Вдавливание шпунта: без ограничений
Технология статического вдавливания шпунта в Санкт-Петербурге нашла свое применение сравнительно недавно, но уже успела завоевать популярность у специалистов.
Известно, что Петербург отличается весьма сложными инженерно-геологическими условиями — значительная часть территории города представлена слабыми, водонасыщенными тиксотропными грунтами, что существенно усложняет строительные работы. Между тем в Петербурге стремительно развивается процесс редевелопмента территорий, реализуются проекты по приспособлению к современному использованию зданий в исторических кварталах — под гостиницы или бизнес-центры. Часто это сопровождается необходимостью организации подземного пространства под паркинги, в том числе многоуровневые.
Во всех этих случаях возникает опасность, что работы в условиях плотной городской застройки могут повредить здания, имеющие историческую ценность, обладающие фундаментами неглубокого залегания, стоящие на бутовом камне.
При ведении строительных работ в непосредственной близости от зданий соседней застройки необходимо особо тщательно подходить к выбору технологий, позволяющих разрабатывать котлованы глубиной от 3 м и более.
Ведущим петербургским строительным компаниям уже известно оптимальное решение — применение метода статического вдавливания шпунта. На сегодняшний день это одна из самых щадящих и экологичных технологий при строительстве нулевого цикла. Компактность установок, принцип их действия при погружении шпунта, возможность перемещения поверх уже вдавленного шпунта позволяют работать в самых стесненных условиях плотной застройки.
Метод дает возможность погружать шпунт на расстоянии до 80 см от конструкций существующих зданий и сооружений при отсутствии рисков развития недопустимых деформаций грунтов. Еще одним преимуществом является низкий уровень шума в отличие от вибропогружения или забивки.
В Японии, известной высокой плотностью застройки, технология вдавливания шпунта практически вытеснила остальные, с ее помощью осуществляется порядка 90% работ. Все более широкое применение в последнее время она находит в Северной Америке, а также в Европе, в том числе в исторических городах, где особенно важно нивелировать воздействие работ на окружающие объекты.
Интересны примеры использования шпунта в качестве ограждающих конструкций, например, подземных гаражей. Обычно после погружения шпунта, обеспечивающего неподвижность грунтов, производится работа в «отсеченной зоне» — подготовка котлована, создание свайного поля, бетонирование фундамента, стен и пр., после чего он извлекается на поверхность для следующего использования. Однако возможно заварить швы на стыках шпунта и оставить его в качестве неизвлекаемой постоянной конструктивной системы. При максимальной глубине котлована до 10 м ограждение из шпунта вполне способно составить конкуренцию технологии «стена в грунте». Это и экономически эффективнее, и позволяет избежать мокрых процессов.
В Петербурге пионером использования технологии вдавливания шпунта стала компания «СК «Потенциал». Она предложила на рынке услуги по щадящему погружению шпунта с использованием оборудования японской корпорации GIKEN — одного из лидеров в производстве техники для этих целей. Установка GIKEN была использована, в частности, на таких объектах, как ОДК «Охта Центр», «Лахта Центр», КВЦ «Экспофорум», ТРК «Заневский каскад», отель «Дипломат», БЦ «Сенатор», ЖК «Фьорд», ЖК «Петровская ривьера» и др. Среди заказчиков такие известные девелоперы, как Setl City, Группа «Эталон», RBI, «Адамант», «ЮИТ Санкт-Петербург» и пр.
«Технология получает все большее признание и распространение. Начинали мы с одной установкой для статического вдавливания GIKEN Standart, но постепенно увеличили парк. В него вошли машины для различных профилей и размеров шпунта — шириной от 500 до 700 мм, требующих, соответственно, разной мощности оборудования. Также мы приобрели две установки для статического вдавливания с гидроподмывом GIKEN Water Jetting, предназначенные для работы в песчаных грунтах. Твердость в сочетании с мелкой фракцией песка придают ему свойство создавать пласты с очень высокой плотностью. Техника этого вида по мере заглубления шпунта обеспечивает подачу в рабочую зону воды под давлением, она размывает песок и упрощает погружение», — рассказывает генеральный директор «СК «Потенциал» Олег Левин.
