Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 [ 105 ] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

Бели величина осадок оттаивающих и оттаявших грунтов по предварительному прогнозу окажется больше предельных величин для данного вида сооружений (по СНиП П-Б.б-62), то необходимо предусмотреть предпостроечную подготовку основания (предварительное оттаивание грунтов на необходимую по расчету глубину, уплотнение и упрочнение, а иногда и закрепление оттаявших грунтов и т. п. меры).

Метод предпостроечного оттаивания и улучшения оснований црименяется в тех случаях, когда необходимо уменьшить будущую осадку оттаивающих и оттаявших грунтов (путем их предварительного уплотнения под действием собственного веса или применяя некоторые технические меры), а также в случае необходимости уменьшить неравномерность осадок при наличии в основании сооружений очень неоднородных по сжимаемости в мерзлом и оттаивающем состояниях грунтов (наличии в отдельных местах неглубокого залегания малосжимаемых, например, скальных пород или сильно сжимаемых, например, торфянистых слоев, а также повторно-жильных клиновидных льдов и т. п.).

Применение метода предпостроечного оттаивания оказывается целесообразным и при сплошном, но неглубоком залегании (порядка 5-10 м) практически несжимаемых пород, когда по тем или иным соображениям не применяются сваи-стойки, а также в тех случаях, когда в проектируемом сооружении имеются места с сосредоточенными источниками тепла, вносящими значительную неравномерность в процесс оттаивания основания; в этом случае при соответствующих грунтовых условиях оказывается экономически выгодным предварительно оттаять и уплотнить некоторый объем мерзлого грунта в целях уменьшения неравномерности осадок. В отдельных случаях, например при сбросах теплых и горячих отработанных производственных вод и большой площади оснований сооружений, может оказаться иелесообраЗ(Ным (при соответствующих грунтовых условиях) предварительное оттаивание в той или иной части, на ту или иную глубину вечномерзлой толщи грунтов, что, однако, должно выполняться по специальному проекту на основе учета показателей свойств грунтов в оттаивающем и оттаявшем состояниях: их льдистости, несущей способности и деформируемости в оттаявшем состоянии. При этом частичное оттаивание грунтов в основании сооружений допускается лишь при обязательном последующем учете раэности возможных осадок отдельных площадей основания (при возведении сооружения по второму принципу) или при последующем искусственном промораживании оттаявших объемов грунта (если сооружение возводится по принципу сохранения мерзлого состояния грунтовых оснований).

Следует здесь же напомнить, что согласно отмеченному ранее общему положению, вытекающему из условия устойчивости температурного поля грунтов основания, как сооружения в целом, так и весь район застройки в области высокотемпературных вечномерзлых грунтов должны быть запроектированы по одному из двух основных принципов строительства сооружений, возводимых в об-

ласти вечномерзлых грунтов. Смешение принципов как для соседних зданий и сооружений, расположенных в одном и том же районе застройки, так особенно для отдельного сооружения, хотя бы и занимающего большую площадь в плане, в этом случае совершенно не допускается. Исключение составляет лишь низкотемпературная северная область вечномерзлых грунтов.

Таким образом, от геокриологических условий места постройки того или иного района распространения вечномерзлых грунтов, геологического строения местности, физических и механических свойств грунтов в мерзлом, оттаивающем и оттаявшем состояниях, температуры внутри помещений и конструктивных особенностей сооружения (чувствительности конструкций к неравномерным осадкам основания) устанавливается метод проектирования фундаментов и возведения сооружений по тому или иному принципу.

