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.
Шифер, прощай! Крыши загородных домов становятся все более разнообразными по своей конструкции
Крыши загородных домов становятся все более разнообразными по своей конструкции и применяемым кровельным материалам, а последние – все более универсальны по своим технологическим характеристикам.
За последние 10–15 лет рынок кровельных материалов существенно преобразился. Появилось множество видов конструкций для крыши, которые стали особо востребованными в загородном домостроении. Одна из важных тенденций десятилетия – снижение спроса на шифер. В годы СССР он был наиболее популярным кровельным материалом.
От черепицы до ондулина
По словам директора по развитию компании «Констрой» Игоря Смирнова, на смену шиферу пришел ондулин, или так называемый еврошифер, имеющий совсем другой состав, чем у шифера. Он изготавливается из целлюлозной массы, пропитанной битумом. «Это достаточно бюджетный материал. Он не проводит тепло, стойкий к повреждениям, шумопоглощающий. Сроки эксплуатации ондулина достигают 20 лет. Благодаря небольшому весу его легко монтировать. Из минусов – очень часто выгорает на солнце. Но многое зависит от производителя. Ондулин известных брендов долгое время сохраняет свой первоначальный цвет. Не стоит покупать продукцию по совсем заниженной цене. Скорее всего, она недоброкачественна или является подделкой», – отмечает он.
Эксперт добавляет, что в бюджетном строительстве как кровельные покрытия часто используются профнастил и металл. Однако у этих материалов больше минусов, в сравнении с тем же еврошифером. В частности, профнастил достаточно хрупок. Стальная крыша нагревается и не спасет от шума дождя.
Как отмечают представители «Леруа Мерлен», в настоящее время активно применяется в индивидуальном домостроении черепица. Она имеет свои подвиды. Сейчас флагманом в соотношении «цена – качество» является металлочерепица. Данный материал долговечен. Может прослужить больше 50 лет. От коррозии металлочерепицу защищает цинковое покрытие.
Также, по данным DIY-ритейла, популярна у покупателей и мягкая гибкая черепица. Она выполнена из стеклохолста, пропитанного и покрытого слоем специального битума. Является лидером по легкости, скорости монтажа, способности выдерживать большие нагрузки. Цена мягкой черепицы значительно ниже стоимости других кровельных материалов благодаря простой структуре. Срок службы такого вида кровли – около 20 лет.
Как рассказали в корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ, в коттеджном строительстве растет тренд: плоские кровли с применением в качестве сплошной гидроизоляции полимерных мембран. Благодаря этому стало возможным воплотить в жизнь необычные проекты частных домов: с лужайками на крыше, так называемые «зеленые кровли»; с зонами отдыха под открытым небом и даже с бассейном на крыше. В прошлом году была выведена на рынок новинка – кровельная ПВХ-мембрана на основе полимерного пластификатора последнего поколения. За счет уникально высокой молекулярной массы пластификатора кровля может сохранить свои высокие эксплуатационные свойства на протяжении всего срока службы дома.
Еще больше новинок
По словам федерального технического специалиста направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексея Воробьёва, недавно компания впервые в России запустила в массовое производство новый гидроизоляционный самоклеящийся материал для скатной кровли – Рулонную черепицу ТЕХНОНИКОЛЬ: «Битумно-полимерный материал выгодно выделяется привлекательной ценой, простотой монтажа и эстетикой. В России аналогов производства такой новинки пока нет. За основу был взят опыт стран Евросоюза, там рулонная черепица пользуется колоссальным спросом. Первые продажи материала в России состоялись в 2016 году. Сегодня продукт вполне готов составить конкуренцию западным аналогам и уже поставляется в Болгарию, Венгрию, Германию, Грецию, Румынию, страны Балтии, а наплавляемый аналог востребован даже в Индии».
