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.
Дать вторую жизнь. Строительные отходы нуждаются в переработке
Власти Санкт-Петербурга пытаются решить проблемы несанкционированных свалок, перевозки и утилизации строительного мусора. Эксперты считают, что это будет сложно сделать без коррекции городского и федерального законодательства.
Напомним, создание эффективной системы обращения с отходами производства и потребления, включая ликвидацию всех выявленных несанкционированных свалок в границах городов, является частью национального проекта «Экология», рассчитанного до 2024 года.
Только по лицензии
На прошлой неделе состоялось заседание Комиссии ЗакС Петербурга по экологической защите населения. В нем приняли участие представители Смольного. Было отмечено, что в ближайшие два года власти города готовы будут потратить на ликвидацию 500 выявленных нелегальных свалок более 1 млрд рублей. Кроме того, ожидается принятие ряда законодательных проектов, которые также должны помочь решить проблему с несанкционированным размещением отходов.
Отметим, что значительная часть незаконных городских свалок состоит из строительного мусора. Заместитель председателя Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Петербурга Александр Кучаев сообщил, что в настоящее время ведомством подготовлен законопроект, ужесточающий контроль транспортировки строительного мусора. В частности, предполагается лицензировать транспортировку отходов V класса опасности.
По словам начальника отдела надзора за специальными видами работ Госстройнадзора Петербурга Виталия Пономарёва, в настоящее время в регионе сложилась практика бесконтрольного использования строительных отходов и грунтов, в том числе при подготовке земельных участков для последующего строительства или прокладке инженерных сетей. При этом негативное воздействие на окружающую среду никак не оценивается. Специалист полагает, что такое злоупотребление может привести к деградации земель и невозможности их дальнейшего использования по назначению, и отмечает, что необходимы дополнительные административные меры.
Приоритет – переработка
Несанкционированные свалки стали серьезной проблемой в Петербурге и Ленобласти, считают и опрошенные «Строительным Еженедельником» эксперты. Они также выступают за ужесточение контроля за оборотом строительного мусора. При этом специалисты говорят о необходимости решения на федеральном уровне вопросов, связанных с расширением возможностей переработки этого вида отходов. Также они упрекают застройщиков за низкую культуру сортировочных работ.
Генеральный директор ООО «Нэорециклинг» Роман Казаков напоминает, что основной объем строительного мусора образуется на нулевом цикле работ, при обустройстве котлована. Появляется отработанный грунт, бой бетона и кирпича, которые относятся к V классу опасности по ФККО. Они могут быть переработаны и использованы для нужд городского хозяйства. Остальные отходы, появляющиеся в процессе строительства, имеют IV класс опасности и должны быть утилизированы с соблюдением соответствующих правил безопасности, путем размещения на лицензированных полигонах.
В зависимости от вида образующихся отходов, а также класса их опасности, сбор и временное хранение должны осуществляться раздельно, отмечает эксперт. Однако очень часто это правило не соблюдается. В лучшем случае все вывозится на и без того переполненные официальные полигоны, в худшем – на незаконную свалку.
«К сожалению, на сегодняшний день около 50% от общего объема образующихся грунтов являются замусоренными. Однако большая часть из них направляется на городские объекты с отрицательным балансом грунтов. Остальные, в зависимости от класса опасности и расположения объектов, перемещаются на ближайшие полигоны и карьеры, имеющие лимиты на размещение таких отходов. То же касается и отходов строительства и сноса. Между тем многие материалы можно перерабатывать для получения вторичного сырья», – считает Роман Казаков.
За серьезную переработку строительных и других отходов выступает и председатель правления Экологического союза Семён Гордышевский. По его словам, одновременно с ужесточением наказания для недобросовестных застройщиков, а также других организаций, создающих несанкционированные свалки, необходимо дать бизнесу возможность заниматься переработкой мусора. При этом не должно быть монополизации рынка, как в случае с единым региональным оператором по обращению с отходами. «К сожалению, в самом конце прошлого года были внесены поправки в Закон «Об отходах производства и потребления», приравнивающие сжигание мусора к переработке, что в корне неправильно. Сжигание – это самый конечный вариант утилизации мусора. Он самый дорогой и экологически небезопасный. Кроме того, принятое новшество противоречит изначальным приоритетам нацпроекта “Экология”», – подчеркивает эксперт.
