Струйная цементация грунтов. Современные геотехнологии в решении сложных задач освоения подземного пространства
По оценке экспертов, в инженерно-геологическом отношении территория Петербурга весьма непростая и потребность в закреплении грунтов при новом строительстве и реконструкции зданий достаточно высока. Многое, конечно, зависит от особенностей конкретной площадки и поставленных текущих задач, но специалисты рекомендуют при работе с грунтами и фундаментами обращаться к технологии струйной цементации (jet grouting). В частности, она уже была задействована на таких городских объектах, как Западный скоростной диаметр, (ЗСД), станция метро «Адмиралтейская», новое здание Мариинского театра и т.д.
Впрочем, струйная цементация грунтов сейчас при реализации сложных проектов активно используется не только в Петербурге, но и в Москве и в других городах. Кроме того, технологию начинают применять и в массовом строительстве, так как она, в ряде случаев, более целесообразна, чем создание свайного фундамента из забивных или буронабивных свай.
Выбирая эффективность
Сущность технологии jet grouting, рассказывает Дмитрий Малинин, технический директор ООО «СК «ИнжПроектСтрой» (входит в группу компаний Malinin group), заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания раствора с грунтом. Струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов: от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов, практический во всех климатических условиях. При этом достигается высокая скорость сооружения грунтоцементных свай; сохраняется возможность работы в стесненных условиях; отсутствует динамическое воздействие на фундаменты близко расположенных зданий.
«Для закрепления грунтов на большой площади и при отсутствии окружающей застройки эффективнее применять двухкомпонентную технологию Jet2 (цементная смесь + воздух), это снизит стоимость работ и ускорит сроки их выполнения. Однако, в случаях, когда деформация оснований существующих конструкций недопустима, следует использовать технологию Jet1 (цементная смесь), т.к. однокомпонентная технология не приводит к значительному подъему поверхности окружающего грунта»,- подчеркнул он.
По словам руководителя проектов АО «Нью граунд» Светланы Рубцовой, струйная цементации грунта позволяет значительно упростить процесс строительства на нестабильных, обводненных и нарушенных породах и может использоваться практически в любых грунтах, от мелкодисперсных до глинистых. «Данная технология позволяет, - добавляет эксперт, - открыть новые перспективы в строительстве на участках со сложными геологическими условиями, решая ряд серьезных проблем, связанных с безопасностью существующего или будущего сооружения. Струйная цементация грунта используется для улучшения прочностных, противофильтрационных и деформационных характеристик в пределах пятна застройки новых зданий, используется при создании противофильтрационных завес, при укреплении откосов и склонов, при строительстве дорог и при реконструкции зданий. При этом работы могут выполняться в стесненных условиях плотной городской застройки».
Без технологии струйной цементации невозможно осваивать подземное пространство исторического мегаполиса, считает генеральный директор института «Геореконструкция» Алексей Шашкин. «Именно поэтому мы приняли активное участие в создании норм, посвященных этой тематике (СП 291.1325800.2017). Уникальность технологии заключается в том, что она позволяет сформировать конструкцию в грунте до откопки. Эта конструкция по своим механическим свойствам на два порядка лучше грунта, но на порядок хуже бетона. Поэтому при проектировании следует руководствоваться простыми правилами: бетон не работает на растяжение и изгиб – закрепленный грунт тем более. Там, где не сработает бетон, бесполезен и грунтоцемент», - уверен он.
Важный фактор
Качество проведения струйной цементации во многом зависит от используемого оборудования. Одно из преимуществ технологии – возможность выполнения работ малогабаритными буровыми машинами, в том числе в условиях ограниченного пространства.
«Jet grouting относится к специальным работам, когда невозможно применение традиционных технологий или при выполнении аварийных и контраварийных работ в строительстве. В последние годы новых компаний в данной отрасли практически не встречается, как правило, это уже опытные игроки, освоившие технологию еще в начале 2000-х годов. Выбор одно- или двух компонентной технологии струйной цементации определяется проектировщиком исходя из физико-механических свойств грунта и типа сооружения (противофильтрационная завеса, укрепление основания и т.д.) Трехкомпонентная система в России не встречается. При выборе данного оборудования одним из основных критериев является длина мачты, т.к. при формировании грунтоцементой сваи желателен непрерывный подъем бурового става», - отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов.
