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 ждать будущего, а внедрять BIM сегодня
Завершилась серия семинаров «BIM-марафон 2019» от компаний АСКОН и Renga Software. В этом году мероприятия прошли в 17 городах России и СНГ. Интерес к теме BIM растет, и об этом говорит явка – за полтора месяца марафона технологий информационного моделирования в нем приняли участие более тысячи специалистов строительной отрасли. Представляем репортаж с семинара в Петербурге.
Информационное моделирование – новая технология для проектировщиков и строителей. И разговор о ней начался с изменений, происходящих в законодательстве и влияющих на отрасль. Максим Нечипоренко, заместитель директора компании Renga Software (совместного предприятия АСКОН и «1С»), открыл мероприятие обзором государственных инициатив в BIM (изменений в законодательстве, новых строительных стандартов и механизмов, которые должны сделать процесс перехода на BIM максимально безболезненным для всех участников рынка). Государство рассматривает BIM как инструмент повышения эффективности бизнес-процессов в строительстве и занимается его активным продвижением. Так, по оценке Минстроя России, внедрение технологий информационного моделирования приводит к сокращению (до 30%) затрат на строительство и эксплуатацию, количества ошибок и погрешностей в проектной документации (до 40%), сроков реализации проекта (до 50%), времени на проверку модели (в 6 раз), сроков координации и согласования (до 90%), сроков строительства (на 10%), времени проектирования (на 20–50%).
Государственные инициативы уже дают ощутимые результаты. Государственная экспертиза переведена в электронный вид. Как правило, это взаимодействие на уровне 2D, на уровне чертежей, но это важный шаг навстречу следующему этапу – взаимодействию участников строительного сообщества на основе информационных моделей. Несмотря на то, что официальных требований по использованию информационных моделей пока не прозвучало, на рынке есть компании-пионеры, вплотную приблизившиеся к переходу на эту технологию.
На семинаре были представлены кейсы компаний, которые осваивают передовые технологии:
* компания «Стройтэкпроект» отказалась от бумаги и ускорила согласование документации с застройщиком за счет внедрения системы управления проектной документацией Pilot-ICE от АСКОН;
* крупнейший застройщик Северо-Запада «Эталон ЛенСпецСМУ» задает новые стандарты работы с подрядчиками по хранению и согласованию документации;
* один из отечественных BIM-лидеров «СПб-Гипрошахт» наладил обмен производственными заданиями между подразделениями и больше не тратит время на переработку проектной документации;
* «ТПС-недвижимость» благодаря использованию системы Pilot-ICE отслеживает актуальность рабочей документации прямо на строительном объекте при помощи смартфона.
Кроме кейсов, гостей семинара познакомили с набором инструментов для реализации технологии информационного моделирования от российских разработчиков. Например, с работой Renga Architecture, Renga Structure и Renga MEP, систем для трехмерного проектирования от компании Renga Software. При этом организаторы обратили внимание участников на то, что неверно понимать под технологией информационного моделирования только использование трехмерной модели, ведь BIM охватывает все этапы жизненного цикла объекта строительства. А использование 3D-CAD – лишь первый уровень зрелости BIM.
Очевидно, одна система не может решить всех задач компании: это всегда был и будет симбиоз различных информационных систем (систем проектирования, сметных и расчетных систем и пр.). В этих условиях задача по созданию среды общих данных стоит очень остро. О том, как решить эту задачу и обеспечить коллективную работу по проекту между специалистами разных дисциплин, рассказала маркетинг-менеджер системы Pilot-ICE Ольга Гришко.
Хотите разобраться в отечественных BIM-инструментах и «примерить» их возможности на себя? Присоединяйтесь к вебинару «BIM-марафон онлайн». Регистрируйтесь на сайте bimday.ru, выбрав вариант «онлайн».
Создатели «М1-Арена» - об уникальных решениях проекта
Искусство выбора подрядчиков обеспечивает важное конкурентное преимущество.
