vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2024-4(43)-66-80PNLOKSvestnikcstroy-475Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯFOUNDATIONS, UNDERGROUND STRUCTURESВосстановление эксплуатационной пригодности оснований и фундаментов в Арктической зоне и криолитозоне РоссииRestoration of serviceability of bases and foundations in the Arctic zone and permafrost zone of RussiaАлексеевА. Г.AlekseevA. G.

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация; Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Andrey G. Alekseev, Dr. Sci. (Engineering), Head of the Center for Geocryological and Geotechnical Research, Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction; Associate Professor, Department of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation; Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

e-mail: adr-alekseev@yandex.rutel.: +7 (926) 129-71-01

СазоновП. М.SazonovP. M.

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Pavel M. Sazonov, Head of the Design and Geocryological Research Sector, Laboratory of Frozen Soil Mechanics and Foundation Calculation Methods (No. 8), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: sazonov-pm@yandex.rutel.: +7 (926) 914-57-47

ЗоринД. В.ZorinD. V.

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Dmitry V. Zorin*, Leading Engineer, Design and Geocryological Research Sector, Laboratory of Frozen Soil Mechanics and Foundation Calculation Methods (No. 8), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: zorinsved@mail.rutel.: +7 (915) 117-65-34

АлексееваА. А.AlekseevaA. A.

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Anastasia A. Alekseeva, Engineer, Center for Geocryological and Geotechnical Research, Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: n.alexeewa20082001@gmail.comtel.: +7 (925) 704-28-64

ДымченкоИ. А.DymchenkoI. A.

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Ilya A. Dymchenko, Engineer, Design and Geocryological Research Sector, Laboratory of Frozen Soil Mechanics and Foundation Calculation Methods (No. 8), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: 89212002055i@gmail.comtel.: +7 (921) 200-20-55

Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияResearch Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationНаучно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of ConstructionRussian Federation2024281220244346680Copyright © Алексеев А.Г., Сазонов П.М., Зорин Д.В., Алексеева А.А., Дымченко И.А., 20252025Алексеев А.Г., Сазонов П.М., Зорин Д.В., Алексеева А.А., Дымченко И.А.Alekseev A.G., Sazonov P.M., Zorin D.V., Alekseeva A.A., Dymchenko I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/PNLOKSВведение

Введение. Основной причиной ухудшения состояния жилого и производственного фонда в Арктической зоне и криолитозоне России являются деформации, вызванные изменениями механических свойств многолетнемерзлых грунтов. Эти изменения усугубляются влиянием глобального потепления климата. Согласно данным Росгидромета на 2023 год, температура воздуха повышается на 0,5 °C за десятилетие. Подобные процессы требуют решения о разработке и внедрении мероприятий по улучшению строительных свойств оснований зданий и усилению фундаментов.

Цель

Цель. Разработка мероприятий по восстановлению эксплуатационной пригодности оснований и фундаментов зданий и сооружений в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Теоретические исследования проведены на основе обзора и анализа современной научно-технической, нормативной и методической литературы по закреплению грунтов и усилению фундаментов, а также архивных данных по причинам деформирования оснований и фундаментов.

Результаты

Результаты. Приведены достоинства, недостатки и область применения существующих способов. Определены перспективные технологии, требующие дополнительного изучения, к которым отнесены электрохимическое оттаивание и закрепление грунтов, инъекционная и струйная цементация, а также применение буроинъкционных и буронабивных свай при усилении фундаментов. Изложены результаты обобщения и анализа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по обследованию и мониторингу технического состояния ответственных зданий и сооружений городов девяти регионов, входящих в состав Арктической зоны России (Мурманская область, Республика Карелия, Архангельская область, Республика Коми, Ненецкий автономный округ, Ямало-Ненецкий автономный округ, Красноярский край, Республика Саха (Якутия), Чукотский автономный округ).

Выводы

Выводы. На основе анализа литературы разработаны мероприятия по восстановлению эксплуатационной пригодности оснований и фундаментов зданий и сооружений Арктической зоны России, включающие общие положения, рекомендации по обследованию технического состояния зданий и систем термостабилизации грунтов, по инженерным изысканиям на стадии реконструкции, по усилению фундаментов и закреплению грунтов их оснований, мониторингу реконструируемых зданий и контролю качества выполнения работ.

Introduction

Introduction. The key reason for the deterioration of housing stock and production assets in the Arctic zone and the permafrost zone of Russia lies in deformation induced by changes in the mechanical properties of permafrost soils. These changes are exacerbated by the impact of global warming. The Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring reported in 2023 that the air temperature rose by 0.5 °C per decade. Such processes necessitate the development and implementation of measures to enhance the construction properties of building bases and foundations.

Aim

Aim. To develop measures for restoring the serviceability of bases and foundations of buildings and structures in the areas of permafrost soils.