В рамках нацпроекта
Напомним, в рамках этого нацпроекта предполагается нарастить долю ТКО, направленных на утилизацию, в общем объеме образованных твердых коммунальных отходов с 3% в 2018 году до 36% к 2024-му. Чтобы достичь цели, необходимо либо наладить раздельный сбор, либо модернизировать полигоны по приему ТКО, на которых проводить сортировку мусора.
По словам ведущего эксперта УК «Финам Менеджмент» Дмитрия Баранова, в прошлом году в 27 регионах страны было введено свыше 50 предприятий по обработке и утилизации ТКО, общей мощностью по обработке отходов более чем 5,5 млн т, а мощностью по утилизации – свыше 2,5 млн т. «Да, предстоит сделать еще немало, но в целом уже достигнутые показатели позволяют говорить о том, что «мусорная» реформа проходит удовлетворительно. Это происходит не в последнюю очередь благодаря тому, что создана нормативно-правовая основа, разработаны и приняты соответствующие документы: от законов и постановлений правительства до стандартов и правил. В настоящее время упор в реформе необходимо сделать на контроль ее исполнения, соответствия всех участников программы и их действий существующей юридической базе», – считает он.
Тепло в частном формате. Особенности теплоснабжения индивидуальных домов
Современные технологии предлагают немало различных систем теплоснабжения индивидуальных домов. Выбор оптимальной зависит от конкретной ситуации.
Рынок загородной недвижимости растет. Граждане все чаще выбирают постоянным или регулярным местом проживания индивидуальный дом, который находится вне шумного мегаполиса. Комфортное нахождение в нем во многом зависит от выбора вида теплоснабжения. От правильно подобранной системы отопления зависит не только долговечность объекта недвижимости, но и расходы на его эксплуатацию.
Сделать выбор
По источнику тепла отопление частных домов можно разделить на три вида. Первый и наиболее простой – печной. Несмотря на относительный примитивизм, он еще достаточно распространен, но задействуется, как правило, в дачных домах. Второй вид отопления – газовый. Подогрев воды через теплообменник, а затем в радиаторе или других конструкциях происходит с помощью газового котла. Третий вариант – с помощью электричества.
По словам главного инженера компании «Загородные монтажные системы» Владимира Никифорова, выбор между газовым и электрическим теплоснабжением загородных домов непрост. Предварительно необходимо учесть все нюансы местоположения объекта недвижимости, его площадь, состояние коммуникаций и т. д.
«Газовое теплоснабжение дешевле электрического в 2–4 раза. Но это при условии, что рядом проходит газовая магистраль и есть возможность подключения. Альтернатива централизованному газовому отоплению – газгольдер. Но его стоимость достаточна высока, а установка – сложна. Электрические котлы более просты в монтаже и дальнейшей эксплуатации. Полностью исключается возможность отравления угарным газом. Кроме того, большинство электрических котлов более компактны», – говорит он.
В целом, по словам эксперта, газовое отопление рекомендовано для домов площадью от 120 кв. м. «Получается существенная экономическая выгода. Кстати, в настоящее время появляются комбинированные газоэлектрические котлы, но пока они маломощны. В перспективе можно ожидать, что их технологические возможности будут расширяться – и это оборудование будет более широко представлено на рынке», – считает Владимир Никифоров.
Быть в тренде
Сами системы теплоснабжения можно поделить на водяные и электрические. За последние годы в сегменте появилось много новинок, хотя некоторые собственники предпочитают классические – привычные радиаторы отопления.
Как отмечают представители компании REHAU, сейчас в России существует огромное количество дорогих домов, в которых нет вентиляции, повышенная влажность или наоборот – постоянно пересушенный воздух. Обычно это следствие экономии на инженерных системах, непонимания принципа их работы или боязни использовать новые технологии – более эффективные, но пока не слишком привычные для определенных категорий потребителей.
В частности, добавляют специалисты, отопление радиаторами – хорошо знакомый способ, сравнительно дешевый и с использованием понятного оборудования. Неудивительно, что в большинстве случаев предпочтение отдается именно ему. Однако эта технология имеет несколько весьма серьезных недостатков, и главный из них – неравномерный прогрев помещения (когда тепло от радиатора нагревает близлежащую зону и частично уходит наружу, при этом в противоположной стороне комнаты по-прежнему холодно). Кроме того, исходящие от радиатора потоки теплого воздуха поднимают с пола и предметов мебели пыль, что не лучшим образом сказывается на качестве микроклимата, а значит, и на самочувствии жильцов.
