Горное строительство
Строительство в горных районах
При размещении объектов строительства вблизи склонов, скалистых поверхностей или рек должны быть предусмотрены специальные мероприятия по защите строительной площадки от селевых (водокаменных и грязевых) потоков, поскольку их разрушительная сила весьма велика. Следует отметить, что характер мероприятий будет зависеть от конкретных инженерно-геологических условий.
Рисунок 1. Строительство в горах. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В случае наличия на строительной площадке участков заболачивания, необходимо предусмотреть меры по их осушению. Следует предпринять меры к понижению уровня грунтовых вод, которые в значительной мере усложняют производство фундаментных работ и монтаж подземных сетей.
Комплекс технических мероприятий, направленных на приведение неблагоприятных участков строительной площадки в состояние, допустимое для осуществления на них промышленного или гражданского строительства, называется инженерной подготовкой территорий.
Готовые работы на аналогичную тему
В состав работ для инженерной подготовки территории могут включаться:
Когда речь идет о строительстве в горной местности, необходимо иметь в виду, что для этого потребуется применение специальных материалов и методик. Например, если перепады рельефа слишком высоки, специалисты рекомендуют применять георешетки.
Инженерная подготовка
Мероприятия по инженерной подготовке строительных площадок, располагающихся в горной местности, не могут рассматриваться по отдельности, поскольку разрабатываются в комплексе с другими решениями. В этой связи можно отметить, что все вышеизложенные проектные решения являются взаимосвязанными и зависимыми.
Например, решения по вертикальной планировке территорий, разрабатываемых на основе генплана строительной площадки, могут привести к изменениям схемы плана (перемещению временных дорог, проездов, смещению объектов строительства и т.д.).
Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!
В свою очередь вертикальная планировка площадок разрабатывается в соответствии с мероприятиями по отводу грунтовых вод с площадки строительства.
Мероприятия по защите территории застройки от затопления не могут быть рассмотрены без учета мероприятий по защите от подтопления и отвода поверхностных вод.
Мероприятия, связанные с инженерной подготовкой строительной площадки, производятся только после составления проектов планировки и застройки участков. В некоторых случаях отдельные аспекты инженерной подготовки территорий могут быть объектами самостоятельного проектирования.
Горные монорельсовые системы
За последние 10 лет в России значительно увеличились объемы строительства в горных районах. Одна из причин этому – необходимость транспортного обеспечения строительства в сложных условиях. Например, в условиях большого перепада высот, нестабильных грунтов, перепадов температур и т.д. Если строительная площадка располагается в условиях большого перепада высот, резко возрастают расходы на транспортировку материалов и людей. В этой связи транспортные расходы могут увеличиваться в несколько раз.
Традиционным решением для доставки на подобные площадки людей и грузов является строительство временных технологических дорог. Однако в условиях горного строительства временное дорожное строительство сталкивается с рядом технических проблем, которые возникают в связи с увеличением дополнительных расходов.
Помимо этого, временные технологические дороги подвержены большому числу рисков из-за оползней и камнепадов. В этой связи даже небольшие технологические проезды в горной местности нуждаются в принятии решений по инженерной защите (например, укрепление склонов и строительство защитных барьеров).
Рисунок 2. Монорельс. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Часто из-за выпадения осадков по таким дорогам может перемещаться только тяжелая техника. Что касается условий переменного климата, то здесь технологические дороги подвержены обледенению. Для этого нередко приходится закреплять цепи на колесах грузовиков или использовать гусеничную технику.
В настоящее время на рынок активно вводится концептуально новое решение, которое является экономической альтернативой технологическим дорогам в горной местности. Это решение – монорельсовые временные системы.
Такие системы обладают множеством преимуществ. Например, монтаж временного монорельса требует минимальных подготовительных работ и совсем не требует строительства подпорных стен или укрепления грунта с помощью бетона.
При строительстве монорельсовой системы не требуется вырубать лес, что положительно сказывается на природном ландшафте.
Любая монорельсовая система может с легкостью справиться со сложным рельефом горной местности, именно поэтому её нередко принимают как альтернативу вышеизложенным методам. Маршрут данной системы может быть проложен по изгибам местности. Однако, монорельсовые системы тоже имеют некоторые ограничения, например, минимальный радиус поворота должен составлять около 6 метров, а транспортировка грузов допускается только под углом, не превышающим 45 градусов. Но даже с учетом этих ограничений монорельсовые системы выигрывают у технологических дорог, поскольку в результате доставка груза всё равно будет выполнена в разы быстрее.
