Проблемы подготовки оснований для фундаментов в условиях многолетнемерзлых грунтов: анализ ошибок в нормах и пути решения

В строительстве на территориях с многолетнемерзлыми грунтами (ММГ) подготовка основания под фундамент играет ключевую роль в обеспечении долговечности и стабильности сооружений. Независимо от типа фундамента — будь то свайный, плитный или ленточный — качество основания определяет, насколько объект сможет противостоять специфическим вызовам криолитозоны: сезонным оттаиваниям, морозному пучению, деформациям и гидрологическим процессам.

Ксожалению, существующие строительные нормы и правила (СНиПы и СП) содержат фундаментальные ошибки, которые приводят к системным проблемам. В этой публикации разберем эти аспекты на основе практических наблюдений, проиллюстрируем типичные ошибки и предложим направления для корректировки нормативной базы. Это особенно актуально для северных регионов России, где мерзлота занимает огромные территории, и где ошибки в проектировании приводят к преждевременному износу зданий, инфраструктуры и даже к авариям.

Ошибки в вертикальной планировке: почему не рекомендуется срезка грунта?

Согласно действующим нормам (например, СП 25.13330. "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"), при вертикальной планировке поверхности рекомендуется минимизировать вмешательство в естественный грунт, в частности, не проводить срезку верхнего слоя. Это положение, на первый взгляд, кажется логичным — оно направлено на сохранение естественного теплового режима грунта и предотвращение его оттаивания. Однако на практике такая рекомендация является существенной ошибкой, которая обрекает многие объекты на проблемы уже на этапе строительства.

Первичная поверхность в зонах ММГ, как правило, неровная: она включает холмы, впадины, растительный покров и сезонно-талый слой (СТС). Если не проводить срезку, то при планировке приходится насыпать грунт неравномерно, чтобы выровнять рельеф. В результате формируется слой искусственного грунта с переменной толщиной — от нескольких сантиметров до многих метров. Это приводит к созданию "новой" неравномерной нагрузки на естественное основание. Под весом насыпи и самого сооружения грунт начинает деформироваться неравномерно: в одних местах возникает просадка, в других — подъем из-за морозного пучения. Такие деформации вызывают трещины в фундаменте, смещения конструкций и, в итоге, аварийные ситуации.

Примеров таких проблем множество: от жилых домов в Якутске и Норильске, где фундаменты "гуляют" из-за нестабильного основания, до промышленных объектов, где неравномерная осадка приводит к нарушению технологических процессов, авариям.

Нормы игнорируют тот факт, что без срезки невозможно добиться однородности основания, а это — основа для расчета нагрузок в проекте.

Отсутствие подходящих материалов для планировки: использование неподходящих заполнителей

Вторая ключевая проблема связана с дефицитом качественных материалов для вертикальной планировки в северных регионах. В Сибири, на Крайнем Севере и в Арктике часто отсутствуют природные грунты с подходящими свойствами — плотные, малопроницаемые и устойчивые к температурным колебаниям. В итоге проектировщики и строители вынуждены прибегать к альтернативным материалам: крупнообломочному скальному грунту, щебню, гравию или даже отходам горнодобычи.

На первый взгляд, такие материалы кажутся надежными — они прочны и не подвержены пучению. Однако их использование в приповерхностной зоне (где ранее был СТС) создает массивную толщу, которая кардинально отличается от естественного мерзлого грунта. Этот слой не имеет отношения к мерзлоте: он пористый, с большим количеством воздушных пустот. Зимой воздух в порах способствует быстрому охлаждению — грунт промерзает глубже и быстрее, чем естественный, что усиливает морозное пучение под фундаментом. Летом, напротив, воздух нагревается моментально, вызывая ускоренное оттаивание и размягчение основания.

Более того, такой искусственный слой становится идеальной зоной для фильтрации атмосферных и талых вод. Вода просачивается по границе между насыпью и естественными грунтами, накапливаясь на значительной глубине. Это приводит к образованию линз льда, термокарстовым процессам и эрозии. В результате жизненный цикл объектов резко сокращается: вместо запланированных 50–100 лет сооружения выходят из строя через 20–30 лет. Экономические потери огромны — от ремонта до полной реконструкции.

Наглядный пример: плитный фундамент на щебеночной насыпи

Чтобы иллюстрировать эти проблемы, рассмотрим реальный случай, который давно искал как наглядный пример. На фото представлен плитный фундамент с вентиляционными каналами (вентканалами), установленный на массивной щебеночной насыпи. Этот объект, построенный в промзоне Норильска, был обречен на гибель с самого начала. Щебень, использованный для планировки, создал пористый слой, который зимой охлаждался как "термос наоборот", а летом нагревался, провоцируя оттаивание. Вода фильтровалась через насыпь, накапливаясь под плитой, что привело к неравномерной осадке и трещинам. В итоге фундамент деформировался, а здание потеряло стабильность и погибло.

Этот пример — не единичный инцидент, а системная проблема. Многие специалисты не верят в ее серьезность, ссылаясь на "успешные" проекты, но статистика аварий на ММГ говорит обратное: по данным Росстройнадзора, до 30% объектов в криолитозоне имеют дефекты основания уже через 10 лет эксплуатации. Никто не желает вносить изменения в свод правил по проектированию на мерзлых грунтах, хотя это могло бы спасти миллиарды рублей и предотвратить риски для людей.

Предложения по корректировке норм и практические рекомендации

Чтобы решить эти проблемы, необходимы изменения в нормативной базе. Во-первых, в СП по основаниям и фундаментам на ММГ следует разрешить и даже рекомендовать срезку грунта при вертикальной планировке, с обязательным расчетом теплового режима и гидрологии. Это позволит добиться равномерной толщины насыпи и минимизировать неравномерные нагрузки.

Во-вторых, нужно ввести требования к материалам для планировки: предпочтение отдавать плотным грунтам с низкой пористостью, а при их отсутствии — использовать геомембрану или другие барьеры для предотвращения фильтрации.

В-третьих, широко используемые ПО для расчетов не учитывают теплоперенос путем фильтрации на глубину, а расчеты носят формальный характер, "лишь бы пройти экспертизу". Это приводит к игнорированию реальных рисков, поэтому необходимо развивать более точные методы моделирования, которые включают гидрологические факторы.

Игнорирование этих проблем — это не просто техническая оплошность, а угроза устойчивому развитию северных территорий.

Призываю коллег-строителей, проектировщиков и регуляторов пересмотреть нормы и внести изменения. Если у вас есть похожие примеры или предложения — поделитесь в комментариях. Только совместными усилиями мы сможем сделать строительство на мерзлоте более надежным и долговечным.

(Фото: Плитный фундамент с вентканалами на щебеночной насыпи. Источник: личный архив автора. Видны признаки деформации из-за нестабильного основания.)