«Строительство ГРС на вечномёрзлых грунтах»Реферат. Реферат. Строительство грс на вечномёрзлых грунтах
 Скачать 0.57 Mb.
|
2.3 Меры строительства на многомерзлых грунтах. Особенности строительства ГРС в районах с вечномерзлым грунтомОснования и фундаменты сооружений и зданий, возводимых на территории распространения многомерзлых грунтов, следует сооружать на основе результатов специальных инженерно-геологических изысканий, включающих специальные геокриологические и гидрогеологические изыскания с учётом конструктивных и технологических особенностей проектируемых сооружений, их теплового и механического взаимодействий с многомерзлыми грунтами оснований и возможных изменений геокриологических условий в результате строительства и эксплуатации сооружений и освоения территории, устанавливаемых по данным инженерных изысканий и теплотехнических расчётов оснований [2]. Принципы строительства на вечномерзлых грунтах приведены в Таблице 12. Таблица 12 Принципы строительства на вечномерзлых грунтах
В Ямало-Ненецком автономном округе целесообразно с экономической точки зрения сохранить грунты в мерзлом состоянии, к тому же превалируют участки с твердомерзлыми грунтами. Ранее было отмечено о повышенной сейсмичности района (6 баллов). Учитывая все вышеперечисленные факторы, для данного строительства газораспределительной станции подходит 1 принцип. При проектировании оснований и фундаментов на сильнольдистых многомерзлых грунтах и подземных льдах следует предусматривать использование таких грунтов в качестве основания по принципу 1. 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 и (или) теплозащитных экранов в пределах всей застраиваемой площадки (Рисунок 2).  Рисунок 2 – Схема-пример устройства подсыпки [5] Толщина подсыпки, а также параметры теплозащитных экранов определяются прогнозным теплотехническим расчетом из условия сохранения природного температурного состояния грунтов и положения верхней поверхности многомерзлого грунта или её повышения [2].  Рисунок 3 – Теплоизоляционный экран (1 – слой грунта, 2 – тросы, 3 – теплоизолирующие модули) [6] Если столбчатые или ленточные фундаменты устанавливаются на многомерзлые грунты, содержащие подземные льды, между их подошвой и слоем подземного льда должна быть установлена прослойка природного грунта, искусственно уложенная с уплотнением грунтовая подушка и (или) несущий теплозащитный экран (Рисунок 3). Толщину прослойки следует принимать исходя из расчета основания по деформации, но не менее четверти ширины подошвы фундамента. Для строительства фундаментов на засоленных многомерзлых грунтах материалы изысканий должны содержать данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности, а также о химическом составе водорастворимых солей. Засоленные многомерзлые грунты могут использоваться в качестве основания сооружений по выбранному нами принципу 1. При этом должно учитываться повышенное коррозийное воздействие засоленных грунтов на материал фундаментов [2]. Для объектов на вечномерзлых грунтах проектируются фундаменты на подсыпках из песчаного грунта с теплоизоляцией, что значительно снижает затраты денег и труда на строительство, но при этом сохраняется высокая надежность зданий и сооружений. Подсыпки под фундаменты зданий сооружаются из песка, щебня, гравий, гравийно- и щебеночно-песчаных смесей. Для возведения объектов на подсыпках в условиях вечной мерзлоты распространены ленточные фундаменты, как наиболее надежные и лучше воспринимающие неравномерные деформации, которые необходимо учитывать на стадии проектирования. Деформации при промерзании-оттаивании материала подсыпки ниже подошвы фундамента могут быть вызваны следующими факторами [8]: - в материале подсыпки могут оказаться глинистые примеси в количестве выше допустимых, что при промерзании подсыпки вызовет ее пучение; - материал подсыпки может быть недостаточно уплотнен, что при передаче на него полезной нагрузки вызовет неравномерные осадки. Пример сильнозасоленной местности изображен на Рисунке 4.  Рисунок 4 – Такыры (участки с засоленными глинистыми грунтами) [7] Основания и фундаменты на засоленных многомерзлых грунтах при использовании таких грунтов в качестве основания по принципу 1 следует проектировать с учетом следующих особенностей: 1. температура начала замерзания засоленных грунтов должна быть ниже температуры замерзания аналогичных видов незасоленных грунтов и её следует устанавливать опытным путём; 2. переход засоленных грунтов из пластичномерзлого в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов, и должен приниматься по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости; 3. засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом. Для возведения объектов ГРС на подсыпках в условиях вечной мерзлоты распространены ленточные фундаменты, как наиболее надежные и лучше воспринимающие неравномерные деформации, которые необходимо учитывать на стадии проектирования. Устройству фундаментов на подсыпках должны предшествовать следующие подготовительные работы: вырубка кустарника и корчевка пней; осушение площадки путем устройства водоотводных и нагорных канав, кюветов, лотков и т.