Jet grouting. Укрепляя грунты и фундамент
Технология струйной цементации становится все более востребованной в работах по эффективному укреплению грунтов и усилению фундаментов.
Современные строительство и реставрацию зданий невозможно отделить от вопросов по качественному и быстрому укреплению слабых грунтовых пород, ограждению котлованов, усилению фундаментов. Решить их помогает технология струйной цементации грунта (jet grouting). Принцип данного метода основан на закреплении грунтов путем их размыва и перемешивания высоконапорной струей цементного раствора.
Альтернатива классике
Генеральный директор ООО «УМ Геоизол» (входит в ГК «ГЕОИЗОЛ») Станислав Тарасенко отмечает, что существуют три различные системы струйной цементации грунтов jet grouting. Однокомпонентная (Jet-1 – разрушение грунта и формирование грунтоцементных свай с помощью подаваемого под давление цементного раствора); двухкомпонентная (Jet-2 – грунтоцементная свая формируется с помощью цементного раствора и воздушной струи); трехкомпонентная (Jet-3 – грунтоцементная свая формируется с помощью цементного раствора, воздушной струи и водной струи). «При этом подбор конкретной системы Jet grouting осуществляется на основе тщательного анализа геологических особенностей территории, параметров объекта, необходимых размеров и прочности получаемого грунтоцементного массива, экономической эффективности. Исходя из нашего опыта, могу отметить, что наиболее востребованы в строительной отрасли системы Jet-1 и Jet-2. Группа компаний «ГЕОИЗОЛ» одной из первых в Санкт-Петербурге стала активно применять технологию струйной цементации грунтов Jet grouting для решения сложных геотехнических задач», - подчеркнул он.
Начальник отдела инженерной подготовки производства «Буровые машины» Роман Малышев рассказывает о технологической последовательности работ. В первую очередь производят бурение скважины. Затем в скважину погружают инъектор со специальным калиброванным отверстием – соплом. Потом подают под большим давлением цементный раствор. Далее осуществляют подъем инъектора с одновременным его вращением и формируют сваю нужного диаметра или стенку из свай. «Важным фактором укрепления массива грунта или усиления фундаментов с использованием струйной технологии является возможность поддержания больших давлений до 40-60 МПа. Это предъявляет определенные требования к оборудованию, подводящим трубопроводам и т.д. Так, например, гидравлические буровые установки EGT чаще других применяются в наших проектах именно благодаря их высокой производительности, маневренности и компактным размерам. Это дает нам возможность проводить работы в стесненных условиях и решать широкий круг задач», - отмечает специалист.
«Считаю целесообразным применение, - продолжает тему генеральный директор ООО «НПСФ «Спецстройсервис», к. т. н. Владимир Мишаков, - именно на открытых территориях, с целью улучшения физико-механических свойств грунтов под новое строительство путём нарушения естественной структуры грунта с целью создания элементов грунта с заданными свойствами. Также рекомендовал бы данную технологию для создания противофильтрационных завес вокруг экологически опасных предприятий для исключения проникновения стоков предприятия в естественные водоемы. Возможно применение jet grouting для создания горизонтальных противофильтрационных экранов, однако для реализации данных проектов требуется оборудование и большой технологический опыт»,- предупреждает он.
Кроме того, эксперт не рекомендует данный метод для усиления грунтов под существующими аварийными зданиями, так как подача воды или цементного раствора под высоким давлением может привести к разжижению грунтов, потери их несущей способности и разрушению здания. Для этих целей (усиление грунтов под аварийными зданиями) существует метод компенсационного нагнетания. На строительных объектах Петербурга при усилении грунтов под аварийными историческими зданиями ведущие организации города используют именно данную методику, которая позволила вернуть в строй не одну сотню аварийных зданий.
Отложенный спрос
Для проведения струйной цементации необходимо специальное оборудование: буровые установки, насосы и т.д. Всё оно производится в зарубежных странах. Как отмечают эксперты, оборудование для jet grouting является дорогостоящим, требует внимательного содержания и технического обслуживания, иначе оно быстро выйдет из строя. Обязательна промывка механизмов после использования цементного раствора, смазка узлов соединения.
Как отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов, чаще всего комплексы машин для jet grouting можно увидеть в Москве и Санкт-Петербурге. Это обусловлено наличием подходящей для применения jet grouting геологии. Данная технология позволяет кардинально изменить характеристики грунта, а следовательно и возможность строительства практически на любом основании.
«На период изоляции в 2020 году многие страны были закрыты, что заставило некоторых покупателей ненадолго отложить запланированные приобретения, но после отмены ограничительных мер и открытия строительных объектов большинство ранее обсуждаемых контрактов было заключено. В 2021 году линейка машин XCMG для Jet Grouting пополнилась новой компактной моделью XMZ90 для работы в тоннелях и условиях плотной городской застройки», - сообщил специалист.
Вперед, к минимизации
Стоит отметить, что во многих зарубежных странах технология jet grouting считается одной из основных при работах с подземным пространством. По словам Владимира Мишакова, уровень распространения ее в России пока низкий из-за отсутствия оборудования, отработанных технологий и полной нормативной технологической документации.
