментов должны быть указаны способы погружения свай, а также температурные условия, при которых разрешается загружение свай.

Полые сваи и сваи-оболочки, не требующие по расчету бетонного заполнения, допускается заполнять грунтом, а в пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания и выше ( бетоном класса не ниже В15 с соблюдением требований по предотвращению образования трещин, кроме опор мостов, при устройстве которых в зоне воздействия знакопеременных температур следует руководствоваться требованиями СНиП 2.02.03(85.

При устройстве буронабивных свай в вечномерзлых грунтах, используемых в качестве оснований по принципу I, применение химических добавок для ускорения твердения бетона, уложенного в распор с мерзлым грунтом, как правило, не допускается.

3.20. По условиям применимости и способам погружения в вечномерзлый грунт сваи подразделяются на:

а) буроопускные ( сваи сплошные и полые, свободно погружаемые в скважины, диаметр которых превышает (не менее чем на 5 см) размер их наибольшего поперечного сечения, с заполнением свободного пространства раствором глинисто-песчаным, известково-песчаным или другого состава, принимаемым по условиям обеспечения заданной прочности смерзания сваи с грунтом; допускаются к применению в любых грунтах при средней температуре грунта по длине сваи минус 0,5( С и ниже;

б) опускные ( сваи сплошные и полые, свободно (или с пригрузом) погружаемые в оттаянный грунт в зоне диаметром до двух наибольших поперечных размеров сваи; допускаются к применению в твердомерзлых грунтах песчаных и пылевато-глинистых, содержащих не более 15% крупно-обломочных включений при средней температуре грунта по длине сваи не выше минус 1,5( С;

в) бурозабивные ( сваи сплошные и полые, рассчитанные на восприятие ударных нагрузок и погружаемые забивкой в лидерные скважины, диаметр которых меньше наибольшего поперечного сечения сваи; допускаются к применению в пластичномерзлых грунтах без крупнообломочных включений на основании пробных погружений свай на данной площадке;

г) бурообсадные ( полые сваи и сваи-оболочки, погружаемые в грунт путем его разбуривания в забое через полость сваи с периодическим осаживанием погружаемой сваи; применяются при устройстве сварных фундаментов в сложных инженерно-геокриологических условиях и при наличии межмерзлотных подземных вод.

Допускается применять другие способы погружения свай в вечномерзлые грунты, если это не приводит к недопустимому повышению температуры грунтов основания, что должно быть подтверждено экспериментальными данными и теплотехническим расчетом.

3.21. Расстояние между осями свай следует принимать равным:

для буроопускных и бурообсадных свай ( не менее двух диаметров скважины при ее диаметре до 1 м включительно и не менее диаметра скважины плюс 1 м при ее диаметре 1 м и более;

для опускных и бурозабивных свай ( не менее трех наибольших размеров поперечного сечения сваи.

Размещение свай в плане, их число, размеры и способы устройства ростверков назначаются в зависимости от конструкции здания, размещения технологического оборудования и нагрузок на фундаменты в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03(85 с учетом расчетной несущей способности свай, определяемой согласно п. 4.7, высоты холодного подполья (п. 3.11) и температурно-влажностных воздействий; укладка ростверков по грунту или с зазором менее 0,15 м от поверхности грунта, а для устоев мостов ( менее 0,5 м не допускается.

3.22. Столбчатые фундаменты, возводимые на естественном вечномерзлом основании, следует устраивать сборно-монолитными и монолитными. Глубина заложения фундаментов, их размеры и несущая способность устанавливаются расчетом согласно указаниям пп. 4.7(4.9, с учетом требований пп. 3.7 и 3.8.

Обратную засыпку котлованов под фундаменты следует производить, как правило, влажным талым грунтом. При льдистости грунтов основания i_i > 0,2 под подошвой фундаментов следует устраивать песчаную подушку толщиной не менее 0,2 м.

3.23. При проектировании сооружений на искусственных основаниях (насыпях или подсыпках) следует предусматривать устройство фундаментов мелкого заложения (столбчатые, ленточные, плитные, с вентилируемыми каналами и др.). Фундаменты следует закладывать в пределах высоты подсыпки, определяемой теплотехническим расчетом с учетом дополнительных мероприятий по сохранению мерзлого состояния грунтов оснований, предусмотренных п. 3.12.

Подсыпку следует устраивать из непучинистого песчаного или крупнообломочного грунта, укладываемого после промерзания сезоннооттаивающего слоя; допускается для устройства подсыпок применять шлаки или другие отходы производства, если они не подвержены пучению и морозному разрушению.

При устройстве фундаментов на подсыпках основания и фундаменты следует рассчитывать по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83.

Устройство оснований и фундаментов при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II

3.24. При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых с использованием вечномерзлых грунтов по принципу II, следует предусматривать мероприятия по уменьшению деформаций основания (п. 3.25) или мероприятия по приспособлению конструкций сооружения к восприятию неравномерных деформаций основания (п. 3.28), назначаемые по результатам расчета основания по деформациям.

Выбор одного из указанных мероприятий или их сочетания производится на основании технико-экономического расчета. При этом мероприятия по уменьшению деформаций основания следует предусматривать в любом случае, если расчетные осадки сооружения превышают значения, допустимые по архитектурным и технологическим требованиям, а для сооружений, возводимых по типовым проектам, ( также установленные для них предельные значения деформаций по условиям прочности и устойчивости конструкций.

Мероприятия по приспособлению конструкций сооружения к неравномерным деформациям оттаивающего основания следует назначать по результатам расчета совместной работы основания и сооружения.

3.25. Для уменьшения деформаций основания в зависимости от конкретных условий строительства следует предусматривать:

предварительное (до возведения сооружения) искусственное оттаивание и уплотнение грунтов основания;

замену льдистых грунтов основания талым или непросадочным при оттаивании песчаным или крупнообломочным грунтом;

ограничение глубины оттаивания мерзлых грунтов основания, в том числе со стабилизацией верхней поверхности вечномерзлого грунта в процессе эксплуатации сооружения;

увеличение глубины заложения фундаментов, в том числе с прорезкой льдистых грунтов и опиранием фундаментов на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты.

3.26. Глубину предварительного оттаивания или замены льдистых грунтов основания на малосжимаемые при оттаивании грунты следует устанавливать по результатам расчета основания по деформациям согласно указаниям п. 4.32.

Контуры зоны оттаивания или замены грунтов основания в плане должны выходить за контуры сооружения не менее чем на половину глубины предварительного оттаивания грунта.

Допускается принимать меньшую площадь предварительного оттаивания или замены грунтов в плане, а также производить локальное предварительное оттаивание грунтов под фундаментами (вместо сплошного оттаивания под всей площадью сооружения), если это обосновано расчетом основания по деформациям и устойчивости.

Оттаивание грунтов оснований можно производить способами электрооттаивания, парооттаивания или за счет других источников тепла. При этом должны быть предусмотрены меры по обеспечению установленной проектом степени уплотнения оттаянного грунта.

3.27. Для ограничения глубины оттаивания грунтов в основании сооружения следует предусматривать устройство теплоизолирующих подсыпок, увеличение сопротивления теплопередаче полов первых этажей и другие мероприятия по уменьшению теплового влияния сооружения на грунты основания, а также стабилизацию верхней поверхности вечномерзлого грунта (в том числе при несливающемся сезоннопромерзающем слое) ниже глубины заложения подошвы фундаментов путем регулирования температуры воздуха в подпольях или технических этажах здания согласно обязательному приложению 5.

3.28. Приспособление конструкций сооружений к неравномерным деформациям основания должно обеспечиваться:

а) увеличением прочности и пространственной жесткости здания, достигаемой устройством поэтажных, связанных с перекрытиями железобетонных и армокирпичных поясов, усилением армирования конструкций, замоноличиванием сборных элементов перекрытия, усилением цокольно-фундаментной части, равномерным расположением сквозных поперечных стен, а также разрезкой протяженных зданий на отдельные отсеки длиной до полуторной ширины здания;

б) увеличением податливости и гибкости сооружения путем разрезки его конструкций деформационными швами, устройством гибких сопряжений отдельных конструкций с учетом возможности их выравнивания и рихтовки технологического оборудования.

Допускается предусматривать комбинацию указанных мероприятий применительно к особенностям проектируемого сооружения. При этом бескаркасные жилые и общественные здания следует, как правило, проектировать по жесткой конструктивной схеме; для промышленных сооружений могут применяться гибкие и комбинированные конструктивные схемы. Цокольно-фундаментную часть зданий в типовых проектах следует разрабатывать в нескольких вариантах, рассчитанных по прочности на разные пределы допустимых деформаций основания.

3.29. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II следует, как правило, применять:

а) для сооружений с жесткой конструктивной схемой, возводимых на оттаивающих грунтах, ( усиленные армопоясами ленточные фундаменты, в том числе в виде жестких перекрестных лент, воспринимающих и перераспределяющих усилия, вызванные неравномерной осадкой оттаивающего основания, а в необходимых случаях ( плитные фундаменты; на предварительно оттаянных и уплотненных грунтах допускается применять столбчатые, ленточные и другие виды фундаментов на естественном основании, а также свайные фундаменты, если это обусловлено грунтовыми условиями;

б) для сооружений с гибкой конструктивной схемой ( столбчатые и отдельно стоящие фундаменты под колонны, гибкие ленточные фундаменты, а в необходимых случаях также свайные фундаменты.