Следует заметить, что средняя грузоподъемность монорельсовой системы – около 3-х тонн, что соизмеримо с грузоподъемностью КАМАЗа на дороге с уклоном. При этом монорельс содержать будет гораздо выгоднее, поскольку они потребляют порядка 10 литров дизельного топлива за смену. Таким образом, монорельсовые системы способны снизить расходы на топливо и оплату труда водителям (подобные системы могут функционировать без постоянного присутствия оператора).
Так и не нашли ответ
на свой вопрос?
Просто напиши с чем тебе
нужна помощь
ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА В УСЛОВИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО СЕВЕРНОГО КЛИМАТА
АННОТАЦИЯ
Автором рассмотрены факторы, препятствующие активному освоению территории распространения многолетнемерзлых грунтов. Представлена информация об основных принципах и методах проектирования и строительства на вечномерзлых грунтах, а также о мероприятиях для обеспечения высокой несущей способности оснований и фундаментов зданий и сооружений. Описаны часто применяемые типы фундаментов и материалов для утепления ограждающих конструкций в условиях северных широт. Приведены модульные здания из блоков-контейнеров, как отдельный вид строительных объектов для Крайнего Севера.
Россия – северная страна, почти 2/3 которой находится в области вечной мерзлоты. Грунты и горные породы здесь находятся в постоянно мерзлом состоянии, оттаивая лишь на небольшую глубину летом (примерно на 1-3м) [1]. Исключительностью Российского Севера являются суровые климатические условия, которые становятся существенными преградами для строительства. Строительная инфраструктура здесь активно развивается с 30-х гг. XX в., со времени начала добычи полезных ископаемых в этом регионе. В сооружениях, возводимых на вечномерзлых грунтах без принятия особых, отличных от обычных условий, мер и методов, возникают совершенно недопустимые деформации, затрудняющие эксплуатацию сооружений и приводящие к их полному разрушению. Известны случаи обрушения неправильно построенных домов в Чите, а в Канаде, например, жителям пришлось покинуть целых два небольших города, построенных в годы войны: их дома вечная мерзлота буквально вывернула из земли [2].
Инженерная геокриология, как отрасль геокриологии, занимается особенностями проектирования и строительства различных инженерных сооружений в зоне распространения вечномерзлых грунтов. Развитие ее началось в 20-х годах XX века благодаря стараниям таких ученых, как М.И. Сумгин, В.А. Обручев и В.И. Вернадский. Большой вклад внес Николай Александрович Цытович, который является основоположником инженерного мерзлотоведения, сформулировавший основные принципы механики мерзлых грунтов.
Рис. 1 Цытович Николай Александрович
Разработки, выполненные им в начале 30-х годов и позднее, привели к созданию нового научно обоснованного метода строительства с сохранением мерзлого состояния грунтов, усовершенствованный в дальнейшем учеными мерзлотоведами и конструкторами строителями. На основе этого метода в военное время, а особенно в послевоенные годы были возведены многие многоэтажные здания, промышленные предприятия в Якутске и в других местах. Так, благодаря Н.А. Цытовичу и другим ученым-мерзлотоведам были построены один из самых северных городов планеты Норильск и крупнейший в мире Норильский горно-металлургический комбинат. Под руководством этого выдающегося ученого кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов МИСИ достигла больших успехов, и благодаря его работам и трудам других сотрудников она продолжает стремительно расти. [3]
При проектировании и строительстве зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах, выделяют 2 основных принципа использования этих грунтов в качестве оснований:
Как показывает практика, здания и сооружения в условиях Крайнего Севера строятся в основном по первому принципу, так как в мерзлом состоянии грунт имеет высокую несущую способность. В настоящее время при проектировании и расчете оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах применяют несколько методов [4]:
В качестве варианта, предлагается использование грунтов оснований в вечномерзлом состоянии, как способ обеспечения их эксплуатационной пригодности и долговечности [5]. Технология метода заключается в организации мероприятий по уменьшению температуры грунтового основания до расчетных значений:
Основным типом фундаментов для вечномерзлых грунтов являются свайные фундаменты. Возможно использование свай следующих типов:
Но и они подвергаются разрушению под действием многих конструктивных и природных факторов: 1) неправильная планировка подполий и окружающей территории, не обеспечивающая отвода поверхностных, надмерзлотных и аварийных вод от фундаментов; 2) напорное давление надмерзлотных вод при промерзании грунта в начале зимнего периода; 3) образование трещин в сваях под действием температурных деформаций ростверков; 4) превышение расчетных напряжений в бетоне, значительно снижающее его морозостойкость.
