Геомаркетинг » ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОГО ТЕРМИНАЛА АЭРОПОРТА НА ПЛИТНОМ ФУНДАМЕНТЕ В СЛОЖНЫХ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

DOI: https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-4-20-31

ПРИОБРЕСТИ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ за 250 руб.

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОГО ТЕРМИНАЛА АЭРОПОРТА НА ПЛИТНОМ ФУНДАМЕНТЕ В СЛОЖНЫХ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Парaмонов М.В., Кораблев Д.С.

Парaмонов М.В., Кораблев Д.С., 2023. Опыт проектирования нового терминала аэропорта на плитном фундаменте в сложных геокриологических условиях. Геотехника, Том ХV, № 4, с. 20–31, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-4-20-31.

В связи с развитием авиационного транспортного сообщения в г. Магадан начато строительство нового терминала аэровокзального комплекса. Участок строительства здания аэропорта располагается на территории, сложенной многолетнемерзлыми грунтами. Производство строительных работ, а также дальнейшая эксплуатация сооружений в криолитозоне сопряжены с наличием дополнительных факторов риска, обусловленных возможным изменением температурного режима грунтовых оснований, и требующих обязательного учета при выборе технического решения. Сложность инженерно-геологических условий на участке строительства связана с особым расположением здания аэровокзального комплекса: часть сооружения располагается на талых, а часть на пластичномерзлых грунтах. В настоящей статье описаны физико-механические процессы, происходящие в массиве грунтового основания во время их промерзания и оттаивания, рассмотрены предпосылки к решению задач обеспечения безопасности сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах с использованием численных методов. Приведена методика выбора оптимального технического решения по устройству подземного пространства сооружения в условиях неравномерного залегания многолетнемерзлых грунтов на участке строительства. В статье показаны результаты численного моделирования устройства и эксплуатации различных технических решений. Обосновано устройство коробчатого плитного фундамента с применением комбинированного подхода по стабилизации многолетнемерзлых грунтов. Определены граничные значения температурного режима в техническом подполье аэровокзального комплекса для различных периодов года. Приведены результаты численных теплофизических и деформационных расчетов сооружения на этапах строительства и эксплуатации. Выбранное техническое решение возможно применять только при сопутствующем геотехническом мониторинге за состоянием грунтов и температурного режима принудительно вентилируемого подполья.

