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.
Строить, не разрушая
Одной из причин частичного или полного разрушения конструкций возводимых объектов и окружающих строений являются деструктивные изменения грунтовых оснований. Контроль за их состоянием осуществляется при помощи геотехнического мониторинга (ГТМ).
Опыт последних десятилетий доказал, что слабые грунты и наличие окружающей застройки, пусть даже старой, не являются блокирующими ограничителями для строительства самых современных объектов. Высотные здания и подземные этажи перестают быть экзотикой, и их возведение вполне может производиться без ущерба для соседних строений. Это принципиально отличает сегодняшнюю ситуацию в России от начала 1990-х.
Начало пути
«В конце 1900-х и начале 2000-х годов в центре Санкт-Петербурга были зафиксированы случаи негативного воздействия нового строительства и реконструкции на здания окружающей застройки», – отмечает старший инспектор КГИОП Ростислав Петров. Причинами, по его словам, следует считать несовершенство методов геотехнических расчетов (в отдельных случаях пренебрежение ими) и отсутствие эффективных технологий, точнее – самое начало их освоения на российском строительном рынке.
У многих отложился в памяти первый этап строительства ТЦ «Галерея» у Московского вокзала, повлекший ущерб окружающей застройке. По словам профессора СПбГАСУ, д. т. н. Рашида Мангушева, французский подрядчик тогда применил неподходящую технологию устройства свайных оснований. «Производилось выбуривание из трубы большого диаметра без учета того, что грунты в Петербурге – тиксотропные, имеющие свойство обретать плывунное состояние», – отмечает он. Стало происходить затекание грунта из-под соседних оснований, которые в итоге разуплотнились, и когда в этом грунте начали отрывать котлован и производить вибрационное погружение шпунта, по соседним домам пошли трещины.
Развитие технологий
С тех пор определенный опыт приобрели и строители, и контролирующие органы. В практику вошли технологии, позволяющие предотвращать подобные негативные явления; в частности, стали заниматься ГТМ. Проведение этих работ позволяет в динамике отследить состояние грунтового основания возводимого объекта и соседствующих с ним строений. Данные геотехнического прогноза дают возможность выработать рекомендации по устранению порой неожиданно возникающих проблем.
Технологии геомониторинга развиваются достаточно активно, позволяя решать все более сложные задачи. Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев обращает внимание на недавнее появление интерферометрических радаров и оптоволоконных датчиков. «Первые могут обнаруживать щели с точностью до долей миллиметра, а вторые нужны больше в качестве «сигнализации», они реагируют на растяжение и оповещают о необходимости обратить внимание на определенный узел», – отмечает он.
Начальник отдела мониторинга и геодезического контроля ООО «Строй-Эксперт» Дмитрий Егоров отмечает появившуюся в последнее время тенденцию к использованию в целях получения информации о напряженно-деформированном состоянии объекта оборудования, ранее не имевшего отношения к задачам геотехнического мониторинга. «Примером является применение эффекта вынужденного рассеяния Мандельштама – Бриллюэна в волоконно-оптических линиях, измерения деформаций, показателей температуры и давления на протяженных объектах», – говорит он, замечая, что положительный опыт применения данной технологии в России уже есть.
«В последнее время набирают обороты специальные спутниковые ГНСС-приемники, тензометры, электронные тахеометры с автоматическим наведением и дистанционным управлением, датчики температуры и давления, которые стационарно монтируются на объекте мониторинга и через сеть обмена данными подключаются к серверу управления, а также гидростатические нивелиры и инклинометры», – рассказывает генеральный директор ООО «Строй-Проверка» Вячеслав Гиндин. Эксперт отмечает возможность применения этого оборудования как отдельно, так и в качестве составных элементов полной автоматизированной системы геоинформационного мониторинга на площадке нового строительства.
«Автоматизированные системы, выводящие данные с большого количества датчиков на единый монитор, пока применяются редко по причине их высокой стоимости», – констатирует Рашид Мангушев. По его словам, несмотря на наличие возможности ведения наблюдений за объектом строительства даже со спутников, в большинстве случаев они сегодня ведутся с помощью более простых и экономичных методов. С ним соглашается генеральный директор ООО «БЭСКИТ», к. т. н. Сергей Пичугин, отметивший, что в практике возглавляемой им компании требование о применении таких инновационных технологий геомониторинга встретилось за 25 лет работы только дважды.
Трудности выбора
Рынок услуг геотехнического мониторинга в Петербурге нельзя назвать перенасыщенным, но при этом участников достаточно много.
Сергей Лазарев рекомендует основывать выбор подрядчика в первую очередь на сфере компетенций организаций: «Существует несколько направлений, и какие-то компании могут специализироваться на создании пьезометрических скважин и вибрационном контроле, а кто-то занимается геодезическими вопросами (контролем за раскрытием щелей, за осадками, кренами зданий)».