Недавно в компании сделали новый шаг для расширения парка оборудования: приобретена установка для статического вдавливания с лидерным бурением GIKEN Super Crush, предназначенная для работы с особо сложными грунтами — очень плотными, включающими старые фундаменты, остатки свай, бетонных конструкций (модуль деформации грунтов — свыше 25 МПа). В машине используется бур, работающий под защитой обсадной трубы и вдавливаемой шпунтовой сваи. В отличие от традиционных технологий, предусматривающих сначала бурение, а затем погружение, эта техника позволяет минимизировать подвижки грунта. Это достигается за счет обеспечения одновременности процессов лидерного бурения и вдавливания шпунта.
«В принципе, оборудование позволяет погружать шпунт длиной до 31 м, в Японии есть немало таких примеров. В практике нашей компании максимальной длиной погруженного шпунта была глубина 27 м. Работы производились в самом сердце города — рядом с Аничковым мостом, на пересечении Невского проспекта и Фонтанки», — отмечает Олег Левин.
Самостоятельное перемещение машины с одной шпунтовой сваи на другую по мере погружения позволяет не использовать громоздкую спецтехнику при работе. Производительность оборудования зависит от многих факторов. Это и состав грунтов, и глубина погружения, и объем рабочего времени в сутках, и параметры шпунта, и то, используется новый шпунт или уже бывший в употреблении (первое — ускоряет процесс, второе — дает возможность сэкономить). В основном скорость движения составляет 5–10 погонных метров шпунтового ограждения в день, то есть в среднем котлован с периметром порядка 400 м можно пройти за полтора месяца.
Таким образом, технология обладает комплексом качеств, обеспечивающих привлекательность ее использования: хорошая скорость выполнения работ, отсутствие рисков повредить окружающие здания и сооружения, способность выполнить задачу в условиях любых, самых сложных грунтов, высокая экономическая эффективность.
Справка о компании
Строительная компания «Потенциал» основана в 2012 году. Специализируется на проектировании и строительстве фундаментов зданий, подземных паркингов, набережных, пирсов, причалов и подземных коллекторов. Осуществляет выполнение работ нулевого цикла: устройство шпунтовых ограждений, устройство свайных полей, сопутствующие подготовительные и земляные работы. За время работы на рынке выполнено около 200 подрядов, в частности, погружено свыше 120 тыс. тонн шпунта.
На прочном основании. Особенности усиления фундаментов
Современные технологии позволяют эффективно усилить фундамент. Выбор оптимальной – зависит от конкретных задач.
Надежный фундамент отвечает за безопасность эксплуатации всего здания. Соответственно, конструкция должна быть особо прочной и долговечной. Тем не менее выявляются случаи, когда под зданиями, особенно возведенными очень давно, фундамент ослаблен и деформирован. Также встречаются прецеденты, когда проблемы в этой сфере обнаруживаются под новыми домами и даже при нулевом цикле строительных работ.
В настоящее время появилось множество современных технологий, позволяющих быстро диагностировать состояние фундаментов, выявить дефекты и повреждения. Разработаны и используются эффективные новые методы усиления и укрепления этих конструкций. Некоторые из них позволяют работать без нарушения внешнего вида и конструктивных особенностей здания.
На начальном этапе
По словам генерального директора Ikon Development Антона Детушева, если говорить непосредственно о нулевом цикле, то чаще всего усиление фундаментов необходимо в случаях, когда были допущены технические ошибки при проведении изыскательских и проектных работ. Также оно требуется при возобновлении строительства на объектах, которые не были должным образом законсервированы и защищены от внешних воздействий. В том числе, когда были выявлены нарушения при возведении дренажей, повлекшие за собой образование пустот вследствие суффозии (вымывание грунтов из-под подошвы фундамента) или иных техногенных процессов, связанных с подвижкой грунтов (проседание, пучение, выветривание и т. д.).
