1 стр. из 1

В 2005 г. только объем жилищного строительства в Санкт-Петербурге превысил 2 млн. кв. м. При этом строительство части объектов (более 30 %) осуществлялось в стесненных условиях и непосредственном примыкании к существующим зданиям.

Известно, что для Санкт-Петербурга характерны большая мощность слабых водонасыщенных тиксотропных грунтов, их значительная неоднородность в плане и по глубине как по составу, так и по основным физико-механическим и прочностным свойствам.

В центральной части города относительно прочные моренные отложения залегают на глубинах до 30 м и выше от дневной поверхности. При производстве работ нулевого цикла в Санкт-Петербурге приходится учитывать свойства грунтов надморенной толщи, представленной позднеледниковыми и послеледниковыми озерными и морскими отложениями. Часто именно эти грунты служат основанием фундаментов мелкого заложения, в них располагается большая часть тела свай трения при устройстве свайных фундаментов.

Для этих грунтов (при использовании их в качестве оснований) характерны следующие процессы:
а) большие, неравномерные, длительно незатухающие осадки зданий и сооружений и окружающей территории;
б) потеря устойчивости несущих слоев оснований зданий и сооружений, сложенных пылевато-глинистыми грунтами в состоянии незавершенной консолидации или подвергшихся промерзанию-оттаиванию;
в) разрушение природной структуры грунтов при традиционных способах производства земляных работ;
г) плывунные явления при открытом водоотливе из котлованов и траншей;
д) изменение несущей способности свай вследствие развития сил отрицательного трения на участках, поднятых намытым или насыпным грунтом;
е) развитие процессов гниения торфа, органических включений в грунте и деревянных элементов подземных конструкций при понижении уровня подземных вод.

Знание и учет этих сложных процессов во многом определяет профессионализм и успех строительных организаций, занимающихся работами, связанными с устройством оснований и фундаментов.

До начала 90-х гг. основным типом свайных фундаментов являлись сборные железобетонные сваи, применение которых оказалось весьма опасным для зданий старой застройки при строительстве около них новых сооружений. Многочисленные аварии и повреждения соседних зданий при забивке свай на расстояниях до 20 м, а иногда и более, вынудило проектировщиков и строителей искать и широко внедрять новые технологии, оказывающие более щадящее воздействие на окружающую застройку.

Частичный отказ от метода забивки привел к разработке технологии статического вдавливания свай. Ленинград явился одним из первых «полигонов», где в промышленных масштабах с середины 70-х гг. стала применяться эта технология. Несамоходная установка конструкции Треста № 101 Главленинградстроя позволяла создавать усилие вдавливания, создаваемое двумя гидродомкратами до 2000 кН.

С начала 80-х гг. Трестом № 28 Главленинградстроя (ныне ЗАО «Строительный трест 28-й») используется разработанная ВНИИГС, НИИОСП им. Герсеванова и др. организациями самоходная сваевдавливающая установка УСВ 120/180 на базе экскаватора ЭО-6122. Она состоит из базовой машины и пригрузочной тележки и позволяет обеспечивать вдавливание свай с размером грани от 30 до 40 см длиной от 4 до 16 м с максимальным усилием 850 кН на расстоянии 1 м от существующего здания. На расстоянии 4,5 м от здания может осуществляться вдавливание свай той же длины при сечениях 30x30 и 35x35 см с усилием до 1 200 кН, а при сечениях 40x40 см — до 1 800 кН. Производительность установки в грунтовых условиях Санкт-Петербурга составляет от 8 до 2 составных свай в смену, соответственно длиной от 16 до 28 м.

Модернизированная в 1992 г. установка УСВ-120М, более 10 лет успешно используемая в Санкт-Петербурге, уже имеет увеличенную собственную массу 117 т (вместо прежних 105 т), оснащена крановым подкосом с крюк-блоком и буровым механизмом для изготовления лидирующей скважины или рыхления шнеком. Кроме этого, данная установка имеет рычажный механизм зажима шпунта, позволяющий погружать и извлекать стальные шпунты «Ларсен-IV» и «Ларсен V».
Кроме нее, в настоящее время в тресте работают 4 сваевдавливающие установки с усилием вдавливания до 1 600 кН и дорабатывается установка с усилием до 2 000 кН.

