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.
Матвей Пироженко: «Продукция Peikko востребована «от Москвы до самых до окраин»
Финская семейная компания Peikko, основанная в 1965 году в Лахти, работает в России уже 12 лет. И, несмотря на непростую рыночную ситуацию, ей удается не только сохранить свои позиции, но и активно развиваться. О новом заводе компании в Санкт-Петербурге и его продукции «Строительному Еженедельнику» рассказал генеральный директор ООО «Пейкко» Матвей Пироженко.
– Матвей Евгеньевич, расскажите, пожалуйста, о новом российском производстве компании.
– Peikko – известный в Финляндии и Скандинавии, а теперь и в России, производитель металлоконструкций для железобетонного строительства (это панели, колонны, элементы фундаментов, дорожные ограждающие конструкции и пр.).
В прошлом году был запущен новый современный завод в Северной столице России. Нами было приобретено промышленное здание площадью более 7,5 тыс. кв. м, а также закуплено высокопроизводительное европейское оборудование. Общий объем инвестиций в проект превысил 420 млн рублей.
На нашем российском предприятии выпускается полный спектр продукции, который холдинг Peikko имеет в своем продуктовом портфолио. Используемое оборудование, стандарты качества как производства, так и самих изготавливаемых изделий полностью отвечают европейским стандартам и требованиям. Это совершенно необходимо, поскольку значительная часть продукции нами экспортируется.
Трудовой коллектив компании в прошлом году увеличился с 40 человек до 100, а в будущем году должен дорасти до 150.
– Вы планируете расширять производство, ставить новые линии?
– В настоящее время установленное оборудование работает в две смены, то есть загружено примерно на 70%. Мы рассчитываем в 2020 году перейти на трехсменную работу, с полным задействованием имеющейся техники.
Впрочем, поскольку объемы поставок у нас неуклонно растут, не исключено, что через несколько лет существующих мощностей нам будет не хватать. И тогда, видимо, встанет вопрос и о запуске нового производства. Скорее всего, в целях оптимизации логистических схем оно будет расположено в Московской области.
– Продукция компании настолько востребована?
– Несмотря на непростые общеэкономические условия и определенную стагнацию, наблюдающуюся на рынке железобетонных изделий, «Пейкко» удается ежегодно увеличивать объемы поставок продукции, в том числе и в последнее время, когда, в общем, мало кто может похвастать заметным ростом.
У нас более 250 российских клиентов, географически расположенных, как поется в известной песне, «от Москвы до самых до окраин»: от Калининграда до Владивостока. Кроме того, сегодня наша продукция экспортируется в пять стран: Финляндию, Швецию, Норвегию, Белоруссию и Казахстан.
Полная локализация производства в России – а мы работаем с качественным сырьем отечественного производства (сталь европейских марок) – в сочетании с жесткими международными требованиями к качеству позволяют нам предложить покупателям в других странах весьма привлекательные условия как по характеристикам выпускаемых изделий, так и по цене. А близость производственной базы к Финляндии и Скандинавии обеспечивает сравнительно невысокие затраты на логистику.
– Какая продукция российского завода идет на экспорт?
– Мы поставляем за рубеж практически всю производимую предприятием номенклатуру. Из наиболее востребованных в Финляндии и Скандинавии продуктов могу выделить комплекты для устройства фундаментов ветрогенераторов электроэнергии. Тема «зеленой энергии» сейчас очень актуальна в Европе, и наша продукция в этой области пользуется повышенным спросом. Это связано с тем, что Peikko предлагает полный комплекс проектирования, производства и затем шеф-монтажа элементов фундаментов «ветряков».
Отмечу, что в последнее время это направление начинает развиваться и в России. Существует уже несколько ветропарков, и заявлено еще около десятка проектов в этой сфере. Соответственно, мы можем быть уверены в перспективности работы в этом сегменте, и в ООО «Пейкко» есть специальное подразделение, работающее в этой сфере.
