Предложенный советским инженером метод уплотнения грунтов привился за границей и вернулся в Россию как иностранная технология

Одной из главных тем II Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии фундаментостроения», прошедшей в минувшем году в Высшей школе экономики, было строительство на грунтах, имеющих слабую несущую способность. Большой интерес вызвало, в частности, зарубежное оборудование для глубинной стабилизации грунтов и фундаментных оснований, в котором используются глубинные вибраторы. Оказалось, что за границей для увеличения несущей способности грунтов успешно применяется так называемая вибропика, которая может подвешиваться на копровой мачте крана или устанавливаться на экскаваторе. В последнем случае она использует гидравлику экскаватора, что исключает необходимость отдельной гидростанции.

Основной принцип работы вибропики — радиальная вибрация. В ее наконечнике располагается редуктор, который с помощью гидравлического привода вызывает сильную радиальную вибрацию в горизонтальной плоскости. В результате вибропика погружается в грунт, при этом происходит его просадка и уплотнение. Длина наконечника вибропики вместе с редуктором и соединительной муфтой составляет около 8 метров. Он крепится к несущим трубам — так называемым расширительным секциям, каждая из которых добавляет к общей длине по 5 метров. Глубина погружения может превышать 35 метров.
В комплектацию входят также гидростанция, которая приводит в действие всю гидравлику и редуктор, рукава высокого давления — шланги, которыми соединяется вся конструкция, и установка для водной подпитки. Вода подается под давлением на нижний конец вибропики. За час выливается до 70 кубометров воды, что позволяет намного быстрее заходить в грунт и выходить из него. На глубине свыше 20 метров нередко используется боковая водная подпитка.

Виброуплотнение часто используется на намывных и насыпных грунтах, которые отличаются очень слабой несущей способностью. Именно такая технология использовалась, например, при строительстве аэропорта на искусственном острове в Гонконге и для реализации ряда других проектов на намывных территориях в странах Юго-Восточной Азии — Индонезии, Малайзии, Тайване. При этом рассчитывалась рабочая сетка с шагом от 3 до 5 метров, и пику каждый раз погружали в грунт в шахматном порядке. После просадки грунта (как правило, на 15% от длины вибропики) его дополнительно трамбовали. В результате несущая способность грунта возрастала до 10-18 МПа (18 МПа = 200 бар), а при виброуплотнении глубже 20 метров — до 20 МПа и более.

На слабых грунтах, которые не способны уплотняться, используется другая технология — виброзамещение: в грунт добавляется гравий или щебень, которые подаются либо на нижний наконечник вибропики, либо сверху. При этом без применения бетона под землей создаются огромные каменные колонны. Такие колонны не только увеличивают вертикальную и горизонтальную несущую способность грунтов, но и служат для отвода грунтовых вод и защиты от ударных волн при землетрясениях. Подобная технология была успешно применена в Бразилии при строительстве скоростной автотрассы между городами Сан-Луис и Белу-Оризонте. На протяжении 18 километров маршрут этой автотрассы пролегал по заболоченной торфянистой местности Кампо де Периц, мягкие грунты которой представляют собой пластичную, насыщенную водой глину. После того как на этом участке по квадратной сетке с шагом 2 метра было создано 128 тысяч каменных колонн диаметром 800 мм от 8 до 13 метров в глубину, несущая способность грунтов значительно возросла.

Но, как уже давно подмечено, новое нередко оказывается давно забытым старым. Так получилось и на этот раз. Директор Центра инновационных технологий в строительстве ИДПО ГАСИС НИУ ВШЭ, доктор технических наук, профессор Марк Абелев напомнил, что этот метод был предложен еще в 1935 году замечательным советским инженером С.М. Мелкумовым. Такой же вибратор, какой сейчас применяется за границей, опускался на глубину до 25 метров, грунт сотрясался и уплотнялся. В 1944 году ленинградец О.А. Савинов предложил прикладывать вибратор сверху к арматурному каркасу, с помощью которого удобно было вибрировать пылеватые пески. Тогда такое оборудование выпускал Челябинский тракторный завод, но оно было оснащено тросами, и поэтому его трудно было вытаскивать из скважины и погружать в нее. А сейчас, когда за границей стали прикреплять вибраторы к жесткой штанге, они вновь вызвали большой интерес.

«У нас, к сожалению, этот метод сейчас не применяется. И надо использовать все лучшее, что есть за рубежом, для того, чтобы развить его у нас. Этот метод хорош для уплотнения песчаных грунтов», — констатировал Марк Абелев.

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 11 января 2016 г.