п. с отводом воды в пониженные места; устройство подъездных путей и ЛЭП; строительство инженерных сетей до колодцев ввода и заглубленных конструкций, предусмотренных проектом. При устройстве фундаментов на подсыпках следует избегать оттаивания грунтов в основании подсыпки в период строительства, что достигается ведением работ только в зимнее время после промерзания слоя сезонного оттаивания. При этом следует не допускать попадание в тело подсыпки снега и льда. Для ускорения промерзания слоя сезонного оттаивания рекомендуется в пределах контура подсыпки очищать снег. Рассмотрим пример строительства фундаментов на подсыпках начинают с отсыпки рабочего слоя, по которому укладываются плиты теплоизоляции. Затем, если сооружается здание ГРС, то по плитам возводятся фундаменты, после чего отсыпается защитный слой и по нему устраивается бетонная или асфальтовая стяжка. Материал, применяемый для устройства подсыпки, должен быть непучинистым (содержание глинистых примесей не должно превышать 10% по весу), в уплотненном состоянии должен дренировать воду. При возведении монолитных фундаментов следует руководствоваться нормативными документами на производство бетонных и железобетонных работ, а также местным опытом строительства. После монтажа сборных фундаментов или укладки бетона в монолитный фундамент следует произвести досыпку крупно скелетного грунта до проектной отметки с его тщательным уплотнением. После устройства фундаментов и досыпки грунта надлежит закончить планировку площадки вокруг фундамента с обеспечением стока воды от здания. Подробная схема приведена на Рисунке 5.  Рисунок 5 – Разрез вентилируемого подполья здания ГРС с фундаментом с помощью теплоизоляционных плит ПЕНОПЛЭКС [8] Для строительства ГРС ранее был выбран принцип I. При использовании многолетнемерзлых 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 [9]: устройство вентилируемых подполий или холодных первых этажей зданий; укладку в основании сооружения вентилируемых труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов; установку сезоннодействующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов; осуществление других мероприятий (теплозащитные экраны и др.) по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания. Построение оборудования на газораспределительной станции выполним во взрывозащищенном исполнении во избежание возникновения аварии. Выбор одного или сочетания нескольких мероприятий должен производиться на основании расчетов: прогнозного (на период строительства и эксплуатации) теплотехнического, устойчивости и несущей способности с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружения, опыта местного строительства и экономической целесообразности [9]. Мероприятия по сохранению вечномерзлого состояния грунта приведены на Рисунке 6. При строительстве ГРС можно применять вентилируемые подполья – данный способ является основным и наиболее распространенным способом регулирования теплового влияния здания на температурный режим основания, открытые подполья имеют сообщение с наружной средой. В зимний период подполья заносятся снегом, а летом в них поступает теплый воздух, растепляющий основание. Кроме того, от этого возникает неблагоприятный температурный режим во внутренних помещениях 1-ого этажа [9].  Рисунок 6 - Мероприятия для сохранения вечномерзлого состояния грунтов: 1 – вечномерзлый грунт; 2 – верхняя граница слоя вечномерзлого грунта; 3 – деятельный слой; 4 – насыпной непучинистый грунт (пески средней крупности, крупные, крупнообломочные грунты, шлаки ) ; 5 – теплоизоляция; 6 – вентилируемое подполье; 7 – сваи; 8 – неотапливаемый 1-ый этаж; 9 – вентиляционные каналы; 10 – замораживающие колонки [11] В этом случае более эффективны подполья с регулируемым проветриванием – с продухами. Зимой продухи открыты, а в летнее время их закрывают. Иногда роль вентилируемого подполья выполняют неотапливаемые помещения 1-ого этажа. Подсыпки с тубами воздушного охлаждения применяют главным образом для тепловыделяющих зданий, значительных по размерам. Трубы прокладывают в пределах насыпного слоя и выводятся наружу – в подполье или вблизи стен здания. Охлаждение основания достигается движением по трубам холодного наружного воздуха [11]. Промораживающие колонки применяют для предпостроечного промораживания оснований, а также для последующего поддержания в основании заданного температурного режима – данный способ также возможен при строительстве ГРС. Согласно СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах в условиях климата со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца ниже минус 20°С следует применять следующую стальную арматуру: горячекатаную гладкую класса A-I (А240) по ГОСТ 34028; горячекатаную кольцевого периодического профиля классов А-II (A300), А-III (А400) по ГОСТ 34028; термомеханически упрочненную серповидного профиля классов А500С по ГОСТ Р 52544; термомеханически упрочненную и горячекатаную серповидного профиля класса А500С по ГОСТ Р 52544; холоднодеформированную волочением с последующей накаткой периодического профиля класса Вр-1 по ГОСТ 