В процессе производства работ нулевого цикла на площадках, сложенных засоленными грунтами, часто наблюдаются деформа­ции оснований строящихся промышленных и гражданских со­оружений. В ряде случаев эти аварии происходят в процессе возведения надземной части, после окончания строительства и во время эксплуатации сооружений.

Анализ различных деформаций и аварий сооружений, кото­рые произошли в Центральном и Восточном Казахстане, районах Зауралья, в Ферганской долине в низовьях р. Зеравшан, в При­каспийской низменности показывает, что множество зданий и сооружений разрушается уже после возведения цокольных эта­жей в результате различных деформаций. Известны многочис­ленные деформации сельскохозяйственных сооружений, воз­веденных в районах Центрального Казахстана.

В подавляющем большинстве случаев аварии сооружений на засоленных грунтах связаны с прониканием пресных вод в тол­щу засоленных грунтов оснований. Во-первых, после замачи­вания засоленных грунтов резко изменяются их деформативные и прочностные характеристики. Так, например, засоленные суг­линки Джезказгана при естественной влажности (твердая и полутвердая консистенция) характеризовались модулем общей деформации 28,0 МПа, а после замачивания и полного водонасыщения в течение нескольких суток модуль общей деформации оказался равным 2,54 МПа. Угол внутреннего трения до замачи­вания был равен 39°, а после замачивания - 5°.

Второй причиной деформаций сооружения является то, что при движении воды в грунтах с коэффициентом пористости более 0,8 и коэффициентом фильтрации (начальным) 10-6 см/с наблюдаются процессы суффозии, в результате чего увеличи­ваются коэффициенты фильтрации грунтов, активная пористость и соответственно их сжимаемость. Так как движение подзем­ных вод, как правило, неодинаково на отдельных участках в основании здания, под сооружением возникают зоны сильно сжимаемых грунтов, в связи с чем происходят неравномерные осадки, а в результате и трещины в сооружениях.

В-третьих, одна из причин разрушения фундаментов на за­соленных грунтах обусловлена солевой коррозией строитель­ных материалов в связи с наличием сильноминерализованных агрессивных подземных вод. Во многих местах Казахстана, Узбекистана, Туркмении наблюдается солевая коррозия фунда­ментов жилых и промышленных зданий в виде разрушения поверхности цоколей и стен выше отметки поверхности грунта на 40-60 см. Часто встречаются полностью разрушенные фундаменты из бетона и железобетона, а также красного и си­ликатного кирпича.

Процесс разрушения протекает следующим образом. Под­земные воды, содержащие в своем составе соли, из грунта под­нимаются по капиллярам строительных конструкций и насы­щают поры этих материалов. В связи с жарким климатом влага испаряется, а соль остается в порах сначала как концентриро­ванный раствор, а при дальнейшем испарении - в виде кристал­лов.

При росте кристаллов солей возникает давление до несколь­ких МПа, в результате чего происходит разрушение низкомароч­ных бетонов, кирпича и т.д. Следует также отметить, что после роста кристаллов солей в теле железобетонных элементов, кирпиче и бетонных подвальных блоках в результате сезонных колебаний температуры и изменения влажности воздуха кристаллы солей могут вторично впитывать влагу и образо­вывать кристаллогидраты. При образовании кристаллогидра­тов возникает давление до нескольких десятков МПа, в резуль­тате чего разрушается даже очень прочные бетонные и железо­бетонные конструкции.

В-четвертых, в южных районах страны при высыхании и пос­ледующем замачивании засоленных грунтов происходят процес­сы усадки и набухания, в связи с чем деформируются одноэтаж­ные и недостроенные сооружения, которые передают на фунда­менты малые нагрузки. Например, при обводнении грунтов в районе Джезказгана наблюдалось давление набухания до 0,35-0,5 МПа. Совершенно очевидно, что при таких больших давле­ниях происходят деформации малонагруженных сооружений.

Очень часто строители и изыскатели не обращают должного внимания на особые свойства засоленных грунтов, в результате чего происходят деформации сооружений и нарушается эксплуа­тационная пригодность зданий. Например, в Ереване деформи­ровались десятки жилых домов, возведенных на загипсован­ных грунтах (белоземах).

За период застройки Джезказгана (с 1956 по 1980 г.) заре­гистрировано несколько случаев деформаций зданий и соору­жений из-за недостаточного учета специфических свойств засо­ленных грунтов в основании фундаментов (производствен­ный корпус гормолзавода, школа N° 28, здание радиотелецентра) . В основании этих зданий находились грунты с содержанием легкорастворимых солей 0,5-3,3%, среднерастворимых 40-50%. В сжимаемой зоне под фундаментами указанных зда­ний был оставлен слой песчано-глинистых макропористых грун­тов мощностью 0,5-1,5 м с большим содержанием водораство­римых солей. Ниже этого слоя залегают скальные трещинова­тые породы. Объекты были запроектированы без учета возмож­ного обводнения сильнозасоленных грунтов в основании. При промывке засоленных грунтов вследствие неконтролируемых утечек из подземных коммуникаций, инфильтрации поливочных вод и атмосферных осадков происходили процессы химической и механической суффозии, развивались дополнительные неравномерные осадки фундаментов.