Materials and methods

Materials and methods. Theoretical studies were based on a review and analysis of contemporary scientific, technical, regulatory, and methodological literature concerning soil stabilization and foundation reinforcement, as well as archival data on the causes of base and foundation deformations.

Results

Results. The advantages, disadvantages, and areas of application of existing methods are presented. Promising technologies requiring further investigation are identified, including electrochemical thawing and consolidation of soils, injection and jet grouting as well as the use of bored cast-in-situ and augercast piles for foundation reinforcement. The study outlines the results of generalization and analysis of research and development work on inspection and monitoring of the technical condition of critical buildings and structures in the cities of nine regions that are part of the Arctic zone of Russia (Murmansk Region, Republic of Karelia, Arkhangelsk Region, Komi Republic, Nenets Autonomous Okrug, Yamalo-Nenets Autonomous Okrug, Krasnoyarsk Territory, Republic of Sakha (Yakutia), and Chukotka Autonomous Okrug).

Conclusions

Conclusions. The literature analysis underlay the development of measures for restoring the serviceability of bases and foundations of buildings and structures in the Arctic zone of Russia. These measures include general provisions, recommendations for assessing the technical condition of buildings and systems for thermal stabilization of soils, engineering surveys during reconstruction, foundation reinforcement, soil stabilization at their bases, monitoring of reconstructed buildings, and quality control of work performed.

