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.
Оптимизируя процессы. Производители сэндвич-панелей подстраиваются под потребности рынка
Строительная производственная отрасль относительно безболезненно пережила пандемию коронавируса. Значительная часть предприятий продолжала работать, в том числе и производства по выпуску сэндвич-панелей (СП).
Тем не менее, перспективы ближайшего времени игроки рынка оценивают по-разному. С одной стороны, их тревожит растущий экономический кризис в стране и, как следствие, ожидаемое снижение числа инфраструктурных проектов. С другой стороны, есть понимание, что при таком раскладе будет расти спрос на технологичные, доступные и оптимальные решения, связанные со строительством. СП – это сравнительно недорогие и простые в монтаже конструкции. Их применение ускорит стройку и сделает ее более бюджетной.
Внешняя зависимость
Генеральный директор компании «РосСельПром» Алексей Побегус отмечает, что любое строительство по определению является основной и капитальной отраслью экономики и напрямую зависит от общей рыночной активности и состояния внутреннего спроса. «Принимая во внимание события 2020 года, ожидаемое падение доходов населения и рост безработицы, снижение корпоративных доходов компаний и сокращение бюджетных расходов на инфраструктурные проекты, рост спроса на сэндвич-панели представляется весьма сомнительным. Вероятнее всего, емкость рынка может сократиться на 20-50%, что неминуемо приведет к снижению цен, чтобы поддержать реализацию продукции»,- считает он.
Спрос на СП действительно во многом зависит от состояния экономики, соглашается с коллегой коммерческий директор ООО «ПТК «Техностиль» (входит в ГК «Техностиль») Светлана Галынская. Она также отмечает, что помимо этого и бум роста рынка давно позади. В том числе, из-за сокращения потребностей в новых торговых площадках. Но, тем не менее, на сегодняшний день сэндвич-панели остаются востребованным материалом. Сфера их применения постоянно расширяется. Большие перспективы развития отрасли в текущей ситуации связны с государственными проектами, которые, как меры поддержки строительной отрасли, было приято решение расширить российскими властями.
Достаточно позитивно рассматривают текущую ситуацию и ближайшие перспективы другие игроки рынка. «Сложно переоценить популярность сэндвич-панелей в секторе строительства быстровозводимых зданий. Можно с уверенностью говорить о том, что сектор АПК практически полностью перешёл именно на этот вид строительных материалов. Кроме сельского хозяйства, панели широко применяются в строительстве развлекательных и торговых центров, спортивных сооружений, логистических и распределительных центров, заводов и складов, и других промышленных объектов. В период недавней пандемии СП зарекомендовали себя как отличный вариант для строительства больниц, а во многих европейских странах этот материал всё активнее начинают использовать для возведения школ и детских садов. Таким образом, можно смело утверждать, что данный строительный материал с каждым годом будет становиться только популярнее»,- считает коммерческий директор ГК «ИЗОБУД» Александр Кулешов.
Спрос на сэндвич панели с каждым годом показывает уверенную динамику роста, отмечает директор по техническому развитию ООО «Венталл» Александр Беляев. «Наша компания более 20 лет в этом бизнесе и мы регулярно отслеживаем тенденции на строительном рынке. В среднем, ежегодно рост спроса на сэндвич-панели составляет величину до 5%, поэтому уверенно можно сказать, что данный материал остается популярным продуктом, занимая новые ниши на отечественном строительном рынке. Неоспоримо, основным потребителем панелей является коммерческое строительство, в частном домостроении, к сожалению, сэндвич панели пока не нашли свое широкое применение. Но, надеюсь, в будущем есть куда двигаться. Например, в Европе активно строятся частные дома по типовым проектам с применением сэндвич панелей», - подчеркнул он.
Ставка на качество
Рынок сэндвич-панелей высококонкурентен, отмечают эксперты. Несмотря на то, что сейчас на него почти не приходят новые серьезные игроки, борьба за клиента обостряется. При этом на рынке сохраняется доля производителей, выпускающих продукцию низкого качества.
По словам коммерческого директора ООО «Крафтспан» (завод «Крафтспан») Алексея Самойлова, производство сэндвич-панелей – это очень конкурентная отрасль, но немногие отечественные компании предлагают изделия, соответствующие мировым стандартам. «Мы держим марку в условиях жёсткой конкуренции. Для нас важно производить продукт, которым можно гордиться. Мы хотим быть одними из тех, кто выведет российское производство на новый уровень. В целом, сейчас рынок сэндвич-панелей склонен к масштабированию. Небольшие компании объединяются, чтобы занять более весомое положение на рынке»,- добавляет эксперт.
Действительно, отмечает генеральный директор «Завод Строительных Конструкций «Стройэлемент» Виталий Скуматов, конкуренция становится все более жесткой. Мы, являясь профессионалами в области производства СП, делаем ставку на дальнейшее повышение качества продукции, выпуск новых видов продукции, а также на повышение лояльности действующих и потенциальных клиентов. «Так, в конце прошлого - в начале текущего года мы освоили производство сэндвич-панелей с пенополиизоциануратом в качестве утеплителя. В целом, мы всегда стараемся подстраиваться под запросы рынка. Нашей продукцией заказчики довольны. Среди них есть строительные, торговые, сельскохозяйственные организации, а также такие известные всем организаци, как петербургский автомобильный завод Hyundai, предприятия «Ленэнерго»,«ИнтрРАО», «Новатэк»»,«Газпром»,структуры Минобороны и т.д», -сообщил он.