1. Гольдштейн М.Н., 1948. Деформации земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании. Трансжелдориздат, Москва.
2. Котов П.И., Роман Л.Т., Царапов М.Н., 2017. Влияние условий оттаивания и уплотнения на деформационные характеристики оттаивающих грунтов. Вестник Московского университета. Серия 4. Геология, № 1, с. 58–63, https://doi.org/10.33623/0579-9406-2017-1-58-63.
3. Кораблев Д.С., 2023. Решение температурных задач в современных программных комплексах на примере малых лабораторных образцов. В сб. статей магистрантов и аспирантов, Серия «Строительство», Том 1, Вып. 6. Изд-во Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, Санкт-Петербург, с. 452–460.
4. Кудрявцев С.А., 2004. Расчетно-теоретическое обоснование проектирования и строительства сооружений в условиях промерзающих пучинистых грунтов. Дис. … докт. техн. наук, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Санкт-Петербург.
5. Кудрявцев С.А., Сахаров И.И., Парамонов В.Н., 2014. Промерзание и оттаивание грунтов (практические примеры и конечноэлементные расчеты). Изд-во группы компаний «Геореконструкция», Санкт-Петербург.
6. Кудрявцев С.А., Сахаров И.И., Парамонов В.Н., 2022. Создание условий нормативного состояния деградирующих многолетнемерзлых оснований зданий и сооружений Дальневосточного федерального округа и Арктики. В сб. научных трудов Российской академии архитектуры и строительных наук, Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2021 году, Том 2. АСВ, Москва, с. 157–164.
7. Никифорова Н.С., Коннов А.В., 2021. Несущая способность свай в многолетнемерзлых грунтах при изменении климата. Construction and Geotechnics, Том 12, № 3, с. 14–24, https://doi.org/10.15593/2224-9826/2021.3.02.
8. Парамонов В.Н., Сахаров И.И., Парамонов М.В., 2011. Опыт совместного расчета здания с испытывающим промерзание основанием. Жилищное строительство, № 2, с. 10–13.
9. Парамонов В.Н., Сахаров И.И., Парамонов М.В., 2012. Процессы промерзания и оттаивания при устройстве подземных и заглубленных сооружений. Жилищное строительство, № 9, с. 21–23.
10. Парамонов М.В., 2013. Напряженно-деформированное состояние системы «основание — сооружение» при неодномерном промерзании грунтов. Дис. … канд. техн. наук, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Санкт-Петербург.
11. Сахаров И.И., 2021. Пространственные и деформационные расчеты при усилении оснований объектов криолитозоны. Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике, Сборник трудов конференции, Салехард, 2021, с. 370–374, https://doi.org/10.7868/9785604610848100.
12. Сахаров И.И., Парамонов В.Н., Парамонов М.В., 2022. Современный подход к температурным и деформационным расчетам оснований объектов криолитозоны. Геотехника, Том XIV, № 3, с. 34–42, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-3-34-42.
13. Сливец К.В., Колмогорова С.С., Коваленко И.А., 2022. Параметры мерзлых грунтов при численном моделировании теплофизических задач. Известия Петербургского университета путей сообщения, Том 19, Вып. 2, с. 359–366, https://doi.org/10.20295/1815-588X-2022-19-2-359-366.
14. Цытович Н.А., 1973. Механика мерзлых грунтов (общая и прикладная). Высшая школа, Москва.
15. Chamberlain E.J., Gow A.J., 1979. Effect of freezing and thawing on the permeability and structure of soils. Engineering Geology,
Vol. 13(1–4), pp. 73–92, https://doi.org/10.1016/0013-7952(79)90022-x.
16.Ghoreishian Amiri S.A., Grimstad G., Kadivar M., Nordal S., 2016. Constitutive model for rate-independent behavior of saturated frozen soils. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 53, No. 10, рр. 1646–1657, https://doi.org/10.1139/cgj-2015-0467.
17.Kotov P.I., Khilimonyuk V.Z., 2021. Building stability on permafrost in Vorkuta, Russia. Geography, Environment, Sustainability, Vol. 14, No. 4, pp. 67–74, https://doi.org/10.24057/2071-9388-2021-043.
18. Li X., Liu E., Song B., Liu X., 2018. An improved Nishihara model for frozen loess considering the influence of temperature. Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2018, ID 9073435, https://doi.org/10.1155/2018/9073435.
19. Qi J., Cheng G., Vermeer P.A., 2005. State-of-the-art of influence of freeze-thaw on engineering properties of soils. Advances in Earth and Environmental Science, Vol. 20, No. 8, pp. 887–894.
20. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G., Malkova G.V., Kholodov A.L., Marchenko S.S., Moskalenko N.G., Sergeev D.O., Ukraintseva N.G., Abramov A.A., Gilichinsky D.A., Vasiliev A.A., 2010. Thermal state of permafrost in Russia. Permafrost and Periglacial Processes, Vol. 21, No. 2, pp. 136–155, https://doi.org/10.1002/ppp.683.

ПАРАМОНОВ М.В.*
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург, Россия, soilproject@yandex.ru
Адрес: 2-я Красноармейская ул., д. 4, г. Санкт-Петербург, 190005, Россия
КОРАБЛЕВ Д.С.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург, Россия, d.korablv@yandex.ru

Geotechnics, Vol. XV, No. 4/2023

THE EXPERIENCE OF DESIGNING A NEW AIRPORT TERMINAL ON A SLAB FOUNDATION IN COMPLEX GEOCRYOLOGICAL CONDITIONS

Paramonov M.V., Korablev D.S.

Paramonov M.V., Korablev D.S., 2023. The experience of designing a new airport terminal on a slab foundation in complex geocryological conditions. Geotechnics, Vol. XV, No. 4, pp. 20–31, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-4-20-31.