Важным достоинством такой технологии является то, что в грунт погружаются сборные железобетонные элементы, качество которых легко проконтролировать до начала установки свай. Однако необходимо иметь ввиду, что в определенных грунтовых условиях, в частности в грунтах с ленточной текстурой, погружение свай может привести к дополнительным деформациям основания и фундаментов близкорасположенных ( до 3 м) зданий.

Широко известные ранее технологии изготовления свай в грунте — буронабивные и буроинъекционные сваи — с начала 90-х годов получили в Санкт-Петербурге новую жизнь и сильно снизили процент использования свай предварительной готовности (сборных железобетонных свай).

По характеру изготовления такие сваи могут быть разделены на 3 основных типа: а) сваи с выемкой грунта, б) с частичной выемкой, в) без выемки грунта по стволу сваи.

Сваи, изготавливаемые с выемкой грунта

Кратко, это технология заключается в следующем:
а) погружение защитной обсадной трубы;
б) разработка грунта внутри оболочки шнеком;
в) погружение армокаркаса и заполнение скважины бетоном методом ВПТ с одновременным подъемом обсадной трубы.
Для этой цели в городе используются отечественные установки на базе буровых станков типа ЛБУ и зарубежные Bauer, «Юнтанн», «Казагранде», Soilmec и др. Эту технологию используют фирмы ЗАО «Геострой», ЗАО «СТиС», «Пилон», «Мостоотряд-19», «Ленмостотрест», «Ризалит».

Для устройства буронабивных свай длиной до 50 м и диаметром ствола до 1 200 мм фирмой ЗАО «Геострой» успешно применяются станки фирмы «Бауэр». Специально применяемый в ряде случаев уширитель позволяет изготавливать буронабивные сваи под защитой обсадных труб с диаметром уширения 620–1 200 мм, что обеспечивает значительное увеличение несущей способности по острию и более полное использование несущей способности свай по материалу. Испытание буронабивных свай с уширением показало, что значения несущей способности таких свай по грунту на 50–70 % выше, чем свай без уширения.

Другой разновидностью этой технологии является разработка грунта под тело сваи под глинистым раствором, который защищает стенки скважины от обрушения и оплывания и в дальнейшем вытесняется бетонной смесью. При соблюдении технологических параметров и задании малых и регулируемых величин вращения бурового снаряда значения ускорений, передающихся на грунт и фундаменты соседних зданий, весьма незначительны и не опасны для соседних сооружений. Такую технологию используют такие геотехнические фирмы, как ООО «Основа», ЗАО «Техпрогресс», «Геоизол», СК «Подземстройреконструкция», «Гидроспецстрой», «Циклон», «Старый город-Карст» и др.

Отметим, что при изготовлении свай по указанной технологии неоднократно обращалось внимание на значительное увеличение несущей способности испытываемых статической нагрузкой свай по сравнению с расчетной по существующим нормам. Это, в частности, может быть объяснено увеличением диаметра ствола сваи при изготовлении их в слабых глинистых грунтах. Очевидно, этот вопрос требует дополнительного изучения с изменениями в соответствующих нормативных документах.

Сваи, изготавливаемые с частичной выемкой грунта

Метод проходного шнека (СFА), технология «Дабл-ротари», технология SOB — по этим технологиям выполняют работы фирмы «Геострой», «Подземстройреконсрукция», «Техпрогресс», «Гидроспецстрой», «Основа».