Сергей Пичугин сетует, что сегодня ни кадровый состав, ни наличие современных приборов не являются критерием отбора подрядчика. «Главный фактор – это наименьшая стоимость. Застройщики мечтают, чтобы эти работы вообще выполнялись за еду», – иронизирует он. Хотя для работы в этой сфере в Петербурге требуется высочайшая квалификация. «Наш город находится в дельте реки Невы, и грунты характеризуются инженерно-геологическим напластованием», – отмечает Рашид Мангушев. К факторам, осложняющим ведение геотехнических работ в Петербурге в целом, он также относит необходимость устройства свай большой длины, обусловленную геологическими особенностями территории: «Мы применяем сваи длиной 20–30 м, а при строительстве «Лахта Центра» их длина доходила до 65 м».
Востребованность
Говоря об уровне спроса на услуги по проведению геотехнического мониторинга, участники рынка высказывают разные позиции. Вячеслав Гиндин отмечает его безусловный рост. «Пришло понимание того, что пренебрежение элементарными нормами строительной безопасности при возведении новых и реконструкции имеющихся сооружений может привести к невозможности нормальной эксплуатации объектов и техногенным катастрофам», – считает он. Эксперт отмечает, что прогрессирующие осадочные и силовые трещины в конструкциях, а также деформации оснований зданий и сооружений, попадающих в зону строительства нового объекта, встречаются в Петербурге довольно часто.
С ним соглашается Сергей Лазарев: «Особенно большой всплеск мы почувствовали два года назад, когда усилился контроль за исполнением требования о необходимости геомониторинга при ведении работ в 30-метровой зоне вокруг существующей застройки».
Менее оптимистично высказывается Дмитрий Егоров: «Спрос на услуги ГТМ растет и количественно, и качественно, но в основном на технически сложных и уникальных объектах строительства или эксплуатации». При этом по более простым, гражданским зданиям спрос, по его мнению, падает, и это связано с общей неопределенностью на рынке жилищного строительства. «За последние годы спрос на мониторинг не изменился. Город строится, и вести его необходимо», – считает Сергей Пичугин.
И все же – не панацея
Ведущие организации при проведении ГТМ в качестве основной задачи видят не измерения как таковые, а формирование на их основе рекомендаций для решения возникающих проблем. «Геомониторинг обязательно должен быть связан с геотехническим сопровождением, ведь значение имеет не столько фиксация осадки, сколько расчет ее неравномерности, своевременное выявление превышений предельно допустимого уровня», – уверен Рашид Мангушев.
По его словам, выводы после проведения такого анализа могут последовать самые разные. В некоторых случаях достаточно вовремя остановить отрывку котлована, тем самым дав возможность осадке стабилизироваться. Но порой возникает необходимость в более существенных мерах – усилении фундаментов окружающих стройку зданий, замене используемой техники, замене технологий и плана производства работ.
Мнение
Сергей Пичугин, генеральный директор ООО «БЭСКИТ»:
– Наша визитная карточка в области геомониторинга – это строительство второй сцены Мариинского театра. Мы вели наблюдения в течение пяти лет и в ходе работы получали удивительные результаты. Бригаду возглавлял замечательный наш главный геодезист, к. т. н. И. М. Репалов, бывший заведующий кафедрой геодезии СПбГАСУ.
Вячеслав Гиндин, генеральный директор ООО «Строй-Проверка»:
– Измерения деформаций оснований фундаментов и несущих конструкций должны проводиться не только в период строительства, но и в период эксплуатации, до достижения условной стабилизации 3 мм в год, что соответствует требованиям ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Петербурге». Мы осуществляли комплекс работ по ГТМ во время эксплуатации как жилых многоквартирных домов (к примеру, по адресу ул. Беринга, 1), так и общественных зданий (например, на Выборгском шоссе, 22). Сейчас мы ведем мониторинг эксплуатации ЖК Master на Серебристом бульваре, а также окружающей застройки.
Дмитрий Егоров, начальник отдела мониторинга и геодезического контроля ООО «Строй-Эксперт»:
– Вовремя зафиксированное изменение состояния объекта всегда является отправной точкой для принятия оперативных решений об изменении технологии строительства или эксплуатации, для осуществления мероприятий, направленных на компенсацию таких явлений и остановку их развития в будущем. Нам приходилось принимать самые разные меры – от усиления конструкций фундаментов до глобальных пересмотров проектов.
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Был у нас один серьезный гидротехнический объект, где мы проводили ГТМ. Там своевременное обнаружение деформаций причальной стенки в сторону акватории остановило необратимые последствия для стройки в целом. Проектировщики оперативно пересмотрели проектные решения, и ситуация стабилизировалась. Считаю, что заказчик не понес больших убытков только благодаря геомониторингу.
