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.
В августе 2013 года приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ была утверждена «Комплексная стратегия обращения с твердыми коммунальными (бытовыми) отходами в РФ», определяющая на 17 лет действия России по утилизации бытовых отходов. Виктор Морозов, директор НП «Проектные организации Северо‑Запада», высказал свои соображения по поводу этого документа.
– Насколько стратегия оправдывает ваши ожидания как эксперта?
– Документ поражает своей неконкретностью. На мой взгляд, стратегия малопригодна для реализации. По основным вопросам утилизации твердых бытовых отходов имеются серьезные замечания. Эти вопросы – организация переработки отходов, устройство полигонов для захоронения отходов, борьба с несанкционированными свалками, законодательные инициативы и финансовое обеспечение реализации стратегии.
По данным стратегии, в России производится около 60 млн тонн бытовых отходов в год. Переработка ТБО в настоящее время в основном представлена их сортировкой и отбором из них вторичного сырья. При этом сортировке подвергается не более 15% отходов. На полигоны и свалки поступает не менее 92% бытовых отходов, в том числе и без какой-либо переработки. Полигоны зачастую переполнены и, как правило, не отвечают требованиям безопасного захоронения ТБО. На несанкционированных свалках, естественно, никаких мер по соблюдению безопасности не предусмотрено. Количество свалок в разы превышает число зарегистрированных полигонов, а борьба с ними ведется совершенно неэффективно. Единственное, где мы не совсем отстали, это сбор отходов и их доставка к местам сортировки и захоронения. Здесь имеется необходимое оборудование, пусть и не самое совершенное, и достаточный опыт.
– Стратегия предполагает раздельный сбор ТБО. Вы против такой идеи?
– В сложившихся условиях, когда прирост производимых отходов, захораниваемых на полигонах и свалках, ежегодно составляет более 55 млн тонн и отсутствует оборудование, необходимое для их переработки, следует отказаться от повторения пути, пройденного продвинутыми в утилизации отходов странами, в том числе и от раздельного сбора ТБО. Необходимо найти и применить такую технологию, которая в сжатые сроки позволит справиться с этим нарастающим потоком отходов. Примером подобной технологии может служить высокотемпературная технология «Пироксел» (температура в рабочей зоне переработки отходов составляет 1100‑1500 градусов, в зоне очистки дымовых газов – 1200‑1050 градусов). Эта технология разработана Всероссийским научно-исследовательским институтом электротермического оборудования (ВНИИЭТО, Москва).
– В чем преимущества технологии «Пироксел»?
– Главное, она не оставляет после переработки отходов каких-либо остатков, требующих захоронения на полигонах, то есть полигоны не требуются. Селективный сбор отходов и их сортировка перед переработкой также не нужны. Уровень влияния на окружающую среду выбросов заводов с применением технологии «Пироксел» настолько мал, что они могут размещаться в промышленных зонах городов. И что особенно важно, технология обеспечивает за один передел переработку всех собранных бытовых, любых медицинских и части промышленных отходов, делая тем самым ненужным огромное количество оборудования, обеспечивающего переработку отходов в практикуемых сегодня технологиях. Применение ее освобождает нас от необходимости дополнительного вложения огромных средств закупку оборудования. В результате переработки отходов потребитель получает четыре экологически чистых полезных продукта. Из тонны подвергнутых переработке отходов поступает на продажу 850 кВт·ч электроэнергии или 3 Гкал тепла (наряду с теплом возможно получение холода), 170 кг остеклованного гранулированного шлака базальтового типа, используемого в строительстве, и 30 кг металла в слитках или изделиях. Замена доходов от продажи вторичного сырья, получаемого от селективного сбора и сортировки отходов, с лихвой окупается продажей перечисленных выше продуктов.
Производства предлагаемой технологии герметизированы, управление технологическим процессом автоматизировано, дымовые газы проходят трехступенчатую очистку, обеспечивающую соблюдение требований отечественных и зарубежных нормативов по охране окружающей среды. Состав отходящих газов – в основном водяной пар и азот, кислорода – 4%, содержание углекислого газа – до 5-7%. Капитальные вложения в 2-3 раза ниже, чем в мировой практике, и составляют 15 тыс. рублей на тонну мощности производства, окупаемость строительства укладывается в пять лет и менее. Принятый модульный подход позволяет осуществлять строительство заводов от 5000 до 500 тыс. тонн.
