Надежные фундаменты — надежное строительство

65% территории России, включая Республику Саха (Якутия), лежит в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов. Реализация нацпроектов, особенно в зоне Арктики, требует качественно иных подходов в строительстве; ведь возведение объектов инфраструктуры на вечной мерзлоте существенно отличается от аналогичных задач на талых грунтах. При этом формула «Надежные фундаменты — надежное строительство» приобретает особую значимость, хорошо известную профессионалам АО «Якутский государственный проектный, научно-исследовательский институт строительства» (АО «Якут ПНИИС») — единственного НИИ северо-востока России, изучающего проблемы строительства на вечной мерзлоте. С 1976 года в институте направление по основаниям и фундаментам ведет кандидат технических наук, почетный строитель России, почетный и заслуженный строитель Якутии, лауреат Государственной республиканской премии в области науки и техники Анастасия ЦЕЕВА.

«СГ»: Анастасия Николаевна, расскажите об основных видах деятельности института.

Анастасия Цеева: Это выполнение научно-исследовательских работ, проектирование зданий и сооружений; обследование зданий и сооружений и их несущих конструкций. Мы занимаемся инженерными изысканиями для строительства, обследованием состояния грунтов оснований зданий и сооружений, внедрением научно-технических достижений и новой техники. «ЯкутПНИИС» разрабатывает нормативные, технические и технологические документы, альбомы типовых рабочих чертежей на конструкции массового применения (сборные железобетонные сваи для вечномерзлых грунтов, в том числе высокоминерализованных, сборные железобетонные плиты предварительно напряженные для автомобильных дорог общего пользования и аэродромных покрытий), стандарты организаций, проводит испытания стройматериалов, изделий и конструкций, включая исследовательские, межведомственные, квалификационные, сертификационные.

«СГ»: Это широкое поле деятельности, охватывающее практически все стороны строительства с учетом климатических и особых грунтовых условий.

А.Ц.: Я остановлюсь на испытаниях свайных фундаментов, которые происходят в полевых условиях с широкой географией — от Ямала до Чукотки. Часто сваи испытывают на неблагоприятных для строительства площадках. В качестве примера приведу площадки ВСТО (строительство НПС в Олекминске и Якутской ГРЭС-2 — первая и вторая очереди), площадку строительства водозабора в городе Удачном, строительство школ и школ-садов в улусах, где характерной особенностью являлись высокие температуры грунтов и медленные темпы их остывания после производства работ по устройству свайных фундаментов.

При исследовании новых типов свай мы обязательно проводим натурные испытания буронабивных, буроинъекционных, винтовых свай в различных мерзлотно-грунтовых условиях.

«СГ»: Поясните подробнее?

А.Ц.: Вдавливание свай статическими нагрузками — самое точное испытание, определяющее фактическую несущую способность свайного фундамента. Строительными нормами определено, что фундаментная конструкция объекта должна подвергаться этим испытаниям в пределах 1% от устанавливаемых свай. Технология испытаний свай в многолетнемерзлых грунтах также значительно отличается от технологии проведения испытаний в талых грунтах. Если в талых грунтах испытания могут завершиться за один день, то в многолетнемерзлых могут продолжаться порядка месяца, особенно в сильнольдистых и в пластично-мерзлых грунтах. При проведении испытаний зимой или весной применяются температурные коэффициенты, позволяющие установить фактическую несущую способность свай в самый теплый период года. Испытания проводятся по ГОСТ 5686-2012.

Для испытаний часто используются металлические балки, привариваемые к анкерным сваям. Нагрузка передается на испытуемую сваю посредством гидравлических домкратов с упором их на балку. При этом на сваи передаются нагрузки, в 1,5 раза превышающие максимальные нагрузки от возводимого объекта. При испытаниях вдавливающими нагрузками испытуемая свая загружается ступенями и выдерживается на данной ступени нагрузки до стабилизации осадок. Стабилизация считается наступившей, когда осадка сваи достигает величины 0,2 мм за последние 24 часа наблюдений. Кроме проверки на вертикальное вдавливание, испытания проводятся для определения восприятия сваями горизонтальных нагрузок и выдергивающих усилий.

«СГ»: Испытание на выдергивание проводится по тем же правилам и нормативам, что и процесс вдавливания?

А.Ц.: Да, только в этом случае анкерные сваи подвергаются вдавливанию, так как домкрат устанавливается на опорную платформу, и он тянет испытуемую сваю вверх. Горизонтальное тестирование предназначается для того, чтобы определить, смогут ли установленные в грунт сваи выдержать линейные нагрузки, возникающие при годовых температурных перепадах в фундаментных балках здания или в конструкциях линейных сооружений (эстакады, трубопроводы). При этом сваи подвергаются изгибу. При указанных испытаниях гидравлический домкрат устанавливается в горизонтальной плоскости меж двух свай, упираясь в их торцы. Создаваемое домкратом давление отклоняет стойки на определенную величину, которая должна соответствовать расчетной.

Такая проверка работы свай для ответственных объектов проводится и на стадии проектирования, и в период строительства. К примеру, на стадии проектирования комплекса зданий Якутской ГРЭС-2 (вторая очередь) проведены испытания 15 свай. Результаты испытаний показали, что на одной и той же территории несущая способность свай длиной 10 м изменяется от 21 до 120 тс. Это показывает, как важно проверить, какую нагрузку несут сваи, и позволяет назначить оптимальную глубину заложения фундамента.