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.
Правильный дом – это каменный дом
Малоэтажное загородное домостроение в последнее время активно развивается. Дома строят как для постоянного, так и для сезонного проживания. Но в итоге человеку важно одно – получить максимально комфортное жилье. А правильный дом, в котором жить тепло и удобно, – это каменный дом.
В компании «ЛСР. Стеновые» – «дочке» одного из лидеров российского строительного рынка, «Группы ЛСР» – об этом правиле знают по собственному опыту. Компания является одним из крупнейших отечественных производителей стройматериалов, и за ее продукцию голосуют рублем чаще всего. Особенной популярностью у покупателей пользуются лицевой и рядовой кирпич, а также клинкер – фасадный и тротуарный (о нем подробнее читайте статью «Российский клинкер: эпоха возрождения», «Строительный Еженедельник, № 8, 2019»).
Надежная основа
Собственников будущего жилья и строителей, которые будут его возводить, беспокоит главный вопрос: как выбрать экономичный, но качественный современный материал, который обеспечит теплоизоляцию, экологичность и долговечность здания? Судя по наметившемуся тренду на рост использования газобетона для этих нужд (около 50% от всего малоэтажного строительства), принципиальный выбор потребителями уже сделан. И хозяева, и девелоперы коттеджных поселков все больше ориентируются на газобетон как основу будущего дома.
«Из какого материала должны быть возведены стены, чтобы дом получился прочным, теплым и красивым? Определенно, из каменных стеновых материалов. Особо широкое распространение на рынке получил именно газобетон. Его используют для строительства наружных стен, так как он обладает высокими теплозащитными свойствами», – подчеркивает коммерческий директор компании «ЛСР. Стеновые» Алексей Онищенко.
Чем же так хороши газобетонные блоки?
- Они удобны в использовании и легко поддаются обработке.
- Отличаются высокой прочностью.
- Низкий вес блоков и их геометрические характеристики снижают сроки строительства в сравнении с другими материалами.
- Огнестойкость.
- Обладают прекрасной шумозащитой и теплоизоляцией.
- Благодаря структуре газобетона воздух свободно проникает снаружи, в результате чего создается комфортный микроклимат в доме.
- Широкий ассортимент типоразмеров дает возможность строительства зданий любых форм.
- Небольшая цена в сравнении с подавляющим большинством стеновых материалов.
- Высокая морозостойкость. Можно считать, что газобетон является рекордсменом среди материалов, применяемых для строительства малоэтажных зданий. Об том говорит его способность без ущерба выдерживать 100 циклов замораживаний и оттаиваний при полном насыщении водой.
- Практически идеальная конфигурация газобетонных блоков (допускается отклонение до 1 мм) позволяет использовать тонкошовную кладку с применением специального клеевого раствора, что дает возможность экономить при строительстве.
«Решая, из какого материала лучше строить дом, выбирайте материал, обладающий высокой надежностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Газобетон соответствует всем этим критериям», – замечает Алексей Онищенко.
Все познается в сравнении
Чтобы оценить преимущества газобетона, давайте сравним его с деревянным брусом, одним из наиболее популярных строительных материалов.
Особенно среди своих «собратьев» выделяется газобетон марки ЛСР (AEROC) D400:
- Возможность строительства трех полных этажей из газобетона.
- Полностью негорючий материал. Огнестойкость конструкций до REI 240.
- Обладает достаточной паропроницаемостью, так называемой способностью «дышать».
- Морозостойкость не менее F100. Позволяет возводить здания сроком службы более 100 лет.
- Высокая звукоизоляция воздушного шума – не менее 47 дБ.
Легкость – в тренде
Чем тяжелее дом, тем дороже обходится ему фундамент, а качество обеспечить в таком случае еще сложнее. Особенно если строительство ведется на сложных грунтах – например, с низкой несущей способностью. В этом случае именно стены являются значительной составляющей в общем весе всего дома и, как следствие, в итоговой нагрузке на фундамент.
Выбрав наиболее легкий стеновой материал, можно значительно снизить нагрузку. И снова сравним брус и газобетон:
Дома из газобетона ЛСР (AEROC) марки D400 являются одними из самых легких – плотность этого материала практически в два раза ниже, чем у бруса при одинаковой влажности.
