УДК ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ВЕЧНО МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ Е.В. Найдин, И.С. Черкасов, Н.А. Мелющенко ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения», г. Ростов-на-Дону, Россия Вечная мерзлота представляет собой глубокие слои горных пород, которые не оттаивали в течении продолжительного периода времени от двух лет до нескольких веков. Многовековые слои вечной мерзлоты достигают глубиной до 1000 метров, а грунтовые воды в этой области находятся в замерзшем состоянии. Всемирно распространенные вечномерзлые грунты занимают значительные площади нашей планеты. В общей сложности они составляют 25% всей суши, а в России доля их увеличивается до 60%. Особенно высокая концентрация вечномерзлых грунтов наблюдается в северных регионах России. Рис 1. Карта вечной мерзлоты на территории России Особенно трудным и сложным являются земляные работы при возведении зданий и сооружений в суровых климатических условиях. Фундамент играет ключевую роль в надежности сооружения. От качества фундамента зависит большое количество факторов: появление трещин, отклонение опор и обеспечение устойчивости здания перед оседанием, морозным пучением [1]. Для строительства фундаментов в вечно мерзлых грунтах наиболее подходящим вариантом являются сваи. Однако, строительство на таких грунтах требует длительного этапа подготовки. Этот этап включает в себя: 1. Геологическое изучение участка; 2. Разработку мероприятий по снижению деформаций; 3. Выбор основания для строительства; 4. Расчет глубины заложения свайного фундамента. В районах с вечномерзлыми грунтами разрабатываются специальные технологии для устройства свайных фундаментов. Сюда входит бурение скважин и монтаж железобетонных конструкций. Процесс бурения и установки свай достаточно прост даже в самые суровые климатические условия крайнего севера. Самое главное преимущество свайного фундамента в вечно мерзлых грунтах отсутствие большого объема земляных работ, а также бурение в любое время года. Свайный фундамент дает равномерную осадку здания, благодаря погружению свай на большую глубину, а также обеспечивает защиту от морозного пучения грунтов [2]. В пластичном мерзлом грунте (где часть грунтовых вод является жидкой) используется технология лидерного бурения. Лидерная бурение — это создание скважины, в которую затем погружают сваю различными способами. В зависимости от проекта, стержени свай могут погружаться одним из трех способов: 1. Вдавливанием; 2. Забиванием; 3. Погружением под вибрацией. Диаметр отверстия для забиваемых или вдавливаемых свай должен быть примерно на 5 см меньше, чем диаметр самой сваи. Это необходимо для создания плотного прилегания поверхностей и прочной связи между сваей и грунтом. Такой способ установки подходит для устойчивых грунтов и местностей с низким уровнем залегания грунтовых вод. При использовании вибрационного метода диаметр отверстия может быть уменьшен до 1-2 см меньше диаметра сваи. Вибрация помогает разрыхлить грунт и облегчить погружение сваи. Данный метод также подходит для устойчивых грунтов и местностей с низким уровнем грунтовых вод. Если работы ведутся на устойчивых грунтах и уровень грунтовых вод низкий, выемка грунта осуществляется по классической технологии. Однако если фундаментные работы планируются на заболоченных, насыщенных водой или других несвязных грунтах, этот технический процесс осуществляется с использованием дополнительных средств: обсадной колонны и бентонитовой смеси. Типы лидерного бурения: Шнековое бурение является одним из методов, используемых при строительстве свайных фундаментов. В процессе этого вида бурения происходит врезание наконечника буровой установки в поверхность почвы со спиралевидной полосой. Благодаря этому, происходит эффективное разрыхление и выведение почвы по спиральной полосе. Шнековое бурение наиболее актуально, когда требуется выполнить сверление под сваи с диаметром 600 мм. Роторное бурение проводится с помощью роторных буровых установок, в которых усилие на рабочий механизм подается от роторного вращателя. Этот метод выбирается при работе над глубокими скважинами на грунтах с крупными и мелкими обломками скальных пород. Ударно-канатное бурение, как и предыдущие методы, также находит свое применение. Оно осуществляется с использованием возвратно-поступательного движения бурового снаряда, который опускается на глубину до 100 м с ускорением. Этот метод подходит для неглубоких лидерных скважин, особенно в тех случаях, когда в почве присутствуют обломки крупной фракции. Рис 2. Типы лидерного бурения В мерзлом грунте, в котором находятся грунтовые воды, содержащиеся в замороженном