Рассмотрим вкратце  проблемы строительства и эксплуатации зданий, сооружений и прокладки трубопроводов на вечно мерзлых грунтах, так как надежность инженерных объектов во многом зависит от правильного, грамотного подхода к использованию оснований, сложенных вечномерзлыми грунтами.

Как известно, проблемы фундаментостроения в районах распрост­ранения вечномерзлых грунтов, в первую очередь, определяются особенностями инженерно-геокриологических условий площадок разме­щения газопромысловых сооружений. Мерзлые грунты являются нестабильными, динамичными во времени образованиями, характеризу­ющимися специфическими свойствами: реологическими, просадочными, пучинистыми и др.

В зависимости от комплекса природных факто­ров, формирующих геокриологические условия,   грунты могут находиться в многолетне - и сезонномерзлом, сезонноталом, талом и переохлажденном состояниях, а, следовательно, обладать различными прочностными и деформационными свойствами. Инженерно-геокриологические условия для промысловых объектов могут значительно отличаться: наличие талых и мерзлых грунтов на одной площадке ДКС месторождения Юбилейное, мерзлые грунты сливающегося и несливающегося типа - на площадке УКПГ-2С Заполярного месторождения и сплошная низкотемпературная мерзлота - на УКПГ месторождения Песцовое.

Практически все газовые месторождения Тюменской области расположены в зоне распространения вечномерзлых грунтов (ВМГ), территориально их можно разделить на три характерные зоны, которые влияют на принципы подхода к проектированию фундаментов:

1.Южная зона ВМГ - характеризуется островным расположением мерзлоты. ВМГ залегают на участках болот под торфяным слоем. К этой зоне относятся газовые месторождения - Губкинское, Комсомольское, Западно-Таркосалинское, Вынгаяхинское, Еты-Пуровское.

2.Приполярная зона ВМГ - это зона сплошного распространения мерзлоты. Вечномерзлые грунты - высокотемпературные сливающегося и несливающегося типов. Температура ВМГ на глубине нулевых амплитуд составляет от 0 до -1,5 °С. Глинистые грунты находятся в пластичномерзлом состоянии. Встречаются ограниченные участки талых грунтов. К этой зоне ВМГ можно отнести Уренгойское, Медвежье, Юбилейное месторождения.

3.Северная зона ВМГ - это зона газовых месторождений, расположенных севернее Полярного круга. Сюда относятся Северо-Уренгойское, Юрхаровское, Находкинское, Харасавэйское, Бованенковское, Новопортовское и другие газонефтяные месторождения.
Северная зона ВМГ характеризуется сплошным распространением мерзлоты сливающегося типа. Грунты имеют температуру на глубине нулевых амплитуд от минус 2 до минус 5°С.

Южная зона распространения ВМГ наиболее благоприятна для проектирования фундаментов зданий и сооружений. Основные площадки под застройку выбираются, как правило, на суходолах, где основание фундаментов слагается талыми грунтами.

В настоящее время широкий круг ученых - климатологов и геокриологов отмечает, что за последние 20-25 лет температура воздуха в области криолитозоны повысилась на 0,2-2,5 °С. Повышение температуры в верхних горизонтов мерзлых пород за этот период достигает 1,0-1,5 °С и распространяется до глубины 60-80 м. По различным оценкам, прогнозируемое повышение температуры воздуха на Севере в первой четверти XXI в. составит 1,0-2,0 °С и может достичь 3-4 °С к середине столетия. При таком потеплении климата произойдет существенное сокращение площади сплошных мерзлых пород в Северном полушарии и южная граница их распространения в Западной Сибири может отодвинуться на север на 200-500 км.

Поэтому, обширные территории Ямало-Ненецкого округа, характеризующиеся на настоящий момент сплошным распространением многолетнемерзлых пород (ММП), постепенно могут трансформироваться в зоны распространения высокотемпературных мерзлых пород и мерзлых пород несливающегося типа. Деградация мерзлых пород приведет к резким изменениям в условиях функционирования оснований и фундаментов, поскольку прочностные и деформационные свойства грунтов напрямую зависят от температуры.

На основе представленной информации можно сделать вывод, что изменение теплового баланса многолетнемерзлых пород под воздействием инженерных сооружений и глобального потепления климата стало, если уже не стало, одним из основных факторов, определяющих ус­тойчивость инженерных сооружений.

Таким образом, одной из главных проблем успешного проектирова­ли фундаментов является разработка и промышленное применение новых технических решений по прогнозированию и управлению температурным режимом грунтов оснований, а также разработка программ автоматизированного расчета теплового взаимодействия фундаментов зданий и сооружений с многолетнемерзлыми грунтами.

