АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Багдасарян Ирина Робертовна

старший преподаватель, АрГУ, г. Степанакерт

E-mail: i_bagdasaryan@mail.ru

Актуальными проблемами для современной строительной индустрии являются провалы, оседание земной поверхности, промерзание грунтов.

Долговечность зданий и сооружений во многом зависит от прочности их оснований. Способность сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации, например, изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей определяет свойство долговечности. [3.        c. 23].

Отсутствие детальной инженерно - геологической информации на базе, которой ведется проектирование и строительство, недооценка отдельных факторов, появление дополнительных негативных явлений в процессе эксплуатации, например, проходки горных выработок метрополитенов, подтопления, часто ведет к деформациям зданий и даже аварийным ситуациям. [4.]

Ниже рассмотрены характерные примеры и некоторые пути решения затронутых проблем.

В районах с развитой горнодобывающей промышленностью являются провалы грунтов. Они могут быть связаны с суффозионными процессами и другими причинами. А что такое суффозия? Суффозия (от лат. - подкапывание) – это вынос мелких минеральных частиц и растворенных веществ в воде, фильтрующейся в толще горных пород. [5. c. 1304]. И поэтому, провалы внезапны, на их месте образуются воронки диаметром до 3-5 м. и более, на поверхности возникают необратимые деформации.

Провалы грунтов являются наиболее разрушительными для объектов недвижимости. Под термином недвижимости подразумевается земельные участки, стоящие на них капитальные здания, сооружения и некоторые другие объекты. [5. c. 885]. Данное явление, главным образом, обусловлено водопонижением и суффозионными процессами, возникающими в различных инженерно- геологических условиях, формировавшимися в процессе техногенных изменений окружающей среды.

Оседание земной поверхности, вызванное подземными горными работами, являются критичными для земельных участков сельскохозяйственного назначения, а также для застроенных территорий. Опускание земной поверхности, вызванные подработкой, ведет к уменьшению глубины грунтовых вод, и может вызвать подтопление подвальных помещений зданий или замачивание корневых систем. Различие физико-механических свойств разновидностей скальных, полускальных, связанных и несвязанных грунтов приводят к некоторому разбросу величины наибольшей глубины промерзания грунтов в застраиваемых территориях Нагорно-Карабахской Республики и составляет 60–70 см, независимо от их высоты над уровнем моря. Аналогичный разброс глубины промерзания грунтов наблюдается и в Республике Армения на высотах 2104 м. над уровнем моря (Семеновка), 1940 м. (Масрик), 1556 м. (Гюмри), 1398 м. (Горис) и составляют соответственно 101,75,143,36 и 79 см. Территория Нагорно–Карабахской Республики охватывает высоты от 800м. до 3724 м. над уровнем моря и характеризуется сложными природно-климатическими условиями региона. [2. c. 42]

Возникновения и развития в условиях горного рельефа обвально-оползневых процессов в НКР наиболее часто происходит на крутых склонах гор. Этому способствует чередование пластов водоносных песчаных или скальных трещиноватых и водоупорных глинистых пород, плоскостей трещиноватости, обводнение участков и т. д. Впервые оползне-обвальные процессы в Нагорном Карабахе стали изучаться с 1960-х годов, когда были подняты вопросы о переселении сел Бердашен и Ннги, расположенных на оползневых склонах. Даже, начиная с 1995 г. совместными усилиями геологов Армении и Нагорно-Карабахской Республики были обнаружены и другие оползни (в т. ч. и обвалы), общая численность которых в настоящее время 35. Их большая часть примыкает к тектоническим разломам, и имеют сейсмогенный характер. Кроме сейсмогенных, на горных склонах Нагорного Карабаха большое развитие имеют также оползни несейсмогенного характера, которые время от времени возникают в разных участках и напоминают об угрожающей опасности. В равниных зонах (до 200 м) оползне – обвальные процессы практически отсутствуют. Относительно густонаселенные территории охватывают склоны с абсолютными высотами 600 – 1200 м. Подробные расчеты показали, что на абсолютных высотах 100 – 1200 м. на каждые 100 км² площади приходится 0.6 оползень – обвал. С ростом высоты этот показатель тяготеет к 1.5. [2. c. 43]. Однако эти высоты относятся к мало­заселенным регионам Нагорно-Карабахской Республики.

Строительство зданий нередко ведется с отставанием после рытья котло­ванов. Вследствие этого, грунты, на которых возводится фундамент, оказываются неоднократно проморожены, они снижают свои прочностные свойства. Однако здание было запроектировано на их изначально, на более высокие физико-механические показатели, поэтому разупроченные грунты могут не выдержать требуемой нагрузки. Возникает резонный  вопрос, неужели все так плохо? А как там у них на Западе? - Да точно также!

