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.
Лазури для дерева
Дерево в качестве строительного и отделочного материала популярно как в профессиональных кругах, так и среди потребителей. Но применение деревянных конструкций сопряжено с необходимостью их грамотной обработки различными защитными составами. Одним из востребованных сейчас на рынке видов покрытий являются лазури.
Сохраняя природную красоту
По словам Андрея Осипова, сегмент менеджера направления HOLZ ООО «Реммерс», при выборе покрытия для дерева необходимо определиться со множеством факторов, влияющих как на конечный результат, так и на срок службы финишного покрытия. «Здесь важна не только порода древесины, но и тип поверхности (брус, бревно, вагонка и т.д.), подверженность деформации (сохранение геометрических параметров), наличие конструкционной защиты (свесы крыши, наличие отмостки и цоколя), расположение дома относительно сторон света, ветровая и атмосферная нагрузки», - подчеркивает эксперт.
«Рынок защиты древесины сложный и многогранный, ведь дерево, по сути, это «подвижный» материал, который продолжает меняться уже в процессе эксплуатации», - рассказывает Екатерина Балон, директор по маркетингу компании Tikkurila (Россия и Центральная Азия). «Дерево увеличивается в объеме при намокании, уменьшает объем при высыхании, трескается, деформируется при перепадах влажности, которые происходят в течение года - от 40% влажности атмосферного воздуха зимой к 80% в периоды летних и осенних дождей», - соглашается с коллегой Александр Пусенков, региональный менеджер по Красноярску компании ALPACOATINGS. По его словам, любой полимерный состав на поверхности древесины не способен выдержать такие деформации и потому трескается и отслаивается. «У лаковых поверхностей с деревом со временем пропадает адгезия – это тоже приводит к отслоениям. Поэтому важно, чтобы как можно больший объем ЛКМ впитался внутрь древесины, для чего и созданы декоративные лазури», - утверждает он.
Лазури представляют собой один из видов лессирующих составов, состоящих из масел, пигментов и иногда биоцидов и предназначенных для деревянных поверхностей. «Если быть предельно краткими, то лазурь — это прозрачная краска, которая не закрашивает текстуру и структуру древесины, но при этом она обволакивает дерево и защищает на весь срок службы данного покрытия», — рассказывает Анастасия Якорнова, специалист по маслам и краскам компании SAICOS.
«Лазури или, как их чаще называют, - пропитки для дерева, предназначены для защиты деревянных фасадов и внутренних деревянных стен. Но пропитки относятся к более широкому классу лакокрасочных материалов, куда входят огне- и биосоставы, средства от плесени, отбеливающие составы», - рассказывает Александр Пусенков. По его мнению, при покрытии именно лазурями в основном преследуют две цели – это получение декоративной, иного цвета поверхности древесины и ее защита от потемнения (поражения).
По утверждению Андрея Осипова, лазурь в большинстве случаев является оптимальным выбором, сочетающим в себе множество преимуществ. «Во-первых, это бесплёночный или тонкоплёночный материал, что при правильном нанесении исключает растрескивание и шелушение готового покрытия. Во-вторых, огромная палитра цветов и оттенков, сохраняющих после нанесения рисунок древесины. В-третьих, надёжная защита от атмосферных нагрузок, а в случае с биоцидосодержащими продуктами также профилактическая защита от биопоражений (синева, плесень, гниль, дереворазрушающие насекомые)», - рассказывает он.
По мнению специалистов компании «PROSEPT», данный продукт целесообразно использовать, если необходимо подчеркнуть естественную красоту древесины: ее узор, рельеф и текстуру, ведь с помощью таких средств можно добиться глянцевого, полуматового и матового эффекта на поверхности. «Стоит отметить, что защитные покрытия лессирующих средств обладают высокой паропроницаемостью, благодаря этому древесина сохраняет свои природные свойства», - обращает внимание экперт.
«Главной отличительной особенностью декоративных лазурей является малый сухой остаток на поверхности древесины. Почти весь ЛКМ впитывается в структуру дерева. Это отличает их от лаков и эмалей», - подчеркивает Александр Пусенков.