В прошлом году, добавляет представитель компании-производителя спецоборудования, XCMG выпустила модель буровой XMZ120A для выполнения работ по струйной цементации с глубиной бурения в один проход 15,4 м. А в этом году модельный ряд пополнился компактной буровой установкой XMZ90. Габаритные размеры этой машины позволяют работать внутри тоннелей и зданий. А опорно-поворотное устройство мачты позволяет позиционировать машину в любых труднодоступных местах.
Пермская школа
Эксперты подчеркивают, что кроме высокотехнологичного оборудования, конечно же, важен опыт и знания специалистов, которые будут проводить работы по укреплению грунтов и фундаментов по данной технологии. В настоящее время на рынке представлены ряд крупных компаний из Перми, которые реализовывают проекты по всей стране. К таковым, в том числе, относятся «ИнжПроектСтрой» и «Нью граунд».
По словам Алексея Шашкина, при реализации проектов «Геореконструкция» привлекала профессионалов, которым не надо рассказывать, какими должны быть кадровое обеспечение, парк спецтехники и как с нею работать. Таких подрядчиков удалось найти далеко за границами Петербурга – в Перми, где существует сильная геотехническая школа. Сегодня они «прописались» и на петербургских, и на московских объектах.
«По нашим проектам с их помощью созданы, например, подземные объемы под зданием бывшей кузни и корпусом 12 ансамбля «Новая Голландия» в Петербурге, под павильоном «Поволжье» ВДНХ в Москве. Под защитой распорного диска, образованного с помощью jet grouting ниже дна котлована по разработанному нами методу «жесткого контура», выполнены подземные сооружения в непосредственном примыкании к историческим зданиям, в том числе, на Загородном проспекте и Воскресенской набережной. При этом – что уникально для нашего города – осадки соседних зданий остались в рамках допустимых нормами значений», - подчеркнул глава института «Геореконструкция».
Подрядчик, выполняющий работы в области подземного строительства, должен обеспечивать комплексный подход к решению геотехнической задачи, считает Дмитрий Малинин. Он отметил, что в группе компаний Malinin group успешно реализован данный принцип. Мы обладаем необходимым опытом и знаниями для выполнения проектных работ, практического применения технологии струйной цементации, производства бурового оборудования и инструмента. Особенно интересен опыт компании совмещения технологий jet grouting c технологией deep-soil-n-mixing (DSM) и технологией устройства анкеров Атлант. А результате совмещения с последней получена новая технология АtlantJET для устройства грунтовых анкеров и свай повышенной несущей способности.
«Наша компания выполняла работы на таких значимых объектах как подземный межтерминальный переход в аэропорту Шереметьево, центр строительства крупнотоннажных морских сооружений в г. Мурманск, трасса гонок «Формула 1» и горная дорога к олимпийским объектам в Сочи, метрополитены в Москве, Екатеринбурге, Казани и Челябинске, усиление оснований под ёмкостями для хранения нефтепродуктов в Тель-Авиве (Израиль) и т.д», - сообщил Дмитрий Малинин.
Светлана Рубцова также рассказала о некоторых достижениях компании «Нью Граун». Она отметила, что с помощью метода струйной цементации за годы своего существования организация реализовала более 2 тыс. объектов, от реконструкции зданий культурного наследия до усиления причалов и плотин гидротехнических сооружений и создания новых территорий в акватории реки.