Арктическая зонакриолитозонамноголетнемерзлые грунтыобследование фундаментоввосстановление эксплуатационной пригодностиреконструкцияусиление фундаментовзакрепление грунтовArctic zonepermafrost zonepermafrost soilsfoundation surveyrestoration of serviceabilityreconstructionfoundation reinforcementsoil stabilizationИсследование выполнено в рамках договорных работ между АО «НИЦ «Строительство» и ФАУ «ФЦС».The study was carried out under the contract between JSC Research Center of Construction and Federal Center for Regulation, Standardization and Technical Assessment in Construction (FAU “FCC”).References<i>Куценко С.Ю., Павленко В.И., Платэ А.Н., Лексин А.Б.</i> Особенности состояния жилищно-бытовых условий населения Арктической зоны Российской Федерации как одного из важнейших факторов устойчивого развития макрорегиона. Вестник Евразийской науки [интернет]. 2020;12(1):53. Режим доступа: https://esj.today/PDF/79ECVN120.pdf<i>Kutsenko S.Y., Pavlenko V.I., Plate A.N., Leksin A.B.</i> Features of housing and living conditions of the population of the Arctic zone of the Russian Federation as one of the most important factors of sustainable development. The Eurasian Scientific Journal [internet]. 2020;12(1):53. Available at: htt ps://esj.today/PDF/79ECVN120.pdf. (In Russian).Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2023 год [интернет]. Москва; 2024. Режим доступа: https://cc.voeikovmgo.ru/images/dokumenty/2024/RF_Climate_report_2023_2.pdf.State Hydrological Institute of the Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring of the Russian Federation. Report on climate features in the territory of the Russian Federation for 2023 [internet]. Moscow; 2024. Available at: https://cc.voeikovmgo.ru/images/dokumenty/2024/RF_Climate_report_2023_2.pdf. (In Russian).<i>Мельников В.П., Осипов В.И., Брушков А.В., Бадина С.В., Дроздов Д.С., Дубровин В.А.</i> Оценка ущерба жилым и промышленным зданиям и сооружениям при изменении температур и оттаивании многолетнемерзлых грунтов в Арктической зоне Российской Федерации к середине XXI века. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2021;(1):14–31. https://doi.org/10.31857/s0869780921010070<i>Melnikov V.P., Osipov V.I. , Brouchkov A.V., Badina S.V., Drozdov D.S., Dubrovin V.A., et al.</i> Damage assessment for residential and industrial buildings and structures due to temperatures change and permafrost thawing in the arctic zone of the Russian Federation by the middle of the XXI century. Geoekologiya. Inzhenernaya Geologiya. Gidrogeologiya. Geokriologiya. 2021;(1):14–31. (In Russian). https://doi.org/10.31857/S0869780921010070СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14627/SP 22.13330.2016. Soil bases of buildings and structures. Updated version of SNiP 2.02.01-83* [internet]. Available at: https://www.minstro yrf.gov.ru/docs/14627/ (In Russian).СП 24.13330.2021. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85. Москва: Российский институт стандартизации; 2022. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/142011/SP 24.13330.2021. Pile foundations. Updated version of SNiP 2.02.03-85. Moscow: Russian Institute of Standardization; 2020. Available at: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/142011/ (In Russian).СП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14715/SP 45.13330.2017. Earthworks, Grounds and Footings. Updated version of SNiP 3.02.01-87 [internet]. Available at: https://www.minstr oyrf.gov.ru/docs/14715/ (In Russian).СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88 [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/117292/SP 25.13330.2020. Soil bases and foundations on permafrost soils. Updated version of SNiP 2.02.04-88 [internet]. Available at: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/117292/ (In Russian).СП 496.1325800.2020. Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Правила производства работ [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/120034/SP 496.1325800.2020. Soil ba ses and foundations of buildings and constructions on permafrost soils. Rules for production of works [internet]. Available at: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/120034/ (In Russian).Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов с предпостроечным оттаиванием вечномерзлых грунтов. Москва: НИИОСП Госстроя СССР; 1974.Recommendations for the design and installation of foundations and foundations with pre-construction thawing of permafrost soils. Moscow: NIIOSP Gosstroy of the USSR; 1974. (In Russian).Руководство по технологии физико-химического укрепления промерзающих и оттаивающих грунтов. Москва: НИИОСП Госстроя СССР, Стройиздат; 1977.Manual on the technology of physico-chemical strengthening of freezing and thawing soils. Moscow: NIIOSP Gosstroy of the USSR, Stroyizdat Publ.; 1977. (In Russian).Рекомендации по проектированию и применению в строительстве охлаждающих установок, работающих без энергетических затрат. Москва: НИИОСП Госстроя СССР; 1984.Recommendations for the design and application in the construction of cooling installations operating without energy costs. Moscow: NIIOSP Gosstroy of the USSR; 1984. (In Russian).<i>Украинченко Д.А., Беловодский А.Ю., Бикситов Г.К.</i> Обзор существующих методов улучшения свойств структурно неустойчивых грунтов. В: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием), Оренбург, 25–27 января 2021 года. Оренбург: Оренбургский государственный университет; 2021, с. 460–466.<i>Ukrainchenko D.A. Belovodsky A.Y., Bixitov G.K.</i> Review of existing methods for improving the properties of structurally unstable soils. In: University complex as a regional center of education, science and culture: materials of the All-Russian Scientific and Methodological Conference (with international participation), Orenburg, January 25-27, 2021. Orenburg: Orenburg State University; 2021, pp. 460–466. (In Russian).Технологии строительства в криолитозоне. Гидротехника. 2020;1(58):84.Construction technologies in the cryolithozone. The Hydrotechnika. 2020;(1(58):84. (In Russian).<i>Маковецкий О.А., Рубцова С.С.</i> Особенности применения технологии Jet grouting в многолетнемерзлых грунтах. Фундаменты. 2022;3(9);32–34.<i>Makovetsky O.A., Rubtsova S.S.</i> Features of the application of Jet grouting technology in permafrost soils. Foundations. 2022;(3(9):32–34. (In Russian).<i>Алексеев А.Г., Зорин Д.В., Алексеенко В.А.</i> Струйная цементация для устройства фундаментов на многолетнемерзлых грунтах. Промышленное и гражданское строительство. 2021;(8):27–32. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2021.08.27-32<i>Alekseev A.G., Zorin D.V., Alekseenko V.A.</i> Jet-cementation for the construction of foundations on permafrost soils. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitel’stvo = Industrial and Civil Engineering. 2021;(8):27–32. (In Russian). https://doi.org/10.33622/0869-7019 .2021.08.27-32Рекомендации по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах с применением гидроструйной технологии. Москва: НИИОСП Госстроя СССР; 1986.Recommendations for the installation of pile foundations in permafrost soils using hydrojet technology. Moscow: NIIOSP Gosstroy of the USSR; 1986. (In Russian).<i>Алексеев А.Г., Зорин Д.В.</i> Буровые сваи, затворенные с применением химических добавок, в многолетнемерзлых грунтах. Фундаменты. 2022;2(8):33–35.<i>Alekseev A.G., Zorin D.V.</i> Drilling piles closed with the use of chemical additives in permafrost soils. Foundations. 2022;(2(8):33–35. (In Russian).<i>Alekseev A.G., Sazonov P.M., Zorin D.V., Vinogradova S.A.</i> Application of pile foundations in structurally unstable soils. MATEC Web of Conferences. 2019;265:05020. https://doi.org/10.1051/matecconf/201926505020<i>Alekseev A.G., Sazonov P.M., Zorin D.V., Vinogradova S.A.</i> Application of pile foundations in structurally unstable soils. MATEC Web of Conferences. 2019; 265:05020. https://doi.org/10.1051/matecconf/201926505020<i>Alekseev A., Zorin D.</i> Interaction of the augercast micropiles with permafrost. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;365:042056. https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/4/042056<i>Alekseev A., Zorin D.</i> Interaction of the augercast micropiles with permafrost. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;365:042056. https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/4/042056ГОСТ 27751-2014. Надежность строительных конструкции и оснований. Основные положения. Москва: Стандартинформ; 2019.State Standard 27751-2014. Reliability for constructions and foundations. General principles. Moscow: Standartinform Publ.; 2019. (In Russian).Рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки. Москва: Москомархитектура; 1998.Recommendations on the design and construction of foundations, foundations and underground structures during the reconstruction of civil buildings and historical buildings. Moscow: Moskomarchitecture; 1998. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.