По словам Екатерины Балон, при выборе лазурей в первую очередь нужно обращать внимание на рекомендации производителя, для каких поверхностей подходит лазурь, какой грунт нужно использовать в системе, а также соблюдать все рекомендации по нанесению лазурей. «Выбор типа лазури зависит также от типа деревянной поверхности (бревенчатые или дощатые). Лазури, не образующие пленку, как правило, менее долговечны, но их можно применять на такие сложные поверхности, как бревенчатые, которые за время службы максимально подвержены растрескиванию. Пленочные составы не способны выдержать такой нагрузки, но на дощатых поверхностях они могу обеспечить большую долговечность и придать блеск», — утверждает эксперт.
Соблюдая технологию
Специалисты компании «PROSEPT» считают, что для лучшего впитывания рекомендуется наносить средство по направлению волокон древесины и обращает внимание, что в зависимости от состава существуют еще требования по соблюдению температурного режима и влажности во время работы. «При работе с лазурью стоит помнить, что ее текстура полупрозрачная и для получения максимально оптимального цвета необходимо будет нанести покрытие в несколько слоев, предварительно дав каждому слою высохнуть», - рассказывают они.
«Лазури в основном используют по новой деревянной поверхности или полностью очищенной от предыдущего лакокрасочного покрытия, т. к. лазури не скрывают дефектов поверхности и цвета ранее нанесенного лакокрасочного покрытия», — соглашается Екатерина Балон. По ее мнению, стоит обратить внимание и на выбранный цвет, в лессирующих составах он не является укрывистым и с каждым новым слоем усиливается в насыщенности.
«Декоративные лазури лучше наносить кистью или валиком, т.к. ЛКМ в древесину нужно «втирать», а при использовании краскопультов такого механического контакта дерево-лазурь не происходит», - утверждает Александр Пусенков. По его словам, в таких случаях часть состава испаряется при нанесении, что приводит к увеличению его расхода и неглубокому впитыванию.
Фасад
Лазури являются прекрасным вариантом для фасадных работ. Входящие в их состав масла выполняют гидрофобную функцию, биоциды препятствуют появлению плесени и насекомых, пигменты защищают от воздействия ультрафиолета.
«В зависимости от области применения в состав лазурей добавляют специальные защитные компоненты, такие как биоциды и фунгициды, воск и УФ-фильтры для более фокусной защиты от влаги и солнца», — рассказывает Екатерина Балон. Вадим Федорченко, менеджер регионального отдела продаж ООО «Альянс «Супернова», официального представителя ТМ Belinka в России, в свою очередь обращает внимание, что при выборе лазурей для внешней окраски главными факторами являются толщина пленки, ее стабильность, хорошая атмосферостойкость, паропроницаемость, эластичность и биологическая стойкость к грибковым поражениям. «По сравнению с эмалями, которые полностью закрывают древесину и являются более стойкими к воздействию ультрафиолета, лазури пропускают не более 1% УФ-излучения», — акцентирует он.
Специалисты компании «PROSEPT» также считают идеальными для фасадов толстослойные лазури. «Как правило, их используют на изделиях, которые не будут подвергаться деформации. После высыхания они образуют прочную заметную пленку на деревянной поверхности», - рассказывают они.
«Мы особенно рекомендуем для фасадов деревянных строений лазури на основе органического растворителя (уайт-спирит), т.е. алкидные», - говорит Александр Пусенков. Он обосновывает свою позицию тем, что растворитель и растворенные в нем компоненты проникают глубже в структуру древесины, чем те же водные составы. Поэтому при применении алкидных лазурей обеспечивается более глубокая и долговечная защита.
«Лазури для фасадов лучше использовать на хорошо подготовленной поверхности древесины, ведь основной задачей является получение в долгосрочной перспективе красивой структуры древесины, обладающей к тому же защитными свойствами», - сообщает Вадим Федорченко. Он подчеркивает, что т.к. эти покрытия - полупрозрачные, то в них должны быть использованы атмосферостойкие пигменты в определенном количестве.
Анастасия Якорнова акцентирует, что, помимо удобства нанесения по причине отсутствия подтеков, лазури на масляной основе не менее удобны при обновлении. «Не надо сошлифовывать старое покрытие, достаточно всего лишь очистить фасад от грязи и нанести новый слой», — утверждает она.
