Нормы (СНиП 11-18—76) рекомендуют два принципа проектирования и строительства на территориях, сложенных вечномерзлыми грунтами:

принцип I — в основании зданий и сооружений сохраняется вечномерзлое состояние грунтов как в процессе строительства, так и в течение всего периода эксплуатации;

принцип II — в основании зданий и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации (следовательно, по принципу II вечномерзлое состояние грунтов не сохраняется).

В районах с отрицательной среднегодовой температурой при строительстве на площадках, не имеющих слоя вечномерзлых грунтов, фундаменты проектируют и строят как в районах с сезонным промерзанием грунтов. Дополнительно принимают меры по исключению образования в основании сооружений линз мерзлого грунта как в период строительства, так и во время эксплуатации.

Если вечиомерзлые грунты залегают лишь под частью проектируемого здания, то грунты основания либо предварительно искусственно замораживают и тогда проектируют фундаменты по принципу I, либо, наоборот, оттаивают и строят здание как на талых грунтах.

Сохранение вечномерзлого состояния грунтов в основании зданий при проектировании и строительстве по принципу I обычно обеспечивается следующими приемами: возведением
зданий на подсыпках (рис. 14.6,а); теплоизоляцией поверхности грунта под полом здания (рис. 14.6,6); устройством вентилируемых подполий (рис. 14.6, в); расположением в 1-м этаже зданий неотапливаемых помещений (рис. 14.6,г); прокладкой под полом здания охлаждающих вентиляционных каналов (рис. 14.6, д); искусственным охлаждением грунтов с помощью специальных установок (например, замораживающие колонки на рис. 14.6, е).

Возведение зданий на подсыпках и с теплоизоляцией поверхности и г р у н т а применимо при сравнительно небольшой ширине зданий (в основном до 10 м). Эти приемы строительства рассчитаны на охлаждение массива грунта основания с боков. Если такое охлаждение окажется недостаточным, то массив грунта будет постепенно прогреваться и начнется оттаивание грунтов в основании.

Наиболее эффективно устройство охлаждаемых вентилируемых подполий (см. рис. 14.6, в). Такой прием целесообразен при возведении жилых, общественных и промышленных зданий. При этом все чаще устраивают свободно проветриваемое подполье, поднимая рандбалку над поверхностью земли. В некоторых случаях по архитектурным соображениям подполье закрывают, оставляя в его стенах отверстия (продухи). Подполье- служит одновременно местом для разводки труб водопровода, канализации, теплофикации и газа, которые подвешивают к перекрытию.

Для предотвращения застаивания воды в подполье глинобитный пол в нем делают выше отмосток с уклонами наружу. Кроме того, под трубопроводами располагают лотки для отвода аварийных вод за пределы здания.

Вследствие температурных колебаний рандбалки в подпольях периодически удлиняются и укорачиваются. При небольшом возвышении над поверхностью земли сравнительно жестких верхних частей фундаментов это приводит к разрушению их косыми трещинами. Для исключения таких разрушений надземную часть фундаментов рекомендуется устраивать гибкой, по возможности небольшого сечения и наибольшей высоты. Кроме того, рандбалки делают разрезной конструкции.

При устройстве низких продухов они могут быть занесены снегом, что исключит .вентиляцию подполий. К постепенному уменьшению продухов и затруднению вентиляции подполья может привести также периодический ремонт покрытия панели около здания с поднятием ее отметки.

Особое внимание должно быть уделено прокладке по улицам трубопроводов, выделяющих тепло (теплофикации, водопровода, канализации). Их целесообразно прокладывать в проходных вентилируемых тоннелях (коллекторах): внутриквартальную сеть иногда прокладывают в надземных каналах. Короче говоря, при сохранении вечномерзлого состояния грунтов в основании надо принимать все меры, исключающие проникание тепла в грунт и обеспечивающие охлаждение поверхности грунтов под зданием и около него.