Тем не менее, по мнению других экспертов, jet grouting постепенно завоевывает отечественный рынок. Основатель ООО «Оптимум Прайс» Данил Кругов связывает растущую востребованность технологии и с ее с популяризацией и с увеличением количества исполнителей, имеющих весьма дорогостоящие комплексы для реализации подобных проектов. «Иногда доходит до курьёзов. Способы цементации путают, - рассказывает он,- и вполне можно встретить в серьёзной документации упоминание технологии «джет» для реставрации внутри архитектурного комплекса. Однако внутри зданий jet grouting применить невозможно. Машины-монстры и высокое давление способны подмыть не только ослабленный веками памятник архитектуры, но и ближайшую современную застройку».
По словам эксперта, сейчас используются только крупные комплексы, работающие в котлованах, на открытых площадках. Из-за своей дороговизны в России часто покупаются машины, бывшие в употреблении в Европе, стоимость, как правило, начинается от 600 тыс. евро. Минимальный комплект можно было собрать в 2018 году за 25 млн.рублей, но с тех пор ценник вырос. Для работы на объекте многоэтажной застройки требуется 2-4 комплекса, работающих параллельно. Оборудование слишком сложное для того, чтобы сдавать или брать его в аренду. При этом идея развития «карманного» джет-граутинга, способного создавать грунтоцементые сваи диаметром 600-1200 мм под основаниями существующих зданий является нерешённой перспективной задачей. Струйная цементация вытесняет сваи, анкера и прочие способы усиления оснований. «Если вышеупомянутый вариант мини-джета будет изобретён, то сфера применения технологии, несомненно, расширится и можно будет усиливать даже памятники архитектуры», - подчеркнул Данил Кругов.
Мнение
Игорь Мурашов специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру»:
Jet grouting относится с к специализированным видам работ, а следовательно, это дорогостоящее оборудование требует наличия в штате высококвалифицированного персонала. В случае если необходимо разовое выполнение работ в рамках проекта, то лучше привлечь компании с опытом работы. Что касается предложений по лизингу, то наша компания ООО «СюйГун Ру» совместно со СберЛизингом разработали эксклюзивную программу скидок на технику XCMG при оформлении в лизинг. Программа действует на всей территории РФ при покупке у любого официального дилера ООО «СюйГун Ру».
ROSSTRO-VELOX: экономия и энергоэффективность
Технология ROSSTRO-VELOX обеспечивает высокое качество и скорость строительства при значительном снижении затрат, а также повышает энергоэффективность возведенных объектов.
ROSSTRO-VELOX – это технология монолитного строительства с утепленной несъемной опалубкой из щепоцементной плиты. Может применяться при возведении как высотных, так и малоэтажных жилых домов, офисных, производственных зданий, торговых комплексов и т. д. В соответствии с ней, при строительстве дома в ходе одного производственного процесса проводится монтаж опалубки и утепление здания. Благодаря совмещению существенно сокращаются сроки, трудозатраты и стоимость строительства.
Комплексное производство
Технология была разработана в середине прошлого века австрийской семейной фирмой VELOX WERK GmbH. Затем она распространилась в ряде других европейских стран под брендом VELOX. В 1999 году ФПГ «РОССТРО» получила подряд на строительство коттеджного поселка в Сосновом Бору (Ленобласть), где впервые применила данную технологию. Она оказалась настолько эффективной, что в 2003 году компания открыла в Кингисеппе первый завод по выпуску щепоцементных плит VELOX. Также «РОССТРО» совместно с австрийскими партнерами стала патентообладателем и совладельцем этой строительной системы, которая получила название ROSSTRO-VELOX.
В настоящее время на трех производствах ФПГ «РОССТРО» в Кингисеппе производится полная номенклатура данной продукции. Все плиты имеют стандартный размер 2000х500 мм. Их толщина составляет 25, 35, 50, 75 мм. Они легко комбинируются с металлическими, деревянными, кирпичными и панельными конструкциями. Материал опалубки позволяет воплощать сложные архитектурные формы и декоративные элементы фасада.
Кроме того, с 2016 года «РОССТРО» выпускает щепоцементные блоки. Они предназначены для устройства ограждающих строительных конструкций. Производится четыре вида продукции. Это полнотелый блок с размерами 190х190х390 мм (ширина / длина / высота), пустотный с аналогичными параметрами, а также пустотные с размерами 120х190х390 и 90х190х390 мм.
Щепоцементные плиты и блоки имеют поверхность различной степени шероховатости, открытую пористую структуру, способствующую хорошему сцеплению с кладочным раствором и нанесению штукатурного слоя на поверхность стен.