6727; холоднодеформированную прокаткой периодического профиля класса В500С по ГОСТ Р 52544. Рекомендуется применять арматуру с гарантией ударной вязкости северного исполнения горячекатаную класса Ас-II (Ас300) по ГОСТ 34028 и термомеханически упрочненную класса Ас500С по ГОСТ 13015. При низкой температуре до минус 60°С увеличивается предел текучести арматуры в среднем на 8%-10% и модуль упругости арматуры на 2%-3%, но эти данные допускается не учитывать в расчете железобетонных конструкций, и расчетные сопротивления и модуль упругости принимают по [10]. Выбранные для строительства ГРС ранее ленточные фундаменты должны быть выполнены из монолитного или сборного железобетона. Для зданий, строящихся с использованием оснований фундаментов по принципу I, предпочтительно использовать сборные элементы фундамента [10]. Ленточные и столбчатые фундаменты под малоэтажные здания до трех этажей допускается не заглублять в грунт, а располагать на подсыпке или в теле подсыпки. Подсыпка выполняется из крупноскелетного непучинистого материала. Для определения глубины оттаивания следует проводить теплотехнический расчет и расчет по второй группе предельных состояний и, при необходимости, применить слой теплоизоляции под сооружением в теле подсыпки. Пример строительства приведён на Рисунке 7.  Рисунок 7 – Пример строительства фундамента на основании из вечномерзлого грунта [12] Также при устройстве свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах допускается применять виды и конструкции свай, предусмотренные [10], в том числе буронабивные, сваи-оболочки, а также составные (комбинированные) сваи из разных материалов. 2.4 Особенности машин для вечномерзлых грунтовДля деталей машин, предназначенных для эксплуатации в районах с холодным климатом, применяют стали с гарантируемой ударной вязкостью при отрицательных температурах. Низколегированные стали разделены на 15 категорий. Основной характеристикой металлических материалов является ударная вязкость до и после механического старения. Стали категории 6…9 имеют гарантированную ударную вязкость при температуре -40… -70 °С. Стали категории 12…15 дополнительно подвергают испытаниям на механическое старение. Стали поступают на машиностроительные заводы в термообработанном состоянии. Склонность сталей к хрупкому разрушению зависит в основном от размера зерна, структуры, состава и наличия вредных примесей. Менее склонны к хрупкому разрушению стали, имеющие мелкозернистую структуру. Для получения этих сталей применяют: модифицирование добавками алюминия, титана, ниобия и ванадия при выплавке; раскисление неметаллических включений; термическую обработку горячекатаного металла; контролируемый режим прокатки и др. Улучшение структуры сталей для обеспечения более низкого порога хладноломкости достигается улучшением непосредственно после прокатки. Состав стали должен иметь перлитно-ферритную структуру, так как легирующие элементы понижают порог хладноломкости. Эффективно применение сильных карбидно- или нитридообразующих элементов, создающих мелкозернистую структуру. Вредные примеси увеличивают хладноломкость и их содержание должно быть минимальным. ЗаключениеПри строительстве газораспределительной станции на вечномерзлых грунтах следует обращать пристальное внимание на такие пункты, как район строительства, его климатическая, гидрогеологическая и сейсмическая характеристика. Особое внимание стоит уделить грунту строительства; необходимо точно определить класс, подкласс, тип, подтип, вид, подвид используемого грунта. С учётом определённых параметров крайне важно применить те меры к будущей постройке, которые применимы к выбранным условиям строительства. Список используемой литературы1. ГОСТ 25100-2020 Грунты. Классификация. 2. СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах. 3. Новый Уренгой: климат, экология [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://nesiditsa.ru/city/novyiy-urengoy, свободный. 4. Глубина промерзания грунта в г. Новый Уренгой [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.center-pss.ru/goroda/14/novii-urengoi-glpr.htm, свободный. 5. Схема устройства подсыпки [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://strouprokat40.ru/wp-content/uploads/shema-ustrojstva-podsypki.jpg, свободный. 6. Теплоизоляционный экран для теплоизоляции многолетнемерзлых грунтов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/270/2703839.html, свободный. 7. Засоленные грунты [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/4235452/page:4/, свободный. 8. Теплоизоляция фундаментов на вечномерзлых грунтах [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.penoplex.ru/partners/fundamenty-na-vechnomerzlykh-gruntakh, свободный. 9. СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. 10. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. 11. Механические свойства мерзлых грунтов [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/637023/page:33/, свободный. 12. Фундаменты на вечномерзлых грунтах [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://cdelayremont.ru/fundamenty-na-vechnomerzlyh-gruntah, свободный. |