Неотапливаемые помещения, располагаемые в 1-м этаже, выполняют роль вентилируемого подполья. Для интенсивного охлаждения их стены 1-го этажа делают из тепло­проводного материала, а окна — с одинарным остеклением. Недопустимо расположение здесь утепленных помещений, а также укладка на аиму непосредственно на пол каких-либо материалов.

В производственных зданиях с большими нагрузками на пол, а также при больших размерах этих зданий в плане приходится устраивать под полом вентиляционные каналы (см. рис. 14.6,5), а в местах выделения большого количества тепла в грунт в результате технологических процессов применять искусственное охлаждение грунтов саморегулирующими колонками или специальными холодильными установками с замораживающими колонками.

В некоторых случаях сохранение вечномерзлого состояния грунтов в основании обеспечивают устройством свайных фундаментов или фундаментов глубокого заложения, врезаемых в вечномерзлый грунт ниже глубины возможного оттаивания его под зданием. Такое решение может сопровождаться укладкой теплоизоляции под полом отапливаемого здания, что существенно уменьшает глубину оттаивания. Кроме того, нельзя допускать проникания теплой воды в грунты основания, поскольку это вызывает местное оттаивание грунтов.

По принципу II проектирования и строительства фундаментов оттаивание грунтов в основании допускается как после возведения здания, так и перед устройством фундаментов при инженерной подготовке территории под застройку.

Допуская оттаивание грунтов в основании во время эксплуатации зданий, всегда следует считаться с возможностью возникновения дополнительных просадок. Дополнительные просадки фундаментов зданий иногда наблюдались при оттаивании даже трещиноватой скальной породы и крупнообломочных грунтов. В связи с этим при проектировании и строительстве фундаментов по -принципу II необходимо возводить здания из конструкций, малочувствительных к неравномерным осадкам Дсм. п. 9.3 и п. 14.2), а в некоторых случаях предусматривать возможность регулирования процесса оттаивания. Поскольку наиболее опасны неравномерности осадок, необходимо так проектировать здания, чтобы тепловое влияние их развивалось примерно равномерно под всеми фундаментами. Обычно наибольшая неравномерность наблюдается между осадками фундаментов внутренних конструкций (стен и колонн) и фундаментов наружных стен, особенно если последние имеют выносы наружу. В связи с этим целесообразно фундаменты наружных стен относить внутрь здания и возводить наружные стены и колонны на консолях (рис. 14.7, а) или во время оттаивания грунтов основания обогревать грунт около здания (рис. 14.7 6).

Если вечномерзлые грунты содержат включения льда даже в виде миллиметровых прослоев, использование их в основании с оттаиванием в процессе эксплуатации небезопасно. Малейшая неравномерность оттаивания грунтов может привести к недопустимым деформациям с появлением в стенах продуваeмых трещин.

При таких грунтах правильнее либо применять принцип I строительства, либо, предварительно оттаивать грунты на месте возведения здания на необходимую глубину. Для оттаивания грунтов используют паровые иглы, электропрогрев и др. Применение паровых игл обеспечивает максимальную скорость процесса оттаивания, но приводит к дополнительному увлажнению грунтов, что обычно недопустимо. Оттаявшую массу грунта, как правило, надо уплотнить.

Пески и даже гравелистые грунты после оттаивания часто находятся в рыхлом состоянии, что недопустимо для грунтов в основании, особенно если они будут испытывать в дальнейшем динамические воздействия, в т. ч. сейсмические.

Пылевато-глинистые грунты после оттаивания часто имеют большую влажность и обладают значительной сжимаемостью, поэтому их относят к категории слабых сильноежнмаемых грунтов. Методы строительства на них освещены в п. 12 и п. 14.2.

Иногда грунты в основании предварительно оттаивают лишь на ту глубину, в пределах которой возможно развитие наибольших неравномерностей просадки. Такое решение допустимо только при грунтах, обладающих относительно малой деформативностью при оттаивании. При большой глубине зоны ожидаемого оттаивания под зданием ее целесообразно уменьшать путем укладки теплоизоляции под полом.