состоянии, буроопускной способ не имеет альтернатив, но в пластичном мерзлом грунте (где часть грунтовых вод является жидкой) он используется в случаях, когда невозможно осуществить забивку свай с использованием технологии лидерного бурения. Глубина буроопускной скважины выбирается в соответствии с проектом свайного фундамента, а требуемый нулевой уровень опоры, то есть высота выступающей над уровнем земли части сваи, поддерживается за счет установки арматурного каркаса заданной длины. Рис 3. Схема погружения буроопускной сваи Технология погружения буроопускной свай: 1. Формирование скважины в грунте на 5-10 см больше сечения диаметра обсадной трубы; 2. Очистка дна пробуренной скважины от осыпавшейся породы; 3. Наполнение скважины цементным раствором на 1/3 от общей длины; 4. Монтирование в скважину арматурного каркаса и закрепление его распорками; 5. Заполнение оставшейся части скважины бетоном; 6. Демонтаж обсадной трубы. Рис 4. Бетонирование буроопускной сваи Сваи соединяют цельными ростверками. Высота ростверка должна быть не менее 40см. Наружный ростверк сваи должен выходить за внешний контур сваи на 20см. Применяют марку бетона для сборных ростверков не М300. После установки буроопускной сваи конструкции необходимо дать промерзнуть вместе с близлежащим грунтом. И только после этого можно начать эксплуатирование сваи. Вечная мерзлота, охватывающая значительную часть территории нашей страны, представляет собой сложный проект, требующий особого внимания при строительстве и эксплуатации различных объектов. В целом, развитие эффективной инфраструктуры и улучшение методов изучения вечномерзлых грунтов играют важную роль в развитии регионов, где вечная мерзлота является доминирующим природным фактором. Они позволяют разрабатывать и реализовывать устойчивые проекты, способствуют экономическому развитию и улучшению жизни людей, проживающих на данных территориях. Библиографический список 1. Долгова А. В. Влияние циклов замораживания оттаивания на свойства строительных растворов на цементном вяжущем// Сборник научных трудов «Инновационные технологии в строительстве и управление техническим состоянием инфраструктуры»: Рост. гос. ун-т. путей сообщения: Ростов н/Д, 2022. - С. 254-258. 2. Мелющенко Н. А. Инновационные методы строительства / Давыденко В.А. // Сборник научных трудов «Инновационные технологии в строительстве и управление техническим состоянием инфраструктуры»: Рост. гос. ун-т. путей сообщения: Ростов н/Д, 2021. - С. 45-49. УДК ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ВЕЧНО МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ Найдин Евгений Владимирович ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения», 344038, Россия, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д.2, Строительный факультет, бакалавр e-mail: [email protected] Черкасов Илья Сергеевич ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения», 344038, Россия, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д.2, Строительный факультет, бакалавр e-mail: [email protected] Мелющенко Наталья Александровна ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения», 344038, Россия, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2, кафедра «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог», старший преподаватель, e-mail: [email protected] Данная статья посвящена анализу методов строительства фундаментов в вечно мерзлых грунтах. Ключевые слова: строительство, свайный фундамент, вечная мерзлота, бурение, монтаж свай, буроопускнойспособ, лидерное бурение. УДК FEATURES OF THE CONSTRUCTION OF PILE FOUNDATIONS IN PERMAFROST SOILS E.V. Naidin, I.S. Cherkasov, N.A. Melushchenko Rostov State Transport University, Rostov-on-Don, Russia Naydin Evgeny Vladimirovich Rostov State Transport University (RSTU), 2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolchenia sq., Rostov-on-Don, Russia, 344038, Construction faculty, bachelor, e-mail: [email protected] Cherkasov Ilya Sergeevich Rostov State Transport University (RSTU), 2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolchenia sq., Rostov-on-Don, Russia, 344038, Construction faculty, bachelor, e-mail: [email protected] Melushchenko Natalia Alexandrovna Rostov State Transport University (RSTU), 2, Rostovskogo Strelkovogo Polka Narodnogo Opolchenia sq., Rostov-on-Don, Russia, 344038, chair "Research, design and construction of Railways", Senior Lecturer, e-mail: [email protected] This article is devoted to the analysis of methods of foundation construction in permafrost soils. Keywords: construction, pile foundation, permafrost, drilling, deformations, soil, installation, drilling capacity.
