Эволюция изысканий: от тяжелого бурения — к цифровым двойникам
Рынок инженерных изысканий сегодня — это поле битвы между сжатыми сроками строительства и фундаментальной геологической достоверностью. О том, как не наступить на грабли техногенных грунтов и почему лазерное сканирование может спасти проект от переделок, — в нашем обзоре.
Инвестиционные проекты все чаще реализуются в стесненных условиях исторической застройки или на слабых грунтах, где ошибка изыскателя может стоить миллиарды. В ответ на эти вызовы компании переходят от «бумажной» геологии к цифровым двойникам. В новых подходах они видят не просто ресурс для ускорения, но в первую очередь гарантии обеспечения безопасности здания на десятилетия вперед.
О ресурсной базе и технологиях
Оснащение в изысканиях — это вопрос профессиональной честности. Николай Олейник, генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ», подчеркивает: заказчик платит не за метры бурения, а за достоверный прогноз. Компания исторически вкладывается в перевооружение: ее парк включает тяжелые установки УРБ для глубокого бурения (до 165 метров) и малогабаритные итальянские буровые Beretta, которые проходят в арки исторических зданий. Для полевых исследований грунтов применяется полный спектр оборудования — от статического зондирования (CPT) до дилатометра Марчетти, который позволяет получать данные о грунте in situ — на месте — с высокой точностью, не нарушая его структуру.
— Что касается программного обеспечения и цифровизации, здесь мы идем в ногу со временем: используем современные геодезические приборы, тахеометры, GNSS-приемники, — отмечает Николай Олейник.
Ключевой тренд последних лет — лазерное сканирование. Это не просто «фотография» местности, а готовый переход к цифровым двойникам, но с одной оговоркой: она должна применяться умно.
— Наземное сканирование дает миллионы точек, идеальную детализацию для сложных фасадов или промышленных объектов, — поясняет генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ». — Мобильное сканирование незаменимо для линейных объектов — дорог, трасс, где раньше приходилось ходить с вешкой неделями, а теперь мы получаем «облако точек» за пару проездов. А технология SLAM — это вообще прорыв для подземных сооружений и зданий, где нет спутникового сигнала.
Как отмечает генеральный директор ООО «РУСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ» Александр Лапыгин, его компания также сфокусирована на цифровой точности, используя в работе технологию наземного лазерного сканирования с 2016 года. Это единственный метод, результаты которого можно хоть как-то проверить без сопоставимых с их получением трудозатрат.
— То есть, грубо говоря, «облако точек» можно сравнить с обмерным чертежом и найти в нем ошибки, а когда обмеры выполнены простой лазерной рулеткой и их результат зафиксирован карандашом на бумажке — сравнить обмерный чертеж просто не с чем, только заново перемерять, — подчеркивает он.
Руководители компаний отмечают экономический эффект от внедрения высоких технологий. Для «ЛенТИСИЗ» лазерное сканирование (наземное, мобильное, SLAM для подземных сооружений) — это способ ускорить и удешевить процесс для заказчика.
— Проектировщик получает не просто топоплан, а готовую трехмерную основу. Это исключает ошибки привязки и необходимость повторных выездов геодезистов, — говорит Николай Олейник.
Александр Лапыгин предупреждает, что сама по себе технология не удешевляет работу:
— Это не ускоряет и не удешевляет процесс ни для нас, ни для заказчика, но кардинально снижает риск ошибки при обмерах (для обмеров вручную этот риск составляет практически 100%) и, конечно, экономит время и трудозатраты на корректировку проектных решений в момент выхода подрядчика на стройплощадку.
Оценка рисков и работа в стесненных условиях
Такая компетенция, как опыт работы в экстремальных геологических и стесненных условиях, для «ЛенТИСИЗ» является «профессиональным ДНК». Вспоминая сложнейшие объекты, Николай Олейник приводит пример из собственной практики времен начала карьеры — гольф-клуб в Сестрорецке. — Там — торфы, слабые грунты, пылеватые пески. Заказчик не хотел тратиться на подъездные пути, а нам нужно было получить качественные образцы. Пришлось применять нестандартное оборудование, буквально вытаскивать керн из болота, не нарушая его структуру, — рассказывает он. — Такая «полевая закалка» потом очень помогает в управлении — сразу видишь, где технология дает сбой, а где объективные геологические сложности.
