СП 116.13330.2012. 14 Мероприятия для защиты от термокарста

14.1.1

При проектировании инженерной защиты от термокарста следует исходить из потенциальной опасности тепловых просадок, связанных с оттаиванием льдистых грунтов и залежей подземных льдов.

14.1.2

Оттаивание льдистых грунтов, залегающих у поверхности, может происходить за счет увеличения глубины сезонного протаивания или оттаивания многолетнемерзлых грунтов. Оттаивание может быть обусловлено изменениями климата, техногенными нарушениями естественных напочвенных покровов или созданием условий для повышенного снегонакопления, срезкой (выемкой) грунта, а также влиянием тепловыделяющих зданий и сооружений.

(п. 14.1.2 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.2.1

Тепловые просадки в результате оттаивания льдистых отложений S, м, определяют по формуле

S = Δhδ , (14.1)

где Δh - предполагаемое приращение глубины оттаивания грунта, м;

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

δ - относительная просадка льдистого грунта при оттаивании.

Расчет тепловых осадок проводится на весь срок службы сооружений и учитывается как грунтовая толща непосредственно под зданием или сооружением, отсыпкой, так и прилегающая территория, на которой будет происходить изменение расчетной толщины снежного покрова при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

(абзац введен Изменением N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

Формула (14.1)

S = Δhδ , (14.1)

где Δh - предполагаемое приращение глубины оттаивания грунта, м;

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

δ - относительная просадка льдистого грунта при оттаивании.

S = Δhδ (14.1)

где Δh - предполагаемое приращение глубины оттаивания грунта, м;

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

δ - относительная просадка льдистого грунта при оттаивании.

14.2.2

Увеличение глубины оттаивания Δh и активность проявления термокарста определяются теплотехническим расчетом с учетом предполагаемых техногенных нарушений природной среды и гидрометеорологических данных о потеплении климата на период эксплуатации строительных объектов.

14.2.3

Для проектирования инженерной защиты от термокарста необходимы следующие данные:

сведения о месторасположении льдистых грунтов и залежей подземных льдов в плане и по глубине, характере их распространения (пластовые льды, повторно-жильные льды, линзовидные ледяные тела, слои льдистых грунтов и др.);

сведения о наличии и степени активности процесса термокарста на осваиваемой территории на момент начала работ и его влиянии на развитие опасных сопутствующих процессов (термоэрозии, термоабразии, многолетнего и сезонного пучения, солифлюкции);

коэффициент оттаивания Ath и сжимаемости при оттаивании m грунтов (для всех расчетных грунтовых элементов или инженерно-геологических элементов на расчетную глубину протаивания); для нельдистых и слабольдистых разновидностей грунтов расчетные значения Ath и m могут быть приняты по фондовым, архивным данным или по известным закономерностям;

прогноз потенциальной опасности термокарста при строительном освоении территории;

прогнозные карты районирования по опасности проявления термокарста.

(п. 14.2.3 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.1

При проектировании инженерной защиты от термокарста следует применять следующие способы и мероприятия, не допускающие или частично допускающие протаивание льдистых горизонтов грунтовой толщи:

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

сохранение напочвенных растительных покровов;

отсыпка территории слоем песчаного или гравийно-песчаного грунта;

укладка на поверхности грунта теплоизоляционных покрытий (тепловых экранов);

устройство охлаждающих систем из труб вертикального и горизонтального заложения;

создание вентилируемых подполий при строительстве зданий и сооружений со значительным тепловыделением;

регулирование стока поверхностных вод;

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

проектирование свайных фундаментов, устойчивых к локальному (затухающему) развитию термокарста.

(перечисление введено Изменением N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых с использованием многолетнемерзлых грунтов по принципу II, на участках с наличием в разрезе льдистых грунтов и льдов следует применять предварительное оттаивание грунтов, предусматривая меры по локализации развития термокарста.

