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.
Выбор профессионалов: новинки сухих строительных смесей Kiilto
«Киилто Россия» выводит на рынок новые продукты в линейке клеев и шпаклевки, а также добавляет новый формат фасовки.
Строительные технологии и материалы стремительно развиваются. Финский концерн Kiilto внимательно следит за изменениями в отрасли. Вся продукция компании разрабатывается в тесном сотрудничестве с клиентами. Совместная работа по проведению научно-исследовательских разработок заканчивается лишь тогда, когда продукт полностью соответствует ожиданиям клиентов.
Являясь частью европейского концерна, «Киилто Россия» в период пандемии не только не приостановила деятельность, обеспечила оптимальное количество сырья, упаковки, импортной продукции с других заводов концерна и достаточные запасы готовой продукции, но и продолжала работу над расширением ассортимента. Новинки 2020 года – белая гипсовая штукатурка Opti Gyps White, эластичный клей для крупноформатной плитки Premium Fix, новый формат мелкой фасовки по 5 кг.
Эластичный клей для плитки Kiilto Premium Fix подходит для всех видов плитки. Клею присвоена классификация S1. Это означает, что он имеет более высокую степень эластичности по сравнению с другими клеевыми смесями из ассортимента Kiilto. Kiilto Premium Fix применяется для приклеивания настенной и напольной кафельной, клинкерной плитки, керамогранита крупного формата, а также искусственного и натурального камня. Основания тоже могут быть разнообразными: цементные штукатурки и стяжки, бетон, пено- и газобетон, гипсокартон, невпитывающие основания (металл). Premium Fix может применяться для поверхностей, постоянно находящихся в контакте с водой (например, в бассейнах или котельных). Подходит для деревянных и деформирующихся оснований, для крупной плитки, керамогранита всех форматов, а также для приклеивания «Плитка на плитку».
В линейке строительно-отделочных материалов Kiilto появилась универсальная штукатурная смесь на гипсовой основе светлого цвета. Kiilto Opti Gyps White применяется для выравнивания и ремонта оснований из бетона, кирпича, газобетона, цементной штукатурки с последующей отделкой (окраска, оклейка обоями и обработка другими декоративными материалами). Толщина слоя нанесения – от 4 до 50 мм (локально до 80 мм). Материал имеет мелкофракционную структуру светлого цвета. Подходит для ручного и машинного нанесения при внутренних работах в сухих помещениях.
«Киилто Россия» продолжает знакомить потребителей с инновационным продуктом для профессионалов - двухкомпонентной эпоксидной затиркой Epoxy Tile Grout. Материал устойчив к химикатам, влаго- и износостойкий, экологически безопасный. Подходит для керамической плитки и стеклянной мозаики. В отличие от цементной затирки, состоящей из цементно-песчаной смеси, модифицированной полимерами, и разводящейся обычной водой, эпоксидная затирка состоит из двух основных компонентов — эпоксидной смолы и отвердителя. При смешивании они вступают в реакцию и затвердевают, превращаясь в прочный материал, похожий на пластик или стекло. Высокая прочность позволяет эффективно герметизировать швы, делая плитку износостойкой, экологичной и менее подверженной загрязнениям.
Кроме вывода на рынок данных продуктов Kiilto Россия наладила выпуск сухих строительных смесей в мелкой фасовке по 5 кг для DIY-сетей. Новый формат фасовки дает возможность использовать такие продукты, как плиточные клеи FIX и PRO FIX, шпаклевку LH и белую гипсовую штукатурку Opti Gyps White при проведении небольших ремонтных работ.
Благодаря развитию концепта Waterproofing as a service («Гидроизоляция как сервис») компания в сотрудничестве с партнерами предлагает инновационную мастику KeraPro и оборудование для ее использования.
Не останавливает работу и Kiilto Pro Academy. 20 августа состоится онлайн семинар на тему «Ремонт и отделка полов». Участники мероприятия ознакомятся с информацией по классификации смесей для выравнивания полов и технологиям укладки гибких напольных покрытий.
Без швов и сырости. Экспертиза обмазочной гидроизоляции
Обмазочная гидроизоляция неслучайно пользуется популярностью среди профессионалов. Это оптимальный метод защиты от влаги практически любых оснований с вариативностью способов нанесения и сравнительно небольшим сроком выдержки. Наиболее технологичными и надежными эксперты считают обмазки на полимерно-цементной основе.
