Опыт проектирования и внедрения буропрессионных свай в Беларуси
Сообщение, сделанное заведующим лабораторией сооружений и фундаментов в сложных грунтовых условиях РУП "Институт "БелНИИС" кандидатом технических наук Валерием Ермашовым (соавторы темы — директор ОАО "СУМ-96" Тимофей Василевский и главный инженер этого же предприятия Владимир Новик) на научно-техническом семинаре "Прогрессивные конструкции фундаментов в грунтовых условиях Беларуси".
Начиная с 1950-х гг. в Беларуси при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях особенно широко используются забивные сваи. Эта фундаментная конструкция хорошо себя зарекомендовала на протяжении 50 лет, несмотря на наличие некоторых недостатков, которые связаны в основном с экологическими ограничениями. В последнее время в связи с необходимостью возведения объектов в условиях плотной городской застройки, а также с необходимостью восприятия фундаментами более высоких, чем в прежние десятилетия, нагрузок оказались востребованными решения, объединяющие высокую несущую способность и приемлемую экологичность фундаментов. Сегодня в Беларуси применяются различные вариации буронабивных свай. На Западе данное направление фундаментостроения реализуется достаточно технологично, при этом действительно достигается высокая несущая способность. Но нужно сказать, что в Беларуси в последнее время темпы внедрения таких свай стали замедляться. Есть для этого и объективные причины. В частности, несущая способность буронабивной сваи при достаточно большом ее объеме не очень велика. Существующие технологии позволяют фундаменту нести максимум 150 т, и это не такие нагрузки, необходимость восприятия которых диктует сегодняшний день. Простота, с которой буронабивная свайная технология реализуется на практике (в пробуренную скважину чаще всего просто сбрасывается бетон), имеет свою оборотную сторону. В основание буронабивной сваи попадает определенное количество частиц грунта со стенок скважины, таким образом в нижней части такой сваи скапливается так называемый шлам, что не может не отражаться на такой характеристике свайного фундамента, как осадка сваи. В итоге несущая способность буронабивной сваи не так велика, как хотелось бы. Существуют различные приемы борьбы с описанным явлением (вроде трамбования дна скважины), которые, разумеется, сопряжены с технологическим усложнением процесса устройства свайного фундамента. Есть и определенные опасения проектировщиков. Все это не может способствовать популяризации данного подхода. Технология же буропрессования позволяет избежать всего описанного негатива и при достаточно высокой производительности добиваться высокой несущей способности сваи плюс существенного снижения экологической нагрузки на окружающую среду.
Данная технология широко применяется на Западе. В Беларуси она освоена, в частности, специалистами СУМ-96, которые начинают широко применять ее при строительстве объектов. Суть технологии заключается в том, что в грунт забуривается полый шнек, по которому под определенным давлением подается бетонная смесь. В процессе подачи бетонной смеси шнек извлекается из грунта, и бетонная смесь распирает скважину одновременно с извлечением. Исключается риск осыпания стенок скважины, улучшается контакт грунта и боковой поверхности сваи, к тому же, свая получает определенное преднапряжение. Используемая техника — базовый автомобиль (мобильный буровой станок), оснащенный шнековой колонной, а также бетононасос (в СУМ-96 это Putzmeister). Описанная технология позволяет осуществлять строительство с высокой производительностью — СУМ-96 делает до 15 свай за рабочий день. Название "буропрессовая", видимо, в полной мере отражает физическую сторону процесса — пробуренную скважину распирает "пресс" подаваемого бетона. (Иногда такие сваи называют буроинъекционными — все же на самом деле в буроинъекционные сваи нагнетается не бетонная смесь, а раствор.) Величина осадки конуса применяемой в данной технологии бетонной смеси находится на уровне 18 см. Это весьма пластичная смесь (и в нужной степени влагосодержащая, и пластифицированная). Фракция заполнителя — 10-15 мм. Максимальная несущая способность такой сваи — 230 т, максимальная глубина погружения — 30 м, СУМ-96 ограничивается 25 м (при необходимости обеспечения большей глубины шнековая колонна легко наращивается). Диаметры буронабивных (500-800 мм) и буропрессионных (400-800 мм) свай вполне соизмеримы. Удельная же несущая способность вторых значительно выше, чем первых, и приближается к таковой забивных свай (что и обеспечивает обжимающий эффект).
