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.
Не остаться без архива
В Ленобласти расформирован единый архивный фонд инженерных изысканий. Хранением и выдачей документов теперь будут заниматься органы местного самоуправления.
С 1 сентября 2019 года ГАУ «Леноблгосэкспертиза» прекращает оказание услуг по регистрации и учету результатов инженерных изысканий, проводимых в Ленобласти. В том числе учреждение не будет заниматься выдачей архивных материалов по изысканиям из специализированного фонда, в котором был собран массив данных с 1947 года.
Как говорится в сообщении на сайте ГАУ «Леноблгосэкспертиза», теперь подготовкой документации по изысканиям и выдачей архивных сведений будут заниматься районные органы местного самоуправления. Им уже переданы все материалы по изысканиям, которые проходили на их территории. Решение о распределении архива было принято во исполнение п. 51 ст. 26 Федерального закона № 342-ФЗ «О внесении изменений в Градостроительный кодекс РФ» от 3 августа 2018 года.
Двоякое толкование
Новшеством серьезно обеспокоено сообщество изыскателей. По их мнению, ликвидация единого архива и работа с документами «на местах» может негативно отразиться на сроках и качестве проведения изысканий.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев уже написал открытое письмо губернатору Ленобласти Александру Дрозденко. В нем он от имени всех изыскателей, проектировщиков и девелоперов Санкт-Петербурга и Ленобласти просит главу региона вмешаться в ситуацию и предотвратить разрушение архива о пространственных данных, который долгие годы создавался большим трудом и силами сотен изыскательских компаний.
«Отсутствие единого архива приведет к снижению качества инженерных изысканий, скорости работы. Вследствие функционирования без него возрастет также количество аварийных случаев на строительных объектах. Можно ожидать фальсификации согласований инженерных сетей для прохождения экспертизы ввиду отсутствия проверяющего органа», – уверен Сергей Лазарев.
Главный инженер ООО «Изыскатель» Кирилл Черняк обращает внимание на казусы норм п. 51 ст. 26 Закона 342-ФЗ. По его словам, из текста видно, что допускается различное толкование, куда именно должны быть переданы данные об инженерных изысканиях – в органы власти субъектов РФ или в органы местного самоуправления.
«Существовала годами отработанная система сдачи материалов в архив. В последнее время было проведено множество улучшений, связанных с возможностью передачи материалов в цифровом виде, а также с заказом, получением и сдачей материалов в онлайн-режиме. Была сделана удобная геоинформационная система на базе сайта Geobridge. С передачей всех функций в различные органы местного самоуправления все это будет утеряно», – высказывает озабоченность эксперт.
Немного оптимизма
По словам генерального директора ООО «Гео-Вектор» Сергея Мясникова, теперь на органы местного самоуправления и на исполнителей изыскательских работ лягут дополнительные трудозатраты в плане обработки и получения информации.
Органы местного самоуправления будут выполнять функцию приемки и оценки качества работ по районам, предупреждать недобросовестное выполнение проектов.
Кроме того, под их ответственностью теперь будет ведение архива данных, аккумулирующего все работы в направлениях изыскательской деятельности, который ранее по всем районам вело ГАУ «Леноблгосэкпертиза».
«Нововведения повлекут увеличение сроков проведения изысканий, так как любые изменения в законодательстве требуют времени на адаптацию к новым правилам взаимодействия. Но мы верим, что в перспективе работа будет оптимизирована и будущее за цифровой трансформацией», – считает он.
Схожие выводы делает и генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник. Он отметил, что среди всех регионов РФ, в которых приходилось работать организации, только «Леноблгосэкспертиза» требовала от изыскателей предоставления согласования верности нанесения абсолютно всех инженерных сетей, попадавших в границы топосъемки. Данные строгие правила не допускали сдачу заказчику недостоверных материалов изысканий, заказчик всегда мог быть уверен, что выданные ему материалы изысканий соответствуют действительности.
«Надеюсь, что данная процедура сохранится и в муниципалитетах, но для этого общий штат специалистов по приемке материалов изысканий в районах Ленобласти должен будет увеличиться в десятки раз по сравнению со штатом, который отвечал за это в «Леноблгосэкспертизе». Добавлю, что единый фонд материалов до 1990 года по территории всей Ленобласти также хранится в архиве ЛенТИСИЗ, и в ближайшие несколько лет мы планируем его оцифровать. Сведения из него намерены интегрировать в информационный портал Geobridge, куда до недавнего времени «Леноблгосэкспертиза» вносила сведения об имеющихся у них материалах изысканий», – подчеркнул Николай Олейник.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Для изыскателей работа с «местными» фондами будет сопровождаться большими денежными затратами вследствие больших расстояний, времени и локальных бюрократических проволочек. Кроме того, к моменту их создания большая часть сведений о пространственных данных может стать уже неактуальной.