Сегодня же ключевой вызов — стесненные условия исторических дворов-колодцев в центре города. Выходом становится использование малогабаритной техники и накопленный кадровый потенциал.
— Минимизация рисков для нас — это комплексный подход. Мы сами себе обеспечиваем контроль: от геодезической разбивки до лабораторных испытаний и итогового отчета, — отмечает спикер.
Также Николай Олейник подчеркивает важность преемственности поколений, когда молодые инженеры перенимают опыт у ветеранов, работавших на ликвидации последствий Ташкентского землетрясения и аварии на Чернобыльской АЭС.
Контроль качества и взаимодействие с заказчиком
В «ЛенТИСИЗ» выстроена система трехуровневого контроля: полевой, лабораторный (на площади более 500 кв. м) и камеральная проверка. Здесь гордятся культурой взаимодействия, привитой еще в 1990-е годы при работе с иностранными партнерами.
— Мы стараемся не просто отдать отчет, а сопровождать проект, консультировать всех участников проекта на его последующих этапах, — поясняет Николай Олейник. — Если строители начинают работы раньше выдачи финального документа (а сейчас это частая практика из-за сжатых сроков), мы выезжаем на площадку, уточняем данные по факту, чтобы стройка шла без простоев. Главное, чтобы заказчик понимал: мы с ним в одной лодке, и наша репутация зависит от того, как поведет себя здание через 5, 10, 50 лет.
«РУСЭКО-СТРОЙПРОЕКТ» сделал ставку на формализацию процессов. Александр Лапыгин отмечает, что важнейший элемент контроля — построение системы управления проектом.
— Не зря придумали шаблоны, чек-листы и обязательный контроль в несколько этапов. Конечно, самые развитые системы такого контроля — в авиации, откуда они и распространились, — говорит он.
Компания опубликовала в открытом доступе совокупность чек-листов и описаний бизнес-процессов. Взаимодействие с заказчиками переведено в электронный вид (ЭДО, среда общих данных). Однако Александр Лапыгин признает, что рынок требует гибкости:
— По некоторым важным решениям по проекту мы готовы руководствоваться указанием представителя заказчика, данным устно или в мессенджере. При этом в обязательном порядке дублируем запросы по формальной процедуре, чтобы спустя месяц, но все же получить и формальный ответ, снижающий юридические риски.
В Арктике стартовало испытание инновационного основания для зданий на вечной мерзлоте
На полигоне «Обдорский» (ЯНАО) начался годовой эксперимент по применению профилированной мембраны PLANTER Standard вместо бетонной стяжки в зданиях с проветриваемым подпольем — стандартной для Арктики конструкции. Пилотный проект осуществляется при тесном сотрудничестве Научного центра изучения Арктики и компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Строительство на вечной мерзлоте сопряжено с серьёзными вызовами: из-за потепления климата грунты становятся всё менее стабильными. Так, согласно данным Института мерзлотоведения Сибирского отделения РАН, за период с 1966 по 2020 год среднегодовая температура в Якутске выросла на 4,3 °C, из-за чего мерзлота начинает подтаивать – как следствие, фундаменты зданий проседают.
Как правило, здания и сооружения в арктической зоне возводятся с проветриваемым подпольем – открытым пространством между первым этажом и грунтом. Оно защищает мерзлоту от воздействия тепла, поступающего из зданий. При этом на грунте устраивается покрытие для отвода воды. Традиционно эту роль выполняет бетонная стяжка, срок службы которой в условиях Крайнего Севера не превышает и года.
Основная задача уникального эксперимента по применению профилированной мембраны PLANTER Standard в условиях вечной мерзлоты, стартовавшего на научно-технологичном полигоне «Обдорский», – найти альтернативное и долговечное решение бетонному покрытию. Этот проект – результат тесного сотрудничества Научного центра изучения Арктики и компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Экспериментальное покрытие для отвода воды, выполненное на полигоне, представляет собой «гибкую плиту» —профилированную мембрану с защитным слоем из щебня. Конструкция способна адаптироваться к подвижкам грунта без разрушений.