3.30. В случаях, когда в основании сооружений залегают скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты, следует применять столбчатые фундаменты, свайные фундаменты из свай-стоек, в том числе из составных и буронабивных свай.

Сваи следует погружать, как правило, буроопускным способом в скважины, диаметр которых не менее чем на 15 см превышает наибольшие размеры поперечного сечения сваи, с заполнением свободного пространства грунтовым, цементно-песчаным или другим раствором. Заделку свай-стоек в скальные грунты надлежит производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03(85.

Требования к инженерной подготовке территории и охране окружающей среды

3.31. В проекте оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах должны быть предусмотрены мероприятия по инженерной подготовке территории, обеспечивающие соблюдение расчетного гидрогеологического и теплового режима грунтов основания и предотвращение эрозии, развития термокарста и других физико-геологических процессов, приводящих к изменению проектного состояния грунтов в основании сооружений при их строительстве и эксплуатации, а также к недопустимым нарушениям природных условий окружающей среды.

3.32. Инженерная подготовка отдельных строительных площадок должна быть увязана с общей инженерной подготовкой и вертикальной планировкой территории застройки в соответствии с генпланом и обеспечивать организованный отвод поверхностных и подмерзлотных вод с начала строительства.

Подъездные пути и насыпи для прохождения транспортных средств и работы строительной техники следует устраивать до начала работ по возведению фундаментов.

3.33. На территории с вечномерзлыми грунтами вертикальную планировку местности следует производить, как правило, подсыпкой. При применении в необходимых случаях срезок и выемок грунта должны быть приняты меры по защите вскрытых льдистых грунтов от протаивания, размыва и оползания склонов. Подсыпку можно выполнять сплошной по всей застраиваемой территории или под отдельные сооружения или их группы при условии обеспечения свободного стока поверхностных вод.

3.34. При использовании вечномерзлых грунтов по принципу I подсыпку следует выполнять, как правило, в зимний период после промерзания сезоннооттаявшего слоя грунта (не менее чем на 0,2 м). Толщина и способ устройства подсыпок принимаются в зависимости от их назначения и грунтовых условий.

На участках с сильнольдистыми грунтами и подземными льдами следует устраивать сплошные по площади теплоизолирующие подсыпки, толщину которых необходимо устанавливать расчетом по условию предотвращения протаивания подстилающего льдистого грунта согласно указаниям п. 5.2. Устройство подсыпок, используемых в качестве оснований сооружений, следует производить согласно указаниям п. 3.23.

3.35. При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II вертикальную планировку допускается осуществлять подсыпками и выемками грунта. Подсыпки надлежит устраивать, как правило, по оттаянному грунту слоя сезонного промерзания(оттаивания.

Уровень планировочных отметок, высоту подсыпок, уклоны водоотводящей сети следует принимать с учетом расчетных осадок грунтов при оттаивании. В необходимых случаях (сильнольдистые или заторфованные грунты, неравномерная льдистость грунтов) следует осуществлять частичное оттаивание или замену грунтов верхнего льдистого слоя.

При высоком уровне подземных вод необходимо предусматривать меры по предотвращению обводнения заглубленных подвалов или технических этажей здания: поднятие уровня планировочных отметок, устойство дренажа, противофильтрационные завесы и т. п.

3.36. В составе мероприятий по инженерной подготовке территории должны быть предусмотрены природоохранные мероприятия, направленные на восстановление нарушенных в процессе строительства природных условий, в том числе мероприятия по рекультивации и восстановлению почвенно-растительного слоя, засыпке выемок, траншей и карьеров, выполаживанию и одернованию склонов и откосов, а также по предупреждению развития эрозии, термокарста и процессов размыва грунта.

3.37. Для обеспечения устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений при прокладке наружных сетей систем водоснабжения, канализации, теплоснабжения следует предусматривать, как правило, тот же принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, который принят для зданий и сооружений, размещаемых на данной территории застройки. Применение различных принципов допускается при условии прокладки сетей, как правило, в каналах на таком расстоянии от зданий и сооружений, при котором не произойдет изменения расчетных температур оснований зданий и сооружений, или при применении других мер, предусмотренных п. 3.5.

Вводы и выпуски инженерных сетей в зданиях или сооружениях и прокладку этих сетей в подпольях и технических этажах следует осуществлять по принципу использования вечномерзлых грунтов, принятому для данного здания или сооружения. Конструкция вводов и выпусков должна быть такой, чтобы при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I исключалась возможность местного оттаивания грунтов или повышения (против установленной в проекте) их расчетной температуры, а при использовании грунтов в качестве основания по принципу II ( ускоренного местного оттаивания и, как следствие, увеличенной неравномерности деформации основания фундаментов.

4. Расчет оснований и фундаментов

Общие указания

4.1. При проектировании оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, следует выполнять теплотехнические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия. В расчетах основания и фундаментов надлежит учитывать принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, тепловое и механическое взаимодействие сооружения и основания.

4.2. Основания и фундаменты следует рассчитывать по двум группам предельных состояний: по первой ( по несущей способности, по второй ( по деформациям (осадкам, прогибам и пр.), затрудняющим нормальную эксплуатацию конструкций сооружения или снижающим их долговечность, а элементы железобетонных конструкций ( и по трещиностойкости.

При расчете по предельным состояниям несущую способность основания и его ожидаемые деформации следует устанавливать с учетом температурного режима грунтов основания, а при принципе I ( также с учетом продолжительности действия нагрузок и реологических свойств грунтов.

Фундаменты как элементы конструкций в зависимости от их материала следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01(84, СНиП II-23(81*, СНиП II-25(80 и СНиП 2.05.03(84.

4.3. Расчет оснований следует производить:

а) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I: по несущей способности ( для твердомерзлых грунтов; по несущей способности и деформациям ( для пластичномерзлых и сильнольдистых грунтов, а также подземных льдов;

б) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II: по несущей способности ( в случаях, предусмотренных СНиП 2.02.01(83; по деформациям ( по всех случаях, при этом для оснований, оттаивающих в процессе эксплуатации сооружения, расчет по деформациям надлежит производить из условия совместной работы основания и сооружения (фундаментов).

Расчет оснований по деформациям следует производить на основные сочетания нагрузок и воздействий; расчет по несущей способности ( на основные и особые сочетания нагрузок и воздействий.

4.4. Нагрузки и воздействия, передаваемые на основания сооружением, следует устанавливать расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07(85 с учетом указаний СНиП 2.02.01(83 и СНиП 2.02.03(85, а для оснований опор мостов и труб под насыпями ( согласно СНиП 2.05.03(84.

При использовании вечномерзлых грунтов по принципу I, если грунты основания находятся в твердомерзлом состоянии, а также в случаях, предусматриваемых СНиП 2.02.01(83, нагрузки и воздействия на основание допускается назначать без учета их перераспределения надфундаментными конструкциями сооружения.

При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II нагрузки на основание следует определять, как правило, с учетом совместной работы основания и сооружения.

4.5. Нагрузки и воздействия, которые по СНиП 2.01.07(85 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете мерзлых оснований по несущей способности должны относиться к кратковременным, а при расчете оснований по деформациям ( к длительным.

Воздействия, вызванные осадками грунтов при предусмотренном в проекте оттаивании их в процессе эксплуатации сооружения, следует относить к длительным; воздействия, связанные с возможным протаиванием и просадками грунтов при нарушениях эксплуатационного режима сооружения, ( к особым.

Расчет оснований и фундаментов при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I

4.6. Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия

                  F ( F_u /(_n                    (2)

где F ( расчетная нагрузка на основание;

  F_u ( несущая способность (сила предельного сопротивления) основания, определяемая расчетом (п. 4.7), а для оснований свайных фундаментов ( расчетом или по данным полевых испытаний свай (п. 4.16);

  (_n ( коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемые в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83 в зависимости от вида и класса ответственности сооружения, а для оснований опор мостов ( согласно СНиП 2.05.03(84 и указаниям п. 9.13 настоящих норм.

4.7. Несущая способность основания F_u, кН (кгс), вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле

,                      (3)

где (_t ( температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяемый по указаниям п. 4.10;

(_с ( коэффициент условий работы основания, принимаемый по указаниям п. 4.9;

R ( расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, кПа (кгс/см²), определяется согласно указаниям п. 4.8;

А ( площадь подошвы столбчатого фундамента или площадь опирания сваи на грунт, м² (см²), принимаемая для сплошных свай равной площади их поперечного сечения (или площади уширения), для полых свай, погруженных с открытым нижним концом, ( площади поперечного сечения сваи брутто при заполнении ее полости цементно-песчаным раствором или грунтом на высоту не менее трех диаметров сваи;

R_af,i ( расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах (i-го слоя грунта, кПа (кгс/см²), определяемое согласно указаниям п. 4.8;

А_af,i ( площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, а для столбчатого фундамента ( площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью фундамента, м² (см²);

n ( число выделенных при расчете слоев вечномерзлого грунта.