Загипсованные глинистые грунты в основании здания радио­телецентра при обводнении претерпели значительные осадки. Из-за деформаций наружных стен возникли сквозные трещины в шлакоблочной кладке по вертикальному стыковочному шву. Одновременно появились многочисленные трещины во внутрен­них кирпичных перегородках, в результате чего отваливалась штукатурка потолка и стен на больших участках, нарушались электропроводка, вентиляционные каналы.

Большое содержание легко- и среднерастворимых солей явилось причиной деформации жилого дома в г. Никольске. В результате двухмесячного промывания засоленных грунтов основания нарушились жесткие солевые кристаллизационные связи, произошли выщелачивание и суффозия растворимых включений за пределы сжимаемой зоны при боковой фильтра­ции по направлению потока подземных вод, а при вертикаль­ной фильтрации - в скальные трещиноватые породы.

Произошли деформации административно-лабораторного корпуса медеплавильного завода (г. Джезказган), который построен на набухающих засоленных глинистых грунтах. Кон­струкция здания (жесткий каркас с армопоясами и внутрен­ними диафрагмами жесткости) была запроектирована с уче­том возможности неравномерного набухания грунтов. Подваль­ное помещение выполнено из монолитного железобетона. Де­формации здания проявлялись в виде растрескивания внутрен­них кирпичных перегородок на всех четырех этажах и трещин между северной торцевой стеной и продольными несущими стенами. Причиной деформации здания явилось не набухание грунтов, как предполагалось вначале, а неравномерная осадка засоленных грунтов основания вследствие выщелачивания и выноса солей. Содержание водорастворимых солей в грунто­вом основании в результате подтопления территории в течение 5 лет эксплуатации здания снизилось до 4-8 раз.

В г. Балхаше склад серной кислоты был построен на загип­сованных полускальных грунтах. Происходила периодическая утечка серной кислоты, которая смешивалась с грунтовой во­дой. В результате этого за 3-4 года эксплуатации загипсованные полускальные грунты под значительной частью фундамента превратились в пепел, а вместо фундаментов остался щебень с ржавой араматурой. Значительная часть склада разрушилась.

Вследствие аварии водопровода значительной деформации подвергся двухэтажный жилой дом в г. Балхаше, в основании которого залегали сильнозасоленные суглинки. Ширина рас­крытия трещин достигла 7 см. По этой же причине в 1970 г. произошли отрыв и обрушение угловой части жилого дома мебельной фабрики. Основанием фундаментов были сильно­засоленные супесчано-суглинистые грунты.

В настоящее время во многих районах Средней Азии, где залегают засоленные грунты, проводятся интенсивные мелио­ративные работы, в связи с чем во многих местах возникли но­вые горизонты подземных вод.

Если в основании уже построенных зданий соли залегают в виде линз и прослоек неравномерно, то в результате подъема уровня подземных вод происходит выщелачивание солей и наблюдается неравномерная суффозионная осадка. Так, напри­мер, после строительства канала Иртыш-Караганда в насе­ленных пунктах, которые находились в нескольких километрах от канала, многие здания деформировались, а некоторые приш­ли в негодность.

При замачивании засоленных суглинков и супесей, содер­жащих большое количество легкорастворимых солей, прочность их уменьшается в несколько раз и наблюдается потеря устой­чивости даже одноэтажных сооружений. По данным И.И. Чер­касова, вблизи г. Балхаша наблюдалась потеря устойчивости здания трансформаторной будки в результате того, что не был организован сток атмосферных вод и воды скапливались с одной стороны трансформаторной будки. Прочность грунтов уменьшилась настолько, что произошел выпор водонасыщенных засоленных грунтов из-под фундаментов и сооружение наклонилось на 45°.

Деформации зданий на засоленных грунтах происходят и в результате неправильной их эксплуатации. В результате про­никания поливных вод в сильнозасоленные грунты основания произошла неравномерная суффозионная осадка основания жилого дома в Джезказгане, где возникли трещины с раскры­тием до 7 см, которые разделили здание по вертикали на четыре отсека. Потребовалось проведение дорогостоящих ремонтных работ.

При авариях сетей водопроводов, канализации или тепло­фикации в процессе эксплуатации происходят деформации жилых зданий, построенных на засоленных грунтах, если не предусмотрены водозащитные меры. В 1973 г. в г. Балхаше произошли деформации пятиэтажного здания с раскрытием тре­щин до 6 см в результате неравномерных суффозионных осадок, которые проявились при аварии канализационной сети.

Особенно осторожно следует эксплуатировать промышлен­ные сооружения, в которых для технологических процессов используются растворы серной или соляной кислоты. Так, в ре­зультате утечек серной кислоты наблюдались деформации склада Балхашского горно-металлургического комбината, ана­логичные деформации промышленных цехов произошли при утечках растворов серной кислоты Крымского завода дву­окиси титана. Это связано с тем, что при проникании растворов серной и соляной кислоты в засоленные грунты происходило быстрое растворение легкорастворимых и среднерастворимых солей и наблюдалась суффозионная осадка просадочного харак­тера.