(абзац введен Изменением N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.2

Мероприятия по инженерной защите территории от развития термокарста при строительном освоении подразделяются на следующие группы:

- стабилизирующие мероприятия, приводящие к подъему кровли многолетнемерзлых грунтов (в том числе уменьшение глубины сезонного оттаивания), включая создание отсыпок из непучинистого материала (песка, гравийно-песчаного грунта и др.), применение теплоизолирующих экранов, затенение поверхности грунта, откосов насыпей;

- мероприятия, обеспечивающие понижение температуры мерзлых грунтов, включая мероприятия по уменьшению мощности снежного покрова, применение сезонных охлаждающих устройств или принудительного охлаждения грунтов;

- мероприятия по поверхностному водоотведению;

- мероприятия по замене просадочных при оттаивании грунтов или предварительное оттаивание льдистых грунтов.

Все мероприятия обосновываются теплотехническим расчетом с учетом климатических данных (в том числе принятой в проекте инженерной защиты модели изменения климатических факторов), техногенных воздействий, непосредственным влиянием тепловыделяющих зданий и сооружений. Валидацию модели теплотехнического расчета проводят получением начального состояния и температуры грунтов модели, которые должны соответствовать наблюдаемым начальным природно-техногенным условиям с проектно допустимыми отклонениями.

(п. 14.3.2 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.3

Мероприятия могут предусматриваться, в зависимости от инженерно-геокриологических условий, конструктивных и функциональных особенностей сооружений, по всей застраиваемой территории или под отдельные здания сооружения и их группы, или на опасных участках прилегающей территории.

(п. 14.3.3 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.4

Устройство отсыпок проводят в соответствии с требованиями СП 25.13330. Проезд используемой техники допускается только по отсыпанному грунту с сохранением растительных покровов.

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.5

Допускается применение мероприятий как по отдельности, так и комбинированных, например, с устройством отсыпки - укладку на поверхности (в основании отсыпки) гидрофобной теплоизоляции и (или) устройства сезонно-действующих охлаждающих систем из труб вертикального и горизонтального заложения.

(п. 14.3.5 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.6

При строительстве зданий и сооружений со значительным тепловыделением дополнительно при проектировании инженерной защиты под зданиями и сооружениями должны предусматриваться вентилируемые подполья, обеспечивающие температурный режим грунтов основания, не допускающий оттаивания льдистых грунтов. Теплотехнический расчет выполняют в соответствии с СП 25.13330.

14.3.7

На локальных участках или территориях непосредственного проявления термокарстовых процессов мероприятия инженерной защиты заключаются в откачке или вытеснении воды из термокарстового понижения песчаным грунтом с последующим уплотнением и регулированием поверхностного стока. При этом допускается поднятие верхней границы многолетнемерзлых грунтов.

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.8

Отсыпка территории грунтом и другие вышеперечисленные мероприятия приводят в большинстве случаев к поднятию верхней границы вечномерзлых грунтов, нарушению естественного поверхностного стока, что может привести к последующему заболачиванию прилегающей к отсыпке территории и развитию термокарста. Проектирование дренажных сооружений для предотвращения развития термокарста должно обеспечивать свободный сток поверхностных вод и отвод за пределы осваиваемой территории в существующие водотоки или иные понижения, где исключается развитие термокарста и сопутствующих опасных процессов. Дрены, канавы, временные водоводы и прочие сооружения для отвода поверхностных вод также должны прокладываться таким образом, чтобы это не приводило к развитию термокарста на прилегающих территориях.

(п. 14.3.8 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.9

Для закрепления склонов и основной поверхности отсыпки допускается применять цементацию, силикатизацию и другие физико-химические способы закрепления поверхностного слоя грунтов от размыва, а также использование новых конструктивных материалов, например геоматов, георешеток.

