Павел Малинин: «Струйная цементация (Jet grouting) – оптимальная технология для укрепления грунтов и усиления фундаментов»
Технология струйной цементации грунтов появилась в России в 2000-х годах и с тех пор всё активнее используется в жилищном и транспортном строительстве: это укрепление слабых грунтов, усиление фундаментов существующих зданий, а также создание подпорных стен и ограждений котлованов в обводнённых грунтах. Более подробно о ней рассказал порталу ASNinfo.ru директор компании GeoSet Павел Малинин.
Суть технологии струйной цементации (Jet grouting) заключается в перемешивании грунта с цементным раствором под высоким давлением (400-500 атм). В результате чего формируется укрепленный грунт (грунтоцемент) с улучшенными деформационными и прочностными характеристиками. Согласно СП 291.1325800.2017. «Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования», объем грунта, укрепленного струйной цементацией, называют «грунтоцементными элементом». Очень часто многие называют её «грунтоцементной сваей». Это не совсем верно, так как в разных задачах Jet элемент выполняет разную функцию. Если грунтоцементная свая армируется металлическим элементом и расположена с большим шагом, тогда её можно считать сваей. Но чаще технология используется без армирующего элемента, для укрепления толщи слабых грунтов или для создания противофильтрационной завесы в обводненных грунтах.
Диаметр Jet элемента зависит от типа грунтов и может достигать от 600-800 до 1500-2000 мм. Это позволяет выполнять горизонтальные противофильтрационные завесы или грунтовые распорные диски для котлованов большой площади.
Так как бурение выполняется диаметром всего 100-130 мм, технология Jet grouting отлично подходит для усиления фундаментов существующих зданий, в том числе и в центре города. В этом случае используется малогабаритная буровая установка, позволяющая выполнять сваи внутри существующего здания. Только технология струйной цементации позволяет через отверстия в фундаменте в 100 мм выполнить сваю диаметром 600 мм! Благодаря низкому шуму и отсутствию вибрации оборудование может использоваться в жилой зоне днём и ночью.
Струйная цементация позволяет на этапе проектирования рассчитать все прочностные и деформационные характеристики конструкции, т.к. наработана обширная база прочности и модуля деформации в разных грунтах на выполненных объектах.
Сейчас струйную цементацию грунтов начинают активнее использовать в жилищном строительстве. В частности, технология уже применялась известными жилищными застройщиками, такими как «ПИК» и ФСК «Лидер». Это связано с её экономической эффективностью. Выполнить укрепление грунтов по технологии струйной цементации в основании нового здания часто бывает выгоднее, чем выполнить свайный фундамент из забивных или буронабивных свай.
Также зачастую экономически целесообразнее укрепить только слабый грунт, чтобы уменьшить осадку здания на плитном фундаменте до нормативной осадки (10-20 см) вместо того, чтобы забивать или бурить глубокие сваи до несущих грунтов. Также можно укрепить слабый грунт только на глубине, не цементируя хороший вышележащий грунт. Например, можно пробурить 10 м и укрепить последние 5 м. Это позволяет сэкономить основной материал – цемент. Второй компонент грунтоцемента, грунт, является бесплатным природным материалом.
Кроме того, технология очень производительна. На большой площадке в сутки можно выполнять от 200 до 300 погонных метров Jet свай. Всё это позволяет получать очень дешёвый фундамент в сложных грунтах для многоэтажных зданий и сооружений.
География применения Jet grouting постоянно расширяется. Благодаря ей построены сложные уникальные объекты, такие как: гоночная трасса «Формулы 1» в Сочи, порты на Дальнем Востоке, сухие доки в Мурманске.
Наша компания GeoSet всегда решает поставленные задачи комплексно: от проектирования до выполнения работ. Каждый проект в геотехнике интересен и уникален. Наша команда поможет подобрать оптимальное техническое решение для каждого проекта.
Павел Сухонин, член Высшего экологического совета, эксперт сертификации объектов размещения отходов, источников сбросов, предупреждения причинения вреда окружающей среде Госдумы РФ, в интервью газете «Строительный Еженедельник» высказал свою точку зрения на решение проблемы утилизации опасных отходов на территории полигона «Красный Бор».