§ 2. О методах сохранения мерзлого состояния грунтов оснований

Прежде всего отметим еще раз принципиальную сторону поставленной важнейшей задачи сохранения мерзлого состояния оснований зданий и-сооружений, возводимых в условиях \. .простра-нения вечномерзлых грунтов. При постоянно положительной температуре + 9п внутри помещений зданий или сооружений (рис. 139) и постоянно отрицательной температуре вечномерзлой толщи - Эм, как отмечалось ранее, количество тепла, выделяемое полом здания, согласно уравнению Фурье для установившегося режима

[формула (Vni.2)] будет прямо пропорционально разности температур (Эп-Эм); обратно пропорционально термическому сопротивлению пола 0 и беспрерывно растет с увеличением времени /, т. е. поток тепла от здания к вечномерзлому грунту будет непрерывным, что и вызовет формирование чаши протаивания, недопустимое при рассматриваемом методе проектирования фундаментов.

При увеличении термического сопротивления пола Ro поток тепла уменьшается, но одной теплоизоляцией его нельзя совершенно ликвидировать, так как устроить теплоизоляцию с термическим сопротивлением, большим 3-5 м-ч-град/ккал, из обычных строительных материалов практически не удается вследствие чрезвычайной громоздкости (большой толщины) теплоизоляции.

Поэтому, как показывают теплотехнические расчеты, чаша протаивания будет образовываться всегда, причем в области высокотемпературных вечномерзлых грунтов она может и не достичь

Рис. 139. Схема теплопотоков в здании с полами на грунте в условиях вечномерзлых грунтов

стационарного состояния как в субарктической (северной) области, т. е. глубина протаивания будет все время расти.

В последнем случае сохранность зданий может быть обеспечена, например применением фундаментов глубокого заложения (свайных, столбчатых, oinop-оболочек и пр.), т. е. закладываемых ниже максимальной глубины установившейся чаши протаивания. Эффективным методом недопущения формирования чаши протаивания и полного сохранения мерзлого состояния грунтов основания является отвод тепла, выделяемого зданием или сооружением в грунт. Инженерным решением вопроса (с некоторым запасом) будет полное удаление тепла, выделяемого зданием или сооружением по всей площади подполья, т. е. применение системы проветриваемого зимой или круглогодично подполья, что гарантирует сохранение и даже усиление мерзлого состояния грунтов основания. Отвод тепла можно осуществлять также по специальным трубам (каналам) при естественной или побудительной их вентиляции, и путем устройства продуваемых крупнопористых каменных подсы-пок под всей площадью нагрева основания здания. Однако метод вентилируемого зимой или круглогодично подполья нашел самое широкое применение на практике вследствие его простоты и полной надежности.

Расчет высоты вентиляционных отверстий (продухов) подполья или сплошных щелей в нем может быть произведен исходя из положения о полном удалении тепла, выделяемого полом здания в грунт подполья, с помощью вентиляционных устройств.

Первая попытка аналитического определения необходимой величины отверстий проветриваемого зимой подполья, обеспечивающих сохранение мерзлого состояния грунтов основания зданий и сооружений, была предпринята автором еще в 1932 г. при проектировании ЯЦЭС, возводимой на берегу р. Лены в г. Якутске*; расчет произведен в запас на случай полного отсутствия ветра.

Практика полностью подтвердила основные положения, принятые в расчете, так как мерзлое состояние грунтов основания не только сохранилось под зданием ЯЦЭС до настоящего времени, но еще и усилилось (граница мерзлых грунтов поднялась на 0,8- 1,2 м против первоначального ее положения и продолжает повышаться до настоящего времени).

В дальнейшем усовершенствованию расчета проветриваемых подполий для сохранения мерзлого состояния грунта основания была посвящена работа Н. И. Салтыкова и Н. Н. Салтыковой**, разработавших на основе составления баланса тепла учет тепловых потоков через перекрытие над подпольем и цоколь здания при сезонном промерзании и протаивании грунтов; расчет производился помесячно путем совместного решения уравнения теплового

* См. сноски на стр. 284.

** Н. И. Салтыков, Н. Н. Салтыкова. Теплотехнический расчет проветриваемых подполий. Сб. «Исследование вечной мерзлоты в Якутской республике», вып. 2. Изд-во АН СССР, 1950.