Так, технология по методу полого шнека предусматривает:
а) полый шнек ввинчивается на глубину будущей сваи;
б) шнек с вращением поднимается с частью грунта, одновременно через его внутреннюю полость бетононасосом в скважину закачивают бетон;
в) после извлечения шнека бетон с помощью вибратора погружается в каркас.
Особенностью технологии «Дабл-ротари» является то, что вращение непрерывного проходного шнека происходит внутри обсадной трубы, которая движется в противоположном направлении. Это позволяет значительно увеличить производительность изготовления свай, обеспечить безопасность производства работ вблизи существующих зданий. Для данных технологий необходимым условием является наличие мощного бетононасоса, имеющего производительность не менее 60 куб. м/час.

Сваи, изготавливаемые без выемки грунта

К ним относятся сваи DDS-Bauer, Fundex, Vibrex, Atlas.
При технологии DDS не происходит выемки грунта за счет использования специального рабочего органа, уплотняющего разбуриваемый грунт в стороны (рис.4). При достижении проектной отметки через бетонолитную трубу, находящуюся в теле штанги, осуществляется подача бетонной смеси с одновременным подъемом рабочего органа. Рабочий орган выполняет функцию пакера, распирающего скважину, и не дает возможности бетону подняться выше. Армокаркас погружается в тело выполненной сваи с помощью вибратора.

Технологической особенностью свай уплотнения (ввинчиваемых свай) является погружение обсадной трубы с оставляемым наконечником, что позволяет погружать бетонную смесь в заведомо сухой забой. При соблюдении соответствующей технологии производятся следующие основные технологические операции:
а) обсадная труба с нижним теряемым наконечником погружается (вибродизелем или гидромолотом) или ввинчивается в грунт при большом крутящем моменте и осевой нагрузке до проектной отметки пяты сваи;
б) в погруженную трубу устанавливается армокаркас и нагнетается бетонная смесь;
в) труба извлекается противовращением и вертикальной силой тяги тросов, при этом чугунный или стальной наконечник остается в грунте.

Диаметр выполняемых свай — 350, 450, 520 мм при длине до 35 м. Несущая способность в зависимости от вида грунта основания — до 2 500 кН. Производительность — до 100 п. м за смену. Такую технологию используют фирмы «Геоизол», «Статика-Инжиниринг», «Старый город-Карст», «Геострой» и др.

Уже несколько лет в Санкт-Петербурге фирмой «Геоизол» по бельгийской технологии выполняются широко известные в Европе буронабивные сваи Atlas. Процедура устройства таких свай включает:
1) ввинчивание трубы с винтовым режущим наконечником до проектной отметки;
2) установка арматурного каркаса;
3) обратный подъем с вращением трубы с винтовым наконечником при одновременном бетонировании.

Высокие вытяжные усилия (до 800 кН), объединенные с высоким крутящим моментом при бурении, — одна из важных особенностей современной буровой установки Atlas, позволяющей получать винтовую форму сваи.

Диаметр применяемых режущих наконечников: 360; 410; 460; 510 мм. Получаемый диаметр винтовой поверхности: 530; 610; 670; 720 мм.Производительность — до 15 свай в смену.

Буронабивные сваи с использованием электроразрядной технологии

Такой тип свай различного диаметра на протяжении более 15 лет выполняется совместной российско-американской фирмой «Бэк — Римас». Разрядно-импульсная технология, применяемая для уплотнения бетонной смеси в забое скважины, позволяет получить высокие показатели прочности бетона ствола сваи и в определенных типах грунтов способствует уплотнению стенок скважины, что в свою очередь влияет на несущую способность буронабивных свай.

Буроинъекционные сваи

Как правило используются для усиления существующих фундаментов зданий при их реконструкции или надстройке. Наиболее распространенный диаметр таких свай — 150–280 мм при длине до 15–20 м. Для устройства таких свай применяются цементные, цементно-песчаные, цементно-бентонитовые растворы.

Технология буроинъекционных свай включает: бурение скважины, заполнение ее раствором, установку арматурного каркаса и опрессовку раствором под давлением 0,2–0,3 МПа.

Бурение скважин выполняется станками вращательного бурения под защитой обсадных труб или глинистого раствора. Опытом таких технологий при усилении фундаментов обладают такие фирмы, как «Геострой», «Адепт», «Буровая компания», «Подземстройреконструкция», «Основа», «Циклон» и др.