Отделка
«Если использовать лазури внутри помещений, то можно рассматривать как тонкослойные, так и толстослойные варианты», — говорит Вадим Федорченко. Екатерина Балон отмечает, что лазури с более толстой пленкой, как правило, интенсивнее блестят и являются чуть более долговечными. «Тонкослойная лазурь лучше впитывается в дерево, не дает глянца на поверхности. Но и не трескается и не отслаивается, как толстослойная, которая скорее подходит для интерьеров, где нет суровых условий эксплуатации», - поддерживает коллегу Александр Пусенков. Специалисты компании «PROSEPT» подчеркивают, что тонкослойные или жидкотекущие лазури будут оптимальными для обработки поверхностей сложной формы или при работе с деталями, которые могут подвергаться деформации.
«На сегодняшний день наибольшее распространение на рынке получили органоразабавляемые лазури, но Tikkurila задает и поддерживает тренд в сторону водоразбавляемых, поскольку они более экологичны, быстро сохнут и практически не имеют запаха», — рассказывает Екатерина Балон. Вадим Федорченко также придерживается мнения, что при выборе лазурей для внутренних работ определяющим фактором является экологичная безопасность. «Пожалуй, самыми безопасными являются лазури на водной и масляной основе, которые отлично проникают в древесину, обеспечивают защиту и безопасны для человека», - считают специалисты компании «PROSEPT». Эксперты подчеркивают, что их можно использовать для работы в банях, комнатах, в том числе детских, но при этом стоит помнить о их более низком уровне износостойкости и стараться применять на поверхностях, которые не будут подвергаются частому истиранию.
Растет ли спрос?
На российском рынке этот вид покрытий для древесины очень популярен. «Лазури в конце 90-х фактически пришли на смену ранее использовавшимся традиционным материалам, таким как масляные краски МА-15 и эмали ПФ-115, обеспечив более высокую долговечность и декоративные свойства», — рассказывает Екатерина Балон. По ее словам, если рассматривать соотношение в использовании лазурей в сегменте коммерческого и частного строительства, то на сегодня, по экспертной оценке, около 60% приходится на частное строительстве. Но такое широкое распространение имеет и свои оборотные стороны.
«В настоящее время лазурные покрытия очень популярны на рынке, но из-за неопытных мастеров, которые всячески нарушают технологические карты при покраске личных строений заказчиков, эта популярность иногда обретает знак минус», — сетует Вадим Федорченко.
В свою очередь Александр Пусенков обращает внимание на частые случаи сдачи объектов без покрытия лазурями, для самостоятельного нанесения заказчиками по своему усмотрению. «В связи с ярко выраженным сезонным спросом на лазури, доля в их в нашем портфеле заказов невысока», - рассказывает он, подчеркивая также, что спрос еще снижается ввиду уменьшения объемов строительства частного сектора, особенно в регионах.
Иного мнения придерживаются в компании «PROSEPT». «Доля лазурей в портфеле заказов нашей компании составляет порядка 7% и с учетом тренда на поддержание естественной красоты, есть вероятность, что процент постепенно будет увеличиваться», - надеются они. Екатерина Балон утверждает, что спрос на лазури на рынке ежегодно растет на 5–10%, и данный тренд в ближайшие годы не изменится.
Новые тренды
Запросы рынка на покрытия для дерева экперты оценивают по-разному. «Рынок ЛКМ все больше скатывается к эконом-сегменту. Заказчик голосует рублем, как говорят», - считает Александр Пусенков. По его мнению, если на рынке и будут появляться новинки, то именно в этом недорогом сегменте. «Наша компания рассматривала возможность выпуска лазурей на водной основе как более недорогого продукта. Но вопрос был отложен. Все будет зависеть от активности на рынке строительных и отделочных материалов», - рассказывает он.