При однородных по составу вечномерзлых грунтах несущую способность основания висячей сваи допускается определять по формуле

F_u = (_t(_c(RA + R_af + A_af)                                   (4)

где R_af ( расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу на поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), при средней по длине сваи (эквивалентной) температуре вечномерзлого грунта Т_е (п. 4.12.);

А_af ( площадь смерзания сваи с вечномерзлым грунтом, м² (см²).

Примечания: 1. При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (3), учитываются только при условии выполнения обратной засыпки пазух котлована влажным грунтом, что должно быть отмечено в проекте.

2. В случаях, когда слой сезонного промерзания ( оттаивания не сливается с вечномерзлым грунтом, несущую способность свай в пределах немерзлого слоя грунта допускается учитывать по СНиП 2.02.03(85. При этом должны быть предусмотрены меры по стабилизации верхней поверхности вечномерзлого грунта.

4.8. Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента R_af устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 24586(81, с учетом коэффициента надежности по грунту (_g, принимаемому согласно указаниям п. 2.8, и расчетных температур грунта основания Т_m, T_z и Т_е, определяемых теплотехническим расчетом по указаниям п. 4.12.

По результатам испытаний грунтов шариковым штампом или на одноосное сжатие расчетные значения R, кПа (кгс/см²), вычисляются по формуле

R = 5,7c_n/(_g + (_Id                                    (5)

где c_n ( нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа (кгс/см²), принимаемое равным: c_n = c_n,eg при испытаниях грунтов шариковым штампом и c_n = 0,5(_n ( при испытаниях на одноосное сжатие, где c_n,eg и (_n ( соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;

(_I ( расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³ (кгс/см³);

d ( глубина заложения фундамента, м (см).

В случаях, предусмотренных п. 2.9, расчетные значения R и R_af допускается принимать по таблицам рекомендуемого приложения 2.

При расчетах несущей способности оснований значения R следует принимать: для свайных фундаментов ( при расчетной температуре грунта T_z на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов ( при расчетной температуре грунта T_m на глубине заложения подошвы фундамента.

Расчетные сопротивления сдвигу R_af,i следует принимать: для свайных фундаментов ( при температуре грунта T_z на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов ( при температуре грунта T_m на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента.

При расчетах по формуле (3) значения R_af принимается при средней (эквивалентной) температуре грунта Т_е (п. 4.12).

Для буроопускных свай расчетное сопротивление сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи R_af и сдвига по грунту или буровому раствору R_sh; для буронабивных свай ( по значению R_sh. При расчете несущей способности комбинированных свай (дерево-металлических, сборно-монолитных и др.) значения R_af следует принимать с учетом неодинаковой прочности смерзания с грунтом их различных элементов в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 2.

Для свай, опираемых на песчано-щебеночную подушку высотой не менее трех диаметров скважины, расчетное значение R допускается принимать для грунта подушки, а значение А ( равным площади забоя скважины. При опирании свай на льдистые грунты с льдистостью ii ( 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом n_i = 1 ( i_i.

Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения R и R_af допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t (кроме опор мостов) в соответствии с данными табл. 2.

Таблица 2

4.9. Коэффициент условий работы основания (_c принимается по табл. 3 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).

Таблица 3

Значения коэффициента (_с приведенные в табл. 3, допускается увеличивать пропорционально отношению полной нагрузки на фундамент к сумме постоянных и длительных временных нагрузок, но не более чем в 1,2 раза, если расчетные значения деформаций основания при этом не будут превышать предельно допустимых значений.

4.10. Температурный коэффициент (_t, учитывающий температурные условия работы основания, устанавливается расчетом в зависимости от состояния и температуры грунтов основания до загружения фундаментов и их изменения в процессе эксплуатации сооружения. Значения (_t допускается принимать равными:

а) (_t = 1,1, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о (п. 8 обязательного приложения 3) соответствует твердомерзлому состоянию грунта и не выше расчетной среднегодовой температуры на верхней поверхности вечномерзлого грунта Т’_о (п. 4.13), устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации;

б) (_t = 1,0, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о соответствует пластичномерзлому состоянию грунта и выше значения температуры Т’_о, устанавливающейся в процессе эксплуатации сооружения.

При расчетах оснований трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений коэффициент (_t следует принимать равным 0,8.

4.11. Передача на фундаменты проектных нагрузок допускается, как правило, при температуре грунтов в основании сооружения не выше установленных на эксплуатационный период расчетных значений. В необходимых случаях следует предусматривать мероприятия по предварительному (до загружения фундаментов) охлаждению пластичномерзлых грунтов (п. 3.14) до установленных расчетом значений температуры.

При соответствующем обосновании расчетом основания по деформациям допускается загружать фундаменты при температурах грунта выше расчетных, но не выше значений: Т = Т_bf ( 0,5( С ( для песчаных и крупнообломочных грунтов и Т = Т_bf ( 1( С ( для пылевато-глинистых, где T_bf ( температура начала замерзания грунта (п. 5 обязательного приложения 1). Несущая способность основания F_u в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (10), принимая коэффициент (_t по расчету, но не более 1,2.

4.12. Расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е определяются расчетом теплового взаимодействия сооружения с вечномерзлыми грунтами основания в периодически установившемся тепловом режиме с учетом переменных в годовом периоде условий теплообмена на поверхности, формы и размеров сооружения, глубины заложения и расположения фундаментов в плане, а также теплового режима сооружения и принятых способов и средств сохранения мерзлого состояния грунтов основания.

При расчетах вечномерзлых оснований по несущей способности деформациям расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е следует принимать равными:

Т_m ( максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента z_d, отсчитываемой от верхней поверхности вечномерзлого грунта;

Т_е ( максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента z_d  температуре вечномерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);

T_z ( температура вечномерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Т_е.

4.13. Для оснований свайных, столбчатых и других видов фундаментов сооружений с холодным (вентилируемым) подпольем, опор трубопроводов, линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений, кроме оснований опор мостов, расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е допускается определять по формулам:

для оснований сооружений с холодным подпольем под серединой сооружения

;                (6)

под краем сооружения

;    (7)

под углами сооружения

,    (8)

для оснований опор линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений и трубопроводов

T_m,z,e = (T₀ ( T_bf)(_m,z,ek_ts + T_bf                          (9)

где    Т’_о ( расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности вечномерзлого грунта в основании сооружения, ( С, определяемая согласно обязательному приложению 4;

T_bf  ( температура начала замерзания грунта, ( С, определяемая согласно обязательному приложению 1;

Т_о ( расчетная среднегодовая температура грунта, ( С, определяемая согласно обязательному приложению 3;

(_m, (_z, (_e ( коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемых по табл. 4 в зависимости от значения параметра , с^0,5 (ч^0,5), где z ( глубина от поверхности вечномерзлого грунта, м;

c_f ( объемная теплоемкость, Дж/ (м³(( С) [ккал/(м³(( С), и (_f ( теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м³(( С) определяемые согласно обязательному приложению 1;

k₁, k₂ и k₃ ( коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по табл. 5 в зависимости от отношений z/В и L/В, L и В ( соответственно длина и ширина сооружения, м;

k_ts ( коэффициент теплового влияния изменения поверхностных условий при возведении фундаментов линейных сооружений, принимаемый по табл. 6 в зависимости от вида и глубины заложения фундаментов z, м.

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

4.14. Расчетные температуры вечномерзлых грунтов основания без учета теплового влияния сооружения определяются по формуле

T_m,z,e = (T₀ ( T_bf) (_m,z,e + T_bf                            (10)

где обозначения те же, что в формуле (6).

4.15. Расчетные температуры грунтов оснований фундаментов, охлаждаемых системой вентилируемых труб, каналов или полостей в фундаментах (п. 3.12), следует определять из совместного теплотехнического расчета основания и параметров системы охлаждения исходя из условия:

,                                      (11)

где Т’_о ( расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности вечномерзлого грунта в основании сооружения, отвечающая проектному положению границы сезонного оттаивания грунтов, включая грунты подсыпки.

При равномерном расположении охлаждающих труб или каналов под всей площадью сооружения расчетные температуры грунтов в его основании Т_m, T_z и Т_е допускается определять как для сооружений с холодным подпольем (п. 4.13) при среднем по площади сооружения значении температуры Т’_о.

4.16. Несущая способность основания одиночной сваи F_u по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой определятся по формуле

,                                      (12)

где k ( коэффициент, учитывающий различие в условиях работы опытной и проектируемых свай и определяемый по формуле

k = F_u,p/F_u,t,                                        (13)

здесь F_u,p и F_u,t ( значение несущей способности соответственно проектируемой и опытной свай, рассчитанные по формулам (3) или (4) по значениям R и R_af, принимаемым по таблицам рекомендуемого приложения 2: для проектируемой сваи ( при расчетных температурах грунта, устанавливаемых согласно указаниям пп. 4.8 и 4.12, а для опытной сваи ( при температурах, измеренных при испытании;

              F_u,n ( нормативное значение предельно длительного сопротивления основания опытной сваи статической нагрузке, определяемое по данным испытания сваи в соответствии с ГОСТ 24546(81 с учетом требований ГОСТ 20522(75;

                   (_g ( коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,1.