«Одним из последних крупных объектов, реализованных в 2020 году, стала подземная часть комплекса ТРК «Эспланада» в городе Перми. В самом центре города было организовано подземное пространство размерами и глубиной с пятиэтажный жилой дом. Вокруг него находятся высотные здания, дороги и трамвайные пути, инженерные сети целого района. Перед специалистами компании стояла задача придумать и воплотить такую конструкцию, которая бы позволила сохранить все это без изменений. Было получено и проанализировано большое количество геологических данных площадки; выполнено компьютерное моделирование всех этапов строительства и эксплуатации здания, для строительства использованы специальные технологии: «стена в грунте» и струйная цементация грунта, постоянно велся мониторинг технического состояния окружающей застройки, контроль работ выполнялся независимой специализированной организацией. В конечном итоге сложная инженерная задача была решена пермскими специалистами в короткие сроки и с высоким качеством», - подчеркнула Светлана Рубцова.
Здесь будет сад. Зеленые кровли становятся архитектурным трендом
В условиях ограниченного городского пространства застройщики все активнее проявляют интерес к озеленению кровли своих объектов. Крыши с ухоженным газоном и садом придают дополнительную изюминку архитектуре зданий и сооружений, улучшают их вид и сокращают издержки на дальнейшую эксплуатацию.
Тенденции, стандарты, деньги …
По мнению экспертов, пока несколько рано говорить о всепроникающем увлечении проектировщиков и строителей зелеными кровлями. Но тренд все же есть. Все больше общественных и жилых зданий обзаводятся зелеными крышами. Также все чаще они задействуются и на малоэтажных загородных домах.
Зеленая кровля, считает операционный директор подразделения «Полимерные мембраны и PIR» Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Евгений Спиряков, может стать прекрасным выбором для любого объекта и в целом - практически в любых условиях, кроме разве что самых северных регионов. Особенно имеет смысл обратить внимание на зеленые крыши собственникам небольших участков. Наличие такого типа кровли позволяет увеличить полезную площадь на участке, сделать дополнительную зеленую зону, создать интересное и привлекательное пространство для отдыха.
По словам руководителя компании Greenroof.pro (официальный дистрибутор компании Optigrün international AG на территории РФ) Алексея Саянова, в последние несколько лет наблюдаются высокие темпы роста интереса застройщиков к зеленым и эксплуатируемым крышам. «Ведь эти пространства имеют высокую ценность при относительно невысоких затратах, увеличивая стоимость недвижимости на 10-20%, по данным исследований зарубежных ученых. Можно уверенно говорить о прогрессивном развитии этого сегмента строительства в России»»,- полагает он.
С коллегой соглашается и директор по продажам ООО «ЛТН» (российское представительство компании Bauder GmbH & Co) Дениса Демченко. «В настоящее время наиболее активный заказчик озеленения кровли - это застройщик в тандеме с проектировщиком, причем как для самого здания, так и для инфраструктуры. Спрос растет, - добавляет эксперт,- из года в год, согласно экологическим трендам. Есть небольшая надежда на изменение в части государственного лоббирования, на законодательном уровне, по примеру европейских стран и США».
Отметим, что с 1 июля этого года в России вступил в силу ГОСТ Р 58875-2020 «Озеленяемые и эксплуатируемые крыши зданий и сооружений. Технические и экологические требования». В регламентирующем документе определены основные принципы кровельного озеленения и приведены ключевые параметры материалов и т.д. Национальный стандарт должен стать серьезным подспорьем в создании проектов зеленой крыши.
Руководитель петербургского офиса OOO "ЦинКо РУС" (ZinCo.RU) Сергей Яшенков также позитивно относится к тому, что в дополнение к СНиП Кровли появился еще и ГОСТ и надеется, что застройщики и генподрядчики будут его придерживаться. «К сожалению, у нас практически любой стройкой управляют «счетоводы», для которых очень малое значение имеет качество и надежность материалов. Им не важны технические характеристики данных продуктов, главное - низкая цена. А об уменьшении эксплуатационных затрат вообще мало кто думает, а они могут быть серьезными при неверном подборе материалов. Правильно сделанная озелененная и эксплуатируемая кровля должна служить весь срок эксплуатации здания, а затраты на ее содержание должны быть минимальными, поддерживающими. А у нас зачастую работает принцип «лишь бы сдать объект, а потом «трава не расти», и в результате в прямом смысле трава и не растет»,- отмечает Сергей Яшенков.