Заводы по технологии «Пироксел», по сути, являются производствами, производящими энергию и вторичное сырье из постоянно возобновляемого источника (из отходов) и попутно утилизирующие отходы.
– Что делать с несанкционированными свалками, как решить проблему их образования?
– Одна из главных причин образования свалок – это поведение перевозчика отходов (юридического лица). Сегодня он имеет право выбора, куда везти отходы – на завод, на полигон или в соседний лес. Привезешь отходы на завод или полигон – необходимо платить за переработку или за их захоронение из собственных средств, а в лес – бесплатно. Против доставки отходов на завод и полигон действует экономический стимул. Предлагается принять достаточно простое решение – изменить финансовые потоки, это прерогатива регионов. За факт доставки отходов должен платить не перевозчик, а завод или полигон как за сырье для обеспечения собственной деятельности. Источник финансирования один – взносы граждан за утилизацию отходов. Подобная мера позволит прекратить новое образование большей части несанкционированных свалок.
Вторая причина (значительно меньшая, но более сложная) – обычные граждане. Необходимо просить их довозить (доносить) мусор до любых контейнеров, грозя при неисполнении серьезными штрафами, при этом дополнительно установить в необходимых местах эти контейнеры. Реализация второго предложения позволит окончательно покончить с образованием новых несанкционированных свалок. Следует иметь в виду, что с уменьшением количества несанкционированных свалок возрастет нагрузка на полигоны, к этому надо быть готовыми.
– Какие еще механизмы нужно воплотить в жизнь, чтобы в России заработала стратегия по обращению с ТБО?
– Необходимо реализовать три законодательных инициативы. Ввести сбор с производителей продукции и с импортеров за утилизацию упаковки поставляемых ими товаров. Производитель и импортер любой упаковки, требующей переработки или захоронения, должен оплачивать эти работы. Также необходимо создать утилизационный фонд твердых бытовых отходов, включив в него средства, собираемые с жителей, с производителей и с импортеров товаров. Расходование средств фонда производить только на нужды переработки бытовых отходов. Еще следует ввести ограничения, допустим с 2025 года, на сбор и захоронение на полигонах бытовых отходов, не подвергнутых переработке, а с 2030 года ввести запрет на захоронение остатков переработки бытовых отходов на полигонах.
Без создания утилизационного фонда и наличия политической воли государственной власти решение бытовой «мусорной» проблемы России нереально. В середине 2010 года в Петербурге в квитанциях на оплату жилья еще присутствовала строка «Вывоз твердых бытовых отходов». Она свидетельствовала, что с каждого жителя за вывоз отходов взимается по 2,9 рубля с 1 кв. м общей площади жилого помещения в месяц. Если ограничиться населением городов и поселений городского типа, то сегодня сумма ежегодных поступлений в утилизационный фонд составит не менее 80 млрд рублей.
Для строительства перерабатывающих мощностей по технологии «Пироксел», обеспечивающих к концу действия стратегии безотходную утилизацию бытового мусора, производимого в стране, требуется около 50 млрд рублей ежегодно. С учетом финансового вклада производителей и импортеров в утилизационный фонд средств на сбор отходов, их транспортировку и строительство заводов будет вполне достаточно. Подобное строительство обеспечит полный отказ от использования полигонов. В период действия стратегии приоритет должен быть отдан безотходной технологии мусоропереработки, на начальных этапах действия стратегии селективный сбор отходов необходимо совместить с работой станций сортировки отходов, прочие формы утилизации бытовых отходов должны использоваться с ограничениями, вызываемыми сложившейся обстановкой.
– Какие изменения необходимо внести в стратегию, чтобы она была работоспособной?
– Во-первых, определить приоритетную технологию мусоропереработки в стране, при этом учесть, что она должна быть безотходной. Во-вторых, запретить строительство полигонов, не обеспечивающих безопасность захоронения, приводить в порядок действующие полигоны. Новые полигоны строить по мере потребности. Определить рекомендации по борьбе с несанкционированными свалками. В-третьих, ввести сбор на утилизацию упаковки с производителей продукции и импортеров. В-четвертых, создать платежный фонд из сборов, получаемых от жителей за утилизацию ТБО, и сборов с производителей товаров и импортеров за утилизацию упаковочной тары. В-пятых, ограничить с 2025 года захоронение на полигонах ТБО, не подвергнутых переработке. И наконец, вернуться к сложившейся в утилизации ТБО