с 01.01.2015 по 01.01.2019
с 01.01.2015 по 01.01.2019
г. Москва и Московская область, Россия
ГРНТИ 67.23 Архитектурно-строительное проектирование
ГРНТИ 67.01 Общие вопросы строительства
ОКСО 08.03.01 Строительство
ББК 38 Строительство
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
ТБК 54 Строительство
В данной обзорной исследовательской работе рассматривается опыт строительства на намывных грунтах в пойме реки Лена в г. Якутске в зоне ММГ. Целью исследования являлось определение на основании опыта проектирования на намытых территориях в условиях ММГ основных проблем и правил строительства, методов проектирования фундаментов и подземной части зданий.
Намывные грунты, намывные территории, многолетнемерзлые грунты, 202, 203 микрорайон, вечная мерзлота, намыв в г. Якутске
Введение. В настоящее время, время технологий, новых открытий и стремительного прогресса, человек не останавливается на достигнутом. Воля человека неутолима, ей всегда мало и человеку всегда хочется большего. Возможность расширения границ и новых территорий человек тоже не упустил. Возможность создавать новые территории, жилые площади и целые острова смело пришла в 21 век. Обстоятельством этого стала технология намыва грунтов.
Сегодня технология намыва грунтов хорошо известна в мире и имеет хорошую репутацию. Она используется для создания новых жилых площадей на болотистых и пойменных территориях, для расширения прибрежных территорий, для защиты от подтоплений застраиваемых территорий, а так же служит основанием уникальных проектов, например, искусственных островов или целых архипелагов. Намыв грунтов позволяет формировать рациональную планировочную структуру городов, размещенных на берегах морей, рек и озер, дает возможность преобразовывать прибрежные полосы и использовать участки с лучшими микроклиматическими условиями, выходом города к морю или реке.
Так, например, в Сингапуре за 10 лет море потеснили на 100 кв. км. Теперь государство-карлик вместо 600 занимает целых 700 кв. км.
Американский город Сан-Франциско подобно Сингапуру выступает далеко в море из-за того, что некоторые районы были построены на искусственных насыпях.
Китай же этой технологией не пренебрегает с 1990 года. Вслед за Китаем Япония тоже активно использует намыв для освоения морских территорий. Они использовали эту технологию для постройки новых аэропортов.
Бесспорным лидером по количеству искусственных островов является Дубай. То, что сейчас из себя представляют архипелаги «Мир» и «Вселенная», а также «Пальмовые острова» – результат чрезвычайно сложной и ресурс затратной работы.
Опыт намыва в России не мал. Уже с начала 20 века намыв применялся в северной столице России. В 1933-1934 гг. были намыты территории для строительства пассажирского порта на побережье Финского залива. Намыв проводился на торфяную залежь, в последствии, на котором возведены здания на свайных фундаментах. В настоящее время уже функционирует морской пассажирский терминал «Морской фасад». На данный момент разработан проект кольцевого намыва, который будет представлять из себя 9 круглых островов в акватории Финского залива.
Намытые основания использовались не только в Санкт-Петербурге, но и в других городах России, таких как: Москва, Нижний Новгород, Омск, Самара, Архангельск и Якутск.
Технология намыва грунтов успешно отработана и используется в настоящее время по всему миру. Это сравнительно дешевый и простой способ, при котором применяются различные виды земснарядов. Разработку грунта землесосными снарядами осуществляют засасыванием грунта со дна или подводных откосов водоема. При работе земснаряда во всасывающей трубе грунтового насоса создается разряжение, под действием которого засасывается вода вместе с частицами грунта (пульпа). В плотных и связных грунтах применяют различные рыхлители (фрезерные, роторные, ковшевые и др.). В подводных забоях грунт начинают разрабатывать земснарядами с погружением грунтозаборного всасывающего устройства с наконечником (или рыхлителем) на глубину снимаемого за одну проходку слоя. В процессе его заглубления земснаряд периодически перемещают для расширения забоя. Для дальнейшей разработки подводной выемки земснаряд папильонируют, т.е. перемещают в забое свайно-канатным способом с помощью тросов по дуге окружности, центром которой является одна из папильонажных свай. Поворачиваясь веерообразно в плане, земснаряд засасывает пульпу и перекачивает ее на берег по плавучему пульпопроводу. Также перемещение пульпы может осуществляться и самими земснарядами.
Насыпи из пульпы намывают слоями толщиной 20 ... 25 см. Распределительные пульпопроводы при намыве периодически перекладывают по высоте в соответствии с принятой разбивкой на ярусы намыва. Высота яруса и, следовательно, частота перекладки труб зависят от способа намыва. На практике применяют три основных способа - эстакадный, низкоопорный и безэстакадный. Намыв насыпей обеспечивает значительную плотность грунта, что в большинстве случаев не требует проведения работ по искусственному его уплотнению [1,2].
Опыт использования гидромеханизированной технологии намыва в г. Якутске является уникальным, т.к. основанием намыва является пойма реки Лена на многолетнемерзлых грунтах, а такого строительства нет нигде.