Выбор за технологией
Условно озеленение кровли можно разделить на три вида. Правда в настоящее время есть и много гибридных вариантов. Первый вид - экстенсивное озеленение кровли. Он предполагает высадку неприхотливых растений (очитки, разнотравье, мох и т.д), не требующих полива и значительного обслуживания. Второй вид озеленения кровли – полуинтенсивный. Можно высаживать более требовательное к себе разнотравье, небольшие кустарники. Необходимо их периодическое обслуживание и полив. И третий вид озеленения – интенсивное. Он подразумевает возможность высадки кустарников и деревьев. При таком озеленении требуется больше субстрата, постоянное обслуживание и периодический полив Он подразумевает возможность высадки кустарников и деревьев, но требует больше субстрата. Озеленять можно любые типы кровли, главное - правильно подобрать технологию и техническое решение, от этого зависит результат. Неверно выбранное решение в проекте и в стройке гарантированно обеспечит огромные эксплуатационные затраты. И вся экономия на этапе строительства очень быстро превратится в убытки на стадии эксплуатации.
Если наша задача - не усложнить себе жизнь дополнительным уходом за садом, а наслаждаться красотой и экологией, то, безусловно, при выборе лидирует экстенсивное озеленение почвопокровниками, делает выводы Денис Демченко. «Незначительные затраты на начальном периоде и отсутствие сложного ухода в будущем привлекательны и экономически. Особенно это оправданно для больших площадей. Если же речь идет, например, о крыше подземного гаража, которая для жильцов станет частью внутреннего двора, то здесь, безусловно, нужно применять озеленение по интенсивному типу, то есть газон + кустарник + деревья. Уход за интенсивной зеленой крышей ничем не отличается от сада на земле и возлагается в будущем на управляющие компании»,- добавляет он.
По мнению Алексея Саянова, изначально стоит различать зеленые крыши, несущие преимущественно декоративные и рекреационные функции, и крыши с энергоэффективным и экологическим эффектом. «Поэтому при выборе типа озеленения необходимо представлять ее основное назначение и, исходя из этого, уже можно подобрать подходящую технологию. Например, - отмечает эксперт,- нашей компанией Greenroof.pro на данный момент предлагается 9 типов системных решений зеленых крыш, разработанных специалистами Optigreen, практически под любые задачи».
Особое внимание при выборе технологии и материалов для зеленых крыш, считает Алексей Саянов, стоит обращать на две вещи - дренажно-влагонакопительный слой и кровельный субстрат. В первом случае важны два параметра - прочность и объем водоудержания, поскольку для разных типов озеленения требуются разные показатели этих характеристик. Из представленного ассортимента 17 разновидностей дренжано-накопительных мембран Optigreen можно подобрать подходящие решения, как для разных вариантов скатных кровель, так для благоустройства стилобата с возможностью проезда грузовых автомобилей. Со вторым материалом – субстратом - ситуация намного сложнее и требует особого внимания и контроля со стороны заказчика, поскольку под видом "кровельного субстрата" зачастую можно получить обыкновенную почво-грунтовую смесь. Некачественный кровельный субстрат - одна из основных причин аварий на зеленых кровлях.