Отдельно следует выделить проблему существенных деформаций свайных фундаментов (опоры трубопроводов, эстакады) связанных с морозным пучением. Как уже было отмечено выше, основными причинами, вы­шивающими развитие деформаций, является изменение мерзлотно-геологических условий промплощадки, происходящие после создания насыпи и застройки территорий. Наиболее распространенным из этих изменений является увеличение глубины сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоя на 40-70 % вследствие изменения состава грунтов актив­ною слоя и ликвидации надпочвенных покровов, что резко увеличивает касательные силы морозного пучения и приводит к сезонному и многолетнему выпучиванию свайных фундаментов. Ситуация усугубляется  в связи с сильным обводнением грунтов ряда промплощадок вследствие перехвата телом насыпи поверхностного склонового стока, либо нали­чия в пределах площадок отрицательных форм рельефа, образовавшихся в результате некачественно выполненной отсыпки.

Повышение суммарной влажности грунтов резко усиливает их пучинистые свойства. Кроме того, существующие расчетные методики опре­деления сил смерзания свай с грунтом, рекомендованные СНиП, в ряде случаев существенно завышают значения сил смерзания и нуждаются в корректировке.
Для предотвращения выпучивания свай сейчас в основном используется увеличение их длины, что не экономично, да и неэффективно. Более разумными решениями, в этом контексте, следует признать меры по повышению сил, удерживающих сваю в грунте, путем охлаждения мерзлых грунтов, увеличение смерзания сваи с грунтом и т.д.

Такая специфика условий строительства предъявляет, во-первых повышенные требования к детальности и достоверности инженерии геологических изысканий, а, во-вторых, не позволяет использовать унифицированные технические решения оснований и фундаментов, требуя индивидуального подхода к отдельным площадкам, а часто и к каждому сооружению, которые к тому же различаются по назначению и по конструктивным особенностям. К сожалению, на практике индивидуальный подход часто отсутствует, так как проектно-изыскательские работы поручаются либо недостаточно квалифицированным организациям, либо не предусматриваются средства и время для их надлежащего проведения.

Индивидуальный подход к объектам проектирования должен в то же время базироваться на единой методологии, применяемой для всех объектов.

Комплексное проектирование в обязательном порядке должно включать разработку проектно-сметной документации оснований и фундаментов, термостабилизации грунтов оснований, инженерной защиты сооружений и территории объектов, инженерно-геотехнического мониторинга, научно-техническое сопровождение - экспертизу проектных решений, апробирование и внедрение технически и экономически эффективных конструктивных решений и технологий, инженерно-геотехнический мониторинг - слежение и прогноз пове­дения сооружений и окружающей геокриологической природной среды, на базе которых производится управление указанными объектами.

Проект инженерно-геотехнического мониторинга является обязательной составной частью проектно-сметной документации. Нормативные документы (СНиП 2.02.04-88) регламентируют, что наблюдательная сеть мониторинга и программа разрабатываются проектной организацией с учетом особенностей сооружений.

В результате недостаточного учета особенностей геокриологических условий и их природных и техногенных изменений, необоснованного переноса технических решений с объекта на объект, не говоря уже о просто ошибках и просчетах, происходят многочисленные деформации сооружений, иногда даже аварийного характера. Особенно это относится к внутри - и межпромысловым коммуникациям, деформации которых отмечены на Медвежьем, Ямбургском, Уренгойском и других месторождениях.

Наибольший эффект с точки зрения эксплуатационной надежности и снижения стоимости сооружений могут дать управляемые системы ос­нований и фундаментов, которые позволяют на всех этапах строительства и эксплуатации управлять состоянием грунтовых оснований и устойчивостью конструктивных элементов фундаментов. В этом направле­нии, на наш взгляд, перспективно, в первую очередь, управлять темпера­турным режимом грунтов в процессе эксплуатации, например, с помо­щью охлаждающих элементов. Далее будут представлены технические решения по стабилизации пластичномерзлых грунтов, которые могут упрочнять грунты за счет естествен­ного охлаждения в холодный период года, а в случае нештатных ситуаций за счет принудительного охлаждения при помощи холодильных машин в любое время года, позволяющие предотвратить аварийные ситуации.

Уделяется первоочередное внимание обеспечению надежности инженерных сооружений и недопущению их деформаций в процессе эксплуатации, и, насколько нам известно, таких случаев по вине наших фундаментов до сих пор не было. В то же время мы видим существенные резервы по снижению стоимости и трудоемкости строительства нулевого цикла, связанные как с улучшением самого технологического процесса проектирования и строительства, так и с применением новых технических решений и методов устройства основа­нии и фундаментов.