Начало истории использования намывных грунтов для строительства зданий в условиях вечной мерзлоты относится к середине 60-х годов прошлого столетия, когда в г. Якутске на территории речного порта на намывных грунтах мощностью 2,0~4,5 м были построены здания с сохранением грунтов оснований в многолетнемерзлом состоянии (по Принципу I). Фундаменты строений были свайные, длина свай 6-8 м. Безопасность эксплуатации обеспечивалась проветриваемым подпольем.
После этого следующим опытом строительства на намыве стала постройка 202-го микрорайона. Намыв грунтов производился с 1980 г. После окончания строительства,
202-й микрорайон стал одним из наиболее благоустроенных в Якутске. Наличие ММГ вызывало необходимость проектирования по I-му Принципу строительства на вечной мерзлоте [3]. Так построен весь 202-й микрорайон и часть 203-го.
В архиве публикаций, накопившимся за столь долгое время, утверждалось, что строительство на намывных территориях должно производиться по I-му Принципу, для того чтобы сохранить отрицательные температуры многолетнемерзлого основания. В качестве примера удачной реализации этого утверждения приводится опыт строительства 202-го микрорайона в г. Якутске [4]. Данный способ был применен в целях эксперимента, т.к. предполагалось, что после намыва, мерзлота пойдет выше, в намывные грунты. Но мерзлота не пришла, а даже наоборот, начала подтаивать благодаря утечкам санитарно-технических коммуникаций типичным для Якутска и по большому счету из-за фильтрационных вод р. Лена, которые и определяют температурный режим вечной мерзлоты [5].
В настоящий момент это дало неудовлетворительный результат в виде аварийного дома №19 в 202-м микрорайоне. Данный корпус накренился на 42 см, что привело к трещинам толщиной 1-2 миллиметра. Это произошло из-за деформации намывных грунтов, такова основная причина, указанная специалистами из СВФУ и ООО «Геотехнология». Так же этой проблемой занимаются на кафедре «ПГС» инженерно-технического института СВФУ. В одном из интервью газете «Якутск Вечерний» Посельский Федор Федорович завкафедрой "Промышленное и гражданское строительство" инженерно-технического института Северо-Восточного федерального университета (СВФУ) указал, что по данным исследований, как намывные, так и подстилающие грунты сильно увлажнены из-за весенних паводков и, соответственно, деформируемы.
Оценивая первый опыт строительства на намытых территориях в условиях вечной мерзлоты, Цеева Анастасия Николаевна приходит к выводу, что при строительстве зданий с развитой подземной частью нельзя допускать оттаивания грунтов, подстилающих намывной массив и следует использовать усиленный плитный фундамент, воспринимающий и перераспределяющий усилия, вызванные неравномерной осадкой основания [3,4]. Использование I-го Принципа не имеет смысла, т.к. поддержание отрицательных температур ММГ с применением проветриваемых подполий на основе опыта 202-го мкр. считается невозможным [4]. Деформации зданий, возведенных вторым способом, вызваны преимущественно неравномерным оттаиванием многолетнемерзлых грунтов основания.
Основываясь на опыте 202-го микрорайона, на 203-ем начали строительство по II-му Принципу, используя плитный фундамент, что дало возможность использовать подвальные помещения для автомобильных стоянок.
Выводы.
1. На основании этих наблюдений и исследований можно сказать, что на намывных грунтах в условиях ММ нужно применять II-й Принцип строительства, что и было осуществлено при возведении 203-го микрорайона, т.к. создание проветриваемых подполий не предотвращает оттаивание ММГ и в намывных грунтах можно применять те же принципы строительства, которые используются при проектировании фундаментов в стандартных климатических условиях. В связи с этим, а также учитывая опыт строительства МКР 202, можно заключить, что требования нормативных документов в пределах МКР 202 практически не выполнены. Здания, по существу, эксплуатируются на протаявших во время их эксплуатации основаниях, что соответствует требованиям СП 25.13330.2012 по Принципу II строительства на многолетнемерзлых грунтах.
2. Основным типом фундаментов при строительстве на намывных грунтах, исходя из опыта строительства в г. Якутске, следует считать усиленный плитный фундамент.
3. Намывные грунты дают возможность проектировать подземную часть зданий в условиях вечной мерзлоты.
4. Результаты обзора будут использованы в рамках дипломного проектирования и дальнейших исследованиях.
1. Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1974, 223 с.
2. Пособие по технологии возведения плотин из грунтовых материалов (К СНиП 2.06.05-84 и СНиП 3.07.01-85): П 855-91. -М.: В.О. "Гидропроект им С.Я. Жука", 1991.
3. Цеева А.Н. Строительство зданий на намывных грунтах в 203-м микрорайоне г. Якутска // Наука и техника в Якутии. - 2005. - №1(8). - С. 64-66.
4. Строительство на намывных грунтах в криолитозоне / Л. Т. Роман [и др.]. М., 2008. 323 с.
5. Шестернев Д.М. Строительство на вечной мерзлоте с использованием намывных грунтов // КУЛАГИНСКИЕ ЧТЕНИЯ: ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. XV Международная научно-практическая конференция (Чита). Сборник трудов конференции. 2015. - С. 141-145.