4.17. Несущую способность основания столбчатого фундамента, нагруженного внецентренно сжимающей нагрузкой, допускается определять в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83. При этом эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок на уровне подошвы фундамента следует определять с учетом смерзания грунта с боковой поверхностью нижней ступени фундамента по формулам:

e_l = (M_e ( M_af)/F,                                    (14)

e_b = (M_b ( M_af)/F,                                    (15)

где e_l и e_b ( соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок относительно осей прямоугольной подошвы фундамента со сторонами l и b, м (см);

M_e и M_b ( соответственно моменты внешних сил от расчетных нагрузок относительно тех же осей, кН(м (кгс(см);

F ( расчетная вертикальная нагрузка, кН (кгс), от сооружения на основание, включая вес фундамента и грунта, лежащего на его уступах;

M_af ( часть момента внешних сил, кН(м (кгс(см), воспринимаемая касательными силами смерзания вечномерзлого грунта с боковыми поверхностями нижней ступени фундамента высотой h_p и вычисляемая по формуле

M_af = (_t(_cR_af h_plb,                 (16)

здесь (_t и (_c ( обозначения те же, что в формуле (3);

R_af ( расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу, кПа (кгс/см²), принимаемое по п. 4.8.

При эксцентриситете нагрузки относительно одной оси фундамента (e_b = 0) допускается M_af, кН(м (кгс(см), определять по формуле

M_af = (_t(_cR_afh_pl(b + 0,5l),                                 (17)

где l ( сторона подошвы фундамента, параллельная плоскости действия момента, м(см).

Для мерзлых пылевато-глинистых грунтов, а также для мелких и пылеватых песков допускается принимать угол внутреннего трения ( = 0 и определять несущую способность основания F_u, кН (кгс), при внецентренной вертикальной нагрузке по формуле

Fu = (_t(_c(R + q)l’b’,                                 (18)

где R ( расчетное давление на мерзлый грунт, кПа (кгс/см²), принимаемое по указаниям п. 4.8;

q ( пригрузка со стороны возможного выпора грунта, кПа (кгс/см²) за вычетом давления от веса грунта на глубине 2,5 м, принимаемого равным 50 кПа (0,5 кгс/см²);

l’ и b’ ( приведенные размеры сторон прямоугольного фундамента, м (см), определяемые по формулам:

l’ = l ( 2e_l;                                         (19)

b’ = b ( 2e_b.                                         (20)

Значения e_l и e_b определяются соответственно по формулам (9) и (10).

4.18. Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных нагрузок и изгибающих моментов следует производить из условия совместной работы сваи и основания с учетом мерзлотно-грунтовых условий в соответствии с рекомендуемым приложением 6.

4.19. Расчет фундаментов, воспринимающих значительные горизонтальные усилия, следует производить на плоский сдвиг в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83.

4.20. Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) производится исходя из условия

s_f ( s_u,                                              (21)

где s_f ( деформация пластичномерзлого основания под нагрузкой от сооружения, определяемая согласно указаниям пп. 4.21 и 4.22;

s_u ( предельно допустимая деформация основания сооружения за расчетный срок его эксплуатации.

4.21. Осадки оснований фундаментов, возводимых на пластичномерзлых грунтах, следует определять:

а) для столбчатых фундаментов ( в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01(83, применяя расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины с учетом указаний п. 4.22;

б) для свайных фундаментов ( по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой, а для кустов свай ( согласно указаниям СНиП 2.02.03(85 с определением осадок условного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины.

Расчетные деформационные характеристики пластичномерзлых грунтов (коэффициент сжимаемости (_f или модуль деформации E_f) следует принимать по данным компрессионных испытаний  соответствии с ГОСТ 24586(81 при расчетной температуре грунта, устанавливаемой по формуле (10).

4.22. Осадки оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземными льдами, а также в случаях загружения фундаментов при температуре грунтов основания выше расчетных значений, принятых для установившегося эксплуатационного режима (п. 4.11), следует определять с учетом изменения деформационных характеристик грунтов в зависимости от температуры и времени, а также развития пластических деформаций льда, согласно указаниям п. 5.8 и рекомендуемого приложения 7.

Расчет оснований и фундаментов при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II

4.23. Расчет оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) надлежит производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83, для свайных фундаментов ( в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03(85, с учетом указаний пп. 4.37(4.39.

4.24. Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) следует производить, как правило, с учетом совместной работы основания и фундаментов (сооружения). Расчет оснований по деформациям без учета совместной работы основания и сооружения следует производить в случаях, предусмотренных СНиП 2.02.01(83, а также для выбора принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований и необходимых мероприятий для уменьшения деформаций основания.

4.25. Расчеты оттаивающих оснований по деформациям необходимо производить в пределах расчетной глубины оттаивания грунтов в основании сооружения за заданный срок его эксплуатации t_u с учетом развития зоны оттаивания во времени.

Расчетную глубину оттаивания грунтов в основании сооружения следует определять на основании расчета теплового взаимодействия сооружения с вечномерзлым грунтом с учетом формы, размеров и теплового режима сооружения, температуры и теплофизических свойств грунтов основания.

Для простых по форме сооружений с равномерной по площади температурой, в том числе для заглубленных сооружений, расчетную глубину оттаивания грунтов в их основании Н допускается определять по рекомендуемому приложению 8.

4.26. Расчет оснований по деформациям без учета совместной работы оттаивающего основания и фундаментов (сооружения) надлежит производить исходя из условия

s ( s_u,                                               (22)

где s ( совместная деформация основания и сооружения при оттаивании грунтов в процессе эксплуатации сооружения под воздействием собственного веса грунта и дополнительной нагрузки от сооружения в пределах расчетной глубины оттаивания Н;

s_u ( предельно допустимое значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое согласно СНиП 2.02.01(83, а для мостов ( СНиП 2.05.03-84.

4.27. Расчет оснований и фундаментов по деформациям с учетом совместной работы основания и сооружения следует производить исходя из условия

,                                      (23)

где F_f ( расчетные усилия, возникающие в элементах конструкций фундаментов (сооружения) при неравномерных осадках оттаивающего основания;

F_fd ( предельные значения сопротивления элементов конструкции сооружения, рассчитываемые по нормам проектирования соответствующих конструкций;

(_c ( коэффициент условий работы системы "основание-сооружение", принимаемый равным 1,25;

(_n ( коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,0; 0,95 и 0,9 соответственно для сооружений I, II и III классов ответственности.

Расчет усилий в элементах фундаментных конструкций и реактивных давлений грунтов следует выполнять, как правило, численными методами на основании уравнений строительной механики с учетом зависимостей реактивных давлений от неравномерных осадок основания. При этом оттаивающее основание допускается рассматривать как линейно-деформируемый слой конечной толщины. Допускается применять другие расчетные схемы, в том числе с использованием вероятностных методов расчета, учитывающих статистическую неоднородность основания. При расчете оснований и фундаментов по деформациям среднее давление на основание под подошвой фундамента от основного сочетания нагрузок не должно превышать расчетного давления на основание R, определяемого в соответствии со СНиП 2.02.01(83 по расчетным характеристикам оттаивающих грунтов.

4.28. Осадку оттаивающего в процессе эксплуатации сооружения основания следует определять по формуле

s = s_th + s_p,                                         (24)

где s_th ( составляющая осадки основания, обусловленная действием собственного веса оттаивающего грунта, определяемая по указаниям п. 4.29;

s_p ( составляющая осадки основания, обусловленная дополнительным давлением на грунт от действия веса сооружения, определяемая по указаниям п. 4.31.

4.29. Составляющую осадки основания s_th, м (см), надлежит определять по формуле

,                          (25)

где     n ( число выделенных при расчете слоев грунта;

A_th,i и ( ( коэффициент оттаивания, доли единицы, и коэффициент сжимаемости, кПа⁽¹ (см²/кгс), i-го слоя оттаивающего грунта, принимаемые по экспериментальным данным согласно указаниям п. 4.30;

(_zg,i ( вертикальное напряжение от собственного веса грунта в середине i-го слоя грунта, кПа (кгс/см²), определяемое расчетом для глубины z_i от уровня планировочных отметок с учетом взвешивающего действия воды;

h_i ( толщина i-го слоя оттаивающего грунта, м(см).

Примечание. Взвешивающее действие воды при определении s_th следует учитывать для водопроницаемых грунтов, залегающих ниже расчетного уровня подземных вод, но выше водоупора.

4.30. Коэффициенты оттаивания A_th и сжимаемости оттаивающего грунта ( надлежит устанавливать, как правило, по результатам полевых испытаний мерзлых грунтов горячим штампом по методике ГОСТ 23253(78. Если значения A_th и ( получены по данным лабораторных испытаний грунтов, то расчетные значения их при определении осадок оттаивающего основания следует умножать на поправочный коэффициент k_i = 1 + (i_i, где (i_i разность между суммарной льдистостью i-го слоя грунта и льдистостью испытанного образца, взятого из этого слоя. Допускается вводить поправки за неполное смыкание макропор и набухание оттаивающего грунта, если это подтверждено экспериментальными данными.