На важность правильного подбора технологии обращает внимание и Сергей Яшенков. По его словам, например, при экстенсивном озеленении стоимость растений может быть выше задействованной системы. Причем иногда в разы. Но при неправильно подобранной системе растения гибнут, и в результате вместо «зеленого ковра» - постоянные затраты на покупку новых растений. Все это продолжается, пока не придет специалист и не скажет, в чем проблема. «Мы используем в своей работе только технологию ZinCo, эта технология проверена временем. Инновационность - штука хорошая, но экспериментировать с кровлями я бы не стал, это очень дорого может обойтись. Мы всегда подбираем решение под конкретный тип озеленения и задачи проекта. В нашем ассортименте выбор различных типов дренажных водонакопительных элементов ZinCo разных назначений и ценовых категорий, также мы производим в России сертифицированный кровельньный субстрат ZinCo. Типовое решение озелененной может выглядеть так: растения, кровельный субстрат (высота субстрата зависит от типа озеленения), фильтр (TG ZinCo), дренажно-водонакопительная мембрана Флорадрейн (FD 25, 40, 60 и др. ZinCo (ее задача обеспечить отвод лишней влаги, оставив в себе достаточно воды для растений и, что очень важно, - обеспечить аэрацию пирога озеленения) подбирается под тип озеленения), защитный водонакопительный мат (BSM ZinCo), задача которого - защитить нижние слои от механичемских повреждений и обеспечить дополнительный запас влаги, противокорневая защита (либо пленка противокорневая (ВСФ ZinCo), либо можно использовать гидроизоляцию с противокорневой защитой). Отмечу, что первая кровля в России, сделанная по системе ZinCo, – это подземный гараж для «Газпрома» по улице Наметкина в Москве. Этот проект был реализован в 2001 году. В 2008 -м там производили раскопки в связи с повреждением системы отопления. Был вскрыт «пирог» кровли. Мы присутствовали при этом и видели, что он находится в идеальном состоянии»,- вспоминает представитель компании "ЦинКо РУС".
По словам Евгения Спирякова, один из ключевых моментов – применяемые для зеленых крыш материалы должны быть устойчивы к прорастанию корней. «Зеленая кровля – это комплекс материалов, поэтому объяснить принцип устройства такой кровли и особенности материалов проще на примере конкретной системы. Например, в системе ТН-КРОВЛЯ Грин PIR сначала укладывается пароизоляция. Следом монтируются теплоизоляционные плиты LOGICPIR – они легкие, но прочные, поэтому позволяют передвигаться по кровле без опасности повредить или помять теплоизоляцию. Затем укладывается гидроизоляция. В качестве нее выступает ПВХ мембрана LOGICROOF V-GR. Она как раз устойчива к прорастанию корней деревьев. Если этого не будет, то корни могут повредить гидроизоляцию, что в итоге приведет к протечкам. Следом необходимо обеспечить функцию дренажа – это поможет выводить с кровли лишнюю влагу. Для этого монтируется профилированная мембрана PLANTER Geo. Она осуществляет первичный сбор жидкости и отводит ее к водоприемным устройствам. И уже на профилированную мембрану укладывается грунт и раскатывается зеленый газон»,- поясняет эксперт.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
«Зеленые стандарты» необязательного характера следовать или нет ?
Вследствие самоизоляции может вырасти спрос на плиты PIR и «зеленые» кровли
ZinCo: создай жизнь на крыше
Немецкая компания ZinCo является мировым лидером кровельного озеленения. За более чем полувековой период деятельности она разработала ряд уникальных технологий, позволяющих создавать на крыше зданий естественную зеленую среду с различными видами озеленения, от самых простых до самых настоящих садов на крыше. В настоящее время филиалы компании работают в 45 странах мира. Официальным представителем ZinCo в России и странах СНГ является компания «ЦинКо РУС», которая за годы своей работы уже реализовала множество интересных проектов.
Стоит отметить, что зеленые кровли, в том числе благодаря ZinCo, стали обычным явлением во многих странах уже несколько десятков лет назад. В России у кровельного озеленения история скромнее, но сейчас данный сегмент становится все более востребованным.
Руководитель Санкт-Петербургского офиса OOO "ЦинКо РУС" Сергей Яшенков вспоминает, что идея создать проект природной кровли, к которым также относятся «зеленые крыши», возникла еще в 2001 году. Оказалось, что это довольно сложный продукт, потребовавший глубокого предварительного ознакомления. «Начиная с 2003 года, мы стали изучать мировую практику по производству зеленых кровель. В России тогда этой темой практически никто не занимался, лишь изредка возникали подобные проекты у частных архитекторов и проектировщиков. Но в промышленных масштабах этого не было. Наибольший интерес у нас вызвала продукция лидера кровельного озеленения – компании ZinCo в Германии. В течение пяти лет мы изучали этот вопрос научными и практическими методами, исследовали возможность применения зеленых кровель в российском климате. В 2007 году, после того как наш опыт был признан успешным, в России открылся филиал немецкого концерна ZinCo, сотрудником которого я и являюсь»,- добавил Сергей Яшенков.