Популярность обмазочной гидроизоляции для защиты оснований от грунтовых вод и капиллярного подсоса связана, в первую очередь с отсутствием швов, что позволяет изолировать от влаги не только большие ровные поверхности, но и сложные элементы конструкций. Данный вид материалов ценится специалистами также за простоту нанесения.
Один компонент – хорошо, а два - лучше
Сейчас на рынке представлены гидроизоляционные материалы как из натуральных, так и из синтетических компонентов. Мастики на основе битума считаются природным продуктом и привлекают ценовой доступностью, но при этом характеризуются хрупкостью и быстрым старением. Достоинствами полимерных материалов считаются высокая эластичность, стойкость к воздействию ультрафиолета, долговечность. Явным недостатком становится высокая стоимость. Комбинированная гидроизоляция удачно сочетает преимущества натуральной и синтетической основ. Производители соединяют цемент и полимеры, получая качественный продукт по приемлемой цене.
«Гидроизоляционные материалы на полимерно-цементной основе имеют высокую степень адгезии и потому могут наноситься практически на любую поверхность, даже на старое битумное покрытие», – объясняет Леонид Бобров, главный технолог ООО «Реммерс». – Удобство для строителей заключается в том, что можно выбрать наиболее подходящий способ нанесения в зависимости от объекта».
Например, гидроизоляцию Remmers MB 2K можно наносить как ручным способом - кельмой или кистью, так и машинным набрызгом. Материал объединяет в себе свойства эластичных минеральных обмазок и битумно-полимерных мастик. Сбалансированная рецептура формирует способность к быстрому твердению и полимеризации. Благодаря своей эластичности материал способен перекрывать трещины толщиной до 3 мм, что немаловажно для долговечности основания.
Области применения и эффективность
«Применять обмазочную гидроизоляцию на цементной основе можно как внутри, так и снаружи помещения, нанося на любые цементные основания: бетон, штукатурку, стяжку, и в том числе перед укладкой любого вида плиточного покрытия и паропроницаемых красок. Это могут быть фундаменты, отмостки, входные группы, эксплуатируемые крыши, балконы, подвалы, ванные, душевые помещения и т.д. Среди параметров эффективности и долговечности обмазочных гидроизоляций на цементной основе помимо прочности адгезии следует учитывать паропроницаемость, водонепроницаемость и морозостойкость», – поясняет Владимир Коваленко, начальник отдела технической поддержки АО «МАПЕИ».
Двухкомпонентный цементно-полимерный состав Mapelastic сохраняет эластичность даже при низких отрицательных температурах. Благодаря высокому содержанию синтетических смол материал остается постоянно эластичным при любых условиях окружающей среды и стойким к воздействию антиобледенительных солей, сульфатов, хлоридов и углекислого газа. Перечисленные свойства совместно с устойчивостью к разрушающему воздействию ультрафиолетовых лучей обеспечивают длительный срок эксплуатации.
Кроме способов нанесения, технологичность обмазочной гидроизоляции определяется также возможностью укладки на любые формы основания и временем выдержки.
Ситуация на рынке
В последние годы ассортимент гидроизоляций у производителей сухих строительных смесей вырос, и тенденция к росту сохраняется. Эксперты объясняют это корректировкой нормативной базы, растущим спросом и требовательностью покупателей, заинтересованных в повышении эксплуатационных характеристик объектов.
Пандемия, остановка строек и производственного процесса окажет негативное влияние на весь мировой рынок, в том числе на сегмент строительных материалов. По мнению Александра Иванова, директора по маркетингу АО «МАПЕИ», последствия мирового экономического кризиса на строительной отрасли отразятся позднее. Из-за приостановки или заморозки проектов, общего падения доходов населения и сокращения бюджетов на ремонты сложными для данного рынка будут следующие годы, считает эксперт.
Тем не менее, в настоящий момент производителям удается адаптироваться к сложившимся условиям и выводить на рынок новые продукты. Так, ООО «Реммерс» анонсирует старт продаж нового гидроизоляционного материала с характеристиками, аналогичными Remmers MB 2K, но с повышенной морозостойкостью и возможностью использования для гидроизоляции кровли.
АО «МАПЕИ» за два последних года увеличил ассортимент гидроизоляций в два раза. Материал остается востребованным и постоянно модифицируется под все новые решения строительства, продиктованные конкретными условиями эксплуатации.