Российские компании осваивают новые направления фундаментостроения

Целый ряд новых технологий был продемонстрирован на VII международной научно-практической конференции «Современные технологии, специальная техника и строительные материалы для устройства оснований и фундаментов», прошедшей в Москве в конце мая в рамках выставки строительной техники и технологий bauma CTT RUSSIA. Представленные на мероприятии доклады в основном подтвердили выводы об основных тенденциях в современном фундаментостроении, сделанные накануне конференции директором НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО НИЦ «Строительство» Игорем Колыбиным. По просьбе «Стройгазеты» он прокомментировал комплекс работ в области исследований оснований и фундаментов, механики грунтов и выполнения специальных геотехнических работ, предусмотренных в программе прикладных научных исследований на 202l год, утвержденной ранее Минстроем России. По словам руководителя НИИОСП, традиционно выполнение таких исследований направлено на повышение надежности принимаемых проектных решений оснований и фундаментов вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений, снижение стоимости строительства за счет внедрения новых геотехнологий, поиск новых решений в области исследования свойств специфичных грунтов и методов защиты от опасных инженерно-геологических процессов. При этом особое внимание в текущем году уделяется тематикам НИР, связанным с обеспечением безопасности при городском подземном строительстве, в том числе в рамках существующей исторической застройки. К направлению этого блока НИР и НИОКР можно отнести разработку методики оценки деформаций существующих зданий и сооружений под влиянием образования подземных полостей естественного и техногенного генезиса, методики оптимального армирования основания по струйной технологии, а также прогноз деформаций оснований фундаментов зданий, усиленных по технологии струйной цементации, в зоне влияния глубоких котлованов, исследования исторических бутовых фундаментов, усиленных буроинъекционными сваями.

В тесноте да не в обиде

Именно возможность устройства котлованов поблизости от уже построенных зданий является одним из главных преимуществ технологии «стена в грунте», первопроходцем которой в России стало пермское акционерное общество «НЬЮ ГРАУНД». В стесненных городских условиях эта компания разрабатывает глубокие траншеи шириной 0,6-1,2 метра под бентонитовым тиксотропным бетоном с последующим армированием и заполнением траншей монолитным бетоном. Глубина «стен в грунте» из монолитного железобетона достигает 35 метров. Они применяются при строительстве подземных многоуровневых автостоянок, подпорных стен в транспортных развязках, котлованов станций метрополитена, подземных галерей под улицами с интенсивным движением.

Эта же компания освоила и технологию струйной цементации грунтов, которая тоже отличается отсутствием негативного воздействия на соседние фундаменты и возможностью выполнения работ в условиях городской застройки. Технология состоит в использовании высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта цементным раствором. В результате ее применения образуются колонны из грунтобетона диаметром 600-1400 мм с более высокими, чем у исходного грунта, прочностными, противофильтрационными и деформационными характеристиками. При этом есть возможность задавать прочностные и геометрические параметры конструкций из закрепленного грунта. Этот метод закрепления грунтов применяется при усилении и реконструкции фундаментов, закреплении и армировании «слабых» грунтов.

Технология струйной цементации во многом напоминает технологию устройства анкерных свай ТИТАН, которую продемонстрировала на конференции дочерняя компания немецкой фирмы ISCHEBECK московское ООО «Ишебек Титан». Сначала бурится скважина с промывкой жидким цементным раствором, затем нагнетается густой цементный раствор, а буровая штанга остается в скважине в качестве армирующего элемента сваи. Эти анкерные сваи также можно применять для создания железобетонных «стен в грунте», шпунтовых ограждений и других видов постоянных и временных опорных стен.

Гидроразрывная технология: новый взгляд

Большое внимание уделялось на конференции и применению при городском строительстве гидроразрывной технологии. Если при использовании традиционных способов упрочнения грунтов в процессе инъекции твердеющих растворов структура грунта не нарушается, то при гидроразрыве в зоне нагнетания формируются полости разрывных нарушений, которые при заполнении их связующей композицией создают преднапряжение в грунте, компенсируют вертикальные или горизонтальные деформации. Впервые инъекционное упрочнение грунтов в режиме гидроразрыва было предложено еще в середине 50-х годов XX века французской фирмой Soletanche, однако и доныне эта тема является одной из самых инновационных в фундаментостроении. На VI Петрухинских чтениях «Гидроразрывная технология в геотехнической практике», прошедших за несколько дней до конференции bauma CTT RUSSIA, заместитель директора НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Олег Шулятьев отметил, что без этой технологии сейчас трудно представить строительство в центре города. По его словам, гидроразрывы позволяют защищать здания и сооружения, регулировать напряженное состояние массива грунта. С ее помощью ученые сейчас пытаются изменить философию проектирования фундаментов и вместо того, чтобы подбирать фундаменты под грунты, переходят к закреплению грунта. Ученый привел примеры применения гидроразрывной технологии в практике строительства, включающие компенсационное нагнетание при проходке туннеля, геотехнический барьер, регулирование напряженно-деформированного состояния массива грунта, геомассив и закрепление грунта.