4.31. Составляющую осадки основания s_p, м (см), при расчетной схеме в виде линейно-деформируемого слоя конечной толщины следует определять по формуле

,                    (26)

где p_o ( дополнительное вертикальное давление на основание под подошвой фундамента, кПа (кгс/см²);

   b ( ширина подошвы фундамента, м (см);

 k_h ( безмерный коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от отношения z/b, где z ( расстояние от подошвы фундамента до нижней границы зоны оттаивания или кровли непросадочного при оттаивании грунта, м (см);

(_i ( коэффициент сжимаемости i-го слоя грунта, кПа⁽¹ (см²/кгс);

k_(,i ( коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от отношения z/b, где z ( расстояние от подошвы фундамента до середины i-го слоя грунта, м (см);

k_i и k_i(1 ( коэффициенты, определяемые по табл. 8 в зависимости от отношений l/b, z_i /b и z_i(1/b, где z_i  и z_i(1 ( расстояние от подошвы фундамента соответственно до подошвы и кровли i-го слоя грунта, м (см).

Примечание. Расчет развития осадок оттаивающего основания во времени следует производить по скорости протаивания грунтов под сооружением, определяемой теплотехническим расчетом.

Таблица 7

Таблица 8

4.32. Осадку основания s при предварительном оттаивании или замене льдистых грунтов до глубины h_b,th для уменьшения деформаций основания (п. 3.25), а также в случаях, когда слой сезонного промерзания(оттаивания не сливается с вечномерзлым грунтом, следует определять по формуле

s = s_p,th + s_ad,                                      (27)

где s_p,th ( осадка уплотнения предварительно оттаянного, замененного или естественного немерзлого слоя грунта толщиной h_b,th под воздействием веса сооружения, определяемая в соответствии со СНиП 2.02.01(83;

s_ad ( дополнительная осадка основания при оттаивании вечномерзлых грунтов в процессе эксплуатации сооружения, определяемая по формуле (25) для интервала глубин d ( h_b,th, где d ( расчетная глубина оттаивания грунта, считая от уровня планировки под зданием, устанавливаемая теплотехническим расчетом по указаниям рекомендуемого приложения 8.

Глубину предварительного оттаивания или замены грунтов основания h_b,th следует устанавливать исходя из условия

s_p,th + s_ad ( s_u,                                     (28)

где s_u ( предельно допустимая для данного сооружения осадка основания, принимаемая по п. 4.26.

4.33. Крен фундамента i на оттаивающем основании, вызванный внецентренными нагрузками, неравномерным оттаиванием и неоднородностью грунтов, а также влиянием близко расположенных фундаментов, следует определять по формуле

i = (s_a ( s_b)/b,                                      (29)

где s_a и s_b ( осадка краев фундамента;

b ( размер фундамента в направлении крена.

4.34. Расчет гибких ленточных фундаментов на оттаивающих в процессе эксплуатации сооружения грунтах надлежит производить с учетом переменной по длине фундамента осадки основания, обусловленной неравномерным оттаиванием грунтов под сооружением. При определении реактивных давлений оттаивающего грунта на подошву фундамента допускается рассматривать оттаивающий грунт как линейно-деформируемое основание, характеризуемое переменным по длине фундамента коэффициентом постели.

4.35. Осадку s свайных фундаментов из висячих свай, погруженных в предварительно оттаянные грунты, в том числе при их локальном оттаивании (п. 3.26), следует определять как для условного фундамента, границы которого принимаются согласно СНиП 2.02.03(85. При этом следует учитывать возможность проявления отрицательных (негативных) сил трения по периметру условного фундамента или по поверхности отдельных свай (п. 4.38), а также воздействие горизонтальных усилий на фундаменты в периферийных частях зоны оттаивания.

4.36. Расчет свай-стоек по несущей способности при опирании их на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты следует производить исходя из условия

,                                (30)

где F ( расчетная нагрузка на сваю, кН (кгс);

F_u ( несущая способность (сила предельного сопротивления) основания одиночной сваи, кН (кгс), определяемая по указаниям п. 4.37;

(_k ( коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03(85 в зависимости от вида сооружения, конструкции фундаментов и принятого способа определения несущей способности свай;

(_p ( коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности свай в пределах зоны оттаивания, определяемый по опытным данным с учетом способов погружения свай; допускается принимать: (_k = 1 ( для буронабивных и буроопускных свай с цементно-песчаным заполнителем пазух и (_p = 0,7 ( для буроопускных свай с пылевато-глинистым заполнителем пазух;

F_neg ( отрицательная (негативная) сила трения, кН (кгс), определяемая по указаниям п. 4.38.

4.37. Несущая способность (силу предельного сопротивления) основания сваи-стойки F_u, кН (кгс), следует определять по формулам:

для защемленных свай-стоек, заделанных в невыветрелый скальный грунт не менее чем на 0,5 м

;                                (31)

для незащемленных свай-стоек

,                                      (32)

где R_c,n ( нормативное значение временного сопротивления грунта под нижним концом сваи одноосному сжатию в оттаявшем водонасыщенном состоянии, кПа (кгс/см2);

А ( площадь опирания сваи на грунт, м² (см²), принимаемая для незащемленных свай-стоек сплошного сечения или полых, нижний конец которых заполнен в пределах высоты трех диаметров бетоном, равной площади поперечного сечения брутто; для защемленных свай-стоек ( площади поперечного сечения нижней части (забоя) скважины;

(_g ( коэффициент надежности по грунту, принимаемый: для незащемленных свай-стоек равным 1,0, для защемленных ( 1,4;

l_d и d_r ( соответственно глубина заделки сваи в скальный грунт и наибольшее поперечное сечение заделанной части сваи, м (см).

4.38. Отрицательную (негативную) силу трения оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи

,                                (33)

где u_p ( периметр поперечного сечения сваи, м (см);

f_n,i ( отрицательное трение i-го слоя оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи, кПа (кгс/см²), определяемое по опытным данным; допускается принимать расчетные значения f_n,i по табл. 2 СНиП 2.02.03(85;

h_i ( толщина i-го слоя оттаивающего грунта.

4.39.  Расчет свайных фундаментов по прочности материала свай следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03(85. Сваи-стойки по прочности материала следует рассчитывать с учетом воспринимаемых ими отрицательных сил трения F_neg.

Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения

4.40. Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так и для условий периода строительства, если до передачи на фундаменты проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.

4.41. Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию

,                                (34)

где (_fh ( расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см²), принимаемая согласно указаниям п. 4.42;

 A_fh ( площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания(оттаивания грунта, м² (см²);

F ( расчетная нагрузка на фундамент, кН (кгс), принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т. п.);

F_r ( расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН (кгс), принимаемое по указаниям п. 4.43;

(_c ( коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

(_n (  коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1, а для фундаментов опор мостов ( 1,3.

4.42. Расчетную удельную касательную силу морозного пучения  (_fh, кПа (кгс/см²), следует определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III классов ответственности значения (_fh допускается принимать по табл. 9 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов d_th.

Таблица 9

4.43. Расчетное значение силы F_r, кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:

при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I

;                                (35)

при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II

,                                      (36)

где u ( периметр сечения поверхности сдвига, м (см), принимаемый равным: для свайных и столбчатых фундаментов без анкерной плиты ( периметру сечения фундамента; для столбчатых фундаментов с анкерной плитой ( периметру анкерной плиты;

R_af,i ( расчетное сопротивление i-го слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), принимаемое по таблицам рекомендуемого приложения 2;

h_i ( толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания(оттаивания, м (см);

f_i ( расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа (кгс/см²), принимаемое в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03(85.

4.44. Заанкеренный столбчатый фундамент должен быть проверен на отрыв силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление F_fh, кН (кгс), разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле

F_fh = (_fhA_fh ( F,                                     (37)

где A_fh ( площадь боковой поверхности сбойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания(оттаивания грунта, м² (см²).

4.45. Поверхностные и малозаглубленные фундаменты, закладываемые в слое сезонного промерзания(оттаивания грунтов, следует рассчитывать по устойчивости на действие нормальных сил морозного пучения и по деформациям.

Устойчивость фундаментов на действие нормальных сил морозного пучения проверяется по формуле

,                                (38)

где p_fh ( удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента, кПа (кгс/см²), устанавливаемое по опытным данным;

 А_f ( площадь подошвы фундамента, м² (см²).

Остальные обозначения те же, что в формуле (34).

Расчет по деформациям следует производить с учетом совместной работы сооружения и неравномерно выпучиваемого основания. При этом возникающее в результате неравномерных поднятий и опусканий фундаментов дополнительные усилия в конструкциях сооружения не должны превышать предельно допустимых значений, а крены и прогибы не препятствовать нормальной эксплуатации сооружения.

