Нормативы, регламентирующие изготовление и контроль свай, безнадежно устарели

9-10 сентября в Москве во второй раз прошла международная научно-практическая конференция «Свайные фундаменты: тенденции, проблемы и перспективы развития», организованная Международной ассоциацией фундаментостроителей. Выступивший на ней директор центра инновационных технологий в строительстве, профессор, доктор технических наук Марк Абелев отметил, что расчеты по действующим СНиПам, ограничивают деятельность инженеров. Часто те из них, которые конструируют не по СНиПам, находят более экономичные решения, чем те, которые руководствуются нормативами. По его словам, в отличие от зарубежных нормативных документов, большинство российских СНиПов давно не перерабатывались, поэтому проекты иностранных конструкторов более экономичны.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОБОКУ

Прежде всего, отсталость российской нормативной базы проявляется в высокотехнологичном высотном строительстве. Именно в нем последнее время сваи востребованы больше всего, потому что время, когда строители забивали их, что называется, направо и налево, мало задумываясь об экономии, прошло. Теперь же, когда основание проектируемого объекта не должно быть высокопрочным и грунты под ним простые, использовать дорогостоящие сваи становится нецелесообразно, а вот под небоскребами им самое место. Тем не менее и здесь есть возможность сэкономить на сваях, которая пока не учитывается в российских стандартах.

Как отметил заместитель директора по научной работе НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, кандидат технических наук Олег Шулятьев, отечественные нормативные документы предписывают выполнять оценку несущей способности буронабивных свай в скальных грунтах как свай-стоек. Однако, мировой и отечественный опыт последнего десятилетия говорит, что буронабивные сваи в скальных грунтах работают как висячие и передают нагрузку на скальные грунты по боковой поверхности. Результаты испытаний свай в скальных грунтах показали, что в подавляющем большинстве случаев пята сваи, без проведения специальных мероприятий по подготовке забоя, в работу не включается. В связи с этим, по мнению Олега Шулятьева, целесообразно пересмотреть подход в нормативных документах по учету сопротивления буронабивных свай в условиях скальных грунтов под нижним концом сваи.

Учет работы свай по боковой поверхности в скальных грунтах позволил существенно сократить длину свай на различных участках строительства Москва – СИТИ. Если на участках первой очереди строительства длина свай составляла 30 метров, то на участках последней очереди – менее 10 метров, а длина свай для строящейся сейчас башни «One Tower» составляет 6,35 метра. Благодаря такому подходу количество свай на одном из объектов в Екатеринбурге помог уменьшить количество свай вдвое – с 4000 до 20000 штук. Экономия налицо, однако расчеты ученых, в соответствии с которыми она была достигнута, носят рекомендательный характер, и чтобы включить их в проект необходимо разработать специальные технические условия. На вопрос, проводился ли анализ зарубежных нормативных документов, и коррелируют ли полученные в результате исследований результаты расчетов с рекомендациями зарубежных коллег, Олег Шулятьев ответил утвердительно. «Нас удивляло, что за границей все учитывают сопротивление по боковой поверхности, а мы не могли здесь никак пробить. Нам требовались свои доказательства на основе своих экспериментальных данных», – добавил ученый.

ОЦИФРОВАННОЕ АРМИРОВАНИЕ

Не заслуженно обойден вниманием в нормативной литературе и метод армирования просадочных толщ вертикальными элементами, который, по словам заведующего лабораторией свайных фундаментов НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, кандидата технических наук Ивана Попсуенко довольно широко применялся на территориях с просадочными грунтами. Выполненные сотрудниками НИИОСП долговременные широкомасштабные экспериментальные исследования послужили основой для внедрения метода армирования просадочных толщ шлаконабивными сваями на десятках объектов в городе Запорожье и при строительстве здания в городе Душанбе. Отмечается применение этого метода и сейчас, однако несмотря на его бесспорные экономические и в некоторых случаях технические преимущества по сравнению со свайными фундаментами, он до сих пор не освещен в полной мере в действующих нормативных документах. В СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» предлагается рассчитывать армированные вертикальными элементами массивы по формулам, не учитывающим взаимодействие грунта с армирующими элементами, что в ряде случаев может привести к нерентабельным или ненадежным решениям. Кроме того, в этом своде правил не учтены особенности расчета армированных массивов в просадочных, слабых и насыпных грунтах.

Иван Попсуенко отметил, что основополагающие работы по теории и практике армирования грунтов были проведены в 70-е годы прошлого столетия, когда численные методы не были столь развиты применительно к геотехнике, поэтому им была предпринята попытка численного моделирования армированного массива. Он убедился, что проведенные им ранее экспериментальные исследования взаимодействия армированных массивов с лессовыми грунтами естественной структуры при просадках их от собственного веса могут служить основой для численного моделирования, в том числе для совершенствования нормативных документов по проектированию армированных вертикальными элементами просадочных грунтов.

Говоря о перспективности метода армирования, ученый подчеркнул, что он не агитирует отказаться от свай, однако есть объекты, при строительстве которых применение этого метода будет целесообразно. В частности, к такому выводу он пришел в результате опытных работ по армированию грунта каменными столбами в пойме реки Сейм под градирни Курской атомной станции.