(в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

14.3.10

В проекте защиты от термокарста следует предусматривать мониторинг, обеспечивающий надежность и эффективность мероприятий инженерной защиты и включающий: систему наблюдений, критерии начала развития термокарста, мероприятия по предотвращению опасного развития. На участках потенциального развития термокарста устанавливают деформационные марки на здания и сооружения, обустраивают термометрические скважины, при необходимости - глубинные реперы, на участках таликов обустраивают гидрогеологические скважины. Наблюдения за температурным режимом грунта и глубиной оттаивания должны проводиться в специально оборудованных термометрических скважинах. Количество термометрических скважин и режим наблюдений определяют с учетом инженерно-геокриологических условий, принятых мероприятий по инженерной защите и функциональных особенностей проектируемых сооружений. В начальный период мониторинга (или начального этапа строительства и эксплуатации инженерных сооружений), который продолжается от трех до пяти лет, получение первичной информации осуществляется с одинаковой периодичностью для всех инженерных объектов и их элементов, к концу этого этапа определяются проблемные участки и зоны и оптимальные режимы дальнейших наблюдений на них. Стационарные наблюдения за температурой грунтов на первом этапе проводят с периодичностью не реже двух раз в год. Данный показатель допускается увеличить до шести раз в год в начальный период эксплуатации. Глубина скважин, количество, тип и иные характеристики марок, скважин, реперов и иных объектов сети мониторинга устанавливаются и обосновываются в программе геотехнического мониторинга на начальный период, входящей в состав проектной документации.

(п. 14.3.10 в ред. Изменения N 1, утв. Приказом Минстроя России от 30.12.2020 N 906/пр)

15.1.1

К криогенным склоновым процессам относятся:

- термоденудация с учетом протекающих криогенных процессов (термоабразии и термоэрозии);

- солифлюкция;

- курумообразование.

15.1.2

При проведении инженерных изысканий необходимо оценивать возможность термоденудационной переработки берегов, входящих в состав территории строительного освоения за расчетное время (срок службы зданий и сооружений). Расчет проводится по результатам наблюдений за отступанием береговой линии вследствие термоабразии или термоэрозии.

15.1.3

В случае выявления термоденудационных процессов в прибрежной зоне проектируемых сооружений при проведении инженерно-геологических изысканий требуется:

- установить морфологию склона;

- установить физико-механические свойства грунтов, слагающих подножье склона;

- определить состав и льдистость грунтов в прибровочной части на глубину не меньше высоты склона от поверхности земли (наличие полигонально-жильных льдов, пластовых льдов, засоленных грунтов);

- прогноз скорости отступания и разрушения береговых склонов при активизации термоэрозии, термоабразии или иных деструктивных процессов, установленных на исследуемом склоне по результатам геотехнического мониторинга или с привлечением научно-технического сопровождения.

15.1.4

При территориальном планировании следует учитывать необходимость инженерной защиты при строительном освоении на рассматриваемый период. При выявлении необходимости инженерной защиты сначала проводится стабилизация термоабразионных и термоэрозионных процессов в основании склона, затем предусматривается защита остальной части склона от развития термоденудационных процессов.

15.1.5

В случае выявления солифлюкционных процессов склонов при строительном освоении присклоновой территории для предотвращения оползания мерзлых оттаивающих и крупнообломочных грунтов необходимо предусматривать инженерную защиту склонов.

15.1.6

В случае выявления склонов, подверженных процессам курумообразования, при строительном освоении присклоновой территории рекомендуется оценивать склон (вид курума (подвижный или неподвижный), толщину курумного слоя, его крутизну, строение склона в разрезе, наличие поверхностного стока, горизонтов с многолетним гольцовым льдом, высокольдистого или водонасыщенного мелкозема и др.) и степень его опасности для строящихся инженерных сооружений. При прогнозировании неактивного влияния на строящийся объект для предотвращения оползания крупнообломочных материалов (грунтов) необходимо предусматривать инженерную защиту склонов.

15.2.1

Зона возможного влияния термоабразионно-термоденудационных и термоэразионных процессов, требующая расчета, определяется по результатам инженерных изысканий с учетом требований СП 493.1325800.

15.2.2

Расчет формирующегося профиля склона необходим только в случае использования поверхности отступающего склона или необходимости его закрепления. Расчет может осуществляться аналитически или методами численного моделирования при задании выявленных закономерностей формирования рельефа склона.

15.2.3

Прогноз устойчивости склонов и сооружений на них необходимо осуществлять на основании выполнения прогнозных теплотехнических расчетов, схематизации природных условий и определения поверхностей скольжения в мерзлых и оттаявших породах с учетом возможности возникновения и развития солифлюкции.

