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.
Технический надзор ремонта кровли МКД в вопросах и ответах
Сегодня в российских регионах проходят тендеры по выбору организаций, которые способны вести строительный контроль работ по капитальному ремонту общего имущества в многоквартирных домах (МКД). В частности, плоских кровель с гидроизоляцией из битумных и битумно-полимерных мембран.
Для чего в процессе ремонта необходима дополнительная процедура технического надзора?
Вводя эту процедуру, Фонд капитального ремонта МКД в значительной степени гарантирует себе, управляющим компаниям и жителям, что ремонт будет проведен с соответствующим качеством и применением материалов согласно проекту. Ведь ремонт конструкций и, в частности, плоских кровель требует профессиональных строительных навыков, знания большого количества нюансов и правил, в процессе монтажа материалов всегда есть много скрытых работ.
Отследить правильность выполнения требований нормативно-технической документации способны только профильные специалисты, которые должны регулярно выезжать на объект и составлять акты на все виды работ, включая скрытые, проверять журнал производства работ. Также специалист технического надзора участвует в приемке (входном контроле) применяемых материалов.
У специалистов управляющих компаний и региональных фондов капитального ремонта объективно нет такого количества компетенций и даже элементарно — времени. Они вместе со специалистами технического надзора и представителями жильцов дома осуществляют конечную приемку — после того, как подрядчик сдал объект техническому надзору и представил все акты приемки, в том числе скрытых работ.
На что именно должен обращать внимание специалист технического надзора при устройстве гидроизоляции из рулонных битумно-полимерных материалов компании ТЕХНОНИКОЛЬ?
В первую очередь проверяется соответствие кровельных материалов проектной документации. Так, на упаковочном листе битумно-полимерных мембран ТЕХНОНИКОЛЬ — ведущего международного производителя надежных и эффективных строительных материалов и систем, независимо от марки материала, будь это ТЕХНОЭЛАСТ, УНИФЛЕКС или БИКРОСТ, указывается не только производитель, но и технические характеристики материала. В частности, разрывная сила в продольном направлении, теплостойкость, гибкость на брусе.
Перед устройством слоев гидроизоляции специалист выборочно — не менее чем в трех местах на 1000 кв. м, проверяет качество основания по СП 71.13330.2017: ровность, влажность, основной уклон для водоотведения, уровень локальных уклонов у водосборников, огрунтовку основания, наличие переходного бортика у парапета, а также устройство дополнительных слоев гидроизоляции на карнизном свесе, водосточных воронок и выступающих конструкций (антенн, вентиляции).
Контроль за качеством укладки гидроизоляции, согласно СП 71.13330.2017 и СП 17.13330.2017, специалист технического надзора должен вести постоянно.
Здесь необходимо отследить целостность кровельного «ковра», нахлесты в торцевых и боковых швах, разбежку торцевых швов и качество самих швов. Отдельного внимания заслуживает монтаж гидроизоляции на вертикальных поверхностях парапета, во время которого на переходный бортик монтируется дополнительный слой гидроизоляции, а основной слой заводится на высоту от 300 до 500 мм — в зависимости от марки материала.
Верхний (лицевой) слой монтируется только после оформления акта приемки работ по устройству нижнего слоя. Во многом позиции проверки аналогичны нижнему слою. Здесь также важно проверить целостность кровельного «ковра» и самого материала, нахлесты в швах, разбежку швов, качество швов. На вертикальных поверхностях верхний край гидроизоляции крепится на механические крепления с герметиком.
У Службы качества компании ТЕХНОНИКОЛЬ накоплен хороший опыт и компетенции, позволяющие при техническом надзоре учитывать все детали монтажа гидроизоляции.
Но для повышения качества монтажных работ ТЕХНОНИКОЛЬ создала еще один важный инструмент — «Строительную академию», в которой специалисты подрядных организаций проходят профессиональное теоретическое и практическое обучение работе с материалами компании. Обучающие программы составляются в зависимости от уровня компетенций специалиста.
Такое решение показало свою эффективность — оно позволяет исключить элементарные ошибки в ходе монтажа битумно-полимерных гидроизоляционных материалов и повышает качество работы подрядчиков.
По итогам обучения специалисты получают Сертификат ТЕХНОНИКОЛЬ, что является важным фактором при допуске к работам с материалами компании.