Алексей Емельянов: «Небольшие затраты могут дать серьезную экономию»
Российская компания «Полипласт» вышла на рынок в 1999 году. Сегодня холдинг объединяет три больших завода (на Урале, в Подмосковье и в Ленобласти), а также ряд локальных производственных площадок, а выпускаемые им химические добавки для различных отраслей промышленности хорошо известны не только в РФ и СНГ, но и во многих странах дальнего зарубежья. О том, почему экономить на добавках в бетон экономически невыгодно, «Строительному Еженедельнику» рассказал генеральный директор ООО «Полипласт Северо-Запад» Алексей Емельянов.
– Алексей Валерьевич, не только от частников, возводящих малоэтажные дома для себя, но даже от строителей порой можно услышать такое мнение, что «бетон – он и есть бетон, какие добавки в него не сыпь». Каково Ваше мнение об этом?
– С моей точки зрения, это подход совершенно ошибочный. И если при стройке «для собственных нужд» он еще допустим (редко когда малоэтажный дом требует каких-то специфических строительных характеристик), то при промышленном строительстве такое отношение ведет не только к снижению качества здания, но и, по сути, к финансовым потерям девелопера.
Дело в том, что добавки позволяют получить бетон с заданными свойствами, оптимально соответствующими назначению объекта, а также конкретным условиям работы. Это пластификаторы и гиперпластификаторы, позволяющие снизить количество воды в смеси, что повышает прочность бетона, делает его тягучим, значительно облегчая работу. Это добавки, которые предотвращают преждевременное застывание бетона при низких температурах, что позволяет работать в зимних условиях. Это различные специализированные добавки, предназначенные для решения конкретных задач, таких, например, как особая прочность, предотвращение появления трещин, пониженная истираемость, повышенная водонепроницаемость и пр. Их целесообразно применять на объектах специального назначения, требующих особых качеств строительных материалов. Это такие области применения, как высотное строительство, гидротехнические сооружения, медицинские учреждения и др.
– И у всех строительных компаний есть специалисты, знающие, какие именно добавки в каких случаях целесообразнее использовать?
– У крупных профессиональных игроков рынка обычно уже есть понимание необходимости использования добавок для эффективной работы, некоторые пока еще слабо знают об имеющихся возможностях. Поэтому «Полипласт» выполняет, в частности, и консалтинговую функцию в этой сфере. Наша задача сегодня – довести до девелоперов и крупных подрядчиков информацию о новых возможностях добавок, бетонов и инновационных технологий в строительстве.
Наши специалисты готовы помочь строителям определить, какие именно добавки наиболее эффективно использовать для решения стоящих перед ними задач в каждом отдельном случае. Все объекты разные, поэтому рецептуру лучше подбирать исходя из конкретной ситуации. Свое влияние оказывают и условия строительства, и специфика сооружения, и даже регион, в котором идет стройка. Ведь, например, на Северо-Западе инертные материалы, входящие в бетон, имеют одни свойства, а в Центральный России – уже несколько иные. Поэтому наши научно-исследовательские центры, действующие при каждом большом заводе, работают не только над созданием новых добавок, но и над оптимизацией их использования.
– Вы упомянули также экономический фактор.
– И этот фактор для строителей наиболее важен. По сути, небольшие затраты на добавки могут не только обеспечить высокое качество строительства, но и дать серьезную экономию по результатам работы.
Дело в том, что стоимость бетона не превышает 8–10% от общих расходов на возведение объекта. И много сэкономить на нем в любом случае не получится. А использование более качественного бетона с современными добавками и инновационными технологиями при небольшом повышении цены материала (ориентировочно на 10–15%) позволяет существенно – на несколько месяцев – ускорить возведение объекта. А это – экономия на обслуживании кредитов, на оборачиваемости опалубки, на оплате рабочей силы, арендованного оборудования и пр. Это работа без неустоек и конфликтов с властями и заказчиками, а в случае госзаказа или при возведении жилья – это соблюдение сроков ввода, отсутствие необходимости переделок и прочих «радостей» (достаточно вспомнить «аммиачные квартиры»).
Таким образом, «перерасход» средств на качественный бетон полностью компенсируется и даже обеспечивает снижение общих затрат на возведение объектов.