Это позволяет реализовывать проекты своевременно, в рамках установленного бюджета и с необходимым качеством.
Валерий Ждахин, директор ООО «Элеваторс Рус»:
– Наша компания предлагает клиентам широкий ассортимент высококачественных пассажирских и грузовых лифтов производства российских и зарубежных предприятий, различной грузоподъемности, для промышленных, административных и жилых многоэтажных объектов. Среди наших поставщиков такие предприятия, как SRH, OTIS, KONE, Schindler, ThyssenKrupp, Kleemann, Vigor и др. Elevators Rus осуществляет поставки и монтаж лифтового оборудования различных категорий – от эконом-класса до люксового сегмента, а также эскалаторов, травелаторов, грузовых подъемников и автолифтов. География нашей работы не ограничивается Санкт-Петербургом. Объекты компании есть в Москве и Подмосковье, Ленинградской, Мурманской, Владимирской областях, Карелии, Удмуртии и других регионах.
Среди наших проектов есть и достаточно уникальные. Так, многофункциональный спортивно-концертный комплекс «М-1 Арена», возведенный в Северной столице, стал для нас достаточно сложным и интересным объектом. Специфика была связана в значительной степени с конфигурацией лифтовых шахт, которая потребовала проведения дополнительных работ. На этот комплекс нами была осуществлена поставка нескольких единиц различной техники. Это два пассажирских лифта SRH (совместное германо-китайское предприятие, одно из крупнейших в мире; Elevators Rus является его официальным диллером в Петербурге). Также мы установили в «М-1 Арене» две гидравлические подъемные платформы – 5-тонную и «тонник». Кроме того, мы поставили грузовой лифт германского производства грузоподъемностью 1 т. В настоящее время заканчиваем монтировать панорамный лифт снаружи здания. Все виды работ были выполнены Elevators Rus в соответствии с пожеланиями заказчика – в самые сжатые сроки, чтобы можно было начать эксплуатацию объекта без задержек.
Это не единственный уникальный проект, который мы реализовали. Достаточно часто приходится решать небанальные задачи, особенно в исторических зданиях. Например, для находящегося в центре Петербурга отеля «Гутенберг», который расположен в доме 1811 года постройки, где, естественно, не предполагалось никаких лифтов, и «приткнуть» их там просто некуда. Многие отступились от этой задачи, но мы сумели ее решить, заказав на заводе в Греции особый лифт. Мы считаем, что безвыходных ситуаций не бывает и всегда можно найти интересный вариант.
Вячеслав Ганцев, продакт-менеджер компании SP Glass:
– Поддержание комфорта в помещении, в котором люди занимаются спортом, то есть испытывают высокие физические нагрузки, – это особенно сложная задача. При строительстве здания важно учитывать множество факторов, включая остекление, которое должно быть крайне энергоэффективным и зимой, и летом. При выборе стекла учитывали несколько основных моментов: обеспечение наибольшего сопротивления теплопередаче, снижение нагрузки на кондиционеры в летнее время, гармоничное сочетание цвета стекла с облицовкой фасада здания.
При остеклении МФК «М-1 Арена» использовали стекло Pilkington Suncool 40/22 Pro T общей площадью около 3 тыс. кв. м. Оно является прекрасным решением для тех случаев, когда требуются высокое светопропускание, максимальная нейтральность при взгляде изнутри и отличная защита от солнечного излучения.
Существует мнение, что в нашем не избалованном солнцем регионе совершенно необязательно требовать от остекления повышенной защиты от солнца. На самом деле, если стеклянный фасад занимает практически всю внешнюю площадь здания, то поддержание комфорта внутри здания летом – очень сложный вопрос. Расходы на охлаждение помещения часто в два или три раза выше, чем на его нагрев. При крайне высокой стоимости мощных установок кондиционирования вопрос становится архиважным.
