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.
Качественный подход
Инновационные технологии позволяют ускорить дорожное строительство и повысить сроки службы асфальтобетонного покрытия. Однако их масштабному внедрению мешают устаревшие нормативы.
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев порекомендовал регионам активнее внедрять в дорожное строительство новые технологии. С этим предложением он выступил на прошлой неделе в Екатеринбурге на совещании по вопросам реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». По его словам, в этом году на эту программу из федерального бюджета было выделено 110 млрд рублей. Однако ряд регионов страны (Приморье, Чукотка, Крым) освоили менее трети предоставленных средств.
Глава российского правительства также предложил наращивать в дорожной отрасли долю контрактов на принципах полного жизненного цикла. «Это мировая практика, она позволяет существенно улучшить качество работ и обеспечить последующий мониторинг. Она, конечно, дисциплинирует подрядчиков, которые не заинтересованы в том, чтобы свой брак постоянно переделывать. К концу 2019 года на принципах жизненного цикла в России должен заключаться каждый 10-й контракт на дорожные работы, то есть 10%. Пока удалось достичь показателя приблизительно 7%, поэтому нужно с подготовкой этих документов в целом ряде регионов поторопиться», – подчеркнул Дмитрий Медведев.
Экспериментальный образец
Стоит отметить, что Петербург и Москва в нацпроекте «Безопасные и качественные автомобильные дороги» не участвуют. В соседней Ленобласти на данный момент по годовому плану данная программа реализована приблизительно на 70%. Параллельно идет подготовка проектов, которые должны стартовать в 2020-м. В целом же в Петербурге и Ленобласти власти стараются активно заниматься ремонтом и строительством дорог и вне федеральных программ. Особое внимание чиновники сейчас уделяют качеству проводимых работ. Многие крупные подрядные организации обоих регионов на своих объектах стараются задействовать инновационные технологии, в том числе и собственные. Правда, чаще всего пока в качестве эксперимента или теста.
В частности, компания «ВАД» совместно с «Газпромнефть – Битумные материалы» летом этого года на тестовом участке в Ленобласти задействовала в работе технологию нанесения защитно-восстанавливающего состава «Брит» (ЗВС-Р) на дорожное покрытие. Этот продукт изготавливается на основе раствора битумно-полимерного вяжущего вещества в органических растворителях и восстанавливает поверхностную структуру асфальтобетона, эффективно защищая его покрытие. Предполагается, что использование ЗВС-Р на автомобильных дорогах поможет продлить срок службы асфальтобетонного покрытия на два-три года и снизит затраты на обеспечение межремонтного периода.
Также этим летом компания «ДСК АБЗ-Дорстрой» уложила километровый экспериментальный участок асфальта на трассе Огоньки – Стрельцово – Толоконниково в Ленобласти, по методу объемного проектирования. В данной технологии был использован ЩМА-19 (щебеночно-мастичный асфальт), а не ЩМА-20, требуемый по ГОСТу. Новая смесь призвана помочь снизить колееобразование, возникающее из-за высокой интенсивности движения на дорогах. Отмечается, что срок эксплуатации дорожных одежд с использованием данного материала в полтора-два раза выше, чем у традиционных смесей.
Необходима актуализация
По мнению первого заместителя директора компании «Стройтех» Сергея Ивашова, качественное строительство дорог невозможно без актуализации действующих государственных стандартов. В настоящее время они меняются, но недостаточно быстро, не успевая за появлением все новых технологий, начиная от проектирования, заканчивая повседневной эксплуатацией дорог. Также необходимо своевременно обновлять различные подзаконные акты.
«Другая боль дорожников – это конкурсы. Сейчас заказчику требуется выбрать подрядчика с наибольшим снижением начальной максимальной цены. При этом демпингующая организация – не обязательно «Рога и копыта». Минимизирование цены приводит к тому, что работы выполняются некачественно, а иногда и вовсе не могут быть завершены. Соответственно, проект остается нереализованным, а проведение дополнительного конкурса требует дополнительных средств и времени. Необходимо отходить от проведения аукционов к прямым договорам, но для этого необходимо существенно менять все законодательство», – полагает Сергей Ивашов.
Мнение
Максим Хрипунов, директор Департамента «3D-системы автоматического управления TOPCON» ООО «Геостройизыскания»:
– В настоящее время при проектировании и строительстве активно применяются различные сканирующие системы, предназначенные для оперативного сбора данных, на основе которых создаются проекты. Получение реальных данных о поверхности дороги входит в часть задач системного рабочего процесса, включающего работу системы 3D на асфальтоукладчиках и дорожных фрезах. Преимущества такой технологии: быстрый сбор большого количества данных; четко спрогнозированное использование времени, оборудования и материалов; проектирование с учетом всех требований и критериев; выполнение работ по фрезерованию и укладке; работа с переменным слоем; интеллектуальное уплотнение.
Сергей Луценко, генеральный директор компании «Дорианс»:
– Сейчас все говорят о необходимости применения BIM-технологий при проектировании дорог. Эту позицию мы поддерживаем и в своих проектах задействуем информационное моделирование. Но в целом, чтобы эти технологии действительно показали свою эффективность, важно их задействовать всем, а не только проектировщикам. Сейчас, к сожалению, они почти не используются при согласовании с заказчиками, представителями ресурсоснабжающих организаций и др. В частности, специалист может с помощью BIM быстро подготовить проект, но далее экспертиза все равно от него попросит чертежи в PDF-файле. С одной стороны, мы внедряем прогрессивную программу, с другой – барьеры для ее эффективного использования сохраняются.
Михаил Смирнов, продакт-менеджер направления «Ремонт бетона» подразделения строительной химии Master Builders Solutions концерна BASF:
– Пока, на наш взгляд, распространение инновационных технологий в дорожной отрасли идет достаточно медленно. Несмотря на их очевидные плюсы, производителям все еще приходится убеждать дорожников, что подобные подходы оправдывают свою стоимость. В целом же решений, способных обеспечить быстрый и качественный ремонт мостов и дорог, на рынке достаточно много. Но хотелось бы отметить, что ставка должна делаться на комплексное использование существующих решений. В частности, составы для ремонта бетона, его вторичной защиты и гидроизоляции необходимо подбирать с учетом индивидуальных особенностей объекта.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.