Еще один важный нюанс, который влияет на легкость конструкции, – это газобетонные перекрытия. Именно они в сочетании с газобетонными стенами дают будущему дому бюджетный, а главное, легкий фундамент и цоколь.
Перекрытия из газобетона марки Marco-ЛСР (AEROC) могут применяться в помещениях любой формы и вдобавок к легкости и доступности обладают таким немаловажным преимуществом, как хороший акустический комфорт.
Сокращение затрат при использовании перекрытий достигается за счет:
- снижения расхода бетона на 25–30% в сравнении с монолитным перекрытием;
- исключения из технологического процесса использования дорогостоящих элементов съемной опалубки и вспомогательных материалов;
- меньшей стоимости работ, благодаря меньшему времени их проведения;
- сокращения числа используемых технологических опор;
- проведения монтажных работ без применения грузоподъемных механизмов;
- исключения стяжки для выравнивания основания пола;
- снижения объема арматурных и подготовительных работ на строительной площадке;
- оптимизации конструкций здания, благодаря использованию перекрытий с разной несущей способностью и толщиной;
- снижения затрат на доставку элементов перекрытия на строительную площадку.
Экономия на всех этапах
Будущий дом должен быть не только теплым и комфортным для жизни, но и экономичным в процессе строительства и эксплуатации. Важно учитывать тот факт, что цена стенового материала не особо влияет на итоговую стоимость строительства. Гораздо больше средств «съедают» фундамент и отделка. Дом же из газобетона может обойтись и без внешней отделки. Это еще один неоспоримый плюс материала.
Но главное – это экономия в процессе эксплуатации. Например, дерево имеет свойство либо расширяться от влажности, либо усыхать. В результате в конструкции образуются продуваемые места. Все это ведет к потере тепла в доме и росту затрат на его обслуживание. Ничего подобного с домами из газобетона не происходит: в них тепло зимой и прохладно летом. За подобные теплоизоляционные свойства отвечают пузырьки воздуха, образующиеся в материале, которые берегут тепло. Стены из газобетона в 40 см дают примерно такой же эффект теплоизоляции, как кирпичные стены толщиной не менее 70 см. Экономия на отоплении может достигать 40%.
«Благодаря низкой теплопроводности газобетона существенно увеличивается энергоэффективность дома. Газобетонные блоки имеют почти идеальную геометрическую форму, поэтому швы кладки получаются очень тонкими, что позволяет экономить клей, а также улучшает теплоизоляцию и делает стены дома прочнее. Газобетон можно обрабатывать обычным ручным инструментом. Из него вырезают нестандартные элементы всевозможных размеров. Работать с газобетоном настолько просто, что с этим справится любой частный строитель, не говоря уже о профессионале», – уверен Алексей Онищенко.
В чем секрет?
Для производства газобетонных блоков используется безопасное сырье, основными компонентами которого являются кварцевый песок и цемент. А «волшебные пузырьки» образуют обычная известь и алюминий.
Основные сырьевые материалы (песок, цемент, известь) дозируют, перемешивают, а затем добавляют в очень малых количествах алюминиевый порошок. После формования и нарезки основного массива с помощью струн – начинается процесс автоклавного твердения. Таким образом, мы получаем прочный, экологически чистый, минерализованный и теплый стеновой материал.
Для выпуска качественной продукции нужны современные высокотехнологичные и высокопроизводительные (что обеспечивает сравнительно невысокую стоимость) производственные линии. Именно такие установлены на Сертоловском газобетонном заводе «Группы ЛСР».
Качество строительных материалов сложно оценить «на глаз». Прочность, теплопроводность и прочие характеристики можно проверить только на специальном оборудовании в лабораторных условиях. У Сертоловского газобетонного завода, производящего газобетон ЛСР (AEROC), такая лаборатория есть. Квалифицированные специалисты проводят всевозможные обследования и испытания. Помимо этого, продукция, выпускаемая на Сертоловском газобетонном заводе, получила аттестат аккредитации Центра испытаний строительных материалов и изделий – сертификат соответствия качества ГОСТ Р.
О популярности газобетона говорят цифры. Сегодня доля новых домов с использованием этого материала на рынке малоэтажного строительства близка к 50%. Заслуженным лидером продаж газобетон является и в Центрах строительных материалов «Группы ЛСР». При этом любой желающий может лично убедиться в его качестве на регулярных мастер-классах по работе с материалами производства «Группы ЛСР». Приглашаем всех оценить преимущество газобетона:
пр. Кима, 19
ул. Репищева, 10
пр. Народного Ополчения, 10
+7 (812) 334-87-87
Ежедневно: 09:00–20:00.
