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.
О том, что необходимо для безопасного строительства в исторической части города рассказывает член Совета по сохранению культурного наследия при правительстве Санкт-Петербурга, доктор технических наук, профессор Владимир Улицкий.
- Владимир Михайлович, ни для кого не секрет, как активно сегодня ведется освоение подземного пространства нашего города. Как вы считаете, насколько это может повлиять на историческую застройку в центре Петербурга?
- С одной стороны это хорошо, когда массово берутся за какое-либо дело. Но если подземное пространство осваивают неспециалисты – это очень опасно. И это я заявляю официально.
С 1 июля
Так, я был экспертом строительства подземного сооружения на Невском пр., которое возводила одна из крупных зарубежных компаний. По моим расчетам выходило, что перемещения соседних зданий и по ул. Восстания, и по Невскому пр. будут больше
Похожая история в свое время была при строительстве вокзала высокоскоростных магистралей. С этой целью был вырыт котлован, который затем несколько лет простоял в «замороженном» состоянии. Петербуржцы окрестили его «ямой». Тогда затрещал дом Перцова на Лиговском пр., он получил осадку
- Какие условия необходимо выполнять при проектировании подземных сооружений?
- Должна проводиться специальная система инженерно-геологических изысканий, которые задает не заказчик и не инвестор будущего подземного сооружения, а будущий проектировщик. Ему считать. Когда инвестор ищет возможность сэкономить на изысканиях, серьезная компания за такой заказ браться не будет. Есть этические нормы международных специалистов-геотехников и я их никогда не переступлю, иначе мне – грош цена.
Когда строится капитальное здание с подземным сооружением, необходима серьезная подготовительная работа. Об этом говорится и в новом ФЗ: необходимы специальные изыскания, технические условия на проектирование, расчеты степени риска от этого здания, расчеты изменения экологии, инженерной геологии и гидрологии и т. д.
Ведь что такое подземное сооружение – это плотина, перекрывающая подземные течения. А ведь наш город стоит на целом комплексе подземных рек. Если мы перекрываем подземную реку, уже сложившийся поток, то возникает так называемый баражный эффект: вода поднимается и заливает соседние подвалы. Таких примеров можно привести десятки.
Но вот что происходит в соседней Финляндии, в Хельсинки при строительстве подземных сооружений ведется постоянный мониторинг всего подземного пространства города. Ведь если происходит снижение уровня воды, начинают гнить деревянные лежни, там дома, как и у нас в центре Петербурга устроены на лежнях. То же и в Берлине, в центральной части города определено, что при строительстве подземных сооружений недопустимо снижать уровень воды ниже
Новый ФЗ предъявляет достаточно жесткие требования к участникам подземного строительства, что, наконец, позволит привлекать в этой области только профессионалов. Никакого любительства здесь быть не должно.
- Как обстоят дела с мониторингом у нас?
- Понятие геотехнического мониторинга было прописано еще в петербургских нормах по фундаментам ТСН 50-302-2004, как обязательный элемент сопровождения строительства в условиях города. Мониторинг проводится для обеспечения сохранности окружающей застройки: чем сложнее строительство, чем ближе оно к соседним зданиям, чем глубже оно уходит под землю, тем оно опаснее.
Допустим, просчитывается здание в 50 этажей, на отметке в 6 этажей делаются замеры напряжений и т. д. 10 этажей, снова расчеты и замеры. Через определенное количество этажей устанавливаются датчики, по которым отслеживается соответствие реальной и расчетных нагрузок. По этим данным составляется прогноз на эксплуатацию объекта, где отмечается, какие показатели не должно превышать напряжение и на наиболее опасные контрольные места ставятся предупредительные датчики. Они стоят и никому не мешают, и на них поступает информация, какие напряжения и перемещения происходят в данной точке.
Мониторинг позволяет не только своевременно останавливать опасные процессы на строительной площадке, благодаря нему всегда имеются объективные данные о состоянии соседних зданий. Система специальных датчиков следит также за уровнем подземных вод, за напряжениями в конструкциях, за перемещениями конструкций, то есть ведется полный цикл наблюдений.
Вообще геотехнический мониторинг должен стать инструментом по управлению рисками, а снижение рисков для соседней застройки всегда в интересах инвестора, в интересах города и главное его жителей.