Сергей Мясников, генеральный директор ООО «Гео-Вектор»:
– При этом в данных условиях ожидается повышенная активность мелких недобросовестных компаний – «однодневок», которые будут предлагать провести инженерные изыскания по низким ценам и в кратчайшие сроки, пренебрегая важными этапами и условиями работы.
Например, такой исполнитель может сэкономить на проведении сверки всех сетей в рамках проведения работ. Последствия – от порванного в процессе стройки кабеля до взрыва газопровода. Некачественно выполнено бурение, экономия на количестве и глубине скважин, - и в перспективе трещины в зданиях.
Мелкие компании могут через несколько лет уже не существовать и, соответственно, отвечать за последствия будет некому.
Поэтому задача заказчиков инженерных изысканий – обращаться к серьезным проверенным компаниям с хорошей репутацией, а не гнаться за призрачно выгодными условиями («быстро и дешево»), ставя под угрозу будущее проекта и создавая вероятность возникновения последствий с угрозой уголовной ответственности.
Строительная «цифра»
Представители строительного сообщества, специалисты финансового сектора и профессионалы IT-индустрии обсудили на II Международном цифровом форуме ряд вопросов, связанных с цифровой трансформацией строительной отрасли и управления недвижимостью.
В рамках дискуссии, модератором которой выступил вице-президент Санкт-Петербургского отделения Project Management Institute Максим Гришин, были освещены вопросы цифровой трансформации реализации инвестиционных проектов или, как их еще называют, систем управления жизненным циклом объектов строительства.
Участники обсудили также основные тенденции развития рынка после очередных изменений законодательства в строительной сфере, вступивших в силу 1 июля 2019 года. В частности, затронули вопросы цифровизации проектного и банковского сопровождения строительной отрасли, готовность участников рынка к новым подходам и решениям, а также оптимизацию издержек за счет внедрения передовых технологий и IT-решений при управлении недвижимостью.
Оптимизация и искусственный интеллект в строительстве
Сегодня цифровизация и применение информационных технологий в России стали уже глобальными трендами. Это уже не будущее, а новая реальность. В том числе и в строительстве.
С информационными технологиями строительные компании Северо-Западного округа работают не первый год, накопился некоторый опыт, и поэтому диалог строителей и IT-разработчиков, неуверенно складывавшийся на предыдущем форуме, сейчас прошел на достойном уровне.
Своим опытом по применению облачных технологий как катализатора практической цифровизации поделился заместитель директора по развитию компании «Бонава» Александр Бойцов. «Визуализируя проект при помощи информационной модели, мы на 30–50% сокращаем время и затраты, а также уменьшаем количество несоответствий между проектом и реальным объектом. До 10 раз уменьшилось количество ошибок в чертежах панелей, которые мы предоставляем заводам-производителям, а также в 2–3 раза меньше стало критических пересечений с архитектурой, конструкциями и инженерными системами», – подчеркнул он.
С примерами повышения эффективности и оптимизации управления стройкой из российской практики, а также с практикой применений «искусственного интеллекта» ознакомил участников панельной дискуссии технический директор Autodesk в России и СНГ, к. т. н. Петр Манин: «Облачный обмен информацией в строительстве сейчас оптимизирует работу на всем жизненном цикле. Все основные девелоперы в России уже используют его для прогрессивной работы на стройке. Ведущие мировые компании, тоже наши клиенты, вовсю тестируют технологии машинного обучения и нейронных сетей для своих проектов, используя наши сервисы. Это тоже уже реальность. С использованием big data из проектов – информационной модели, фотоснимков, облаков точек, данных с дронов – все риски и ошибки на стройке автоматически сводятся в единую информационную таблицу, которая предоставляет заказчикам объективную информацию по состоянию дел на объекте, планированию дальнейшей работы с многочисленными подрядчиками и закрытию их работ».
Взаимопонимание
В ходе дискуссии не раз отмечалась важность взаимопонимания между заказчиком, проектировщиком и менеджером информационных технологий. Действительно, платформы, на которых создаются модели, различны, но уже создано программное обеспечение, конвертирующее данные и приводящее их в единый формат.