15.2.4

Расчет устойчивости солифлюкционного склона следует выполнять на основании раздела 14 СП 25.13330.2020.

15.2.5

Расчет защитных инженерных сооружений от криогенных склоновых процессов допускается выполнять на основании требований раздела 5 настоящего свода правил. Оценку влияния смещения курума на проектируемое сооружение и эффективность защитных инженерных сооружений следует осуществлять на основании выполнения расчетов методом математического моделирования с учетом принятого принципа использования многолетнемерзлых грунтов.

15.3.1

Защитные мероприятия включают в себя укрепление склонов георешетками, геоматами, другими видами покрытий, устройство габионов, террасирование и т.д. Допускается применять противооползневые, противообвальные и берегозащитные сооружения и мероприятия в соответствии с разделами 5 и 9. Мероприятия инженерной защиты не должны приводить к увеличению глубины сезонного протаивания многолетнемерзлых грунтов. В обоснованных случаях возможно применение проектных решений с оттаиванием многолетнемерзлых грунтов и укреплением склонов в талом состоянии.

15.3.2

В качестве инженерных сооружений, противодействующих солифлюкционным процессам, следует использовать традиционные сооружения: контрфорсы, контрбанкеты, подпорные стены, ряды свай, расположение которых на склоне и между собой обосновывается расчетами из условия недопущения течения мерзлого и оттаивающего грунта между ними и не препятствует фильтрации воды по склону. Места расположения и количество удерживающих сооружений на склоне обосновываются расчетами местной и общей устойчивости склона.

15.3.3

На склонах сезонноохлаждающие устройства применяются в случаях практической невозможности или недостаточной эффективности других мероприятий для стабилизации склона и обеспечения на весь период эксплуатации температуры грунта, необходимой по расчету несущей способности основания.

15.3.4

Для эффективного снижения опасного воздействия термоденудации склона на близрасположенные сооружения рекомендуется принимать меры по уменьшению скорости отступания склона. Для достижения этой цели рекомендуется использовать теплоизолирующие покрытия поверхности склона. Применение теплоизолирующих покрытий (синтетических теплоизоляторов) позволяет существенно снижать температуру грунтов склона, защищать его поверхность от воздействия атмосферных осадков и тем самым уменьшать скорость отступания склона. Если негативное воздействие атмосферных осадков незначительно, допускается использование каменной наброски в качестве естественного теплоизолятора.

Синтетический теплоизолятор укладывается на склон и крепится на нем с помощью металлических шпилек. Искусственная теплоизоляция приводит к увеличению слоя сезонного промерзания откоса по отношению к слою его сезонного оттаивания и вызывает охлаждающий эффект.

15.3.5

При проектировании зданий и сооружений в зоне потенциального развития термоденудационных склонов следует учитывать отступание бровки склона и образующуюся морфологию склона, а также предусматривать в проекте мероприятия по мониторингу склоновых процессов - регулярный визуальный осмотр, геодезические наблюдения и повторные геофизические работы.

При строительстве и эксплуатации сооружений на многолетнемерзлых грунтах вблизи склонов следует проводить мониторинг во время всего жизненного цикла сооружения.

15.3.6

В качестве инженерных сооружений, противодействующим курумам, следует использовать удерживающие сооружения, включающие контрфорсы, подпорные стены, грунтовые дамбы, ряды свай для предотвращения смещения крупнообломочного материала по поверхности склона и др., улавливающие сооружения, представленные траншеями и бермами. Необходим регулярный мониторинг состояния активного слоя курума. Улавливающие сооружения следует расчищать в случае их заполнения обломочным материалом.

16.1.1

Мероприятия для защиты от криопэгов следует предусматривать при проектировании зданий и сооружений на территориях, в геологическом строении которых присутствуют засоленные многолетнемерзлые грунты (при строительстве на арктических побережьях на территории морских террас, в районах лайд и нижнего течения рек в зоне влияния приливов и нагонов) и на территориях промышленных центров из-за опасности техногенного засоления грунтов с их оттаиванием, последующим промерзанием и образованием техногенных криопэгов.