На Джезказганском медеплавильном заводе в анодном цехе произошла неравномерная осадка фундамента разливочной ма­шины. Осадка фундамента достигла 140 мм. Обследованием было установлено, что причиной является недостаточная гидро­изоляция. Утечки из трубопроводов и различных технологичес­ких емкостей привели к замачиванию основания и развитию не­равномерной осадки фундамента.

Большое количество аварий произошло в результате непра­вильной организации работ при устройстве фундаментов соору­жений на засоленных грунтах. При строительстве здания школы в Иртышском районе Павлодарской области деформация воз­веденной подземной части здания произошла в связи с система­тическими утечками из временного водопровода. В г. Чиликен обратная засыпка стен подвалов здания была выполнена из песка, который пропускал воду из неисправного трубопровода. В результате этих утечек произошли растворение и вынос солей, содержащихся в грунтах основания в количестве около 6%, и выпор грунтов из-под подошвы фундамента.

Многочисленные деформации зданий и сооружений наблюда­ются в результате консервации строительства при перерывах в работе. Из-за отсутствия защиты основания от попадания ат­мосферных вод происходит вынос солей и повышается минера­лизация подземных вод в результате чего развиваются процессы интенсивной солевой коррозии, что приводит к разрушению конструкций подземных и цокольной частей сооружений, вре­менных и постоянных сетей трубопроводов. Известно много случаев, когда при перерыве в работе приходилось заново устраивать фундаменты, увеличивая их глубину заложения и раз­меры, предусматривая меры по защите и укреплению основания, в результате чего возрастала стоимость работ и повышалась их трудоемкость.

Деформации гражданских сооружений произошли из-за отсутствия ограждений котлованов от попадания атмосферных вод с окружающей территории. Несколько аварий в процессе производства работ на засоленных грунтах произошло в связи с расположением строящихся сооружений ниже бассейнов, прудов-отстойников и других водоемов, инфильтрации воды из ко­торых привела к выносу солей.

Известен ряд аварий станций технического обслуживания автомобилей, автопарков, когда в результате утечек из моечных цехов происходило растворение и вынос солей из грунтов осно­вания, что приводило к развитию процессов солевой коррозии и деформациям моечных цехов и рядом расположенных соору­жений.

Причинами аварий зданий на засоленных грунтах могут слу­жить и ошибки, имеющиеся в проектах фундаментов и подзем­ных сооружений. Большинство проектировщиков рассчитывает фундаменты по данным исследований засоленных грунтов при­родной влажности, не учитывая, что в процессе производства работ и при эксплуатации сооружений происходят подтопление территории, растворение и вынос солей в результате сезонного колебания уровня подземных вод.

Как показали наблюдения, через 5-10 лет в результате утечек из технологических трубопроводов уровень подземных вод на территории поднимается со скоростью до 70 мм/год, что приво­дит к развитию процессов химической суффозии и снижению прочности основания (в некоторых случаях до 10 раз). Если нагрузка, передаваемая фундаментом сооружения, значительная (0,3-0,5 МПа), то возможны деформации просадочного характера, аналогичные просадкам лессовых грунтов. В отличие от лессовых грунтов скорость протекания суффозионной осадки в засоленных грунтах зависит от скорости растворения солей. При большом количестве легкорастворимых солей суффозион­ная осадка протекает быстро, при содержании среднераство­римых солей - в течение длительного времени по мере их рас­творения.

Аварии происходят в результате ошибок, допущенных при исследованиях свойств засоленных глинистых грунтов на стадии инженерно-геологических изысканий, вследствие неучета специ­фических свойств засоленных грунтов, из-за отсутствия спе­циальных методов расчета проектируемых фундаментов соору­жений с учетом свойств засоленных грунтов (суффозионная осадка, снижение прочности), а также процессов солевой кор­розии материалов подземной и цокольной частей сооружений.

Для предупреждения аварий и деформаций зданий и соору­жений на засоленных грунтах, сохранения их эксплуатацион­ной пригодности необходимо при проектировании и строи­тельстве предусматривать мероприятия по устранению суффозионных осадок оснований сооружений, связанных с выносом водорастворимых солей. Обычно защита подземной части соору­жений от солевой коррозии выполняется без учета сезонных колебаний УПВ, подтопления основания вследствие системати­ческих утечек, инфильтрации атмосферных осадков, что вызывает рассоление грунтов основания с развитием суффозионной осадки и снижением прочности основания.

Анализ деформаций промышленных и гражданских соору­жений показал, что осадки фундаментов, особенно при строи­тельстве на водонасыщенных засоленных грунтах, существен­но отличаются от расчетных значений. Многие фундаменты про­мышленных и гражданских сооружений на засоленных грунтах имеют трещины, что свидетельствует о неправильном расчете и конструировании жестких железобетонных фундаментов. При взаимодействии засоленных грунтов с материалами кон­струкций наблюдается физическая коррозия подземных кон­струкций и цокольных частей промышленных и гражданских сооружений.