«Стандартные бетонные решения в условиях Крайнего Севера можно назвать низкотехнологичными – они быстро выходят из строя. Из-за сильных деформаций грунта они часто разрушаются уже в первый год эксплуатации и требуют постоянного ремонта. Эксперимент с устройством «гибкой» плиты – это шанс качественно улучшить технологии строительства и предоставить альтернативное решение для северных регионов», - отмечает Мария Насонова, технический директор подразделения «Полимерные мембраны и PIR» компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Выбор материала PLANTER Standard обусловлен его тремя ключевыми характеристиками. Он сохраняет свою гибкость даже при экстремальных отрицательных температурах – до -45 °C. Его водонепроницаемость исключает проникновение влаги в мерзлый грунт. А срок службы мембраны составляет минимум 60 лет, что в разы превышает ресурс бетонных аналогов в арктических условиях. Кроме того, материал легко монтируется, что особенно ценно при коротком строительном сезоне на Севере.
Эксперимент продлится ровно год — с сентября 2025 по сентябрь 2026 года. За это время специалисты оценят поведение конструкции в течение полного арктического цикла.
Напомним, решения с PLANTER уже доказали свою эффективность в условиях вечной мерзлоты: с применением профилированной мембраны построен новый аэровокзальный комплекс в Магадане.
«Северсталь» представила новую высокопрочную марку стали для мостостроения
"Северсталь" на международной конференции "Дорожное строительство в России: мосты и искусственные сооружения" представила новую марку высокопрочной стали 12Г2НДФБ с классом прочности 460 МПа. Внедрение этого материала в российское мостостроение позволит снизить металлоёмкость конструкций до 10% по сравнению с традиционно используемыми сталями.
На протяжении последних десятилетий в России при строительстве мостов в основном применяются стали класса прочности до 390 МПа, такие как 10ХСНД и 15ХСНД, что сдерживает возможности ресурсосберегающего проектирования и повышает затраты на строительство. Между тем мировая практика показывает, что стали классов 460 МПа и выше применяются в мостовом строительстве стран Европы и Азии, где они обеспечивают снижение веса конструкций и повышение срока их службы.
Ответом на эти вызовы стала новая высокопрочная марка стали 12Г2НДФБ класса прочности 460 МПа, созданная экспертами "Северстали" по разработке новых продуктов и перспективному инжинирингу в тесном взаимодействии с профильными институтами и промышленными заказчиками. Совместно с ООО "Мастерская мостов", ЗАО "Курганстальмост", МАДИ и ВНИИЖТ был реализован комплекс всесторонних испытаний, включавший исследование химического состава и механических свойств проката, подбор сварочных материалов и режимов сварки, оценку антикоррозионной стойкости, а также проверку выносливости сварных балок при циклических нагрузках.
По результатам этой работы было получено положительное заключение экспертов о возможности применения новой марки стали в мостостроении. Использование стали с классом прочности 460 МПа позволит заказчикам значительно сократить массу пролетных строений, снизить транспортные расходы и стоимость опорных частей и фундаментов, уменьшить затраты на обслуживание моста в течение всего жизненного цикла.
В ближайшее время планируется реализовать "пилотный" объект строительства с использованием высокопрочной стали 12Г2НДФБ, а также разработать стандарт организации (СТО), пройти его профильную экспертизу в техническом комитете ТК 465 "Строительство" и зарегистрировать СТО в Федеральном информационном фонде стандартов в установленном порядке. Стратегическая задача - включить стали с классом прочности 460 МПа для мостовых металлических конструкций в Федеральный информационный фонд стандартов.
"Развитие мостовой отрасли требует внедрения современных материалов, способных повысить качество и надежность объектов инфраструктуры. Высокопрочная сталь с классом прочности 460 МПа - это технологическое решение, обеспечивающее снижение металлоёмкости и эксплуатационных расходов, а также возможность реализации более эффективных инженерных решений. Включение данных сталей в нормативную базу даст отрасли дополнительные инструменты для повышения конкурентоспособности и выполнения масштабных инфраструктурных задач", - отметил Сергей Юдин, начальник управления развития продуктов и решений в инфраструктурном и промышленном строительстве "Северстали".