Поэтому, как отмечает генеральный директор АО «Фирма Изотерм» Виктория Нестерова, все более широкое применение в частном домостроении получают низкотемпературные системы отопления – в частности, конвекторы. Они идеально вписываются в современную архитектурную концепцию, предусматривающую большие окна и панорамное остекление.
«Также у конвекторов есть еще ряд преимуществ. Они универсальны, подходят и к однотрубной, и к двухтрубной системе отопления. Не только обогревают помещение, но и способствуют экранированию холодного воздуха от окон, предотвращают запотевание, образование конденсата и обледенение. Кроме того, конвекторы энергоэффективны. В частности, имеют малый объем теплоносителя (в 8 раз меньше, чем у радиатора), делаются из материалов с высокой теплопроводностью (медь, алюминий)», – говорит эксперт.
По ее словам, можно легко подобрать такие системы отопления под любые помещения, в том числе с нестандартной планировкой, включая влажные: бассейны, бани, теплицы, зимние сады. «Конвекторы безопасны в эксплуатации, температура их наружных поверхностей не превышает 43 °С. Есть возможности интеграции приборов с системой “умный дом”», – добавляет Виктория Нестерова.
Тепло снизу
В загородных домах также все чаще задействуют теплые полы. Как и конвекторы, они могут быть водяными или электрическими. Первые дешевле вторых, но сложнее в монтаже и обслуживании. В случае протечки водяного пола требуется полный демонтаж покрытия. Электрический теплый пол «ест» больше энергии. В помещениях с повышенной влажностью для данных систем отопления требуется более серьезная защита элементов конструкции.
В настоящее время в самостоятельный сегмент выделяют инфракрасные теплые полы. Они все активнее используются в загородных домах. По словам руководителя интернет-магазина климатической техники Sogreto Константина Колесова, инфракрасный пол обладает массой достоинств, а именно: не пересушивает воздух, ионизирует его, нейтрализует неприятные запахи. Его легко монтировать (в частности, самостоятельно). «Пленочный инфракрасный теплый пол предназначен для монтажа под ламинат, линолеум, ковролин. Благодаря небольшой толщине пленка никак не влияет на уровень пола в квартире. Кроме того, пленочный пол под ламинат имеет самый низкий уровень энергопотребления», – рассказывает он.
Также на рынке есть стержневой инфракрасный теплый пол. Его кладут под кафель и керамогранит. «В целом приобретение конвекторных климатических комплексов, инфракрасных обогревателей (как и монтаж теплых полов) обусловлено как раз поиском функциональных обогревающих устройств. Стоит добавить, что сейчас также растет спрос на биокамины, электрические камины с 3D-эффектом живого пламени. Однако практические функции обогрева помещения в этом случае рассматриваются во вторую очередь. Установка таких устройств имеет прежде всего декоративное значение, как признак благосостояния», – добавил Константин Колесов.
Мнение
Виктория Нестерова, генеральный директор АО «Фирма Изотерм»:
– Конвекторы поставляются на объекты готовыми для подключения к системам водоснабжения, а также к электрическим сетям, что упрощает и ускоряет монтаж оборудования, который выполняют специалисты. Они же дают гарантию на выполненные работы. В частности, установку внутрипольного конвектора следует учитывать на стадии проектирования, так как монтаж имеет свою специфику – в стяжке пола необходимо подготовить специальные углубления, как для прибора, так и для трубопроводов. Но даже если это не соблюдено, есть линейка приборов высотой 8 см, что позволяет в данном случае установить внутрипольный конвектор. Стоит также добавить, что в целом конвекторы просты в эксплуатации. Их необходимо очищать от пыли перед началом и в течение отопительного сезона, не допускать замораживания теплоносителя, так как это может привести к выходу из строя теплообменника. Также не рекомендуется устанавливать в одном контуре отопления приборы отопления, изготовленные из меди и алюминия, – для предотвращения гальванической коррозии. Средний срок службы конвекторов – не менее 50 лет при условии соблюдения требований эксплуатации.