Интернет-магазин строительных материалов «Группы ЛСР»: sm.lsr.ru
Ответственность и качество
Строительный контроль, согласно действующей нормативной базе, осуществляется по большей части подрядчиками. Его эффективность в таком виде (как и ответственность осуществляющих эти функции организаций) зачастую вызывает нарекания в профессиональной среде.
Из чего строим?
Функции контроля качества и условий складирования строительных материалов, их лабораторные испытания, а также проверка их соответствия проектной документации сейчас полностью возложены на подрядчика. Специалисты считают, что указанные меры являются недостаточными для обеспечения объектов строительства материалами и оборудованием надлежащего качества. «Существующее законодательство на руку бракоделам, а не безопасному строительству», – убежден генеральный директор компании «ГЛЭСК» Сергей Салтыков. «Я уверен, что весь объем строительного контроля и испытаний должен осуществляться организациями, аккредитованными в национальной системе, регулярно проверяемыми на соответствие, как по кадровому, так и по материально-техническому оснащению», – считает он.
«Нередки случаи, когда недобросовестный подрядчик на стадии строительно-монтажных работ в ущерб безопасности и качеству стройки меняет решения, заложенные в проекте и прошедшие экспертизу, на более дешевые, порой даже контрафактные», – отмечает вице-президент НП «Объединение производителей строительных материалов» Алексей Агафонов. По его мнению, подобное происходит как на коммерческих стройках, так и на бюджетных. «С этим необходимо системно и комплексно бороться, в первую очередь на объектах госзаказа», – считает Алексей Агафонов. С ним соглашается Сергей Салтыков, настаивая на том, что «организация, осуществляющая строительный контроль и испытания материалов, не должна быть аффилирована со строителями».
Безответственность на практике
Очевидно, что ввиду высокой значимости строительного контроля к подобным работам должно быть привлечено особое внимание. Но на практике это далеко не всегда так. «В рамках судебных экспертиз, проводимых мной, я часто сталкиваюсь с исполнительной документацией, подписанной представителями сторон, по работам, выполненным некачественно или не выполненным вовсе», – сетует Сергей Салтыков. Начальник отдела правового и методического обеспечения административного производства Госстройнадзора Санкт-Петербурга Олег Тимощук считает, что порядок проведения строительного контроля и ответственность за ненадлежащее качество законодательством установлены. «В случае выявления после ввода объекта дефектов, которые могли стать причиной аварийной ситуации, специалисты стройконтроля могут быть привлечены к ответственности, вплоть до уголовной», – утверждает Олег Тимощук. Но правоприменение таково, что привлечь к административной или финансовой ответственности недобросовестных участников рынка оказывается затруднительно. «Если для подрядной организации подложная исполнительная документация является достаточным фактом для уголовного преследования, то доказать преступный умысел со стороны технадзора на практике невозможно», – делится опытом Сергей Салтыков.
Где резервы?
По мнению заместителя председателя Комитета государственного строительного надзора и государственной экспертизы Ленинградской области Алексея Абузова, улучшение качества строительного контроля может быть реализовано за счет повышения квалификации специалистов. «Стоит рассмотреть критерии уровня квалификации данных специалистов, а именно – определенный стаж работы, уровень и периодичность повышения квалификации и т. д.», – считает Алексей Абузов. «Законодательство предъявляет к специалистам строительного контроля довольно высокие требования: к образованию, к опыту работы», – считает Олег Тимощук. Действительно, наделенные правом осуществления строительного контроля инженеры должны в обязательном порядке быть зарегистрированы в Национальном реестре специалистов в области строительства. «Госстройнадзор при проведении проверочных мероприятий и при выдаче разрешения на ввод объекта в эксплуатацию проверяет наличие реестрового номера», – отмечает Олег Тимощук. Но Сергей Салтыков считает, что для системного повышения качества строительства этого недостаточно. «Необходимо законодательное привлечение организаций и лиц, осуществляющих строительный контроль, как минимум, к солидарной финансовой ответственности за дефекты, допущенные на строительной площадке», – считает он.