«Не секрет, что на рынке сэндвич-панелей иногда встречаются фирмы, которые не имеют в своём арсенале профессионального оборудования, зачастую используют не очень качественные материалы для производства панелей. При сотрудничестве с такими поставщиками можно в получить некачественные сэндвич-панели. У серьёзных компаний дело обстоит совсем наоборот – это и профессиональное оборудование, и качественное сырьё для производства панелей, и, что немаловажно, высококвалифицированные специалисты. Выбрав в качестве поставщика сэндвич-панелей профессиональную компанию можно с уверенностью сказать, что изготовленная продукция будет соответствовать всем ГОСТам и другим нормативным документам», - подчеркивает руководитель департамента маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31» Михаил Волконский.
По мнению Светланы Галынской, некомпетентные заказчики и недобросовестные подрядчики создают предпосылки для вытеснения с рынка качественной продукции. «Поэтому крупные компании вынуждены запускать две или три линейки продукции: премиум, стандарт, эконом. Но есть и оборотная сторона медали этого решения. Экономичная продукция снижает общую рентабельность бизнеса и не исключает в будущем прецедентов, которые могут повлиять на репутацию компании. В последние годы ведущие игроки рынка предпринимают ряд мер по защите своих интересов. Ведется работа с проектными организациями для того, чтобы в проекты закладывались определенные требования к данному продукту. Разработан ГОСТ, соответствовать которому могут только добросовестные производители. Ведется просветительская работа с заказчиками. И практика показывает, что это более правильная стратегия защиты рынка от продукции низкого качества»,- считает представитель рынка.
Внутри себя
Отметим, что происходящие события в стране заставляют производителей СП не только усилить конкуренцию друг с другом, но и оптимизировать внутренние рабочие процессы, повысить их эффективность.
Директор по продажам департамента Компонентных продаж ООО «ДИ ФЕРРО» Иван Трунов считает, что непосредственного его компанию карантин заставил многое переоценить в работе, изменить взгляд на организацию труда и формирование затрат. «Сейчас, во многих случаях ключевым становится оперативное выполнение обязательств по поставке. Принимая во внимание эти критерии, нами реализовывается ряд программ по повышению производительности во всех процессах. Налаживая взаимодействие подразделений внутри компании и сокращая их продолжительность нам удалось сократить не только затраты на исполнение одного заказа, но и обеспечить устойчивый тренд по снижению запасов, как сырья, так и не завершенного производства, при этом увеличивая их оборачиваемость»,- отметил он.
С необходимостью оптимизации процессов согласен и Алексей Побегус. По его словам, сам по себе сегмент рынка, в силу своей специфики является очень консервативным и требует не столько инновационности, сколько высокоорганизованной технологии, высокой производительности труда, стабильного качества материала. Однако это вовсе не означает, что усилия в части разработке нестандартных индивидуальных решений, как архитектуры фасадов, так и организации внутренних технологий бесперспективны.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ
Алексей Побегус: «Несмотря на влияние внешних факторов, «РосСельПром» продолжает развиваться»
Ученые СПбГАСУ нашли эффективный способ определения водонепроницаемости бетона
Водонепроницаемость бетона – одна из его важнейших характеристик, от которой зависит долговечность создаваемых из него конструкций. Для определения этой характеристики существует ряд прямых и косвенных методов, однако, трудоемких и недостаточно точных. Ученые Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета создали новый, альтернативный способ измерения водонепроницаемости бетона.
Разработка принадлежит заведующему кафедрой технологии строительных материалов и метрологии члену-корреспонденту РААСН, доктору технических наук, профессору Юрию Пухаренко и аспирантам кафедры Максиму Кострикину и Георгию Хренову. Согласно их методике, чтобы наиболее точно и просто определить водонепроницаемость бетона, необходимо измерить скорость фильтрации воды без учета поверхностного слоя образца, то есть а в толще материала, куда вода под давлением подается через предварительно выбуренное тупиковое отверстие (шпур).
Изобретение имеет большой потенциал: позволяет проводить испытания и определять водонепроницаемость не только образцов бетона, но и непосредственно конструкции, что еще больше повышает достоверность результата. Кроме того, его планируется внедрить в деятельность научно-исследовательских и строительных лабораторий, для которых это представляет технико-экономический интерес. Все это выгодно отличает методику от других известных методов.
Для практической реализации методики изготовлено переносное устройство, позволяющее подавать воду под давлением в шпур при помощи специального металлического анкера и измерять скорость фильтрации.
Измерение водонепроницаемости происходит следующим образом: фильтруемая через стенки шпура вода проникает в глубь бетона, в результате чего ее количество в гидросистеме устройства уменьшается, что вызывает снижение давления. При этом, чем меньше водонепроницаемость бетона, тем быстрее фильтруется вода и, соответственно, быстрее наступает снижение давления в системе, которое замеряется при помощи манометра и секундомера. Для практической реализации методики разработана таблица, по которой значение скорости можно перевести в марку бетона по водонепроницаемости.
Авторы получили на свое изобретение патент № 2728727.