5. Особенности проектирования оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах

5.1. При проектировании оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах следует предусматривать использование таких грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. В случаях необходимости использования сильнольдистых грунтов по принципу II должны обязательно предусматриваться мероприятия по их предварительному оттаиванию или замене льдистых грунтов на непросадочные на расчетную глубину согласно указаниям пп. 3.26 и 4.32.

5.2. Для предотвращения деформаций поверхности планировки у сооружений и развития термокарста вследствие оттаивания подземных льдов или сильнольдистых грунтов, залегающих на небольшой глубине от поверхности, необходимо предусматривать устройство теплоизоляционной подсыпки в пределах всей застраиваемой площадки. Толщина подсыпки h_s определяется теплотехническим расчетом условия сохранения природного положения верхней поверхности вечномерзлого грунта или ее повышения. Для сплошных подсыпок значение h_s, м, допускается определять по формуле

,                                (39)

где d_th,n и d_ths,n ( нормативные глубины сезонного оттаивания соответственно природного грунта и грунта подсыпки, м, определяемые согласно обязательному приложению 3;

d’_th ( допустимая глубина сезонного оттаивания природного грунта под подсыпкой, м.

Требования к материалу подсыпок, способам их укладки и уплотнения устанавливаются в проекте с учетом местных условий и указаний пп. 3.23 и 3.34.

5.3. Основания фундаментов, закладываемых в пределах толщины подсыпки, следует рассчитывать по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01(83. При этом расстояние от цоколя сооружения до бровки подсыпки должно быть не менее 3 м, а крутизна откосов подсыпки не более 1:1,75 ( для песков и 1:2 ( для прочих материалов.

Если столбчатые или ленточные фундаменты устанавливаются на вечномерзлые грунты, содержащие подземные льды, между их подошвой и слоем подземного льда должна быть прослойка природного грунта или искусственно уложенная с уплотнением грунтовая подушка. Толщину этой прослойки (подушки) следует принимать исходя из расчета основания по деформации, но не менее четверти ширины подошвы фундамента.

5.4. При устройстве свайных фундаментов на участках с сильнольдистыми грунтами и подземными льдами следует применять буроопускные сваи с заливкой известково-песчаных или цементно-песчаных растворов с расстоянием в осях не менее двух диаметров скважины. Сваи не должны опираться на прослои льда, а под их торцом следует устраивать уплотненную грунтовую подушку толщиной не менее диаметра сваи.

5.5. Расчет оснований по несущей способности следует производить:

для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах ( по указаниям п. 5.7;

для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах ( по указаниям п. 5.9, а в подземных льдах ( по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

5.6. Расчет оснований по деформациям следует производить:

для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах ( по указаниям п. 5.8;

для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах и подземных льдах ( по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

5.7. Силу предельного сопротивления (несущую способность) основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах следует определять по указаниям п. 4.7, при этом значения R и R_af допускается принимать по таблицам 2 и 3 рекомендуемого приложения 2.

5.8. Осадку основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах s следует определять по формуле

s = s_p + s_t                                     (40)

где s_p ( осадка, обусловленная уплотнением основания под нагрузкой, определяемая по указаниям п. 1 рекомендуемого приложения 7;

s_t ( осадка, обусловленная пластичновязким течением грунта за заданный срок эксплуатации сооружения, определяемая по формуле

s = t_u(,                                              (41)

здесь t_u ( заданный срок эксплуатации здания (сооружения), год;

( ( скорость осадки, м/год (см/год), определяемая сходя из модели линейно или нелинейновязкого полупространства; допускается определять по рекомендуемому приложению 7.

5.9. Несущую способность основания свайного фундамента F_u в сильнольдистых грунтах следует определять, как правило, по данным полевых испытаний свай. Допускается определять несущую способность сваи расчетом в соответствии с указаниями пп. 4.7 и 4.8 по наименьшему значению F_u, полученному по условиям ее сопротивления сдвигу по грунтовому раствору и сдвигу грунтового раствора по контакту с льдистым грунтом. В последнем случае значение F_u, кН (кгс), следует рассчитывать по формуле

,        (42)

где (_t и (_c ( обозначения те же, что и в формуле (3);

R ( расчетное сопротивление сильнольдистого грунта или льда под нижним концом сваи, кПа (кгс/см²), определяемое для сильнольдистых грунтов интерполяцией между значениями R по табл. 1 и 7 рекомендуемого приложения 2, а для льдов ( по табл. 7 того же приложения;

A_w ( площадь поперечного сечения скважины, м² (см²);

i_i,j ( льдистость за счет ледяных включений j-го слоя грунта;

R_shj; R_sh,i,j ( расчетные сопротивления сдвигу грунтового раствора по вечномерзлому грунту и грунтового раствора по льду для середины i-го слоя, кПа (кгс/см²), принимаемые соответственно по табл. 4 и 7 рекомендуемого приложения 2;

A_shj ( площадь поверхности сдвига в j-ом слое, определяемая в зависимости от диаметра скважины, м² (см²).

Если прочность смерзания грунтового раствора с поверхностью сваи R_af < R_sh, то расчет несущей способности сваи F_u по формуле (42) следует производить при значениях R_sh = R_af, принимая площадь поверхности сдвига в i-ом слое грунта A_shj равной площади поверхности сваи в этом слое.

Примечание. В случаях, когда под торцом сваи предусматривается устройство грунтовой подушки, то значение R в формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42), как для сваи, диаметр которой равен диаметру скважины, а длина ( толщине подушки.

6. Особенности проектирования оснований и фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах

6.1. Для проектирования фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах материалы изысканий должны содержать данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности, а также о химическом составе водно-растворимых солей.

Засоленные вечномерзлые 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.

Примечание. 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.

6.2. Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании таких грунтов в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно основным указаниям пп. 3.10(3.23 с учетом следующих особенностей:

а) температура начала замерзания засоленных грунтов T_bf ниже температуры замерзания аналогичных видов незасоленных грунтов и ее следует устанавливать опытным путем с учетом указаний обязательного приложения 1;

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. 2.3;

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.

6.3. 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.

6.4. Несущую способность оснований столбчатых и свайных фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании их по принципу I следует определять согласно указаниям пп. 4.7(4.8. При этом расчетные значения сопротивления грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания R и R_af надлежит принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений III класса ответственности, а также при привязке типовых проектов к местным условиям, значения R и R_af допускается принимать по табл. 5 и 6 рекомендуемого приложения 2.

6.5. При расчетах несущей способности оснований буроопускных свай засоленность грунтового раствора и сопротивления сдвигу по поверхности сваи R_af следует принимать по засоленности и значениям R_af 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.

Примечание. Для опускных и буроопускных свай расчетные значения R_af допускается принимать при средневзвешенном значении засоленности грунтов по длине сваи.

6.6. Расчет оснований и фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах по деформациям следует производить согласно указаниям пп. 4.20(7.21 как на пластичномерзлых грунтах.

6.7. 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 вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II.

6.8. Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании их в качестве оснований сооружений по принципу II следует проектировать в соответствии с указаниями пп. 3.24(3.32 и требованиями СНиП 2.02.01(83, СНиП 2.02.03(85 и СНиП 2.03.11(85.

7. Особенности проектирования оснований и фундаментов на биогенных вечномерзлых грунтах

7.1. Основания и фундаменты на биогенных вечномерзлых грунтах (заторфованных и торфах), а также на грунтах с примесью органических остатков надлежит проектировать в соответствии с указаниями разд. 4 и требованиями СНиП 2.02.01-83 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.

7.2. 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.

7.3. Расчет несущей способности оснований столбчатых и свайных фундаментов на биогенных грунтах при их использовании по принципу I производится согласно указаниям пп. 4.7(4.8. При этом расчетные значения сопротивления этих грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R и R_af следует принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений III класса ответственности, а также для предварительных расчетов оснований значения R и R_af допускается принимать по табл. 8 рекомендуемого приложения 2.

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.

7.4.  Расчет оснований, сложенных биогенными грунтами, по деформациям надлежит производить: столбчатых ( по указаниям пп. 4.20(4.21; свайных ( по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

7.5. Основания и фундаменты на биогенных грунтах при использовании таких грунтов в качестве оснований по принципу II необходимо проектировать в соответствии с указаниями пп. 3.24(3.32 и требованиями СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.02.03-85.

8. Особенности проектирования оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах в сейсмических районах

8.1. Основания и фундаменты сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах на площадках с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует проектировать с учетом требований СНиП II-7-81, СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.05.03-84 и требований настоящих норм.

8.2. Для сейсмических районов с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует предусматривать использование вечномерзлых 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.

8.3. 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.

8.4. Расчет оснований и фундаментов по несущей способности на вертикальную нагрузку с учетом сейсмических воздействий следует производить согласно указаниям п. 4.6, при этом силу предельного сопротивления основания надлежит определять с учетом указаний пп. 8.5(8.6, а коэффициент надежности (_n принимать:

при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I ( по указаниям п. 4.6;

при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II ( для фундаментов на естественном основании ( (_n = 1,5, а для свайных ( по требованиям СНиП 2.02.03-85.