ЕСЛИ КОПНУТЬ ГЛУБЖЕ

Также нуждаются в обновлении нормы, регламентирующие как изготовление, так и контроль свай. О необходимости такого контроля говорил на конференции Олег Шулятьев, анонсируя выход в свет второго издания своей монографии «Основания и фундаменты высотных зданий»: «Чем интересна на мой взгляд эта книга? Тем, что она посвящена не только вопросам, касающимся конструирования и проектирования, но вопросам технологии и контроля качества выполнения работ. И я считаю, что тот, кто проектирует, должен полностью, с самого начала расчета до выполнения работ контролировать весь процесс».

Пока же, как выяснилось на конференции,  с контролем свай в России настоящая беда. Марк Абелев, например, будучи проездом в подмосковных Люберцах, обратил внимание на то, что рабочие разбивали лежащие на земле сваи. Из разговора с ними выяснилось, что они делят каждую сваю на четыре части, и потом эти кусочки по отдельности забивают в землю. И все потому, что заказчикам нужны не целиком забитые сваи, а лишь бы из земли что-то торчало.

О другом не менее возмутительном случае сообщил в своем докладе генеральный директор ООО «ОЗИС-Венчур», кандидат технических наук Алексей Улыбин. Недавно ему предложили обследовать производственное здание в городе Колпино Ленинградской области. В 2007-м году, когда здание приобреталось, его уже обследовали с помощью шурфов, и судя по отчету, обнаружили под ним семь девятиметровых свай. В 2014-м году, когда здание надо было надстроить, опять же, выкопав шурфы, обследователи зафиксировали только две сваи. И наконец в 2019-м году, при усилении здания, свайный фундамент не был обнаружен вообще. Проведенное Алексеем Улыбиным обследование показало, что, действительно, 5-этажное, стоит без свайного фундамента на глинистых, сверху плотных грунтах, а фундамент пирамидальной формы, который уплотнил их, залит в грунт.

Подобные казусы стали возможными потому, что, как отмечалось на конференции, контролировать качество свай, которые находятся в фундаментах глубокого заложения, затруднительно. Методы их прямого испытания под статической и динамической нагрузкой трудоемки и дорогостоящи, поэтому применять их к большому количеству свай, как правило, не удается. На помощь должны прийти современные геофизические методы исследования. Именно они используют косвенную оценку качества свай, позволяющую составить общее впечатление о свайном поле и выбрать такие сваи, которые надо подвергнуть испытанию. Однако широкому распространению этих методов мешают отсталость нормативной документации.  Самый распространенный из них – поверхностный сейсмоакустический метод исследования свай. Он заключается в том, что в оголовке сваи возбуждается ударная волна, которая отражается от неоднородностей и конца сваи. Как рассказал технический директор ООО «СпецГеоТрансПроект», кандидат физико-математических наук Владимир Капустин, этот способ позволяет определять многие параметры сваи, но регламентировано определение, как правило, лишь двух параметров – сплошности сваи и ее длины. Эксперт отметил, что во всем мире существуют стандарты проведения этих работ, но в России, к сожалению, такого стандарта нет, поэтому приходится ссылаться только на зарубежные стандарты – американский и европейские.   

Помимо длины и сплошности, геофизики разработали различные приемы, которые позволяют оценивать и другие параметры, например, контакт сваи и грунта. Если свая неплотно прижата к грунту или под ее пятой находится шлам, то ее несущая способность будет ниже. Общий принцип методики состоит в том, что чем хуже контакт, тем выше энергия отклика, регистрируемого установленным на свае датчиком. Но по словам Владимира Капустина приемы определения контактных условий для железобетонных свай не регламентированы, и, хотя применяются в строительстве, но ссылаться обследователям не на что.

Отсутствуют и нормативы, необходимые для широкого применения метода динамико-геофизических испытаний, о котором рассказал ведущий научный сотрудник Федерального государственного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций» (ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) МЧС России Геннадий Нигметов. Эта методика предусматривает использование широкополосных датчиков, позволяющих зафиксировать спектр колебаний, по которому можно судить о жесткости конструкции или грунтового массива: там, где грунты похуже, частота собственных колебаний уходят в низкочастотную область. Однако, по словам эксперта, действующий ГОСТ по обследованию не содержит необходимых для этого критериев. А в методике МЧС России критерии даны не в виде частоты собственных колебаний, а в виде периода, тогда как на самом деле именно квадрат частоты собственных колебаний пропорционален жесткости. Геннадий Нигметов предложил разработать нормативно-методические документы, обеспечивающие снижение уязвимости системы «грунт фундамент сооружение» на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации. По его мнению, такая возможность в ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) МЧС России имеется.

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 25 сентября 2020 г. (в сокращении)

На снимке: в завершение конференции заместитель директора по научной работе НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, кандидат технических наук Олег Шулятьев вручил авторский экземпляр второго издания своей монографии «Основания и фундаменты высотных зданий» начальнику проектно-исследовательского отдела ОАО «Буровая компания «Дельта» (Беларусь) Карине Синило за доклад на тему «Опыт производства работ при устройстве буронабивных свай по технологии CFA на объекте Газпром-центр г. Минск»

Фото автора