В основе материала – кроссармированный стеклохолст, пропитанный битумно-полимерным составом. При этом нижний самоклеящийся слой закрыт полимерной защитной пленкой. Верхнее покрытие – крупнозернистая базальтовая посыпка с рисунком. Разнообразная цветовая палитра позволяет решать самые смелые архитектурные задумки. Монтируется материал на сплошной деревянный настил. Благодаря герметичному самоклеящемуся слою и отличной адгезии к основанию, при работе с рулонной черепицей не требуется применение подкладочных ковров. Подобно хорошей декоративной гидроизоляции, Рулонная черепица ТЕХНОНИКОЛЬ сохраняет яркость цвета в течение всего срока эксплуатации, служит более 20 лет, защищает от шума во время дождя, препятствует лавинообразному сходу снега.
Мнение
Алексей Воробьёв, федеральный технический специалист направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Уверен, что сегодня скорость, высокое качество и доступная цена стали основными конкурентными преимуществами в стройиндустрии. С появлением новых технологий нет смысла тратить силы и средства на дорогостоящие решения, требующие ресурсов и высокого уровня квалификации, в том числе при использовании кровельных материалов в загородном домостроении.
Вид сверху. В геодезии все активнее применяются БПЛА
Профессиональные БПЛА требуют серьезного вложения денежных средств. Технология исследования местности с помощью БПЛА имеет ряд особенностей.
По словам и. о. зав. кафедрой городского хозяйства, геодезии, землеустройства и кадастров СПбГАСУ Алексея Волкова, геодезическая деятельность предусматривает разнообразное использование БПЛА. В инженерно-геодезических изысканиях для строительства они чаще всего используются при создании и обновлении инженерно-топографических планов масштабов от 1:500 до 1:5000 как основы для производства дальнейших работ (без подземных коммуникаций). Многие компании применяют БПЛА при рекогносцировочном обследовании территории предполагаемого строительства, при строительном контроле объемов выполненных работ и контроле геометрических параметров возводимых конструкций.
В целом, отмечает руководитель конструкторского бюро Optiplane Кирилл Яковченко, использование БПЛА позволяет существенно удешевить и ускорить проведение измерительных работ геодезистом, особенно если площадь или протяженность объекта больше, чем люди способны охватить традиционными методами съемки. Есть случаи, когда без данного оборудования просто не обойтись. Существуют труднодоступные места, добраться до которых зачастую практически невозможно или чрезвычайно дорого.
Эксперт выделяет три вида беспилотников. Первый – это квадрокоптеры, у которых синхронизацией моторов управляет инерциальная система. Такое оборудование отличается хорошей управляемостью, маневренностью и гибкостью эксплуатации. Недостаток – малые скорость и продолжительность полетов. Второй тип – самолеты (планеры), тут главная цель – экономичный полет. Главные недостатки самолетов – это невозможность маневрировать, зависать над объектом и включать реверс, большие петли разворота (лишние расстояния) при выходе на параллельную линию для покрытия площадей. Третий тип БПЛА – это дроны с гибридной аэродинамикой, например, винтокрылы, которые лишены недостатков предыдущих двух схем. Они могут вертикально взлетать и садиться, а также маневрировать на малой скорости. Кроме того, они могут летать далеко, как самолеты.
Начальник отдела мониторинга и геодезического контроля компании «Строй-Эксперт» Дмитрий Егоров рассказывает, что для геодезистов интерес представляют БПЛА самолетного и вертолетного типа: «Самолетный тип обеспечивает высокую скорость и дальность полета, используется в основном для аэрофотосъемки больших площадей земной поверхности и линейных объектов. Вертолетный используется для детальной аэрофотосъемки небольших участков и точечных объектов».
Цена вопроса
Стоимость беспилотников варьируется очень широко из-за разных задач использования. Приобретение высокопрофессионального БПЛА для геодезической организации – серьезные финансовые расходы. Кроме самого летательного аппарата, поясняет Алексей Волков, необходимо приобретать камеру, GNSS-оборудование, гиростабилизирующее оборудование, а также специализированное программное обеспечение. Поэтому средняя стоимость комплектов БПЛА для геодезических работ может быть от 300 тыс. до 3 млн. рублей.