8.5. Несущую способность вертикально нагруженной висячей сваи F_u, а также столбчатого фундамента при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I, с учетом сейсмических воздействий следует определять согласно указаниям п. 4.7; при этом расчетное сопротивление грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R_af 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. 10.

Таблица 10

Для свай в пластичномерзлых грунтах значение R_af следует принимать равным нулю в пределах от верхней границы вечномерзлых грунтов до расчетной глубины h_d, м (см), определяемой по формуле

,                                      (43)

где (₍ ( коэффициент деформации системы "свая-грунт", определяемый по результатам испытаний в соответствии с п. 8.6.

8.6. Расчет свай по прочности материала на совместное действие расчетных усилий (продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы) при использовании вечномерзлых оснований по принципу I следует производить в зависимости от расчетных значений сейсмических нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 с учетом указаний п. 4.18. При этом для свай в пластично-мерзлых грунтах коэффициент деформации системы "свая-грунт" (₍ м⁽¹ (см⁽¹), следует определять по результатам испытаний свай статической горизонтальной нагрузкой по формуле

,                                (44)

где F_h ( горизонтальная нагрузка, кН (кгс), принимаемая равной 0,7F_h,u;

здесь F_h,u ( горизонтальная предельная нагрузка, кН (кгс), в уровне поверхности грунта, при которой перемещение испытуемой сваи начинает возрастать без увеличения нагрузки;

u₀ ( горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м (см), 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 воздействия;

E_b ( модуль упругости материала свай, кПа (кгс/см²);

  I ( момент инерции сечения сваи, м⁴ (см⁴).

8.7. Проверку основания столбчатого фундамента на горизонтальную и внецентренно сжимающую нагрузки с учетом сейсмических воздействий при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I следует производить на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента с учетом указаний п. 4.17.

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.

8.8. Расчет оснований и фундаментов с учетом сейсмических воздействий при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II необходимо производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и указаниями пп. 4.23(4.37 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.

9. Особенности проектирования оснований и фундаментов мостов и труб под насыпями

9.1. Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями (труб), возводимых на территориях распространения вечномерзлых грунтов, следует проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в настоящем разделе.

9.2. 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 вечномерзлые 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.

9.3. Нагрузки и воздействия на фундаменты мостов и труб следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84.

9.4. В основаниях фундаментов мостов вечномерзлые 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 вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II для фундаментов мелкого заложения и свайных должна определяться исходя из общих требований пп. 3.3, 3.4 и 3.6.

9.5. Прогноз изменений температурного режима вечномерзлых 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.

9.6. 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.

9.7. Фундаменты мостов при использовании вечномерзлых 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, корчеходом или другими неблагоприятными воздействиями.

Фундаменты мелкого заложения (на естественном основании) допускается проектировать для мостов, возводимых, как правило, на используемых по принципу II вечномерзлых 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.

9.8. Вечномерзлые 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.

9.9. 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 разд. 12 СНиП 2.02.01-83, а подошва расположенного в грунте ростверка свайных фундаментов ( не менее чем на 0,25 м ниже расчетной глубины сезонного промерзания(оттаивания грунтов.

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.

9.10. В подверженных 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.

9.11. 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 вечномерзлые грунты.

9.12. Расчеты оснований фундаментов мостов и труб следует производить:

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

б) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II, а пылевато-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 вечномерзлые грунты, используемые по принципу I, за исключением пластичномерзлых пылевато-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.

9.13. Расчет основания свай для фундаментов опор мостов по несущей способности вечномерзлых грунтов, используемых по принципу I, следует производить согласно указаниям пп. 4.6 и 4.7. При этом значение (_n в формуле (2) 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 (3) допускается принимать равным 1,0.

Для кратковременной части нагрузок расчетные значения R и R_af исходя из указаний п. 4.8 допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t, 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 (3) следует принимать равным 1,0.

9.14. Расчет оснований свайных фундаментов по несущей способности вечномерзлых грунтов, используемых по принципу II, следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85. При этом расчетное сопротивление оттаивающих грунтов под торцом свай следует принимать по СНиП 2.02.03-85, как для буровых свай.

Расчет по несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения на вечномерзлых грунтах, используемых по принципу II, надлежит производить по СНиП 2.05.03-84.

9.15. 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.

9.16. Фундаменты мостов, возводимых на вечномерзлых 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.

9.17. 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.

9.18. 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. 8.4(8.8.

Приложение 1

Обязательное

Физические и теплофизические характеристики вечномерзлых грунтов

1. В состав физических и теплофизических характеристик, определяемых для вечномерзлых грунтов, входят:

а) суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m;

б) суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot и льдистость мерзлого грунта за счет включений льда i_i;

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

г) влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w;

д) температура начала замерзания грунта T_bf;

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

ж) теплота таяния (замерзания) грунта z₍;

2. Суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m определяются в соответствии с ГОСТ 5180(84.

3. Суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot, льдистость мерзлого грунта за счет включений льда w_m и степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой S_r определяются в соответствии с ГОСТ 25100(82.

4. Влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w определяется, как правило, опытным путем. В случаях, предусмотренных п. 2.10, значения w_w, доли единицы, для незасоленных мерзлых грунтов допускается определять по формуле

w_w = k_ww_p,                                      (1)

где k_w  ( коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от числа пластичности I_p и температуры грунта Т, ( С;

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

Таблица 1

Значения коэффициента k_w

5. Температура начала замерзания грунта T_bf ( С, характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Для незасоленных песчаных и крупнообломочных грунтов значение T_bf принимается по ГОСТ 25100(82 равным 0 ( С. Температуру начала замерзания пылевато-глинистых, засоленных и биогенных (заторфованных) грунтов T_bf следует устанавливать опытным путем. Для предварительных расчетов мерзлых оснований значение T_bf допускается принимать по табл. 2 в зависимости от вида грунта и концентрации порового раствора с_ps, доли единицы, определяемой по формуле

,                                (2)

где D_s ( степень засоленности грунта, доли единицы, устанавливаемая по ГОСТ 25100(82;

w_tot ( суммарная влажность мерзлого грунта, доли единицы.

Таблица 2

Температура начала замерзания грунта T_bf

6. Теплофизические характеристики грунта (теплопроводность ( и объемная теплоемкость С) определяются опытным путем в соответствии с ГОСТ 26263(84. В случаях, предусмотренных п. 2.9, расчетные значения теплофизических характеристик песчаных и пылевато-глинистых грунтов, включая заторфованные и гравелистые, допускается принимать по табл. 3 в зависимости от влажности и плотности сухого грунта (скелета грунта) (_d.

Таблица 3

Расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в талом и мерзлом состоянии

7. Теплота таяния (замерзания) грунта z₍ принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда (замерзания воды) в единице объема грунта. Значение z₍, Дж/м³ (ккал/м³), определяется по формуле

z₍ = z₀(w_tot ( w_w)(_d,                                 (3)

где z_o = 3,35(10⁵ Дж/кг (80 ккал/кг) ( удельная теплота фазовых превращений вода(лед в расчете на единицу массы;

(_d ( плотность сухого грунта (скелета грунта), кг/м³.

Приложение 2

Рекомендуемое

Расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов

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

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

2. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения R, R_af и R_sh по табл. 1(8 настоящего приложения.

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

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

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

3. Значения R_af в табл. 3, 6 и 8 следует умножать на коэффициент (_af зависящий от вида поверхности смерзания и принимаемый равным:

4. Значения R_sh в табл. 4 и 8 следует умножать на коэффициент (_sh равный:

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

Таблица 1

Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи

Таблица 2

Расчетные давления на мерзлые грунты R под подошвой столбчатого фундамента

Таблица 3

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхности смерзания R_af

Таблица 4

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh

Таблица 5

Расчетные давления на мерзлые засоленные грунты R под нижним концом сваи

Таблица 6

Расчетные сопротивления мерзлых засоленных грунтов сдвигу по поверхностям смерзания R_af

Таблица 7

Расчетные давления на лед R под нижним концом сваи и расчетные сопротивления льда сдвигу по поверхности смерзания с грунтовым раствором R_sh,i

Таблица 8

Расчетные давления на мерзлые биогенные грунты R под подошвой столбчатого фундамента и нижним концом сваи, расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по поверхности смерзания R_af и расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh

Приложение 3

Обязательное

Среднегодовая температура и глубина сезонного оттаивания и промерзания грунта

1. Нормативная глубина сезонного оттаивания грунта d_th,n м, определяется по данным натурных наблюдений по формуле

,                           (1)

где d’_th ( наибольшая глубина сезонного оттаивания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с ГОСТ 26262(84;

k_w,c и k_w ( коэффициенты, принимаемые по табл. 1 в зависимости от суммарной влажности грунта w_tot, устанавливаемой согласно указаниям п. 5 на период эксплуатации сооружения, и влажности грунта в период наблюдений;

T_bf ( температура начала замерзания грунта, ( С, определяемая по прил. 1;

T_th,c ( расчетная температура поверхности грунта в летний период, ( С, определяемая по формуле

T_th,c = 1,4T_th,m + 2,4 (C;                                  (2)

t_th,c ( расчетная продолжительность летнего периода, ч, определяемая по формуле

t_th,c = 1,15t_th,m + 360 ч;                                  (3)

здесь T_th,m и t_th,m ( соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период положительных температур, (C, и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01-82, причем для климатических подрайонов IБ и IГ значения T_th,m и t_th,m следует принимать с коэффициентом 0,9;

T_th и t_th ( соответственно средняя температура воздуха, (C, за период положительных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным.