Инженер компании «Строительный контроль» Евгений Пономарёв приводит пример, когда на нулевом цикле строительства требуется усилить свайный с монолитным ростверком фундамент. Такие могут понадобиться из-за особенности грунтов, которые из-за своей подвижности могут меняться с момента проведения инженерных изысканий до начала строительства. «На основании инженерно-геологических изысканий выполняется проектирование свайного фундамента. В документе указывается длина, сечение и шаг свай. Однако данных изысканий бывает недостаточно – и принятые проектные решения необходимо проверять в процессе работ. Поэтому при устройстве свайного фундамента производятся полевые испытания грунтов динамической нагрузкой, при которых определяется параметр, называемый отказом, проводятся статические испытания свай, выясняется их несущая способность. Если результаты этих испытаний не соответствуют проектным данным и нормативным требованиям, то принимается решение об усилении фундамента. В частности, технология усиления предполагает применение свай с большей длиной и (или) большего поперечного сечения. Также возможно использование свай-дублёров, в определенном шаге от конструкции, показавшей неудовлетворительные значения при испытаниях», – рассказывает он.
Рациональный выбор
Эксперты отмечают, что в разных условиях оптимальны различные методы усиления несущих конструкций. Необходимо учесть характеристику почвы, стоящие рядом объекты недвижимости и коммуникации и многое другое.
По словам главного архитектора ГК «КВС» Надежды Виролайнен, чаще всего требуется усиление фундаментов уже существующих, а не строящихся зданий. В частности, такие работы проводятся на объектах реконструкции, где необходимо укрепить старые конструкции или где идет перестройка дома и предполагается увеличение статической нагрузки. Усиление фундаментов старых зданий может также понадобиться, когда они были повреждены из-за проведения рядом других строительных работ.
«Методы зависят от типа фундамента и характеристик грунтов. Может, например, происходить погружение дополнительных свай (набивных, буроинъекционных и других). Локальный ремонт может выполняться саморасширяющимися ремонтными составами. При недостаточной несущей способности элементов фундаментов делают увеличение сечения «добетонированием» с армированием и анкеровкой арматуры. При необходимости усиливать столбчатые или ленточные фундаменты на некоторых объектах выполняются обоймы из прокатных металлических профилей, пластин. При изменении конструктивной схемы реконструируемого здания может выполняется устройство новых элементов – фундаментных плит, балок и др.», – рассказывает Надежда Виролайнен
По мнению руководителя конструкторского отдела компании «Метрополис» Алексея Кущенко, самыми распространенными методами усиления грунтов можно считать переопирание здания на сваи и закрепление грунтов в основании фундамента. Они проводятся совместно с работой по устранению последствий физического износа фундаментов в виде цементного инъектирования тела фундаментов, устройства различных обойм и т. п. «Примером подобного подхода могут служить работы на объекте культурного наследия в центре Москвы. Реконструкция подразумевала увеличение нагрузок на фундаменты при значительном заглублении подземной части здания. Проектом предусмотрено переопирание несущих колонн и стен здания на грунтоцементные сваи диаметром 600 мм, армированные стальными трубами диаметром 140 мм. Выполнению свайных работ предшествовало восстановление физической целостности фундаментов путем вычинки поврежденных мест, инъектирования тела фундаментов и, в отдельных местах, устройство металлических обойм», – добавил он.
Как в случае усиления фундаментов простой цементацией, так и в случае иньектирования важен качественный строительный материал. Технический специалист корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Антон Ружило отмечает, что для того, чтобы повысить эффективность процесса гидратации цемента, создать более плотную структуру бетона и, таким образом, улучшить прочностные показатели конструкции, рекомендуется использовать специальные добавки. «Это в равной степени касается и заливки нового фундамента, и струйной цементации. Применение добавок оказывает положительное влияние на такие физико-механические свойства бетона и раствора, как морозостойкость, водонепроницаемость, прочность и удобоукладываемость», – подчеркнул специалист.
Кстати
Иньектирование фундаментов можно проводить в стесненных условиях. Кроме того, не требуется вскрывать площадку вокруг здания и на месте строительства, углублять котлован и делать дополнительные траншеи.
С учетом местных особенностей. Специфика инженерно-гидрометеорологических изысканий
Бывали случаи, когда после проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий (ИГМИ) корректировалась локация строительства или вовсе сворачивался проект. Почему это так важно?
Наряду с геологическими, экологическими исследованиями ИГМИ помогают раскрыть особенности территории, на которой планируется построить здание, сооружение или линейный объект.
Следуя по этапам
По словам специалистов, состав, объем и виды ИГМИ регламентируется требованиями действующих нормативных документов (СП 47.13330.2016, СП 11-103-97, СП 33-101-2003). Работы выполняются в соответствии с техническим заданием и программой ИГМИ, представленной в приложении к отчету.
Главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ» Ольга Ходкина отмечает, что ИГМИ проводятся в три этапа. Первый – подразумевает подготовительную работу. Он включает в себя изучение планового материала на предмет достаточности для снятия расчетных морфометрических характеристик в районе проведения работ. Второй этап – это полевые изыскания на местности. Проводится комплекс гидрографических, гидрометрических и морфометрических работ. Они выполняются с целью получения исходной информации для расчетов уровней водотока, оценки русловых деформаций и других гидрологических характеристик. «Третий этап – это камеральная работа. Она выполняется по завершении полевых исследований, с использованием полученных материалов. Включает в себя необходимые гидрологические расчеты, составление текстовых и графических приложений, нанесение гидрологической информации на топографические профили и планы, составление технического отчета по ИГМИ или главы в комплексном отчете по изысканиям», – поясняет она.
В целом, как добавляет эксперт, ИГМИ позволяют учесть ряд факторов, серьезно влияющих на надежность и жизнеспособность будущего объекта, а также учесть его влияние на окружающую среду.
Территориальная специфика
Проведение ИГМИ особенно важно для территорий Петербурга и Ленобласти. Местность имеет влажный переменчивый климат (негативно влияющий на состояние зданий, сооружений, дорог), болотистую почву, множество водных объектов. Все это необходимо учитывать при проектировании и строительстве, чтобы избежать подтопления участков, домов, трасс во время таяния снегов, паводков и пр. Собственникам объектов недвижимости важно не забывать, что грунтовые воды могут привести к разрушению фундаментов, что чревато серьезными проблемами.
Действующие нормативы по определению гидрометеорологических характеристик разработаны преимущественно для естественных условий, рассказывает заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт» Михаил Марков. В основе их лежит представление о стационарности или цикличности природных процессов. Вместе с тем на эти процессы существенно могут влиять антропогенные факторы, а в последнее время и климатические изменения. Это необходимо учитывать в изысканиях для Петербурга и Ленобласти, особенно для урбанизированных территорий.
В настоящее время в Северной столице ИГМИ готовы делать десятки различных организаций. Многие из них используют в своей деятельности технологии, автоматизирующие рабочие процессы, а также оборудование, упрощающее проведение полевых работ. В частности, специалисты проводят дистанционный осмотр местности с помощью беспилотных летательных аппаратов, геодезической спутниковой аппаратуры с контроллером.
По словам Михаила Маркова, стоимость ИГМИ зависит от состава и объема необходимой гидрометеорологической информации. «Она определяется в зависимости от вида и назначения сооружений, их уровня ответственности, стадии проектирования, а также гидрологических и климатических условий района (площадки, трассы) строительства. По опыту нашего института, стоимость ИГМИ варьируется от 25 тыс. рублей за справку по какому-либо одному параметру до 3–10 млн и более при гидрометеорологическом обосновании проектирования дорогостоящих объектов, подобных АЭС или комплексу защитных сооружений от наводнений», – добавил он.
Мнение
Ольга Ходкина, главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ»:
– Стоимость гидрометеорологических изысканий определяется, в первую очередь, исходя из поставленной задачи, объема предстоящих работ, а также их сложности, видов используемого оборудования. В среднем она начинается от суммы в несколько десятков тысяч рублей для площадок, не попадающих в водоохранную зону, и выше – для участков, расположенных в непосредственной близости к водотокам и водоемам. На цену также будут влиять изученность района работ, площадь участка обследования. При проведении изысканий для строительства линейного объекта (газопровода, линии электропередач, автомобильной трассы) также учитываются пересекающие водные переходы. Стоимость услуг будет начинаться от суммы в 100 тыс. рублей.
Михаил Марков, заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт»:
– ИГМИ проводятся во всех случаях, когда проектируемые инженерные объекты должны быть устойчивы к воздействиям гидрометеорологических факторов и гарантированно обеспечены водными и климатическими ресурсами с учетом экологических и иных ограничений, связанных с обеспечением благоприятных условий проживания, труда и отдыха населения. Заказчиками ИГМИ могут быть разработчики градостроительной документации, инвестиционные компании, проектные организации, органы исполнительной власти, экспертные сообщества, экологические организации и физические лица.