Стоит отметить, что в домах, построенных по технологии ROSSTRO-VELOX, очень часто делается ребристое монолитное перекрытие. В качестве несъемной опалубки применяются пустотные короба перекрытия, которые также выпускаются «РОССТРО». Их размер определен размером плит и составляет 200х50 см. В зависимости от пролета и нагрузки на перекрытия короба выпускаются стандартной высотой 170, 220, 260 мм для пролетов до 7,7 м. При пролетах до 14 м высота коробов определяется дополнительным расчетом.
Кроме того, для крепления щепоцементных плит «РОССТРО» наладило производство металлических стяжек. Выпускаются пять их видов: односторонние, двухсторонние, для перекрытия, промежуточные, для ростверка. Размеры стяжек зависят от проектных данных конструкций. Таким образом, компания может обеспечить подрядные организации и граждан, занимающихся индивидуальным строительством, полным комплектом материалов, необходимых в работе.
Фактор экономии
Специалисты отмечают, что в настоящее время технология ROSSTRO-VELOX сохраняет свою популярность и востребованность. Это связано с тем, что она обеспечивает высокое качество и скорость строительства, при экономии финансовых и трудовых затрат. Данный фактор очень важен как для массового, так и индивидуального домостроения.
В частности, для Петербурга и Ленобласти себестоимость строительства коробки дома площадью до 200 кв. м с использованием этой технологии у подрядчика составляет около 9145 рублей за 1 кв. м; если работать собственными силами – 6804 рублей. Это существенно дешевле по сравнению с другими вариантами, подчеркивают представители «РОССТРО». Проведенные расчеты показывают, что себестоимость строительства домов по технологиям монолитного строительства в несъемных опалубках других производителей получается дороже на 8–24%, из газобетона – на 43%, из пенополистиролбетона – на 35%, а из кирпича – на 85%.
Работы по технологии ROSSTRO-VELOX позволяют достичь экономии как при проектировании и возведении объектов, так и на стадии их эксплуатации. В частности, отсутствие мощной крупногабаритной подъемной техники, незначительная по размеру стройплощадка – существенно снижают себестоимость строительства. Компактность и низкий вес материала позволяют значительно экономить на транспорте, фундаментах и меньшем армировании конструкций. Стена ROSSTRO-VELOX толщиной 340 мм полноценно заменяет метровую стену из эффективного кирпича, увеличивая полезную площадь здания. На стройплощадке не надо организовывать складирование материала. Все, что поступает на стройку, тут же идет в работу.
Кроме того, при использовании щепоцементных плит можно сэкономить время при внешней отделке дома. При соблюдении аккуратности построенная коробка максимально подготовлена под чистовые работы. Штукатурка крепко схватывается с поверхностью плит, что значительно увеличивает сроки между ремонтами.
Сохранить тепло
Другие немаловажные преимущества технологии ROSSTRO-VELOX – это экологичность и энергоэффективность. Основа щепоцементных плит – еловая щепа. Пористая структура обеспечивает отличный воздухообмен, в помещениях создается микроклимат, как в деревянном доме. В процессе эксплуатации здание не выделяет в окружающую среду никаких вредных, загрязняющих веществ.
Кроме того, высокое сопротивление теплопередаче наружных щепоцементных стен ROSSTRO-VELOX позволяет на 40% снизить расходы на отопление домов. Эта особенность подтверждена исследованиями специалистов. За счет своего состава плита и утеплитель не пропускают внутрь дома холод или жару с улицы. Также монолитная структура без швов и стыков исключает появление «мостиков холода», образующихся при строительстве из блочных материалов. Стоит добавить, что толщина теплоизоляционного слоя легко варьируется в зависимости от нормативных требований по теплотехнике и пожеланий заказчика. Причем при изменении толщины утеплителя можно существенно уменьшить теплопотери, при незначительном удорожании материала.
Таким образом, объекты, построенные по данной технологии, можно считать соответствующими всем требованиям «зеленого» строительства и внедряемым стандартам энергоэффективности. Кстати, в настоящий момент материалы ROSSTRO-VELOX все активнее задействуют и в капитальном ремонте многоквартирных домов. Сформировавшийся тренд свидетельствует о действительно положительном эффекте применения этой технологии.
Мнение
Владимир Мамсуров, президент ООО «Велокс-Лайф»:
– Для ответа на главный вопрос – о соответствии домов VELOX нормативу энергосберегающего здания – несколько лет назад мы провели эксперимент. В построенном нами в Подмосковье одноэтажном жилом доме с мансардой, общей площадью 165 кв. м, до заселения людей в помещениях установили контрольное оборудование и электрические нагреватели с автоматическим режимом. Также мы рассчитали немецкий норматив энергосбережения для такого объекта. Показания снимались бесперебойно в течение месяца (а это был февраль) два раза в день: в 10:00 и в 22:00. В итоге фактическое потребление электроэнергии за месяц превысило немецкий норматив в 8480 кВт всего на 1%, что лежит в зоне погрешности подобных измерений. Учитывая то, что эксперимент и замеры проходили в отсутствие жильцов, данной погрешностью можно пренебречь, поскольку известно, что проживание семьи в доме автоматически приводит к повышению температуры на 3-4 градуса, давая соответствующую экономию отопления.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.