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.
Включить «автопилот». Современные технологии позволяют ускорить строительство
Современные информационные технологии позволяют ускорить этапы строительства и усилить контроль над ними. Внедрение этих сервисов требует дополнительных финансовых затрат, но их использование впоследствии положительно отражается на эффективности деятельности компании.
Эксперты выделяют три основных вида автоматизированных систем, которые сейчас активно используются в строительстве. Все они помогают оптимизировать и ускорить технологическую и экономическую деятельность компании.
Три в одном
К первому виду относятся приложения САПР (системы автоматизированного проектирования). Они управляют проектированием в 2D и 3D, дизайном и т. п. Здесь есть и российские, и зарубежные нишевые решения.
Второй вид – это системы учета, начиная от классических ERP (планирование ресурсов предприятия) и заканчивая специфическими решениями, актуальными именно для строительной отрасли. Например, для учета работ подрядчиков на строительной площадке подходит российская разработка «1С:Подрядчик строительства». «Это достаточно простое и доступное решение. Зарубежные аналоги – более дорогие», – говорит исполнительный директор компании «Первая форма» Михаил Хаскельберг.
Третий вид автоматизированных систем связан с управлением, решением операционных задач, поддержкой принятия решений и контроля исполнения поручений. Оптимально для этого использовать BPM-платформы.
Специализированное программное обеспечение помогает справиться с большими объемами информации, ускоряет поиск «узких мест» и увеличивает возможности для роста, отмечает генеральный директор ITLand Сергей Лебедев. По его словам, обычно в первую очередь автоматизируют ключевые процессы – трудоемкие, с большим количеством операций и документов, комплексно их объединяя. Наиболее эффективно использовать единовременно ERP, PM и BIM. Информационное моделирование зданий (BIM) задействует 3D-модели объектов, сопоставляя их с информацией из ERP и PM о материалах, работах, подрядчиках, сроках, стои-мости. Соответственно, девелоперская компания получает сквозной контроль над полным циклом работ, от проектирования до эксплуатации.
Тем не менее, по мнению исполнительного директора компании DMSTR Антона Романова, комплексный процесс автоматизации на сегодняшний день является достаточно сложным, трудоемким и не всегда применимым в условиях современного строительства. К тому же автоматизация требует достаточно больших затрат, которые окупаются при «длинном» сроке реализации проекта, и с наибольшей долей вероятности – не по одному объекту. «Что касается унификации IT строительной отрасли, на мой взгляд, сегодня говорить об этом несколько преждевременно, так как непременным и обязательным условием для внедрения унификации в любой сфере деятельности является унификация составных элементов автоматизированной системы. В строительстве сейчас, несмотря на наличие множества передовых технологий, существует ряд моментов, которые процесс автоматизации не охватывает», – считает Антон Романов.
Работа на перспективу
Как рассказывают представители группы компаний Softline, стоимость внедрения автоматизированных систем может быть очень разной и зависит от величины и потребностей бизнеса. Внедрение простых систем автоматизации в сегменте среднего и малого бизнеса может уложиться в сумму порядка 2 млн рублей. Масштабные проекты в крупных строительных компаниях, имеющих в активах большие производственные мощности, будут стоить в разы дороже, иногда затраты доходят до миллиардов рублей. По мнению руководителя отдела САПР и ГИС группы компаний Softline в Москве Дмитрия Русина, целесообразность их применения зависит от постановки задачи, бюджета на закупку ПО и оборудования, а также конечных целей, которых нужно достигнуть за определенный временной интервал. «Программные решения позволяют автоматизировать управление проектом в целом и организовать эффективный обмен данными между всеми участниками строительного производства для оперативного принятия решений на всех этапах его реализации», – добавляет он.
По словам руководителя компании «ИМПУЛЬС-ИВЦ» Дмитрия Марикуца, в среднем, как показывает практика, стоимость внедрения программ автоматизации всех строительных процессов варьируется в пределах 1–2% от готовой выручки компании. Затратно это для строительной компании или нет, безусловно, решать собственникам, отмечает он. Наиболее правильно рассматривать такой проект как инвестиционный, направленный на повышение эффективности (рост объема производства и экономию затрат по всем направлениям). Ведь современная система автоматизации позволяет держать все строительные процессы под контролем и окупает себя в разумный срок.
Руководитель направления компании «БАРС Груп» Тимур Валиев отмечает, что при использовании системы автоматизации важно ее взаимодействие с информационными ресурсами участников рынка на каждом этапе жизненного цикла объектов капитального строительства: «В рамках каждого этапа – у всех свои бизнес-процессы и свои информационные ресурсы от различных вендоров. И на каждом этапе необходимо обмениваться этими данными – как с информационными ресурсами других участников процесса, так и с государственными информационными ресурсами. К сожалению, сегодня пока отсутствуют государственные стандарты и форматы такого взаимодействия».