Участники конференции с большим интересом ознакомились с опытом НИИОСП по применению геотехнического барьера по методу компенсационного нагнетания при реконструкции здания Совета Федерации. В результате этой работы стало очевидным, что с помощью геотехнического барьера можно добиться не только нулевых осадок фундамента защищаемого здания, но и его подъема. Все это подтверждает высокую эффективность геотехнического барьера как способа сохранения существующих зданий. При этом отмечалось, что геотехнический барьер эффективно борется с осадками фундаментов окружающих зданий как при откопке котлована, так и с технологическими осадками в процессе устройства ограждающей конструкции.

Метод гидроразрыва успешно использует также санкт-петербургское ООО «Эм-Си Баухеми». Участники конференции высоко оценили опыт этой компании по применению технологии усиления оснований вспенивающимися смолами в России. Продемонстрированная им технология полимерной инъекции MC-Montan через вытягиваемую пику возможна в режиме как низконапорной инъекции (пропитки), так и высоконапорной инъекции (гидроразрыва). Она позволяет уплотнять или укреплять грунтовое основание, поднимать фундаменты и конструкции с помощью полиуретановой смолы, которая вспенивается в 5-30 раз и экологически безопасна для грунтовой воды. В отличие от традиционной цементации, предполагающей использование тяжелой техники и имеющей побочные эффекты в виде низкого уровня точности, длительных сроков твердения, медленного набора прочности и вымывания инъецируемого цемента, метод полимерной инъекции более точен, экономичен и дает быстрый эффект. «То, что я услышал от «Эм-Си Баухеми», — это реально прорывная технология, это реально крутой материал. Для меня это была находка», — так охарактеризовал «СГ» метод полимерной инъекции генеральный директор московского ООО «Русинжект» Александр Глущенко. Вдобавок он предположил, что в ряде случаев этот метод будет еще более эффективен в сочетании с микроцементацией.

Стыковка не любой ценой

Драйвером внедрения новых технологий стал также резкий рост цен на металл, который вызвал повышенный интерес к методам, позволяющим экономить этот ставший непомерно дорогим материал. Не случайно генеральным спонсором конференции выступила инжиниринговая компания «МосМуфта», специализирующаяся на муфтовых соединениях, позволяющих уменьшать расход арматуры в монолитном строительстве и тем самым экономить более 30% от стоимости армирования. Эта технология пока еще не нашла в России такого же широкого распространения, как на Западе. В нашей стране наиболее популярны другие способы стыковки арматуры — внахлест без применения сварки (метод вязки арматуры) и соединение встык методом ванной сварки. И если при ванной сварке перерасход арматуры отсутствует, то при ее соединении внахлест перерасход арматурной стали достигает значительных величин. Избежать ее нерационального использования можно двумя путями. Первый из них предполагает использование для механической стыковки арматуры обжимных муфт, в которые вставляются с двух сторон арматурные пруты и обжимаются непосредственно на строительной площадке гидравлическим прессом. Другой способ состоит из двух стадий. Сначала на концах арматуры резьбонакатной станок накатывает резьбу, а затем производится стыковка прутьев с помощью накручивания и протяжки резьбовой муфты. Новые технологии арматурной стыковки обжимными и резьбовыми муфтами используются пока, в основном, в энергетическом и транспортном строительстве, возведении уникальных объектов, элитного жилья и жилья бизнес-класса, но в скором времени, во многом благодаря значительной экономии металла, могут начать применяться и в массовом строительстве.

ЦИТАТА В ТЕМУ:

Светлана Рубцова, руководитель проектов АО «Нью Граунд»:

«Современные технологии позволяют увеличивать объемы исторических зданий, не нанося ущерба охраняемому объекту и окружающей застройке. Все это дает возможность наделить старые здания современными функциями и дать им вторую жизнь»

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 4 июня 2021 г.