Due to development of air transport communications in Magadan the construction of a new airport complex has begun. The construction site of the airport building is located in the area composed of permafrost soils. The implementation of construction works as well as further operation of structures in the cryolithozone are associated with the presence of additional risk factors due to possible changes in the temperature regime of soil foundations, and it requires mandatory consideration when choosing a technical solution. The complexity of the engineering and geological conditions at the construction site is associated with the special location of the building of airport complex: a part of the structure is located on thawed soils, and a part — on plastically frozen soils. This article describes the physical and mechanical processes occurring in foundation bases during their freezing and thawing, and considers the prerequisites for solving the problems of ensuring the safety of structures erected on permafrost soils using numerical methods. The article presents a methodology for selecting the optimal technical solution for arrangement of the underground space of a structure in conditions of differentially laid permafrost soils at the construction site. The results of numerical modeling of the arrangement and operation of various technical solutions are presented. The construction of a box-shaped slab foundation using a combined approach to stabilizing permafrost soils is substantiated. The boundary values of the temperature regime in the technical underground of the airport complex are determined for different periods of the year. The results of numerical thermophysical and deformation calculations of the structure at the stages of construction and operation are presented. The selected technical solution can only be applied with accompanying geotechnical monitoring of a soil condition and a temperature regime of the forcibly ventilated basement.

finite element method freezing Numerical modeling settlement thawing heaving

1. Goldstein M.N., 1948. Deformations of the roadbed and foundations of structures during freezing and thawing. Transzheldorizdat, Moscow. (in Russian)
2. Kotov P.I., Roman L.T., Tsarapov M.N. Impact of compaction and thaw conditionson deformation characteristics of thawing soils. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology, No. 1, pp. 58–63, https://doi.org/10.33623/0579-9406-2017-1-58-63. (in Russian)
3. Korablev D.S., 2023. Solving temperature problems in modern software packages using small laboratory samples as an example. In collection of papers by master’s and postgraduate students. Series “Construction”, Vol. 1, Issue 6. Publishing house of the Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint Petersburg, pp. 452–460. (in Russian)
4. Kudryavtsev S.A., 2004. Calculation and theoretical substantiation of design and construction of structures in conditions of freezing heaving soils. DSc Thesis, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint Petersburg. (in Russian)
5. Kudryavtsev S.A., Sakharov I.I., Paramonov V.N., 2014. Freezing and thawing of soils (practical examples and finite element calculations). Publishing house of the group of companies of Institute “Georekonstrukciya”, Saint Petersburg. (in Russian)
6. Kudryavtsev S.A., Sakharov I.I., Paramonov V.N., 2022. Creation of conditions for the normative state of degrading permafrost foundations of buildings and structures of the Far Eastern Federal District and the Arctic. In collection of scientific works of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Fundamental, exploratory and applied research of RAASN on scientific support for the development of architecture, urban planning and construction industry of the Russian Federation in 2021, Vol. 2. ASV, Moscow,
pp. 157–164. (in Russian)
7. Nikiforova N.S., Konnov A.V., 2021. Piles bearing capacity in permafrost soils under climate change. Construction and Geotechnics,
Vol. 12, No. 3, pp. 14–24, https://doi.org/10.15593/2224-9826/2021.3.02. (in Russian)
8. Paramonov V.N., Sakharov I.I., Paramonov M.V., 2011. Experience of joint calculation of a building with a foundation subjected to freezing. Zhilishcnoye Stroitelstvo, No. 2, pp. 10–13. (in Russian)
9. Paramonov V.N., Sakharov I.I., Paramonov M.V., 2012. Freezing and thawing processes during the construction of underground and burried structures. Zhilishcnoye Stroitelstvo, No. 9, pp. 21–23. (in Russian)
10. Paramonov M.V., 2013. Stress-strain state of the “foundation — structure” system at non-unidimensional freezing of soils. PhD Thesis, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint Petersburg. (in Russian)
11. Sakharov I.I., 2021. Spatial and deformation calculations at strengthening the foundations of permafrost objects. Modern studies of the transformation of the cryosphere and issues of geotechnical safety of structures in the Arctic, Proceedings of the Conference, Salekhard, 2021, pp. 370–374, https://doi.org/10.7868/9785604610848100. (in Russian)
12. Sakharov I.I., Paramonov V.N., Paramonov M.V., 2022. A modern approach to the temperature and deformation calculations of the bases of objects in the cryolithozone. Geotechnics, Vol. XIV, No. 3, pp. 34–42, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-3-34-42. (in Russian)
13. Slivec K.V., Kolmogorova S.S., Kovalenko I.A., 2022. Frozen soil parameters at numerical simulation of thermophysical tasks. Proceedings of Petersburg Transport University, Vol. 19, Issue 2, pp. 359–366, https://doi.org/10.20295/1815-588X-2022-19-2-359-366. (in Russian)
14. Tsytovich N.A., 1973. Soil mechanics (general and applied). Vysshaya shkola, Moscow. (in Russian)
15. Chamberlain E.J., Gow A.J., 1979. Effect of freezing and thawing on the permeability and structure of soils. Engineering Geology,
Vol. 13(1–4), pp. 73–92, https://doi.org/10.1016/0013-7952(79)90022-x.
16. Ghoreishian Amiri S.A., Grimstad G., Kadivar M., Nordal S., 2016. Constitutive model for rate-independent behavior of saturated frozen soils. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 53, No. 10, рр. 1646–1657, https://doi.org/10.1139/cgj-2015-0467.
17. Kotov P.I., Khilimonyuk V.Z., 2021. Building stability on permafrost in Vorkuta, Russia. Geography, Environment, Sustainability, Vol. 14, No. 4, pp. 67–74, https://doi.org/10.24057/2071-9388-2021-043.
18. Li X., Liu E., Song B., Liu X., 2018. An improved Nishihara model for frozen loess considering the influence of temperature. Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2018, ID 9073435, https://doi.org/10.1155/2018/9073435.
19. Qi J., Cheng G., Vermeer P.A., 2005. State-of-the-art of influence of freeze-thaw on engineering properties of soils. Advances in Earth and Environmental Science, Vol. 20, No. 8, pp. 887–894.
20. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G., Malkova G.V., Kholodov A.L., Marchenko S.S., Moskalenko N.G., Sergeev D.O., Ukraintseva N.G., Abramov A.A., Gilichinsky D.A., Vasiliev A.A., 2010. Thermal state of permafrost in Russia. Permafrost and Periglacial Processes, Vol. 21, No. 2, pp. 136–155, https://doi.org/10.1002/ppp.683.