Установка мокапов свидетельствует о грамотном подходе архитектора к проекту. Визуальная оценка необходима, чтобы удостовериться, что выбранные материалы действительно сочетаются друг с другом. К тому же оттенок стекла проявляется по-разному в зависимости от времени года, суток, погоды. Для данного объекта мы подобрали стекло элегантного серо-синего оттенка.
Михаил Копков, генеральный директор ООО «ЯРРА Проект»:
– Генеральным проектировщиком многофункционального комплекса Академии боевых искусств «Арена М-1» на Приморском проспекте выступила проектная организации ООО «ЯРРА Проект», которая входит в группу компаний «РосСтройИнвест».
Для проектирования такого уникального сооружения потребовалась разработка специальных технических условий с утверждением в Минстрое и прохождением экспертизы.
ООО «ЯРРА Проект» выполнило уникальный проект многофункционального спортивного комплекса. Уникальность его заключается в конструкции купола из деревоклееных балок с пролетом 60 м.
Все разделы проектной документации, в том числе основные архитектурно-планировочные и конструктивные решения, были выполнены генеральным проектировщиком.
Большое внимание при проектировании данного комплекса уделялось энергоэффективности, для чего в проект закладывались самые прогрессивные решения, оборудование и материалы.
Создание яркого архитектурного образа, соответствующего назначению здания и местоположению объекта, – было задачей авторов проекта. Архитектурно-планировочное решение продиктовано конфигурацией участка. Здание – овальной формы, с выделенным объемом купола и пластичными декоративными элементами. Главный вход расположен со стороны Приморского проспекта. Подходы и подъезды предусматриваются со всех сторон здания. По периметру здания предусмотрен проезд пожарных машин. Весь участок расположен в водоохранной зоне. Проектом предусмотрено оборудование спорткомплекса сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды.
Объемно-пространственное и архитектурно-художественное решение здания разработано с учетом условий инсоляции, освещенности и пожарных требований. Решение фасадов определено объемно-пространственным решением.
Отделка фасадов выполнена из алюминиевых композитных панелей AlucobondA2, по системе вентилируемого фасада. Светопрозрачные конструкции выполнены из полуструктурной алюминиевой витражной системы фасадного остекления с заполнением двухкамерными стеклопакетами.
Спортивный комплекс представляет собой арену под куполом овальной формы 70 на 50 м, со вспомогательными помещениями и административной частью.
На первом этаже основной части здания располагается входная группа помещений, включающая входной вестибюль, вестибюль для зрителей и спортсменов, кассы, фойе, гардеробы, санитарные узлы для посетителей и необходимые подсобные и административные помещения, буфеты и рестораны.
На втором этаже расположены вестибюли зрительного зала, двухсветное помещение арены, помещения для учебно-тренировочных занятий.
Арена оборудована стационарными трибунами на 1000 зрителей.
Николай Галота, директор по продажам фабрики театральных кресел «Еврозал»:
– Фабрика театральных кресел «Еврозал» – это современное производство общественной мебели, занимающее главные позиции на рынке театральных кресел России.
По заказу Академии боевых искусств и компании M-1 Global фабрикой была изготовлена и установлена тысяча кресел для зрителей «М-1 Арены».
Пожеланием заказчика была схожесть кресел с креслами, установленными на Второй сцене Мариинского театра.
Техническое оснащение производства и опыт позволяют нам изготовлять мебель любой сложности и наивысшего качества.
Фабрикой «Еврозал» были произведены кресла, максимально удовлетворяющие пожеланиям заказчика, аналогичные установленным в Мариинском театре, но адаптированные к функциональным особенностям «М-1 Арены». Кресла отвечают всем современным требованиям и подходят для проведения мероприятий любого уровня.
Фабрика театральных кресел «Еврозал» – первый отечественный производитель театральной и киноконцертной мебели европейского уровня, известный как на территории России, так и за ее пределами.