В каком состоянии сейчас находится полигон «Красный Бор»? Какой объем опасных отходов там сейчас сосредоточен?
– История полигона «Красный Бор» началась в 1960-х годах, когда стала развиваться промышленность. Рядом с поселком Красный Бор были расположены залежи кембрийских глин глубиной 80 м. Там вырыли несколько ям, куда стали совершенно незаконно сливать разнообразные химически отходы. В 1967 году был сделан эскиз, по которому была обустроена временная площадка для складирования жидких токсичных отходов. Но в итоге на этот полигон стали свозить химические отходы без предварительной обработки.
Самое ужасное, что туда поступали результаты различных химических экспериментов, которые проводили, например, Государственный институт прикладной химии (ГИПХ) или НИИ синтетических полимеров. В результате образовалось несколько карт (ям), куда все сливали. По официальным статистическим данным, всего на полигоне «Красный Бор» сосредоточено 2 млн тонн опасных отходов. А сколько туда привезли неофициально – никто не считал.
Когда карты стали заполняться, то их начали запечатывать глиной, поэтому сегодня на полигоне есть открытые и закрытые карты. Весь ужас в том, что кембрийская глина является хорошим водоупором. Но надо понимать, что на полигоне складировалась не вода, туда привозили, например, 85%-ю серную кислоту. В результате кембрийская глина стала разрушаться. На этот счет существуют два научных мнения: первое гласит, что глина в этом месте стала как губка, через которую просачиваются отходы, а второе мнение свидетельствует, что, наоборот, там все закаменело. Но пока не доказано, что исключена возможность проникновения химических отходов в подземные водоносные горизонты, существует угроза причинения вреда. Факторов, подтверждающих это, очень много.
Например, сверху над глиной есть 3-6 м почвы, которая хорошо переносит влагу. Карты заполняются до края, проходит дождь, и все отравляющие вещества с водой через почвенный покров по протокам идут в реки и каналы Петербурга. ГУП «Водоканал Петербурга» заявляет, что угрозы загрязнения нет, так как был проведен стандартный анализ, включающий в себя 28 параметров. Но существует методика измерений 1075 параметров.
Дело в том, что полихлорилованные бифенилы (ПХБ), которые содержатся среди отходов на полигоне «Красный Бор», опасны тем, что это генетическое оружие, причем отложенного действия. Бензольная цепочка ПХБ полностью повторяет РНК (рибонуклеиновую кислоту). Следовательно, организм это вещество не отторгает и встраивает в ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). Накопленные в организме ПХБ не выводятся. Изменения наступают не сразу, а во втором, третьем поколении. А особь в четвертом поколении теряет способность к воспроизводству. На насекомых мы это уже видим. Например, популяция пчел в мире уже сократилась более чем наполовину. В принципе, ПХБ очень токсичны, 1 г этого вещества в чистом виде хватит, чтобы гарантированно нанести вред 10 тыс. человек. А поскольку мы имеем дело с генетическим оружием отложенного действия, то стандартные подходы разрешения ситуации просто исключены – слишком велика опасность. Не зря полигон «Красный Бор» – это горячая точка № 23 HELCOM – Хельсинской комиссии по защите Балтийского моря.
– Сегодня полигон продолжает принимать отходы?
– Нет, на полигон официально прием отходов прекращен, уже год они не принимаются. Потому что дальнейший прием только усугубит ситуацию. Сегодня нет доказательств, что на полигон незаконно доставляются новые отходы, но и возможность использования незаконных методов я бы не исключал.
-Почему полигон в отвратительном состоянии – денег на его содержание не хватало?