MAXIM V. PARAMONOV*
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Saint Petersburg, Russia; soilproject@yandex.ru
Address: Bld. 4, 2nd Krasnoarmeiskaya St., 190005, Saint Petersburg, Russia
DENIS S. KORABLEV
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Saint Petersburg, Russia; d.korablv@yandex.ru

Статьи из журнала

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВЫХ ВОД МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

Авторы: Полунин В.М., Дьяконов И.П., Башмаков И.Б., Болотов Д.А.

Оценка изменения гидрогеологических параметров представляет собой актуальную задачу в области геотехнического проектирования, особо значимую при осуществлении строительных работ в сложных инженерно-геологических условиях. Нередко приходится сталкиваться с высоким уровнем грунтовых вод, ...

ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОГО ТЕРМИНАЛА АЭРОПОРТА НА ПЛИТНОМ ФУНДАМЕНТЕ В СЛОЖНЫХ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

Авторы: Парaмонов М.В., Кораблев Д.С.

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

Автор: Осокин А.И.

Настоящая статья рассматривает геотехнические аспекты обеспечения безопасного строительства подземных сооружений и выполнения экскавационных работ на основе опыта автора в центральной части г. Санкт-Петербурга. Рассматриваются основные типы ограждения котлованов и их ...

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ ИСТОРИЧЕСКОГО ЦЕНТРА г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОНИТОРИНГА (НА ПРИМЕРЕ ШУВАЛОВСКОГО ДВОРЦА)

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

Авторы: Мангушев Р.А., Дьяконов И.П., Осокин А.И., Калач Ф.Н., Башмаков И.Б.

В статье проанализированы мероприятия по обеспечению безопасности строительства в условиях плотной городской исторической застройки на слабых грунтах. Для реализации проекта устройства подземной части реставрируемого флигеля с приспособлением к современному использованию ...

ОПЫТ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОБЪЕКТАХ ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В СЛАБЫХ ГРУНТАХ: ОСОБЕННОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА

“Геотехника”, Том ХV, № 4/2023

Авторы: Осокин А.И., Татаринов С.В., Серебрякова А.Б., Левинтов Г.В., Денисова О.О.

Развитие исторической части г. Санкт-Петербурга невозможно представить без освоения подземного пространства. Ограничения по высоте, зонам застройки в центральных районах города регулируют и обеспечивают его архитектурно-природный ландшафт, сохраняют целостность исторического восприятия. ...