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.
От классики до новаций
На рынке теплоизоляции востребованы как ставшие уже традиционными материалы, так и совсем новые разработки. А область применения
данной продукции постоянно растет.
Ассортимент теплоизоляционных материалов, применяемых как в массовом, так и индивидуальном строительстве, постоянно пополняется все новыми видами. При этом остаются популярными классические продукты на основе каменной ваты и из экструзионного пенополистирола. Сами технологии производства теплоизоляционных материалов продолжают совершенствоваться, становясь более автоматизированными, менее ресурсоемкими и более «зелеными».
Критерии выбора
По словам игроков рынка, при выборе той или иной теплоизоляции многое зависит от области ее применения, а также имеющегося бюджета. Некоторые застройщики склонны иметь дело с более универсальным материалом, другие отдают предпочтение специализированным.
Как отмечает директор по маркетингу и коммуникациям компании PAROC Таисия Селедкова, при выборе теплоизоляционных материалов стоит обращать внимание на качество, экологичность, надежность и долговечность. «Качественная продукция не может стоить дешево. Хотя в первую очередь любая теплоизоляция должна обладать низкой теплопроводностью, чтобы затраты на обогрев помещения и его охлаждение были минимальными», – отмечает она.
По мнению заместителя генерального директора по коммерческим вопросам ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб» Кирилла Иванова, при очевидном первом критерии выбора теплоизоляции (как можно меньшей теплопроводности) второй – это влагостойкость. В частности, утеплитель из экструзионного пенополистирола отличается высокой эффективностью, поскольку его теплопроводность не превышает 0,034 Вт/м•К и является одной из самых низких среди теплоизоляционных материалов, а водопоглощение нулевое.
Кроме того, он эффективен при утеплении любой строительной конструкции и незаменим для условий повышенной влажности, в которых находится нижняя часть зданий: цоколь, фундамент, отмостка, подземные помещения.
Новые возможности
Новые теплоизоляционные материалы могут иметь как химическую основу, так и природную, к примеру, базальт или опилки. Сфера их применения также достаточно объемна.
По словам руководителя инженерно-технического центра ТЕХНОНИКОЛЬ Алексея Арабова, всё большее применение находят теплоизоляционные материалы из пенополиизоцианурата. В коттеджном строительстве набирает популярность система надстропильного утепления, когда, например, плиты PIR укладываются сплошным слоем поверх стропил. При такой конструкции стропила становятся элементом декора мансарды, а способ укладки утеплителя позволяет создать сплошной слой теплоизоляции, исключая образование мостиков холода.
«Кроме того, в настоящее время продолжает развиваться и совершенствоваться производство сэндвич-панелей. Благодаря синергии с производителями теплоизоляционных материалов на рынке появляются энергоэффективные решения, которые активно применяются не только в промышленном, но и жилом секторе. У таких продуктов много преимуществ – высокая прочность, пожаробезопасность, химическая стойкость. Так, например, мы начали выпускать плиты теплоизоляции с сердечником из XPS, облицованные прочным слоем ЦПС. Это позволяет использовать материал в качестве основания в том числе и под наплавление битумно-полимерных мембран огневым способом», – рассказывает Алексей Арабов.
По словам Таисии Селедковой, сейчас на профессиональном строительном рынке новые теплоизоляционные материалы активно применяются в фасадных системах разного типа. «Причем речь идет не только о строительстве новых, но и о реконструкции старых объектов. Фасадный рынок развивается очень динамично, и PAROC стремится быть одним из его трендсеттеров. Мы запустили в прошлом году производство ламелей. Такая изоляция получила широкое распространение в странах Скандинавии, в том числе при реконструкции фасадов зданий, и стала одним из ключевых элементов строительства по популярной скандинавской технологии. По нашему мнению, ламели могут стать одним из основных материалов при реновации старого жилищного фонда в России», – считает эксперт.
Ассортимент теплоизоляционных материалов, применяемых как в массовом, так и индивидуальном строительстве, постоянно пополняется все новыми видами. При этом остаются популярными классические продукты на основе каменной ваты и из экструзионного пенополистирола. Сами технологии производства теплоизоляционных материалов продолжают совершенствоваться, становясь более автоматизированными, менее ресурсоемкими и более «зелеными».
Мнение
Андрей Паньков, директор по строительству компании «Строительный трест»:
– Наша компания строит жилые дома из кирпича, и при возведении таких домов утеплителя требуется значительно меньше, чем, например, в монолитном строительстве или при монтаже навесных вентилируемых фасадов. Поэтому основную часть теплоизоляционных материалов мы используем при прокладке инженерных коммуникаций или вентиляционных каналов.
Традиционно особые требования применяются при теплоизоляции кровель жилых домов. Согласно действующим нормам, на них можно укладывать листовое пеностекло – надежнейший изолятор. На сегодняшний день это единственный абсолютно негорючий материал – он выдерживает температуру до 1000 °C. Пеностекло может поставляться на строительную площадку либо в виде листов, либо в виде щебня.