Это привело к исследованию альтернативного типа фундаментов поверхностных вентилируемых пространственных фундаментов- оболочек. Они обладают рядом преимуществ, среди которых: совместимость функции несущей и охлаждающей грунт конструкции, что осуществляется посредством отсыпаемого на мерзлом основании промежуточного слоя; выполняемый из непучинистого материала промежуточный слой под пространственным фундаментом, значительно снижающий интенсивность криогенных процессов при тепловом и механическом взаимодействии зданий с мерзлым основанием; возведение фундаментов без нарушения мерзлотно-грунтовых условий на строительных площадках, что позволяет ликвидировать временной технологический разрыв, который необходим при устройстве свайных фундаментов.
Так, опыт эксплуатации четырехэтажного здания каркасно-панельного административно-бытового комбината (АБК), возведенного на фундаменте-оболочке монолитной конструкции на сильнольдистых высоко-температурных грунтах показал, что произошло не только промерзание промежуточного слоя, но и понижение температуры грунтов ниже его подошвы.
Рис.3. Часть строящегося здания АБК на поверхностном фундаменте- оболочке в г. Норильск
Верхняя граница вечной мерзлоты установилась на глубине 1,8 м. Средняя осадка фундамента-оболочки составила 2,1 см, что является хорошим результатом. А значит и поверхностные фундаменты являются прекрасным решением для суровых условий наших северных регионов. [9]
Возведение фундамента – не единственная проблема, с которой сталкиваются инженеры при строительстве зданий в условиях Крайнего Севера. Аномально низкая температура, сильные ветры и суровые метели – еще одна особенность северного климата. Для обеспечения максимального комфорта кварталы городов в таком случае строят замкнутым контуром, с минимальным числом площадей и узкими разрывами между домами, что позволяет значительно снижать скорость ветра.
При строительстве на вечномерзлых грунтах основным типом возводимого здания является здание каркасного типа. Высокая скорость монтажа – вот главное его достоинство. В связи с этим, элементы каркаса выполняют из сборного железобетона и металла, причем металлические конструкции более эффективны и обладают рядом преимуществ перед железобетонными. Так, это отсутствие мокрых процессов, которое дает возможность вести строительство при низких температурах без устройства тепляков, также меньшая нагрузка на фундамент, так как при равных эксплуатационных условиях здание из стального каркаса будет легче железобетонного. Элементы здания из металлического каркаса можно демонтировать, усиливать несущие конструкции полосами стали, в случае необходимости, производить модернизацию здания под новые требования производства, а повторное использование металла после демонтажа позволяет использовать его гораздо экологичнее и эффективней. [10]
Что касается ограждающие конструкции и теплоизоляции стен, то выполняют их из облегченных, утепленных панелей. Наилучшим решением во многих случаях является сэндвич- панель, которая имеет трёхслойную структуру, состоящую из двух листов жёсткого материала (металл, ПВХ, ДВП, магнезитовая плита) и слоя утеплителя между ними. Принцип сэндвич-технологии был описан ещё в 1950-х годах, однако активное применение сэндвич-панелей в строительстве в России началось лет через 30. Появление в России изделий, в которых в качестве утеплителя используется плита из каменной ваты, позволило эффективно решить проблему сохранения тепла. Производство в России панелей по западным технологиям с принятыми за рубежом классами точности (и соответствующих нормативам для нашего климата) сделало этот материал оптимальным выбором для строительства в районах с суровым климатом. В настоящее время индустриальными методами возводится подавляющая часть городов и посёлков Сибири и Дальнего Востока. [11] Важным элементом является теплоизоляция не только фундаментов, стен и кровли, но и светопрозрачных конструкций, и конструкции оконных блоков с заполнением инертными газами находят сегодня широкое применение в практике строительства на российском Севере. В частности, специальная программа по внедрению энергосберегающих окон действует в Красноярске. [11]
Рис.4. Крепление сэндвич панелей
Они очень популярны в условиях Крайнего Севера в силу своих многочисленных достоинств, а именно:
Рис. 5 Модульное здание г. Чита
Сегодня в условиях крайнего севера действует несколько десятков различных полярных станций, все они построены из модульных быстровозводимых зданий на свайном типе фундамента. Самым знаменитыми объектами являются станция «Арктический трилистник» на острове Земля Александры архипелага Земля Франца-Иосифа и военная база «Северный клевер», размещенная на о. Котельный архипелага Новосибирские острова.
Основываясь на приведенных выше сведениях, можно сделать вывод, что динамика строительства городов на Крайнем Севере будет расти, что подразумевает дальнейшее изучение данных территорий и подталкивает к проектированию и созданию новых типов фундаментов, более технологичных и менее энерго- и материалоёмких. Как вариант, поверхностных фундаментов, совмещенных с несущими и ограждающими модульными конструкциями, в силу компактности и большой жесткости последних.