Что произошло, например, в Москве на Болотной набережной. Предлагалось усилить здание при строительстве подземного сооружения, застройщик отказался. После выемки грунта здание рухнуло. На здании были установлены датчики предварительного оповещения. Показания датчиков говорили о том, что идут перемещения. Но необходимо не только прогнозировать, но и следить, как выполняется работа. Если есть нарушения, работа должна быть немедленно остановлена. Более того, необходимо вносить изменения в проект. Во всем мире это называется наблюдательным методом или интерактивным проектированием. То есть проектирование, и строительство ведутся параллельно.
- В чем суть такого метода и был ли опыт его применения?
- Такой метод позволяет решать сложные задачи, для которых не накоплен еще опыт строительства, не отработаны технические решения. Интерактивное проектирование организуется по схеме: исходный проект – опытная площадка – корректировка проекта. В исходном проекте закладываются сценарии будущих решений, на опытной площадке они отрабатываются и, затем, коррективы вносятся в проект. Такой подход позволяет добиться максимальной экономии и обеспечивает надежность будущего сооружения. А главное резко сократить сроки строительства. Так, делается на Западе, такой метод я предложил использовать при реконструкции Константиновского дворца, тогда параллельно осуществлялось проектирование и строительство, потому как если проводить все последовательно: обследования, изыскания, проект, получать разрешения, - на все это ушло бы несколько лет, а времени не было. Но это Константиновский дворец, исключение, а в основном все происходит по традиционной схеме. Город сейчас стоит на пороге строительства крупных объектов, и я считаю, что другого пути нет, кроме как ведения интерактивного мониторинга, а рабочее проектирование вести параллельно с ведением работ. Соответственно нужна корректировка нормативных требований, иначе работы растянутся на десятилетия.
- Что, на Ваш взгляд, сегодня необходимо для успешного освоения подземного пространства?
- Совсем недавно у меня была возможность проинспектировать ряд расчетов подземных сооружений. Радует, что к этой работе привлечены многие организации Москвы и Петербурга. Плохо то, что при экспертизе проекта не проверяются сами расчеты, а ведь вся суть любого подземного сооружения именно в расчетах - насколько оно безопасно в городских условиях. К сожалению, эта часть почему-то упускается, более того во всем мире все окончательные решения по подземным сооружениям, как правило, принимают инженеры геотехники, специалисты и ни в коей мере не чиновники. К сожалению, в силу специфики, у нас последнее слово, как правило, за чиновником. Особенно это опасно при строительстве подземных сооружений. Почему? Это единственная отрасль деятельности человечества, где можно закопать любые миллионы и миллиарды в землю. Знаменитый шведский геотехник профессор Свен Хансбо на открытии международной конференции по геотехнике в Гамбурге говорил так: «Внимание, здесь мафия! И эта мафия – мы. Только мы с вами можем закопать в грунт любые деньги, и никто нас не одернет». Ведь ошибка в определении стоимости строительства подземной части здания может перечеркнуть весь проект, сделать его убыточным. И еще есть главный момент отмеченный впервые ФЗ № 384. Привожу дословно «Задание на выполнение инженерных изысканий для строительства, реконструкции зданий и сооружений повышенного уровня ответственности и задание на проектирование таких зданий и сооружений могут предусматривать необходимость научного сопровождения инженерных изысканий и(или) проектирования и строительства здания и сооружения…». Один из моих коллег, участвующий в составлении этого документа записал вместо слово «могут», слово «должны». Но при длительном рассмотрении закона внесли все-таки понятие «могут». Одним словом, захочет инвестор - пригласит науку. Не захочет - обойдутся без нее. Но подземные сооружения – это повышенный риск! В международном сообществе есть одно важное понятие: «геотехника – это наука по управлению рисками», так что думайте сами, решайте сами «иметь или не иметь».
Сложившаяся практика, когда сам подрядчик бесплатно делает проект, а потом по нему выполняет работу, должна насторожить инвестора. «Бойтесь данайцев, дары приносящих» - говорили древние. Делая экспертизу таких щедрых «бесплатных» проектов я вижу заложенные сверхнормативные запасы, во много раз превышающие требования норм. Стоимость этих «дополнительных» работ десятикратно превышают затраты на проектирование. Вот и вся нехитрая затея благотворительных проектов, да еще без научного сопровождения, которое не позволяет преступить грань разумного. Имеется ввиду наука высшего класса и сорта, так как наука в отличие от колбасы или осетрины не имеет десятка сортов. Либо наука, либо лженаука, которая очень опасна. Науки второй свежести не бывает. Вот и все профессиональные секреты. Без привлечения геотехнической науки любой инвестор подземных сооружений легко может превратиться в миллионера, если до этого он был миллиардером.