Непосредственно под объекты строи-тельства в ближайшее время будут создаваться индивидуальные сервисы по управлению производством работ, основанные на шаблонах для различных типов объектов, считает директор департамента по работе с проектными организациями Partner Projects Division компании Schneider Electric Дмитрий Бибик. «В соответствии с сервисами будет выстраиваться дальнейшее взаимодействие участников процесса: подрядчиков, заказчиков, надзорных органов и проч. По полученной исполнительной модели можно будет проводить анализ качества выполненных работ. Сейчас технологии автоматизации строительных процессов находятся на начальных этапах развития, поэтому затраты на внедрение таких технологий вряд ли будут низкими, при том, что качество новых инструментов будет относительно невысоким. Однако, несмотря на это, использование подобных приложений будет сокращать затраты на строительство», – полагает эксперт.
Директор компании «СибКапСтрой» Сергей Басараб считает, что пока рано говорить о необходимости широкого применения технологий автоматизации: «Если быть точнее, их нужно применять там, где нужно, где это действительно приведет к повышению эффективности, при этом без удорожания стоимости работ. Ведь в рыночной экономике конечному потребителю неважно, с помощью каких технологий выполнялись работы, если при одинаковом качестве цена работ будет выше. Иными словами, не нужно забивать гвозди микроскопом. Я полагаю, что сегодня автоматизация может быть эффективна в процессах планирования и контроля работ, так как эти направления напрямую связаны с оптимизацией сроков и повышением качества производимых работ».
Степень защиты. Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы
Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Специалисты считают важным пересмотреть нормативные стандарты.
На площадке Союза строительных объединений и организаций (ССОО) состоялся круглый стол, посвященный вопросам пожарной безопасности возводимых и эксплуатируемых объектов. Эксперты обсудили особенности пассивной огнезащиты, а именно противопожарное качество электрокабельных коммуникаций, используемых в зданиях.
По словам начальника научно-исследовательского сектора кабельных изделий и силового электрооборудования Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны (ВНИИПО) МЧС России Андрея Варламкина, в связи с постоянным возрастанием энергомощностей очень часто возгорание объектов начинается с кабельных сетей. В частности, именно короткое замыкание в силовом кабеле стало причиной пожара в ТЦ «Зимняя вишня» в Кемерово, который унес много человеческих жизней.
Специалист отмечает, что в настоящее время производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на некоторые устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Соответственно, сейчас, по его словам, очень важно пересмотреть нормативные стандарты, устранить ряд противоречий. Работа в этом направлении на федеральном уровне с подключением экспертов уже началась.
По словам Андрея Варламкина, в настоящее время на рынке очень много контрафактной электрокабельной продукции, которая не соответствует заявленным характеристикам. «В стране работают около тысячи «заводов-фантомов». Они постоянно меняют свою дислокацию. Подделывают все, что можно. Продукция таких предприятий – не только низкого качества, она может быть небезопасна. Но в силу экономии она очень часто используется при строительстве зданий», – сообщает специалист.
Директор архитектурно-конструкторского департамента ЗАО «Сигни Груп» Олеся Губерт отметила, что к ЧП может привести несоответствие антипожарных технологий, которые были учтены в проектной документации, и тех, которые используются в реальности: «Зачастую, приходя на стройку с авторским надзором, мы видим, что все монтируется без учета антипожарных стандартов. Если в маленьких проектах относительно легко все отследить, то в больших – почти невозможно».
Игроки рынка считают, что обезопаситься от «оптимизации» заказчиком противопожарных решений можно, только если они будут включены в стадию П (проектная) проектной документации, а не в Р (рабочая). Тогда все соответствия пожарным требованиям заявленным проектом будут проверяться надзорными органами перед вводом здания в эксплуатацию.
Руководитель инженерного отдела Hilti Александр Пименов делает вывод, что в настоящее многие подрядные организации крайне слабо заинтересованы в качественном выполнении работ, связанных с пожарной безопасностью: «Как правило, огнезащита – не основной вид деятельности таких компаний. Это те работы, которые они вынуждены выполнять по требованию заказчика и обычно в последний момент. Все материалы, которые могут быть заменены на более дешевые, меняются. К сожалению, компетенция и ситуация на нашем строительном рынке таковы, что здания доводят до эксплуатации несмотря на несоответствия с огнезащитой».