Профессиональный контроль над качеством работ по устройству гидроизоляции кровли из битумно-полимерных мембран, опыт и знания специалистов технического надзора гарантируют управляющим компаниям, Фонду капитального ремонта и жильцам домов ожидаемый результат — надежную кровлю без протечек, внеплановых ремонтов и неожиданных затрат. В случае нештатных ситуаций, возникших по вине подрядчика и недосмотру со стороны технического надзора, обе организации несут ответственность перед заказчиком по гарантийному договору.
Закрепляя форму. Особенности применения стеновой опалубки
По оценке экспертов, доля монолитных и монолитно-кирпичных стен в жилищном строительстве за 2019 год выросла с 38 до 56 %. Таким образом, данный тренд создает значительный спрос на стеновую опалубку, главным образом крупнощитовую.
Генеральный директор ООО «Гелиос» Леонид Белов отмечает, что в настоящее время около 70% продаж портфеля компании составляют продажи именно стеновой опалубки. Падение спроса на данные конструкции, позволяющие закрепить и удержать форму стен, ощущалось в 2015-2018 годах. Сейчас же наблюдается положительная динамика на рынке и востребованность ее растет. По словам руководителя ГК «Формат» Дмитрия Корнева, крупнощитовая стеновая опалубка составляет ориентировочно 45% от арендного парка компании. Она идеально подходит для возведения многоэтажных зданий и сокращает сроки строительства. Инженер-проектировщик опалубочных систем ООО «Статика-С» Роман Слесарчук рассказывает, что доля стеновой крупнощитовой опалубки в портфеле заказов компании на сегодняшний день составляет около 40%. Интерес к данной системе вырос в сравнении с предыдущим годом, добавил он.
«Действительно, спрос на крупнощитовую опалубку активно растет. Обороты ГК «Промстройконтракт» позволяют в большом объеме выпускать данные системы и поддерживать низкий уровень цен. Последние растут не быстрее общей инфляции по стране. При этом наши специалисты рекомендуют не списывать со счетов возможности мелкощитовой опалубки, которая по-прежнему крайне эффективна для ряда задач. Например, для коттеджного строительства, социальных объектов, локальной инфраструктуры, особенно на Юге России»,- отмечает директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубен Чинарьян.
Крупнощитовая стеновая или рамная опалубка – это, прежде всего, надежная геометрия, профиль из высококачественной стали и способность выдерживать высокое давление бетона, подчеркивает директор по маркетингу ООО «Дока Рус» Маргарита Хорошилова. «Определяющим фактором при выборе стеновой опалубки, по нашему убеждению, должен стать опыт и репутация производителя, его технологии и контроль качества за производством. Например, в опалубке ReForma, производимой Doka в России, рама проверяется на соответствие качеству по 20-ти пунктам. При этом контроль качества предусмотрен для каждой партии и каждой производственной смены, а на профиль ударным способом наносится клеймо оператора для идентификации и отслеживания произведенной партии»,- сообщила она.
Сделать выбор
Системы стеновой опалубки производятся из разных видов материалов. Наиболее распространенным считаются из стали, алюминия и пластмассы (полимерная опалубка). В зависимости от типа объекта строительства важно остановится на наиболее оптимальной конструкции.
Заместитель главного инженера ООО «ПЕРИ» Андрей Карзов поясняет, что хорошая стальная опалубка рассчитана до 1 тысячи циклов использования. Поэтому она целесообразна для отрасли гражданского, промышленного и инфраструктурного строительства, т.е. там, где нужно большое количество оборота материала. «Главное же преимущество алюминиевой и полимерной опалубки - ее малый вес и возможность перемещения вручную. Она необходима в условиях отсутствия возможности установки на объекте крана. Например, при строительстве коттеджных поселков или на скрытых строительных площадках. Если вы специализируетесь, например, на малоэтажном строительстве, то легкую опалубку выгоднее арендовать, так как конструктив таких зданий очень индивидуальный и купить какой-то универсальный комплект, скорее всего, не получится»,- подчеркивает эксперт.
Использование алюминиевой опалубки, рассказывает Леонид Белов, было актуально в 2000-х годах, когда в нашей стране отсутствовали производители стальных опалубочных профилей, сейчас ситуация иная. Крупные производители имеют собственное оборудование по выпуску опалубочных профилей и трубопрокатные линии.