В компании Реммерс на текущую ситуацию смотрят более оптимистично. «Одной из новинок представленной компанией в 2020 году стало масло-лазурь AQUA OVL-49 [eco] для профессионального применения на основе натурального масла и восков для деревянных фасадов и интерьеров», - рассказывает Андрей Осипов. По его словам, продукт на 90% состоит из натуральных компонентов, из-за чего заслужено относится к линейке Remmers [eco] и имеет множество европейских сертификатов экологичности и безопасности для здоровья человека и окружающей среды. «Безусловно, продукт с маркировкой эко не может содержать биоцидных добавок,- отмечает Андрей Осипов, - но благодаря присутствию в составе AQUA OVL-49 [eco] масла и восков, готовое покрытие прекрасно защищает древесину в том числе и от биопоражений, так как имеет выраженное гидрофобизирующее действие, но при этом сохраняет превосходную паропроницаемость. Поры древесины не закупориваются, а обволакиваются маслом, что позволяет дереву «дышать».
Екатерина Баллон отмечает, что в последнее время набирает популярность использование террасных масел для обработки террас, беседок и деревянной мебели на улице. «В ассортименте Tikkurila представлен достойный выбор масел, который в ближайшее время пополнится уникальной новинкой, способной обеспечить наиболее долговечное покрытие, при этом являясь максимально экологичным и безопасным решением», - рассказывает она.
В зоне комфорта. Проведение тепловизионного обследования зданий
Тепловизионное обследование зданий все активнее применяется при завершении строительства и дальнейшей эксплуатации зданий. Изначально данная технология определения разнотемпературного излучения поверхностей применялась только в военных целях. Фактически тепловизоры могут показать места, через которые здания и сооружения теряют тепло.
При формальном подходе тепловизионное обследование проводится перед вводом здания в эксплуатацию, отмечает директор по развитию ООО «СпецТермоТехника» Юрий Добровольский. Но самым оптимальным этапом является момент до начала отделочно – ремонтных работ, когда исправить дефекты в конструктиве и утеплении можно с минимальными затратами. Тепловидение позволяет найти мостки холода и места воздухообмена между помещением и улицей, т.е. определить места наибольших теплопотерь. Для качественного обследования необходима разница температур между наружным воздухом и воздухом внутри помещения не менее 10 °С, поэтому тепловизионную съемку можно проводить только в отопительный период при уличной температуре не выше +5 °С.
«На стадии эксплуатации тепловидением начинают интересоваться собственники помещений или эксплуатирующие организации при существенных понижениях уличной температуры – когда внутри помещения становится холодно и некомфортно. Стоимость услуг зависит от объема и считается исходя из площади объекта «по полу». Заказчик обычно частный, и в нашу компанию обращается как раз тогда, когда приходят морозы, поэтому спрос можно считать линейно зависимым от того, насколько холодная прогнозируется зима»,- полагает Юрий Добровольский.
Грамотная тепловизионная съёмка помогает выявить дефектные межпанельные швы и сделать ремонт не вслепую, а точно. При этом, считает генеральный директор ООО «АВ-ГАРАНТ» Андрей Вершинин, можно сэкономить до 75% предполагаемого бюджета. Например, из 8 тыс. метров швов дефектных выявлено только 2 тыс.
Участники рынка тепловизионного обследования советуют заказчикам тщательнее подбирать организацию, которая его произведет. Необходимо изучить их опыт, оснащенность оборудованием. Кроме того, заказчики не должны подходить к работе специалистов слишком формально и заказывать очень экономную съемку.
Помимо навыков проведения тепловизионной съемки, поясняет Юрий Добровольский, специалисты должны обладать знаниями в области строительных технологий для правильной интерпретации полученных снимков. Для профессиональной работы необходимы тепловизоры с разрешением не менее 160*120 точек и чувствительностью 0,01°С. Данное оборудование является не обслуживаемым прибором и при аккуратном использовании может прослужить десять и более лет.
К сожалению, отмечает генеральный директор ООО «АВ-ГАРАНТ» Андрей Вершинин, заказчик зачастую не понимает, что такое качественное тепловизионное обследование. Поэтому заказывает дёшевое, а потом его итогами разочаровывается. Необходимо повышать грамотность заказчика, показывать ему примеры качественной работы, научить пользоваться этой ценной информацией. «Например, мы можем найти причины промерзания. Если говорить об окнах, то мы устанавливаем, в чем именно проблема – сами окна некачественные, или их плохо установили, или эксплуатация подвела. Также можно увидеть непроектные отопительные приборы, сравнить качественные и некачественные участки стен. Дать рекомендации, опираясь на неоспоримые данные приборов, а не на предположения», - добавил он.