В настоящее время в активе «ЦинКо РУС» более 500 реализованных проектов. Среди них: озелененные кровли здания Союза Московских Архитекторов, архитектурного объекта «Городская Площадь» в Москва-Сити, павильона станции столичного метро «ЦСКА»; в Санкт-Петербурге эксплуатируемая кровля была создана на новом корпусе клиники ВМА МО и т.д. «ЦинКо РУС» очень плотно работает и с жилыми объектами. Многие ЖК в Москве, Санкт-Петербурге и других городах были возведены с озелененными крышами и стилобатами. Применяются системы ZinCo и в проектах индивидуального малоэтажного строительства.
«ЦинКо РУС» предлагает различные виды озеленения кровли. Компания работает как с плоскими, так и со скатными кровлями, в том числе, решая сложные задачи эксплуатации кровли (пешеходные зоны, проезжие части для тяжелого транспорта, спортивные и детские площадки и т.д.).
Качество на долгие годы
В чем же привлекательность озелененной кровли от ZinCo? Как отмечают в компании «ЦинКо РУС», в уникальности самих технологий и продуктов немецкого концерна. Используются они на практике достаточно давно, но постоянно дорабатываются и адаптируются, в том числе, под определенные географические особенности и отвечают всем современным требованиям. В частности, гарантия на решения ZinCo до 35 лет.
Кроме того, «ЦинКо РУС» контролирует весь комплекс строительно-монтажных работ по устройству крыш. Таким образом, обеспечивается качество исполнения проектного решения. За счет высокого качества технических решений и использования оригинальных материалов ZinCo, высокого профессионализма сотрудников «ЦинКо РУС» заказчик зеленой крыши может на длительные годы существенно сократить расходы на ее эксплуатацию.
По словам Сергея Яшенкова, в работе используются только оригинальные материалы ZinCo. Поставляются они из Германии. Также с 2015 года по программе импортозамещения некоторые материалы ZinCo начали производиться и в России. В целом, практически все продукты ZinCo обладают уникальными техническими характеристиками. «Приведу пример, у нас есть высокопрочная профилированная мембрана для эксплуатируемых кровель - Стабилодрейн SD30. Этот материал позволяет сократить сроки производства работ на две недели и организовать производство работ на кровле без отливки распределительной железобетонной плиты»,- добавляет он.
Знание-сила
Специалисты «ЦинКо РУС» не только занимаются озеленением кровель на множестве отечественных объектов, но и проводят большую просветительскую работу. Компания регулярно проводит семинары, на которых рассказывает о современных технологиях, материалах и трендах в сегменте озеленения и строительства эксплуатируемых крыш. Также представители «ЦинКо РУС» принимают участие в симпозиумах, международных и региональных конференциях. Таким образом, компания стоит в авангарде развития и популяризации зеленых технологий в строительстве в России.
Стоит добавить, что «ЦинКо РУС» является одним из разработчиков национального стандарта по озеленению крыш (ГОСТ Р 58875-2020). С 1 июня 2020 года он вступил в силу и должен способствовать реализации новых качественных проектов в данной сфере.
«Перед собой мы ставим множество планов и задач. Конечно же, их реализация будет во многом зависеть от того, как будет двигаться стройка в России. Хочу отметить, что я и мои коллеги, готовы делиться своим опытом и наработками, принимая участие в проектах с эксплуатируемыми кровлями различного назначения»,- подчеркнул Сергей Яшенков.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Здесь будет сад. Зеленые кровли становятся архитектурным трендом
«Зеленые стандарты» необязательного характера следовать или нет ?