С использованием технологии буроинъекционных свай выполнялось усиление фундаментов костела Св. Екатерины («Циклон»), Таврического дворца («Геострой»), дома-усадьбы Державина и многих других объектов в Санкт-Петербурге и пригородах.

Одной из модификаций технологии устройства буроинъекционных свай являются буроинъекционные сваи Franki. Их характерной особенностью является прохождение скважины с использованием оставляемого башмака и защитной трубы, играющей роль арматуры. Цементно-песчаный раствор поступает не только в обсадную трубу, но при увеличении давления подачи раствора обтекает ее с внешней стороны, уплотняя грунт. Такая технология была использована фирмой «Геоизол» для усиления подпорных стен террас Меншиковского дворца (г. Ораниенбаум).

Технология jet grouting

Нельзя обойти вниманием изготовление грунтоцементных свай с использованием технологии jet grouting, представляющей собой использование высокой энергии струи для перемешивания с грунтовым массивом. Использование данной технологии получило широкое применение для стабилизации и уплотнений слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при строительстве КАД. Данной технологией обладают ЗАО «Геострой», «СМУ-11 Метростроя», ЗАО «СТиС».

Следует отметить, что в сложных грунтовых условиях Санкт-Петербурга почти невозможно обеспечить полностью безопасную для соседних зданий технологию устройства свай. Опыт производства работ показывает, что устройство свай под новое сооружение на расстояниях до 2 м от существующего здания может привести к его дополнительной осадке, а иногда и к подъему. Величина дополнительной наведенной деформации основания сооружения зависит от характеристик грунтового основания, выбранного метода и технологии производства работ, конструкции и состояния соседнего здания, опыта и квалификации специалистов строительной компании и других факторов. Очевидно, что все работы, связанные с устройством свайных фундаментов в условиях уплотненной застройки, следует вести при постоянном геотехническом контроле (геомониторинге) специализированными организациями, который рекомендован территориальными нормами ТСН 50-302-2004.

На сегодняшний день строительный рынок Санкт-Петербурга представлен достаточно большим количеством компаний, специализирующихся на устройстве различных типов фундаментов, в том числе и свайных. Они предлагают различные технологии выполнения, различное качество и цены свай, и зачастую перед заказчиком стоит нелегкий выбор наиболее рациональной и безопасной технологии и конструкции свай. Этот выбор должен делаться в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий, схемы и конструкции возводимого или реконструируемого сооружения, окружающей застройки и ее технического состояния. Существенную помощь в этом выборе должны оказать застройщику специалисты-геотехники на всех стадиях разработки и сопровождения проекта.

Вместе с тем наличие большого количества различных технологий изготовления свай зачастую ставит застройщиков перед сложным выбором, при котором необходимо учитывать большое количество различных факторов: конструкцию возводимого объекта, конкретные инженерно-геологические условия площадки строительства и, конечно, стоимость выполнения работ. Для многих новых технологий еще недостаточна нормативно-техническая база. Отстает и их информационное обеспечение. Застройщики и инвесторы порой не знают достоинств и недостатков той или иной технологии изготовления свай и границ их применимости, зачастую останавливаясь на наиболее дешевых предложениях, которые не всегда обеспечивают надежность фундамента.

Очевидно, назрел момент обобщения опыта геотехнических кампаний города и создания профессиональной геотехнической ассоциации, которая объединила бы производственные, проектные и научно-исследовательские фирмы, действующие в городе. На наш взгляд, такое объединение позволило бы более профессионально и качественно решать многие сложные геотехнические задачи при строительстве в Санкт-Петербурге.

Уважаемые коллеги, приглашаем вас к обсуждению и реальным шагам по созданию такой саморегулирующей геотехнической организации. Ваши предложения и пожелания просим направлять на кафедру геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (СПб ГАСУ) или в Центр геотехнологий СПб ГАСУ по тел./факсу: (812) 316-3386.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!