Автоматическая компенсация деформаций фундаментов на неравномерно-сжимаемых мерзлых основаниях путем применения пневмомембран

Введение. Осадка грунта при оттаивании многолетнемерзлых пород провоцирует деформации зданий и сооружений, расположенных в криолитозоне. Ранее предполагалось, что мерзлые грунты обладают стабильной несущей способностью, однако в условиях современного потепления процессы оттаивания происходят все чаще, что в перспективе может стать ключевой инженерной проблемой. Перед специалистами встает задача разработки методов адаптации зданий к изменяющимся грунтовым условиям в процессе эксплуатации. Одним из перспективных направлений является применение плитных фундаментов на пневмомембранах, способных компенсировать неравномерные осадки за счет регулируемого давления в воздушных контурах. В статье рассмотрены принципы работы такой технологии на примере лоткового испытания, ее ограничения и потенциальные области применения в условиях деградации многолетнемерзлых грунтов.

Цель. Получение экспериментальных данных по технологии компенсации неравномерной осадки фундаментов зданий и сооружений путем автоматического контроля и сохранения первоначального положения фундамента здания.

Материалы и методы. Методология заключалась в проведении анализа архивной, нормативной и другой технической литературы по методам компенсации деформаций и определении направлений экспериментальных исследований, разработке программы работ, проведении численного моделирования и лотковых исследований, их анализе и обобщении, а также испытаниях мембраны на прочность.

Результаты. В ходе исследований сформулированы рекомендации по минимизации неравномерных осадок фундаментов на неравномерно сжимающихся при повышении температуры многолетнемерзлых грунтах. Предложен подход с использованием эластичных поддерживающих мембран и системы автоматического контроля, обеспечивающий сохранение проектного положения фундамента.

Выводы. Автоматическая система способна стабильно и корректно работать и эффективно обеспечивать своевременную подкачку воздуха в мембрану для соблюдения практически неизменного «нулевого» положения плиты фундамента. Эксперименты показали возможность применения данной технологии, но для ее внедрения требуется еще больший комплекс экспериментов.

1. Алексеев А.Г., Сазонов П.М., Зорин Д.В., Алексеева А.А., Дымченко И.А. Восстановление эксплуатационной пригодности оснований и фундаментов в Арктической зоне и криолитозоне России. Вестник НИЦ «Строительство». 2024;43(4):66–80. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-4(43)-66-80. EDN: PNLOKS.

2. Сазонов П.М., Алексеев А.Г. Особенности проектирования фундаментов в различных геокриологических условиях России. Фундаменты. 2024. 4(18). С. 34–37. EDN: AAUTUW.

3. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная версия СНиП 2.02.04-88. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/573659326.

4. Руководство по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах. Москва: Стройиздат; 1980.

5. СП 496.1325800.2020. Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Правила производства работ. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/603253371.

6. Патент РФ №2701398. Попсуенко И.К., Алексеев А.Г. Фундамент здания, сооружения. RU 2701398 С1. 2018.

7. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200174302.

8. Созонов П.С., Пинус Б.И. Влияние скорости нагружения на конструктивные свойства бетона // Вестник Иркутского государственного университета. 2015;101(6):117–120. Режим доступа: https://journals.istu.edu/vestnik_irgtu/journals/2015/06/articles/20.

9. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. Москва: Стройиздат; 1970.

10. Клепиков С.Н. Расчет конструкций на упругом основании. Киев: Будiвельник; 1967.

11. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная версия СНиП 2.02.01-83*. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/456054206.

12. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., Сидоров В.В. Методика выполнения геотехнических расчетов методом конечных элементов на программном комплексе PLAXIS 2D: методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Численное моделирование в механике грунтов». Москва: НИУ МГСУ; 2015.