Кирилл Иванов, заместитель генерального директора по коммерческим вопросам ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб»:
– Из-за низкой теплопроводности экструзионного пенополистирола требуется меньше, чем других утеплителей. В этом состоит его основное экономическое и техническое преимущество. Другим важным экономическим преимуществом можно назвать долговечность, оцениваемую в 50 лет, и эти два качества стоят десятков других. Спрос на экструзионный пенополистирол медленно, но растет, материал всё чаще закладывают в проекты благодаря его преимуществам и оптимальному соотношению цены и качества.
Новинки от Doka представлены на выставке bauma CTT
Мировой лидер в производстве опалубочных решений – компания Doka – прекрасно известна на российском строительном рынке: в нашей стране представительство компании работает уже более 20 лет. Но лидер тем и отличается, что никогда не останавливается на достигнутом. На выставке bauma CTT, которая прошла с 4 по 7 июня в Москве, компания представила новую стальную рамную опалубку ReForma Standard plus.
Продукт предназначен для возведения железобетонных вертикальных монолитных конструкций – стен, колонн и шахт. Он ориентирован на сектор жилищного и коммерческого строительства и призван удовлетворить потребность рынка в быстроте и простоте сборки, надежности, долговечности и высокой экономической эффективности. Новая опалубка Doka обладает высокой несущей способностью до 90 кH/кв. м (в соответствии с ГОСТ 34329-2017), имеет профиль из высококачественной стали толщиной 3 мм и окрашенную с торцов фанеру с пленкой плотностью 220 г/кв. м. Требуемое число анкеров на высоту до 3,3 м составляет 2 шт., что является экономически выверенным решением.
«Производство будет организовано полностью по австрийским технологиям и стандартам качества. В то же время ReForma Standard plus – это новый продукт, созданный по оригинальным австрийским технологиям и доработанный с учетом эксплуатации в российских условиях», – рассказывает генеральный директор ООО «Дока Рус» Борис Ухов.
Быстрота и простота сборки ReForma Standard plus обеспечиваются благодаря наличию эллиптической вваренной втулки, использованию клинового замка и универсальности крепления компонентов. В частности, торцевые отверстия в раме позволяют формировать внешние углы, торцы и колонны, а подпорный раскос надежно крепится с помощью универсальной головки.
Благодаря углублению для распалубливания происходит быстрый демонтаж, а распалубочный угол ReForma Standard plus позволяет легко и безопасно переставлять опалубку шахт. Широкая линейка размеров щитов, начиная от 300 мм до 1350 и 2400 мм, обеспечивает быстроту сборки и универсальность применения. В совокупности все перечисленные характеристики новой опалубки Doka позволят обеспечить высокую экономическую эффективность и производительность на строительных площадках.
Новая опалубка впервые за всю 150-летнюю историю концерна будет производиться за пределами Австрии. Новое предприятие откроется летом этого года в особой экономической зоне (ОЭЗ) «Липецк». Выбор был не случайным: именно российский рынок сегодня динамично развивается и является одним из самых требовательных к качеству, долговечности и технологичности опалубки.
«Общий объем инвестиций в завод опалубки Doka в Липецке уже составил около 9 млн евро, – говорит генеральный директор ООО «Дока Липецк» Андрей Гусев. – Сотрудники проходят обучение в Австрии, у нас организованы тренинги. Таким образом, за новой опалубкой ReForma Standard plus, которая будет производиться на нашем заводе, стоит многолетний инженерный опыт мирового лидера рынка».
Завод, который разместится на территории в 6 га, будет оснащен оборудованием, аналогичным оборудованию на производстве Doka в Австрии. На предприятии будут созданы мощности для серийного производства до 70 тыс. кв. м стальной рамной опалубки в год.
«Первая серийная партия новой опалубки сойдет с полностью автоматизированного конвейера в середине лета, а в сентябре этого года мы дадим официальный старт продаж ReForma Standard plus, – отмечает Борис Ухов. – На выставке bauma CTT мы представили новинку широкой публике, получили высокую оценку и первые предзаказы, а совсем скоро мы увидим ReForma Standard plus в работе на многих строительных площадках России».
Среди прочих продуктов и образцов Doka, представленных на bauma CTT Russia, – щитовая опалубка перекрытий Dokadek, рамная опалубка Framax Xlife, деревянные опалубочные балки и стойки для перекрытий Doka, опорные леса Staxo и пр. На площадке Национальной сборной Worldskills по бетонным строительным работам во время выставки проходили тренировки на легкой опалубке Doka Frami.
Справка
Австрийский концерн Umdasch GmbH, которому принадлежит торговая марка Doka, основан в 1868 году, самому бренду недавно исполнилось 60 лет. В мире работает 160 филиалов, обеспечивая массовый экспорт продукции. Ежегодные объемы производства головного предприятия Doka в Австрии составляют 4 млн кв. м фанеры, 1 млн стоек перекрытия, 10 млн пог. м балок, 180 тыс. панелей рамной опалубки, 250 тыс. рам опорных лесов. Стеновые системы Doka представлены рамной и балочной опалубкой, круговой и фасадной, опалубкой для колонн и контрфорсами. Компания производит опалубку для перекрытий, подъемно-переставные системы, в том числе самодвижущиеся, опорные леса, а также защитные экраны, подмости и прочие системы безопасности.