Таблица 1

Коэффициенты k_w и k_w,c

2. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_f,n, м, определяется по формуле

,                    (4)

где  d’_f ( наибольшая глубина сезонного промерзания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с ГОСТ 24847(81;

T_f,m t_f,m ( соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур, ( С и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01-82;

T_f и t_f ( соответственно средняя температура воздуха, ( С, за период отрицательных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным;

k_w, k_w,c ( значения те же, что и в формуле (1).

и T_bf

3. При отсутствии данных натурных наблюдений нормативную глубину сезонного оттаивания грунта d_th,n, м, допускается определять по формуле

,              (5)

где

;              (6)

;  (7)

T_th,c и T_bf ( обозначения те же, что в формулах (1) ( (3);

t_th,c = 1,15t_th,c + 0,1t₁;                                  (8)

t₁ ( время, принимаемое равным 1,3(10⁷ С (3600 ч);

t₂ ( время, принимаемое равным 2,7(10⁷ С (7500 ч);

  T_o ( расчетная среднегодовая температура вечномерзлого грунта, ( С, определяемая по указаниям п. 8;

(_th и (_f ( теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта, Вт/(м( ( С) {ккал/(м(ч(( С)};

C_th и C_f ( объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта, Дж/(м³(( С) {ккал/(м³(( С)};

k_m ( коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов равным 1,0, а для пылевато-глинистых ( по табл. 2 в зависимости от значения теплоемкости C_f и средней температуры грунта , ( С, определяемой по формуле

;                    (9)

L₍ ( теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1 при температуре грунта, равной 0,5,( С.

Таблица 2

Коэффициент k_m

4. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_f,n, м, определяется по формуле

,                          (10)

где

q₂ = L₍ ( 0,5C_f(T_f,m ( T_bf),                          (11)

здесь L( ( теплота замерзания грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1 при температуре грунта = 0,5(T_f,m ( T_bf), ( С.

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

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 (5) и (10), а также значения коэффициента k_w,c в формулах (1) и (4) следует принимать при влажности грунта, равной:

для крупнообломочных грунтов  0,04

для песков (кроме пылеватых)  0,07

для песков пылеватых          0,10

для пылевато-глинистых грунтов      w_p + 0,5I_p

для биогенных грунтов         1,1w_p.

где I_p и w_p ( соответственно число пластичности и влажности грунта на границе пластичности.

6.  Расчетная глубина сезонного оттаивания d_th и расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяются по формулам:

;                                      (12)

d_f = k_hd_f,n,                                          (13)

где d_th и d_f,n ( нормативные глубины соответственно сезонного оттаивания и сезонного промерзания грунта;

k’_h и k_h ( коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по табл. 3.

Таблица 3

Коэффициенты и k_h

7. Нормативное значение среднегодовой температуры вечномерзлого грунта T_o,n определяется по данным полевых измерений температуры грунтов в соответствии с ГОСТ 25358(82 на опытных площадках с естественными условиями. Допускается значение T_o,n принимать равным температуре грунта на глубине 10 м от поверхности.

8. Расчетная среднегодовая температура вечномерзлого грунта T_o, ( С, устанавливается на основании прогнозных расчетов изменения температурного режима грунтов на застраиваемой территории.

Допускается определять значение T_o, ( С, по формуле

,  (14)

где     t_y ( продолжительность года, принимаемая равной  3,15(10⁷ С (8760 ч);

T_f,m и t_f,m ( соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха в период отрицательных температур, ( С, и продолжительность этого периода, с(ч), принимаемые по СНиП 2.01.01-82;

L₍ ( теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1;

R_s ( термическое сопротивление снегового покрова, м²(( С/Вт (м²(ч(( С/ккал), определяемое по формуле

,                                (15)

здесь m_L = 1,0 т(( С/(м²(Вт) [1,16 т(ч(( С/(м²(ккал)] ( коэффициент учета размерностей;

d_s ( средняя высота снегового покрова, м, принимаемая по метеоданным;

(_s ( средняя плотность снегового покрова, т/м³, принимаемая по метеоданным.

Примечания: 1. В районах со средней скоростью ветра в зимний период свыше 5 м/с рассчитанное по формуле (15) значение R_s следует увеличивать в 1,3 раза.

2. Если при расчете по формуле (14) T_o > T_bf, то следует принимать Т_о = Т_о,n.

Приложение 4

Обязательное

Расчет температурного режима

вентилируемого подполья

1. Температурный режим вентилируемого подполья характеризуется среднегодовой температурой воздуха в подполье Т_с,а, устанавливаемой расчетом в зависимости от предусмотренного проектом значения среднегодовой температуры вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т’_о (п. 4.13), теплового режима сооружения и режима вентилирования подполья.

2. Среднегодовая температура воздуха в вентилируемом подполье Т_с,а, ( С, обеспечивающая предусмотренную в проекте среднегодовую температуру вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т’_о, ( С, вычисляется по формуле

,                                      (1)

где k_o ( коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от значений t_f,n и (_f ((_th;

здесь t_f,n ( продолжительность периода с отрицательной среднесуточной температурой воздуха, сут, принимаемая по СНиП 2.01.01-82;

(_f  и (_th ( теплопроводность соответственно мерзлого и талого грунта.

Таблица 1

Коэффициент k₀

3. Среднегодовая температура вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т’_о, ( С, определяется расчетом по условию обеспечения требуемых значений расчетной температуры грунтов в основании сооружения (п. 4.12) с учетом мерзлотно-грунтовых и климатических условий участка строительства. Допускается принимать значение Т’_о по табл. 2 в зависимости от среднегодовой температуры грунта Т_о, ширины сооружения В и глубины заложения фундаментов z с учетом температуры начала замерзания грунта T_bf.

Таблица 2

Значение температур

4. Установленная расчетом по указаниям п. 2 среднегодовая температура воздуха в подполье Т_с,а при естественном вентилировании подполья за счет ветрового напора обеспечивается подбором модуля его вентилирования М, определяемого соотношением

M = A₍ /A_b,                                           (2)

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;

A_b ( площадь здания в плане по наружному контуру, м³.

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

5. Модуль вентилирования М, необходимый для обеспечения расчетной температуры воздуха в подполье Т_с,а при его естественном вентилировании, вычисляется по формуле

,        (3)

где k_c ( коэффициент, принимаемый в зависимости от расстояния между зданиями а и их высоты h равным:

1,0 при а(((5h

1,2 при а = 4h

1,5 при а ( 3h

T_in ( расчетная температура воздуха в помещении, ( С;

T_out ( среднегодовая температура наружного воздуха, ( С;

R_o ( сопротивление теплоотдаче перекрытия над подпольем, м²(( С/Вт, (м²(ч(( С/ккал);

C₍ ( объемная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1300 Дж/(м³((С)[0,31 ккал(м³((С)];

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

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

(( безмерный параметр: для открытых подполий принимается равным 0; для подполий с продухами определяется по формуле

,                                (4)

здесь A_z ( площадь цоколя для подполий с продухами, м²;

R_z ( сопротивление теплопередаче цоколя, м²((С/Вт, (м²(ч((С/ккал);

( ( параметр, учитывающий влияние расположенных в подполье коммуникаций на его тепловой режим, ( С, определяемый по формуле

,                    (5)

здесь n ( число трубопроводов;

l_pj ( длина j-го трубопровода, м;

T_pj ( температура теплоносителя в j-ом трубопроводе, ( С;

t_pj ( время работы j-го трубопровода в течение года, сут;

t_y ( продолжительность года, равная 365 сут;

R_pj ( сопротивление теплопередаче теплоизоляции j-го трубопровода м(( С/Вт, (м(ч(( С/ккал);

( коэффициент потери напора на отдельных участках подполья, принимаемый по табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент

Приложение 5

Обязательное

Расчет оснований при строительстве по способу стабилизации верхней поверхности вечномерзлых грунтов

1. При строительстве по способу стабилизации верхней поверхности вечномерзлого грунта (п. 3.27) глубина заложения фундаментов d, м, должна удовлетворять условию

h_th ( 2 ( d ( d_f,n + 1,                               (1)

где h_th ( глубина залегания верхней поверхности вечномерзлого грунта, м, на начало эксплуатации сооружения;

  d_f,n ( нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м.

2. Расчет оснований фундаментов по несущей способности и деформациям следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и настоящих норм.

Проверку фундаментов на устойчивость и прочность на воздействие сил морозного пучения грунтов необходимо производить согласно указаниям пп. 4.40(4.44, принимая расчетную глубину сезонного промерзания грунта d_f = d_f,n +1, м.