Однако сегодня не редки случаи, когда заказчик, получив носитель с информационной моделью, кладет его «в стол».
Эту проблему затронул руководитель департамента информационного моделирования российского филиала Semre´n&Ma˙nsson Алексей Кушнир. «Технологическая незрелость технического заказчика или его непонимание BIM-модели как инструмента получения прибыли являются стопором в продвижении технологий информационного моделирования. Зачастую заказчик или не умеет, или просто не знает, что ему делать с занимающей место на электронном носителе информацией об объекте строительства. Для решения этой проблемы мы разработали сервис, который отражает данные информационной модели в удобном виде для своевременного принятия управленческих решений», – отметил он.
Банкам тоже интересно
Интерес вызвал и экономический аспект информационного моделирования. Операционный партнер фонда Larix Александр Жданов сделал акцент на обзоре инвестиций в самых сильных предпринимателей для развития ведущих мировых компаний мирового и российского строительного рынка.
Руководитель центра цифрового строительства «Уральский BIM-cluster» Андрей Белькевич поделился практикой использования разработанного в Екатеринбурге сервиса облачного решения для автоматизации стоимостных расчетов на основании BIM-модели. «Разработанная программа позволяет отслеживать динамику изменения стоимостных показателей и снимать метрики с модели, а также благодаря высокой скорости и точности подсчетов обеспечивать выполнение проектов в установленные сроки и бюджет. Уральский филиал Сбербанка РФ уже заинтересовался этим продуктом как целесообразным решением для проверки достоверности заявок на финансирование строительства и впоследствии – для контроля над ходом реализации возведения объекта», – рассказал он.
Заместитель председателя правления банка «Александровский» Илья Кокарев высказал предположение, что данное программное обеспечение может быть рассмотрено также для применения в работе со строительными компаниями по эскроу-счетам.
Когда будут BIM-кадры?
На II Международном цифровом форуме особое внимание уделили вопросу подготовки кадров для обеспечения поступательного развития цифровизации в России.
Так, первый заместитель руководителя Администрации Президента РФ Сергей Кириенко подчеркнул, что «главное в цифровизации экономики – кадры». Строительной отрасли это касается в первую очередь.
Пока наблюдается необходимость в «переводчиках» между большинством строительных компаний и представителями IT.
Информационное моделирование все активнее применяется в строительной отрасли. Сделаны и первые шаги для решения «языковых и информационных» препятствий: в проектных и строительных организациях работают BIM-консультанты, в некоторых профильных учебных заведениях факультативно ведется курс по технологиям информационного моделирования, активно работают и национальные объединения.
Вице-президент, координатор НОПРИЗ по СЗФО, профессор ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (СПбГАСУ) Александр Гримитлин отметил: «Строительство и IT стремительно сближаются, и проблема подготовки квалифицированных кадров выходит на передовые позиции. Для ее решения Национальное объединение изыскателей и проектировщиков совместно с СПбГАСУ на территории Северо-Западного федерального округа организовало конкурс архитектурно-проектных работ с применением технологий информационного моделирования "BIMSkills", в котором могут принять участие студенты и аспиранты ведущих профильных высших учебных заведений, расположенных в нашем округе».
Подробнее о роли конкурса в жизни профсообщества рассказал руководитель рабочей группы по информационным технологиям при координаторе НОПРИЗ по СЗФО Алексей Агафонов. «Конкурс не только призван оказывать содействие развитию и обеспечению кадрами проектной деятельности в регионе. Он будет способствовать подготовке специалистов в сфере информационного моделирования в строительстве, реализации комплексного подхода в обеспечении строительной отрасли квалифицированными кадрами в целом, а также помогать студентам в профориентации и трудоустройстве и получать обратную связь от потенциальных работодателей – проектных, строительных и IT-организаций», – сообщил он.
Но для подготовки полноценных специалистов в области информационного моделирования и сопровождения проектов строительства, для их обучения и повышения квалификации еще должно пройти время, так как профессиональный стандарт «Специалист информационного моделирования» сейчас отправлен на утверждение в Министерство труда.
Вице-президент по развитию квалификаций BIM-Ассоциации Надежда Прокопьева отмечает: «Профстандарт, разработанный BIM-Ассоциацией, сейчас на стадии утверждения в Минтруде. После его вступления в силу работающие специалисты смогут подтвердить свою квалификацию, а вузы и ссузы – начать разработку обучающих программ по данной специальности. Первый набор на бакалавриат по этой профессии можно ожидать в 2021 году после утверждения программ профильными министерствами».