Сегодняшняя минская статистика такова: в 85% случаев применяются забивные сваи, в 12-14% случаев — буронабивные, на долю же буропрессионных, вибронабивных и прочих свай приходится 1-3%. То есть то, что на Западе считается прогрессивным и активно продвигается, в отечественной практике, получает крайне слабое применение. Кстати, в Москве и Санкт-Петербурге сейчас применяется не более 15%, а в Киеве — не более 10% забивных свай (и только в тех районах, где нет элитной застройки). Вообще же в ряде крупных городов мира запрещено применение забивных свай. Во Франции вообще не применяют забивных свай. Я не призываю, подчеркнул В. Ермашов, вообще отказаться от забивных свай, но прошу обратить более пристальное внимание на буропрессионные сваи, которые все чаще оказываются более эффективными. Следует также учесть и подорожание энергоресурсов в свете того, что забивные сваи — сборные железобетонные конструкции, изделия заводского изготовления, технология которого предусматривает определенные энергозатраты. Поэтому, коль скоро вся технология строительства переориентируется в основном на монолитный железобетон, и в фундаментостроении следует ожидать подобных изменений. По заданию Минстройархитектуры Беларуси специалисты лаборатории сооружений и фундаментов в сложных грунтовых условиях БелНИИС провели комплексные исследования буропрессионных свай — испытывали их на выдергивание, на вдавливающие, на горизонтальные нагрузки. Результаты показали 10-процентное превышение удельной несущей способности буропрессионных свай над данной характеристикой забивных свай. Что же касается буронабивных свай, то их удельная несущая способность во всех случаях составила не более 60% таковой буропрессионных свай. На счету СУМ-96 уже несколько домов, фундаменты которых устроены по описанной технологии, показательным же в данном отношении объектом считается высотное жилое здание, построенное на Логойском тракте (Минск). Проект фундаментов этого здания разработан БелНИИС по заданию "Оргтехстроя". Первоначальный проект, предусматривавший применение буронабивных свай диаметром 500 мм, был переделан под буропрессионные сваи диаметром 400 мм. При этом получен определенный экономический эффект и значительно упрощена сама технология (предусматривалось использование обсадных труб). В кабине использовавшегося на данном объекте базового автомобиля находился бортовой компьютер, который регистрировал расход и давление бетонной смеси, увязывал с этими показателями скорость извлечения шнека и вычерчивал профиль ствола каждой из устраиваемых свай. Если есть необходимость в устройстве буропрессионных свай повышенной длины, то они армируются не каркасами, а отдельными стержнями (киевский опыт).
Материалы подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Начиная с 1950-х гг. в Беларуси при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях особенно широко используются забивные сваи. Эта фундаментная конструкция хорошо себя зарекомендовала на протяжении 50 лет, несмотря на наличие некоторых недостатков, которые связаны в основном с экологическими ограничениями. В последнее время в связи с необходимостью возведения объектов в условиях плотной городской застройки, а также с необходимостью восприятия фундаментами более высоких, чем в прежние десятилетия, нагрузок оказались востребованными решения, объединяющие высокую несущую способность и приемлемую экологичность фундаментов. Сегодня в Беларуси применяются различные вариации буронабивных свай. На Западе данное направление фундаментостроения реализуется достаточно технологично, при этом действительно достигается высокая несущая способность. Но нужно сказать, что в Беларуси в последнее время темпы внедрения таких свай стали замедляться. Есть для этого и объективные причины. В частности, несущая способность буронабивной сваи при достаточно большом ее объеме не очень велика. Существующие технологии позволяют фундаменту нести максимум 150 т, и это не такие нагрузки, необходимость восприятия которых диктует сегодняшний день. Простота, с которой буронабивная свайная технология реализуется на практике (в пробуренную скважину чаще всего просто сбрасывается бетон), имеет свою оборотную сторону. В основание буронабивной сваи попадает определенное количество частиц грунта со стенок скважины, таким образом в нижней части такой сваи скапливается так называемый шлам, что не может не отражаться на такой характеристике свайного фундамента, как осадка сваи. В итоге несущая способность буронабивной сваи не так велика, как хотелось бы. Существуют различные приемы борьбы с описанным явлением (вроде трамбования дна скважины), которые, разумеется, сопряжены с технологическим усложнением процесса устройства свайного фундамента. Есть и определенные опасения проектировщиков. Все это не может способствовать популяризации данного подхода. Технология же буропрессования позволяет избежать всего описанного негатива и при достаточно высокой производительности добиваться высокой несущей способности сваи плюс существенного снижения экологической нагрузки на окружающую среду.