Директор по продажам ООО «Ренталформ» Андрей Грачев считает, что у алюминиевой и пластмассовой опалубки есть свой недостаток. «Она сложнее в ремонте. В сравнении со стальной нужен более квалифицированный персонал для ее восстановления. Также легкая опалубка выдерживает меньшие нагрузки и легко повреждается, особенно это касается пластмассовой. Интересным решением является опалубка Hunnebeck Rasto, которая есть в нашем парке. Это стальная опалубка с облегченным профилем, выдерживает много циклов и проста в ремонте»,- добавляет он.
Продлевая сроки
Различной бывает и палуба систем опалубочного оборудования. В частности, фанерной, фанерной с полимерным покрытием, металлической и т.д. Как отмечает Роман Слесарчук, палуба непосредственно контактирует с бетоном, поэтому должна обладать соответствующими эксплуатационными качествами. А именно - выдерживать большую нагрузку от бетонной смеси и не деформироваться, не вступать в химическую реакцию при затвердевании бетона, как следствие, легко отходить от бетонной массы, не повреждаться при демонтаже, облегчить очистку щитов и минимизировать износ материала. С данной задачей успешно справляется ламинированная бакелитовая фанера. «Палуба из металла,- добавляет он,- применяется там, где требуются еще более высокие в сравнении с фанерной показатели прочности, например, при строительстве мостов и туннелей. В свою очередь, данная опалубка дороже в цене, для работы с ней применяется крановая техника с большей грузоподъёмностью».
«В идеальных условиях полимерная палуба должна служить дольше, но в наших реалиях её стоимость не успевает окупиться. Металл, к сожалению, не позволяет получать ровную поверхность, серьёзно увеличивает вес и усложняет ремонт и обслуживание»,- комментирует представитель Hünnebeck GmbH (Германия) в РФ Виталий Девятко.
Фанеру повышенной влагостойкости, а также защищённую ламинированным слоем, сейчас покупают чаще всего. Тем не менее, ее использование не всегда целесообразно, ведь она также изнашивается, считает Рубен Чинарьян. Продлить срок службы фанеры однозначно можно соблюдаю простые правила. Первое: чистить ее после каждой заливки, пока бетон сырой. Второе правило: аккуратно эксплуатировать. Третье: оперативно заделывать отверстия и царапины, чтобы максимально долго использовать лист фанеры.
Убрать или оставить
Разные экспертные мнения игроки рынка имеют и об использовании съемного типа стеновой опалубки и несъемной. «На нашей практике для серьезного промышленно-гражданского строительства несъёмная опалубка эффективна лишь в одном случае – для больших единообразных колоннад. В частности, она использовалась при реконструкции гостиницы Москва в начале 2000-ых специалистами ПСК. Проблема несъемной опалубки – в её хрупкости, что усложняет работу зимой, логистику и хранение данного оборудования. Опалубка – это, прежде всего, долгосрочные инвестиции для строителей, и съемная по любым расчетам просто быстрее и с большей гарантией окупается. Сейчас всё чаще выбирают стальную опалубку»,- отмечает Андрей Грачев.
По словам Дмитрия Корнева, при использовании съемной опалубки строительный цикл окажется дешевле из-за возможности многократного использования оборудования. Большие по площади однотипные монолитные конструкции технологичнее возводить именно такой опалубкой. Плюсы несъемной опалубки в том, что прямо в процессе строительства автоматически реализуется как термоизоляция стены, так и черновая отделка. При такой технологии не требуется специальная строительная техника, конструкция возводится относительно несложно. Нет необходимости тратить время на разборку опалубки.
Представители компании ТСС считают, что современные технологичные решения делают несъемную опалубку незаменимой для применения как в высотном и малоэтажном строительстве. Сейчас появляются новые решения, рынок не стоит на месте и велика вероятность, что альтернативы в среднесрочной перспективе начнут вытеснять традиционные инвентарные опалубочные системы с рынка. В частности, примером может служить система несъемной опалубки Proster®21. Технология позволяет более гибко подходить к финансированию строительства как со стороны подрядчиков, так и застройщиков, за счет возможности работать «с колёс», без крупных единовременных вложений на приобретение комплекта опалубки и без залоговых сумм в случае с вариантом аренды.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Рациональный расчет. Рынок опалубки продолжает смещаться в сторону аренды
Дмитрий Корнев: «Брать в аренду опалубку можно только у профессионалов»
Валентин Кан: «Proster®21 делает монолитное строительство дешевле, быстрее и качественнее»