Генеральный директор кадастровой компании «Вита-Хауз» Марьян Будич отмечает, что для того, чтобы выбрать хороший беспилотник, нужно обратить внимание на некоторые характеристики, а именно устойчивость и стабильность прибора, точность позиционирования и, конечно, качество матрицы фотоаппарата. По его словам, самые распространенные и дешевые беспилотники – DJI Phantom. Их стоимость начинается от 80 тыс. рублей. С их помощью можно проводить геодезические работы, но характеристики фотографий неидеальны, на них больше искажений, и эти аппараты не снимают до сантиметровой точности. Еще один недостаток дешевых беспилотников в том, что они легкие – и уровень стабильности у них низкий. Это означает, что на проведение съемки влияют погодные условия, например, ветер.
«Более профессиональные БПЛА на рынке можно встретить по цене от 200 тыс. руб. Они тяжелее и устойчивее – и, соответственно, камера фотоаппарата позволяет делать более детальные снимки. Кроме того, при работе с БПЛА следует учитывать и покупку специального программного обеспечения, стоимость которого может доходить до 100 тыс. рублей. В такой специальной программе сшиваются все фотографии, сделанные беспилотником, проводится фототриангуляция. Такую сшивку программа делает за 8–12 часов. Разумеется, для этого нужен мощный компьютер. Его покупка обойдется тоже примерно в 100 тыс. рублей», – объясняет Марьян Будич.
Не быть вне закона
В 2016 году российские власти ужесточили возможности использования БПЛА. Согласно принятому закону, аппараты, взлетная масса которых более 250 г, должны быть зарегистрированы и сертифицированы. В государственный орган необходимо предоставить план полета и получить отметку об его согласовании.
В настоящее время данные правила использования БПЛА как гражданами, так и многими компаниями не исполняются. Тем не менее, представители геодезических компаний опасаются, что их беспилотники стоимостью в несколько сотен тысяч рублей могут быть без предупреждения сбиты сотрудниками правоохранительных органов или спецслужб.
Безусловно, считает Кирилл Яковченко, правовые ограничения нужны, чтобы отделить профессионалов от «серых дронщиков», летающих без разрешений и создающих опасность для имущества и здоровья граждан: «На наш взгляд, важно ввести обязательное страхование гражданской ответственности для работ с использованием БПЛА. В этом случае страховые компании быстро проведут квалификационный отбор участников рынка. Кроме того, необходимо выполнить необходимую работу над нормативно-правовыми актами, указанными в «дорожной карте» AeroNet».
С его доводами согласны и другие эксперты. «Некоторые БПЛА весят достаточно много, и если они управляются непрофессионалами – могут возникнуть серьезные проблемы. Также их характеристики позволяют подниматься на высоты, где летают самолеты и вертолеты, что естественным образом приводит к опасности. Поэтому правовое регулирование этой сферы обязательно должно быть», – полагает Марьян Будич.
По словам Дмитрия Егорова, ужесточение возможности использования БПЛА, безусловно, необходимо: «Эти аппараты являются такими же участниками воздушного движения, как и все остальные. Следует допускать к управлению беспилотным летательным аппаратом только тех, кто прошел специализированное обучение, а также усовершенствовать саму процедуру получения разрешения на полеты БПЛА».
Сравнение облака точек и 3D-модели по данным БПЛА и НЛС. Зеленый цвет – ошибка в 25 мм, синий – 5–10 мм
Мнение
Дмитрий Егоров, начальник отдела мониторинга и геодезического контроля ООО «Строй-Эксперт»:
– Специалисты ГК «Строй-Эксперт» проводили собственное исследование, сравнивая данные аэрофотосъемки и данные, полученные с помощью наземного лазерного сканирования (НЛС). Сравнивали следующие параметры – точность, полноту, время выполнения и создания 3D-модели. В результате пришли к выводу, что использование БПЛА немного уступает в точности данных НЛС, но скорость выполнения и полнота данных в некоторых случаях в разы лучше, чем при использовании НЛС.