В настоящее время существует множество эффективных современных методов решений затронутых проблем. Современное круглогодичное поточное строительство требует выполнения значительных объемов земляных работ в зимнее время. Разработка грунта связана с определенными трудностями, так как при отрицательной температуре его верхний слой замерзает и существенно изменяет свои свойства. Механическая прочность грунта при замерзании возрастает и зависит от его гранулометрического состава, влажности и температуры. Она характеризуется временным сопротивлением мерзлого грунта сжатию и растяжению (разрыву). Наибольшей прочностью на сжатие при замерзании обладают влажные песчаные грунты (до 20 МПа). Прочность мерзлого грунта на сжатие в 3 - 5 раз выше его прочности на растяжение, поэтому мерзлый грунт легче разрушать скалыванием, чем резанием. Механическая прочность грунта выражает его сопротивление резанию и скалыванию. Пластические деформации мерзлого грунта возникают в результате уменьшения сцепления между отдельными его частицами за счет таяния замершей воды. Они возрастают с повышением температуры и достигают максимального значения при 0 ⁰С, когда оттаявший грунт под воздействием собственного веса и других нагрузок доходит до текучести. Поэтому при наступлении оттепелей необходимо принимать меры против оползания откосов выемок и насыпей. Первоначальное разрыхление мерзлого грунта значительно больше талого и зависит от рода грунта и способа его рыхления. Разрыхленный грунт плохо поддается уплотнению, и величина его остаточного разрыхления очень мало отличается от первоначальной. Это необходимо учитывать при выборе средств транспорта мерзлого грунта, назначении величины запаса на усадку насыпей и т. д. толщину. Теплопроводность мерзлого грунта больше, а теплоемкость меньше, чем талого. И эти свойства являются признаками быстрого промерзания и медленного оттаивания мерзлого грунта. Электропроводность мерзлого грунта практически очень невелика. Это вызвано тем, что токопроводящая грунтовая вода при замерзании переходит в лед. Водопроницаемость мерзлого грунта в результате закупорки его подо льдом равно 0.

В качестве мер предохранения грунта от промерзания применяются:

·     глубокое рыхление, оно предохраняет несвязные грунты от промерзания, но требует выполнения значительного объема земляных работ. Рыхление осуществляется одноковшевыми и многоковшевыми экскаваторами путем перелопачивания грунта отдельными проходками на глубину 1.3-1.5 м. Образующаяся при этом волнистая поверхность способствует задержанию снега. После глубокого рыхления мерзлый слой грунта не выходит за пределы разрыхленной зоны и легко разрабатывается;

·     снегозадержание является наиболее экономическим способом предохранения грунта от глубокого промерзания, но оно не всегда возможно из-за отсутствия достаточного количества снега. Коэффициент теплопроводности рыхлого снега в 7–40 раз меньше коэффициент теплопро­водности грунта естественной влажности. Поэтому слоем снега в 1–1.5 м, искусственно задержанием или нагреванием, можно с минимальными затратами надежно предохранять от промерзания площади любых размеров;

·     утепление ледозащитной оболочкой и теплоизоляционными материалами. Ледозащитная оболочка пригодна для утепления горизонтальных участков со слабо дренирующим грунтом. Теплоизоляционные покрытия из слоя торфа, опилок, стружек, шлака, листвы и других местных дешевых материалов применяются для защиты котлованов, траншей и других небольших участков грунта.

Требуемая толщина слоя утеплителя определяется по формуле:

/,

где Н_п - ожидаемая глубина промерзания неутепленного грунта, см;

a_у и a_г, - коэффициент температуропроводности утеплителя грунта, м/с.

где l _у(г) - коэффициенты теплопроводности утеплителя и грунта, Вт / (м С).

С_у(г) - удельные теплоемкости мерзлых утеплителя и грунта, Дж / (кг/м).

r_у(г) - плотности утеплителя и грунта, кг/м.

Расчет толщины слоя утепления предохраняет грунт от промерзания (если допустить прямую пропорциональность между глубинами промерзания и квадратными корнями из коэффициентов температуропроводности ); [1. c. 98].

·     пропитка грунта солей.

Таким образом, провалы грунта не поддаются точному прогнозу, однако, можно найти и обозначить зоны, где возможное возникновение провалов. Строительство над старыми горными выработками не допускается без специальных мероприятий. Но иногда провалы грунта могут возникнуть из-за строительных работ, например, в результате закладки фундамента в земле может образоваться ниша, куда уносит размытый песок с водой и т. д.

Исследования данной проблемы показали, что деформации земной поверхности, вертикальные и горизонтальные, возникающие в результате подземных горных работ, представляет собой угрозу для поверхностных зданий и сооружений. Построенные до 60-х годов прошлого века здания, были возведены без конструктивных мер. Движением земной поверхности эти здания могут получить и значительные повреждения деформаций, следовательно, даже если при строительстве здания были применены конструктивные меры защиты, существует опасность того, что деформации все же превысят уровень, принятой при проектировании. Данные изменения могут привести к следующим повреждениям: трещины в стенах, перекосы оконных рам, дверей и т. д., и это приведет к необходимости в дополнительных ремонтных мероприятиях, а конкретно – и к дополнительным и непредусмотренным затратам.

Известно, что обвально-оползневые процессы начинаются с высоты 600–800 м. над уровнем моря. Вследствие чего территории нового строительства не всегда совпадают с районами оползне-обвальных процессов, их влияние на параметры строительного производства в горных условиях учитывается при необходимости.

Время сохранения устойчивого снежного покрова в горных районах зависит от высоты над уровнем моря, формы рельефа и экспозиции склонов.

Список литературы

1.            Атаев C. C. Технология строительного производства. М.: Стройиздат, 1975. - 520 с.

2.            Исраелян Р. Г. Основы организации и управления строительством в горных условиях. Степанакерт: 2011. - 160 с.

3.            Комар. А. Г. Строительные материалы и изделии. М.: Высшая школа, 1983. - 488 с.

4.            Лушникова О. Ю., Ли И. П., Печенкин В. М. Строим на века? Актуальные проблемы строительства [электронный ресурс] - режим доступа - http://www.uralnias.ru/cpetsialnyie_rabotyi_v_stroitelstve/stroim_na_veka_aktualnyie_problemyi_stroitelstva.html

5.            Советский энциклопедический словарь. М: Советская энциклопедия, 1979. - 1632 с.