16.1.2

Наличие криопэгов следует определять по результатам ландшафтно-индикационной съемки и картирования, буровых и лабораторных работ, геофизических исследований (преимущественно электроразведки). При инженерно-геокриологических исследованиях в районах распространения засоленных мерзлых грунтов рекомендуется предусматривать геокриологический прогноз появления и развития криопэгов.

16.1.3

В засоленных мерзлых грунтах при повышении температуры грунтов, в том числе вследствие климатических изменений и техногенных воздействий в результате утечек рассолов и загрязненных вод, при проектировании фундаментов сооружений следует учитывать образование криопэгов, способных мигрировать и не вымерзать полностью из-за понижения температуры начала замерзания грунта.

16.1.4

Криопэги, распространенные в скальных и в дисперсных крупнообломочных грунтах, не ухудшают несущую способность оснований и поэтому для данных грунтовых условий допускается не разрабатывать мероприятия защиты.

16.2.1

Для существующих криопэгов, средне- и сильнозасоленных грунтов, в которых могут в соответствии с геокриологическим прогнозным расчетом возникнуть криопэги, следует проводить прогнозный расчет скорости и дальности возможного продвижения линз криопэгов в толще мерзлого грунта. Применяемые методики расчетного обосновании скорости и направления миграции линз криопэгов должны проводится на основании выполненного прогнозного теплотехнического расчета. Расчет может осуществляться аналитически или методами численного моделирования.

16.2.2

При выявлении попадания проектируемых фундаментов зданий и сооружений в зону миграции криопэга проектом должны быть предусмотрены защитные мероприятия.

16.3.1

Защитные мероприятия от воздействия криопэгов необходимы при проектировании по принципу I (с сохранением мерзлого состояния грунтов), как правило относятся к мероприятиям, понижающим отрицательную температуру грунта в основании фундаментов зданий и сооружений относительно окружающего грунтового массива (охлаждение грунтов, создание вентилируемых подполий, создание отсыпок и проч.).

16.3.2

При проектировании инженерной защиты от криопэгов следует исходить из потенциальной опасности криопэгов для свайных фундаментов, устроенных в песках, гравийных грунтах и льдистых засоленных глинистых грунтах из-за значительного снижения несущей способности фундаментов, которая в мерзлых дисперсных грунтах обеспечивается преимущественно силами смерзания грунта с материалом фундамента.

16.3.3

Для эффективного снижения опасного воздействия линз криопэгов на сооружения необходимо учитывать, что миграция линз криопэгов осуществляется в сторону более высокой температуры при одинаковой льдистости и других свойств грунта.

При выявлении в процессе геокриологических прогнозных расчетов опасности миграции линз криопэгов в сторону возводимого (или уже возведенного) сооружения рекомендуется оградить сооружение (со стороны приближающихся линз) расположенными в ряд в толще грунта охлаждающими устройствами (устройством льдогрунтовой стены) для защиты основания и фундаментов сооружения от разрушительного воздействия криопэгов.

Температура грунта вокруг сооружения должна быть ниже температуры близрасположенных линз криопэгов для изменения направления движения линз криопэгов в сторону от защищаемого сооружения.

16.3.4

При проектировании по принципу II (с допущением оттаивания грунтов в процессе строительства и эксплуатации зданий, сооружений или с предпостроечным оттаиванием) необходимо учитывать повышенную коррозионную агрессивность высокоминерализованных вод криопэгов и вмещающих их засоленных мерзлых грунтов при оттаивании.

16.3.5

В процессе освоения территории в течение всего периода проектирования, включая инженерные изыскания, строительства и эксплуатации на территориях потенциального развития криопэгов требуется осуществлять мониторинг отдельных компонентов геологической среды, включающий контроль температурного режима, физического состояния грунтов, минерализации и химического состава подземных вод.

В процессе выполнения мониторинга могут использоваться как гидрогеологические (пьезометрические) скважины, так и геофизические наземные и скважинные методы (электроразведка, сейсмоакустика, ГИС). Мониторинг необходимо проводить по специальной программе работ.