Данная технология широко применяется на Западе. В Беларуси она освоена, в частности, специалистами СУМ-96, которые начинают широко применять ее при строительстве объектов. Суть технологии заключается в том, что в грунт забуривается полый шнек, по которому под определенным давлением подается бетонная смесь. В процессе подачи бетонной смеси шнек извлекается из грунта, и бетонная смесь распирает скважину одновременно с извлечением. Исключается риск осыпания стенок скважины, улучшается контакт грунта и боковой поверхности сваи, к тому же, свая получает определенное преднапряжение. Используемая техника — базовый автомобиль (мобильный буровой станок), оснащенный шнековой колонной, а также бетононасос (в СУМ-96 это Putzmeister). Описанная технология позволяет осуществлять строительство с высокой производительностью — СУМ-96 делает до 15 свай за рабочий день. Название "буропрессовая", видимо, в полной мере отражает физическую сторону процесса — пробуренную скважину распирает "пресс" подаваемого бетона. (Иногда такие сваи называют буроинъекционными — все же на самом деле в буроинъекционные сваи нагнетается не бетонная смесь, а раствор.) Величина осадки конуса применяемой в данной технологии бетонной смеси находится на уровне 18 см. Это весьма пластичная смесь (и в нужной степени влагосодержащая, и пластифицированная). Фракция заполнителя — 10-15 мм. Максимальная несущая способность такой сваи — 230 т, максимальная глубина погружения — 30 м, СУМ-96 ограничивается 25 м (при необходимости обеспечения большей глубины шнековая колонна легко наращивается). Диаметры буронабивных (500-800 мм) и буропрессионных (400-800 мм) свай вполне соизмеримы. Удельная же несущая способность вторых значительно выше, чем первых, и приближается к таковой забивных свай (что и обеспечивает обжимающий эффект).
Сегодняшняя минская статистика такова: в 85% случаев применяются забивные сваи, в 12-14% случаев — буронабивные, на долю же буропрессионных, вибронабивных и прочих свай приходится 1-3%. То есть то, что на Западе считается прогрессивным и активно продвигается, в отечественной практике, получает крайне слабое применение. Кстати, в Москве и Санкт-Петербурге сейчас применяется не более 15%, а в Киеве — не более 10% забивных свай (и только в тех районах, где нет элитной застройки). Вообще же в ряде крупных городов мира запрещено применение забивных свай. Во Франции вообще не применяют забивных свай. Я не призываю, подчеркнул В. Ермашов, вообще отказаться от забивных свай, но прошу обратить более пристальное внимание на буропрессионные сваи, которые все чаще оказываются более эффективными. Следует также учесть и подорожание энергоресурсов в свете того, что забивные сваи — сборные железобетонные конструкции, изделия заводского изготовления, технология которого предусматривает определенные энергозатраты. Поэтому, коль скоро вся технология строительства переориентируется в основном на монолитный железобетон, и в фундаментостроении следует ожидать подобных изменений. По заданию Минстройархитектуры Беларуси специалисты лаборатории сооружений и фундаментов в сложных грунтовых условиях БелНИИС провели комплексные исследования буропрессионных свай — испытывали их на выдергивание, на вдавливающие, на горизонтальные нагрузки. Результаты показали 10-процентное превышение удельной несущей способности буропрессионных свай над данной характеристикой забивных свай. Что же касается буронабивных свай, то их удельная несущая способность во всех случаях составила не более 60% таковой буропрессионных свай. На счету СУМ-96 уже несколько домов, фундаменты которых устроены по описанной технологии, показательным же в данном отношении объектом считается высотное жилое здание, построенное на Логойском тракте (Минск). Проект фундаментов этого здания разработан БелНИИС по заданию "Оргтехстроя". Первоначальный проект, предусматривавший применение буронабивных свай диаметром 500 мм, был переделан под буропрессионные сваи диаметром 400 мм. При этом получен определенный экономический эффект и значительно упрощена сама технология (предусматривалось использование обсадных труб). В кабине использовавшегося на данном объекте базового автомобиля находился бортовой компьютер, который регистрировал расход и давление бетонной смеси, увязывал с этими показателями скорость извлечения шнека и вычерчивал профиль ствола каждой из устраиваемых свай. Если есть необходимость в устройстве буропрессионных свай повышенной длины, то они армируются не каркасами, а отдельными стержнями (киевский опыт).
Материалы подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 38 за 2008 год в рубрике материалы и технологии