– Денег на его содержание выделялось предостаточно, другой вопрос, куда они девались, на какие мероприятия шли. Конечно, я не буду голословно утверждать, потому что нет доказательной базы. Но вот один пример. На полигоне решили сделать защитные борта, то есть поднять уровень карт. По идее, для этого можно взять кембрийскую глину, сделать бортик и уплотнить. Но я видел, что после такой работы в этих местах растет трава, следовательно, есть инфильтрация влаги и дополнительная насыпь не является защитой. Второй момент касается очистки ливневых стоков. Старые фильтры там никогда не работали нормально. Что касается новой системы, то, по моим данным, она не доделана и в принципе не способна очистить ливневые стоки от ПХБ.
– Какую опасность несет в себе сжигание этих отходов?
– Чтобы обезвредить ПХБ, нужна температура 1500-1800 градусов по Цельсию. А обсуждаемый проект завода предполагает сжигание при температуре всего 1200 градусов. Получается, что такая температура не разрушит ПХБ. В проекте утверждается, что все показатели будут в пределах ПДК – предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ, которые за определенное время воздействия не оказывают заметного негативного влияния на окружающую среду, здоровье и т. д. Но если поставить завод, то он будет работать постоянно, а не определенное время. Кроме этого, в проекте прописано, что ПДК будет в норме на границе санитарно-защитной зоны, то есть на расстоянии 1 км. Но это значит, что в точке выброса будет ужасная концентрация опасных соединений, а поскольку ПХБ не разрушатся при низкой температуре, то вещество выбросится в атмосферу и упадет на землю в виде дождя. Таким образом, ПХБ никуда не денутся, они, грубо говоря, ровным слоем «размажутся» по территории Ленинградской области. И я считаю, что это преступление.
– Зачем нужно обследование полигона, о котором говорят экологи и общественность?
– Мое мнение – обследование нужно, чтобы получить полную и достоверную информацию, которая ляжет в основу плана мероприятий по исключению негативного воздействия этого полигона на окружающую среду. То есть нужно посмотреть, не проникла ли отрава в водоносные горизонты, в частности в Ломоносовский водоносный горизонт, из которого идет водоснабжение части Колпино. Также важно понять, насколько сильно заражена почва, и какие мероприятия нужно предпринять по ее очистке. В идеале результаты обследования должны учитывать возможные технические решения проблемы и финансовые расчеты.
– Если отходы нельзя сжигать, то как с ними нужно поступать?
– Во-первых, должна быть система очистки, чтобы была исключена точка выброса отравляющих веществ. Такие технологии есть. Первый вариант – это фотохимия. Второй вариант – сжигание в плазме на сверхвысоких температурах. Этот метод использовала научная группа Института физики, которая в 2008 году сделала на его основе очистную систему. Она прошла испытания на полигоне «Красный Бор». Есть заключение, что эта система работает. Более того, сейчас она установлена на одном из объектов в Калининградской области и функционирует в автоматическом режиме уже два года. В фотохимическом реакторе мы воспроизвели процесс, происходящий в верхних слоях атмосферы, где под воздействием жесткого ультрафиолета и озона все бензольные цепочки – ПХБ и прочие соединения – разлагаются на углекислый газ и воду. Еще один вариант очистки, который возможен, – это литификация. Например, в хрустальном бокале смертельная доза свинца, но поскольку он литифицирован, то есть связан запеканием, свинец безвреден.
– Возможно ли к решению данного вопроса привлечь инвесторов?
– Суммы настолько огромны, что ни один инвестор не согласится участвовать в проекте из-за его долгой окупаемости. Другое дело, если сделать некую альтернативу. Например, недалеко от существующего полигона организовать прием новых отходов и перерабатывать, не смешивая, как только они поступают. А параллельно решать проблемы безопасности полигона «Красный Бор». Тогда можно говорить о какой-то экономической составляющей. Но подчеркну, все это требует отдельных расчетов.
– Как, по-вашему, нужно решать проблему с утилизацией опасных отходов в дальнейшем?
– Я представил все свои предложения губернатору Ленинградской области Александру Дрозденко. Если сделать все правильно, то новая площадка будет безопасной, не такой, как полигон «Красный Бор». Мы ликвидируем опасность на начальной стадии, правильно перерабатывая и очищая поступающие отходы. Эти предложения, естественно, черновые, предварительные. Их нужно тщательно просчитывать.