Риски вскрытия котлованов для устройства подземных каналов в условиях многолетнемерзлых грунтов и плотной городской застройки

Вскрытие котлованов для устройства подземных каналов в условиях многолетнемерзлых грунтов (ММГ) и плотной городской застройки с домами на свайных фундаментах, вмороженных в мерзлоту, связано с высокими геотехническими рисками.

Такие работы требуют тщательного проектирования, строгого соблюдения мер безопасности и мониторинга. В этой статье мы рассмотрим ключевые аспекты, включая последствия, оптимальное время проведения работ, необходимые расчеты, меры безопасности, мониторинг и нормативные требования.

Последствия вскрытия котлована в летний период

Вскрытие котлованов в летний период в зоне ММГ может привести к серьезным последствиям:

Размораживание грунтов: Летние температуры способствуют оттаиванию верхнего слоя ММГ и значительной зоны по днищу вскрытого котлована, что снижает несущую способность грунта. Это может вызвать осадки или деформации фундаментов близлежащих зданий, особенно если их сваи рассчитаны на прочность мерзлого грунта.

Накопление воды: Оттаивание грунта приводит к высвобождению льда, вызывая подтопление котлована и прилегающих территорий. Это увеличивает риск эрозии и снижает устойчивость откосов котлована.

Нарушение теплового режима: Вскрытый котлован усиливает прогрев грунта, что может привести к долговременному изменению гекриологического режима и деградации фундаментов соседних зданий.

Динамические воздействия: Вибрации и нагрузки от строительной техники могут спровоцировать локальные деформации в грунте, влияя на устойчивость свай.

Оптимальное время года для проведения работ

Наиболее подходящее время для вскрытия котлованов в условиях ММГ — зимний период, когда:

Температуры ниже нуля минимизируют оттаивание грунта, сохраняя его прочность.

Замерзший верхний слой грунта облегчает работу техники и снижает риск подтопления.

Меньше вероятность нарушения теплового режима ММГ, что снижает воздействие на фундаменты соседних зданий.

Работы в летний период допустимы только при строгих мерах по сохранению мерзлоты, таких как искусственное охлаждение грунта или использование теплоизоляционных материалов.

Расчеты на этапе проектирования

На этапе проектирования необходимо выполнить следующие расчеты:

Геотехнические расчеты

Определение несущей способности ММГ в условиях возможного оттаивания.

Расчет осадок и деформаций грунтов при изменении их температурного режима.

Анализ устойчивости откосов котлована с учетом оттаивания и водонасыщения.

Теплотехнические расчеты

Моделирование изменения теплового режима ММГ при вскрытии котлована.

Оценка глубины сезонного оттаивания и её влияния на фундаменты соседних зданий.

Расчет свайных фундаментов

Проверка несущей способности свай в условиях частичного оттаивания грунта.

Оценка возможных дополнительных нагрузок на сваи из-за осадок или бокового давления.

Гидрогеологические расчеты

Анализ водопритоков в котлован при оттаивании льда.

Оценка риска подтопления и разработка дренажных систем.

Динамические расчеты

Оценка влияния вибраций от строительной техники на устойчивость свай и грунта.

Эти расчеты должны опираться на данные инженерно-геокриологических изысканий, включая бурение скважин, отбор проб грунта и мониторинг температурного режима.

Меры безопасности при строительстве

Для минимизации рисков при вскрытии котлованов необходимо соблюдать следующие меры:

Сохранение мерзлотного режима.

Укрепление котлована.

Водоотведение.

Ограничение динамических нагрузок.

Ограничение зоны работ.

Установка защитных барьеров и ограждений.

Соблюдение минимально допустимых расстояний до соседних зданий.

Виды мониторинга на этапе строительства

Для контроля состояния грунтов и конструкций необходим комплексный мониторинг:

Геокриологический мониторинг:

Измерение температуры грунта на разных глубинах с помощью термометрических скважин.

Контроль глубины сезонного оттаивания.

Геодезический мониторинг:

Регулярное измерение осадок и кренов соседних зданий.

Контроль деформаций свайных фундаментов.

Гидрогеологический мониторинг:

Отслеживание уровня грунтовых вод и притока воды в котлован.

Вибрационный мониторинг:

Измерение вибраций от строительной техники.

Сравнение измеренных значений с допустимыми нормами.

Мониторинг напряжений в конструкциях:

Установка тензодатчиков на сваи для контроля нагрузок.

Данные мониторинга должны анализироваться в реальном времени, а при выявлении отклонений — приниматься оперативные меры, включая приостановку работ.

Законодательные и нормативно-технические аспекты

Работы в условиях ММГ и плотной застройки регулируются следующими документами:

Нормативные документы

СП 25.13330.2020 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» — требования к проектированию и строительству в условиях ММГ.

СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» — расчеты несущей способности и деформаций.

СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства» — порядок проведения геокриологических изысканий.

ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация» — оценка свойств ММГ.

СП 116.13330.2012 «Инженерная защита территорий» — меры по защите от подтопления и деформаций.

Законодательные акты

Градостроительный кодекс РФ — регулирует проектирование, строительство и согласование работ.

Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» — общие требования к безопасности.

Местные нормативы

В регионах с ММГ (например, Красноярский край, Якутия) могут действовать дополнительные регламенты, учитывающие специфику климата и грунтов.

Разрешительная документация

Необходимо получение разрешения на строительство, согласованного с органами местного самоуправления.

Проектная документация должна пройти государственную экспертизу, особенно в части геотехнической безопасности.

Ответственность за безопасность

Застройщик обязан обеспечить сохранность близлежащих зданий, что подтверждается актами обследования и мониторинга. Нарушение нормативов может повлечь административную или уголовную ответственность в случае аварий.

Вскрытие котлованов в условиях многолетнемерзлых грунтов и плотной городской застройки требует комплексного подхода, включающего выполнение работ в зимний период, тщательные расчеты, строгие меры безопасности и непрерывный мониторинг. Соблюдение нормативных требований и использование современных технологий, позволяет минимизировать риски для свайных фундаментов и обеспечить безопасность городской инфраструктуры.

Проектировщики и подрядчики должны учитывать геотехнические и климатические особенности, чтобы предотвратить долгосрочные последствия для окружающей застройки.