Особенности обслуживания и ремонта зданий, построенных на вечномерзлых грунтах

Многие очень большие районы Советского Союза отличаются друг от друга климатическими и гидрогеологическими условиями, что сказывается как на организации строительства зданий и сооружений, так и на осуществлении их эксплуатации. Интенсивно осваиваемые районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока, Средней Азии, характеризующиеся специфическими условиями строительства, еще мало изучены в строительном отношении, а потому здесь недостаточен опыт эксплуатации зданий и сооружений. Поскольку эти районы весьма обширны (например, районы вечной мерзлоты занимают около 47 % территории страны), то изучение опыта строительства и эксплуатации зданий в них важно и актуально.

Районы с вечномерзлыми грунтами характеризуются длительным зимним периодом (более полугода), низкими температурами и вечномерзлыми грунтами, т. е. грунтами, которые не оттаивали более трех лет, а также сильными метелями, заносами или оголенными от снега участками земли. Прочность вечномерзлых грунтов превышает 0,5 МПа, но при оттаивании они разжижаются, так как сильно насыщены водой.

Строительство сооружений на вечномерзлых грунтах может вестись на основе одного из двух принципов: либо создания продухов — подполий под зданиями, позволяющих сохранить основание в вечномерзлом состоянии, либо допущения оттаивания и его регулирования. Там же, где можно миновать или пройти по глубине вечномерзлые грунты, в частности на площадях с очаговым их расположением, стремятся их Избегать в качестве оснований зданий.

Возведение зданий исходя из первого принципа является основным в северных районах. Нормальная эксплуатация таких сооружений возможна лишь при неукоснительном сохранении грунтов основания в вечномерзлом состоянии еще  
во время строительства и, конечно, в процессе эксплуатации. Это достигается постоянным проветриванием подполий, недопущением скопления в них снега и превращения их в склады, а также предотвращением утечек воды из санитарно-технических систем. Для сохранения вечномерзлых грунтов могут использоваться также трубы или каналы в подполье здания, служащие для циркуляции холодного воздуха, или термоизолирующие подушки на грунтах, малочувствительных к осадкам; их размеры определяются теплотехническим расчетом.

Сооружения, построенные по второму принципу — с допущением оттаивания грунтов, обладают высокой жесткостью или, наоборот, податливостью. Во время их эксплуатации надо внимательно следить за равномерностью оттаивания грунтов под всем сооружением и равномерной его осадкой. В случае неравномерного оттаивания грунтов необходимо усилить термоизоляцию пола на одних участках и прогревать грунт на участках, где оно отстает. Регулирование оттаивания производится по специальному проекту, разработанному проектной организацией или согласованному с ней; при этом надо опасаться возможного пучения основания. Особое внимание должно уделяться исправной работе систем водопровода, канализации и теплофикации, местам ввода их в здания.

Эксплуатационная служба, принимая здания в эксплуатацию, прежде всего должна выяснить, по какому принципу они построены, и принять от подрядчика соответствующие этому принципу документы и устройства: журнал мерзлотных наблюдений; сеть скважин для замера температуры, реперных знаков и марок; журналы нивелирования, ведущиеся при строительстве в северных районах.

В процессе эксплуатации зданий, построенных на вечномерзлых грунтах как по одному, так и по другому принципу, должны быть обеспечены все меры по сохранению проектного режима грунтов оснований.

Принятые от строителей реперные знаки, марки и скважины тщательно сохраняются и периодически используются для контрольных замеров высотного положения здания и температуры грунтов основания. В зданиях, в которых санитарно-техническое оборудование находится в подпольях, эти параметры контролируются один раз в месяц, а в зданиях, где таких систем в подпольях нет,—два раза в год: в середине зимы и в конце лета. Кроме того, важное значение придается визуальному обследованию и выводам из него. Температура грунтов контролируется также путем бурения один раз в три года — в период максимального оттаивания деятельного слоя.

Температурный режим в подпольях контролируется и поддерживается на заданном уровне: среднемесячная температура, замеренная зимой (в период отопления здания), не должна превышать среднемесячную температуру наружного воздуха бо
лее чем на 3—5° при среднегодовой температуре ниже -—5 °С. В особых случаях, связанных с ведущимся технологическим процессом в здании, проектная организация разрабатывает специальный режим контроля и поддержания установившейся температуры вечномерзлых грунтов.

Возле сооружений необходимо строго сохранять проектную планировку; при возникновении просадок отмосток и грунта их надо немедленно ликвидировать путем тщательного послойного трамбования.

При первых признаках деформаций здания (трещины в стенах, перекос оконных и дверных проемов и т. п.) нужно срочно выявить и устранить их причины, установить маяки на трещинах, провести нивелирование третьего разряда по реперам и маркам, а также другие работы, чтобы принять правильное решение по восстановлению здания.

Поддержание расчетных отрицательных температур вечномерзлых грунтов под фундаментами зданий можно осуществлять путем накопления холода для повышения их прочности. Для этого предназначена самонастраивающаяся автоматически действующая холодильная установка конструкции С. И. Ганеева-, она состоит из двух трубок разного диаметра, расположенных параллельно, соединенных между собой и заполненных керосином. Верхняя часть двухтрубной установки находится над поверхностью рядом со зданием, а нижняя ее часть может быть изогнута, пропущена через фундамент и доведена до места, которое .нужно заморозить.

Принцип действия такой установки заключается в следующем: при отрицательной температуре воздуха керосин в трубках охлаждается, причем быстрее — в трубке меньшего диаметра. Плотность более охлажденного керосина в тонкой трубке становится больше плотности керосина в трубке большего диаметра. Из-за разности плотности керосина он начинает циркулировать: более холодный и более плотный керосин опускается вниз, в самую нижнюю точку установки и отдает там холод, накопленный на поверхности, окружающему грунту. Поскольку одна трубка переходит в другую и они наглухо запаяны, то керосин не расходуется. Чем ниже температура наружного воздуха, тем активнее действует установка, охлаждая окружающий грунт основания, препятствуя его оттаиванию. А в теплое время года она прекращает свою работу автоматически. С началом зимнего периода установка также автоматически начинает действовать.

В северной климатической зоне опасность для сооружений представляют также низкие температуры и сильные ветры, метели и морозы, при которых грунты и стены глубоко промерзают, продуваются стены; это обязывает эксплуатационный персонал внимательно следить не только за состоянием оснований И отмосток, но и содержать в исправном состоянии стены, их углы и другие конструкции, обеспечивающие теплозащиту и воздухонепроницаемость ограждений.