Экологический аспект
Эксперты рекомендуют застройщикам не экономить на экологических изысканиях и проводить их в наиболее комплексном объеме.
Инженерно-экологические изыскания являются обязательным этапом подготовительных строительных работ. Специалисты оценивают состояние окружающей среды и дают прогноз потенциальных перемен, связанных с появлением в данной местности того или иного объекта.
Оценить обстановку
По словам генерального директора компании «КБК Проект» Василия Костина, согласно действующему законодательству, заключение экологов нужно при строительстве любого объекта кроме малоэтажных (до 3 этажей) домов, для проживания одной семьи, и сопутствующих построек. «Застройщику важно понимать все нюансы местности, для того, чтобы избежать форс-мажорных ситуаций во время проведения работ. Особенно это актуально, когда стройка идет на сложной пересеченной местности. Комплексная инженерно-экологическая экспертиза состоит из 15 основных пунктов и может занять несколько недель, а то и месяцев. Но полные экспертизы, учитывающие абсолютно все факторы влияния окружающей среды, проводятся достаточно редко – обычно в том случае, когда речь идет о крупных промышленных объектах или массовой жилой застройке», – добавляет он.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов», эксперт негосударственной экспертизы результатов инженерных изысканий Сергей Лазарев также отмечает, что экологические изыскания включают в себя большой комплекс полевых работ и лабораторных исследований. Но наиболее стандартные работы состоят из радиационного обследования, измерения уровня шума, инфразвука, вибрации и электромагнитных полей. Кроме того, почти всегда проводится отбор проб грунтов, грунтовых вод, иногда донных отложений, которые должны исследоваться в лаборатории.
Востребованность тех или иных работ зависит от специфики территории исследований и особенностей объекта. Например, как рассказывает заместитель генерального директора АО «ПНИИИС» Сергей Сергеев, если на участке местности присутствуют насыпные или биогенные грунты, то в таком случае необходимо выполнять газогеохимические исследования грунтового воздуха. Мощность насыпных и биогенных грунтов будет определять объемы данных исследований.
«На этапе выполнения полевых работ используется оборудование для фиксации экологического состояния объектов окружающей среды, в том числе подручный инвентарь и буровая техника для опробования объектов окружающей среды, дозиметры и радиометры для радиационно-экологических полевых исследований. Лабораторные исследования компонентов окружающей среды выполняются с использованием специального оборудования: атомно-эмиссионные спектрометры, жидкостные и газовые хроматографы, системы капиллярного электрофореза. На этапе камеральной обработки данных и написания отчета используются пакеты программ для статистической обработки информации и графические редакторы для построения», – говорит Сергей Сергеев.
Комплексный подход
По мнению специалистов, наиболее полноценную картину состояния окружающей среды и местности дает комплексное исследование. При этом важно, чтобы его проводили настоящие профессионалы.
По словам Сергея Лазарева, конкуренция среди изыскателей сейчас очень высока. «Особенно это чувствуется в периоды экономического спада в строительном секторе. Экологические изыскания, как правило, отдают в одни руки в составе всего комплекса изыскательских работ, и в данном случае у нас есть преимущество, так как мы выполняем все инженерные изыскания для проектирования, а не только инженерно-экологические», – подчеркивает он.
По словам Василия Костина, в настоя-щее время, к сожалению, далеко не каждый застройщик заинтересован в комплексных изысканиях. Большинству важна правильная документация, чтобы поскорее получить разрешение на строительство. Неудивительно, что наиболее частые запросы в фирмы, занимающиеся инженерно-экологическими изысканиями, сво-
дятся именно к анализу и подготовке строительной документации и ее согласованию с государственными структурами. На рынке инженерно-экологических изысканий существует огромное количество фирм, предлагающих исключительно «бумажные» работы, без качественно проведенных полевых и лабораторных исследований, что впоследствии приводит к серьезным проблемам.
«Известны многочисленные случаи, когда в неучтенные пустоты провалились люди и строительная техника. Суды завалены исками от эксплуататоров зданий, которые опять же из-за неучтенных движений почв и грунтов «поплыли» и дали трещины. Кроме того, сейчас, когда государство серьезно озаботилось вопросами экологии, нередки случаи, когда та или иная стройка просто замораживается из-за несоблюдения экологических норм. А это серьезные расходы как для строителя, так и для заказчика. Поэтому нет смысла экономить на такого рода изысканиях. Тем более, что стоят они относительно недорого на фоне общей стоимости строительства», – резюмирует Василий Костин.
Мнение
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов», Сергей Лазарев:
– Если сравнивать Петербург с крупными промышленными городами России, то думаю, что экологическая ситуация у нас относительно неплохая. По большому счету, основные проблемы Северной столицы, прилегающих районов Ленобласти связаны с незаконными свалками мусора и отсутствием инфраструктуры переработки отходов.