ППРК-Сервис
ППРК-Сервис
Архив номеров / Архив в электронном виде / СТО 07/40 НОЯБРЬ 2015 / СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ… А ЧТО ЗАВТРА?
СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ… А ЧТО ЗАВТРА?

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ… А ЧТО ЗАВТРА?

История свайного фундаментостроения в Санкт-Петербурге началась с простых забивных деревянных свай. Сначала сваи применялись в качестве стоек, которые позволяли поднять пол жилья над водой или землей, значимо было использование свайных фундаментов и для укрепления берегов рек, на которых строились первые каменные дома.

Петр I использовал опыт голландцев, о чем свидетельствуют документы того времени, когда царь, обращаясь к архитектору Ивану Коробову, дает указание изучить «манер голландской архитектуры, а особливо фундаменты» из-за схожести грунтов.

Справедливости ради, следует отметить, что крепость Ниеншанц в своем основании имела свайное основание, что показали археологические раскопки на Охтинском мысу. Позже, при регулярной застройке города, использование деревянных свай в качестве основания зданий стало нормой в ряде районов города: в Коломне, на Песках.

В послевоенное время и в 60-е годы прошлого столетия – в период пятилеток массового строительства жилых зданий – шло освоение новых районов, и свайные фундаменты были востребованы как часть индустриального строительства, обладающая высокой надежностью и эффективностью. В то время использовались, в основном, призматические железобетонные сваи заводского изготовления, которые погружались ударным способом – забивкой. Для этой цели применялись копры с дизель-молотами отечественного производства. К этому времени относится и значительная часть исследований, которые положили основу расчетной базы современных строительных норм.

С перестройкой технический прогресс захватил и строительную отрасль: в начале 90-х годов прошлого столетия на городской рынок вышли технологии устройства буровых и буронабивных свай. В строительной практике используется сегодня широкий спектр свайных технологий, позволяющих решать самые разные инженерные задачи, от усиления фундаментов и реконструкции до строительства небоскребов и уникальных мостов и, соответственно, сваи могут варьироваться по диаметрам (от 100 мм до 2 м) и по глубине (от микросвай глубиной 3–4 м до 100 м). Основой столь широким технологическим возможностям служит разнообразная строительная специализированная техника в основном, к сожалению, зарубежного производства. До последних лет основными поставщиками копровых и буровых машин были финские, немецкие, итальянские и голландские производители. Сегодня тренд смещается в сторону китайской техники. 

В своей практике ЗАО «Геострой» использует несколько технологий, хорошо зарекомендовавших себя в специфических грунтах Санкт-Петербурга. При производстве работ по изготовлению буронабивных свай мы различаем технологии устройства скважин с извлечением грунта и новую технологию устройства свай уплотнения, которые в международной литературе называются Drilling Displacement System (DDS).

Технология устройства свай уплотнения (без выемки грунта, с уплотнением стенок скважины, с применением раскатчика). Как и многое в мире, данный метод был изобретен в России, но как промышленный образец мы вынуждены его закупать из-за рубежа. Данный метод основан на принципе раскатки скважины. Это непрерывный процесс образования цилиндрической полости в грунте путем его деформации и уплотнения раскатывающим механизмом – наконечником буровой колонны в стенки скважины. Благодаря этому вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта. Использование раскатчика позволяет бурить скважины с гладкими и прочными стенками значительного диаметра (до 1 м), с достаточно высокой скоростью, с отсутствием вибрации и шума, что делает эту технологию особенно привлекательной при работе в условиях застройки. Есть у этой технологии свои профессиональные секреты, поэтому мы первым делом выпустили стандарт организации (СТО) на применение технологии DDS в строительстве. У этой технологии много преимуществ – она эффективна по соотношению «цена – качество» и позволяет уменьшать стоимость работ за счет экономии на затратах по вывозу грунта.

Конечно, на рынке есть и иные технологии устройства свай без выемки грунта, но, по нашему профессиональному мнению, по сравнению с аналогичным оборудованием других фирм, оборудование ЗАО «Геострой» позволяет гарантировать качество бетонирования за счет использования бетонолитной трубы, вмонтированной в буровой инструмент, и повышение несущей способности свай за счет опрессовки бетонной смеси в скважине. К определенным достоинствам данной технологии, несомненно, можно отнести высокую скорость устройства данных свай: на площадке строительства КАД при устройстве свай была достигнута производительность 79 свай в сутки для свай диаметром 550 мм и глубиной погружения 25 м.

Но наибольшее развитие в строительстве получила методика вращательного бурения, и существует значительное разнообразие как рабочих инструментов, осуществляющих непосредственно бурение, так и непосредственно базовых машин. Наиболее применимым, безопасным для окружающих зданий оказалось бурение со сравнительно небольшой частотой вращения рабочего органа и, как следствие, со значительным крутящим моментом. Такие работы можно производить разными по конструкции рабочими инструментами: короткими шнеками, ковшовыми бурами, колонковыми и непрерывными шнеками (НПШ, CFA).

Шнековый бур представляет собой механический бурильный инструмент, имеющий в качестве породоразрушающего элемента бурильную головку с ребордами для аккумулирования и подачи на поверхность разрушенного грунта. Шнековые буры чаще всего изготавливают с одной (однозаходный), реже с двумя (двухзаходный) шнековыми спиралями. 

Данная технология незаменима при использовании в грунтах, имеющих слои, существенно отличающиеся по прочности. Мы отмечаем ее выигрышную позицию при проходке песчаных грунтов, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда применение изготовления свай уплотнения невозможно. Огромным преимуществом технологии является высокая производительность и высокое качество заполнения скважины бетоном, так как бетонная смесь подается под давлением при помощи бетононасоса.

Необходимо обратить внимание на тот момент, что при устройстве свай по данной технологии происходит тиксотропное разупрочнение грунта в околосвайном массиве, следствием чего является ограничение по использованию данной технологии вблизи существующих зданий, если модуль деформации грунта меньше 5 МПа, а угол внутреннего трения меньше 10.

При устройстве буронабивных свай в водонасыщенных грунтах наиболее надежным способом бурения является устройство скважин под защитой обсадных труб.

Технология устройства свай под защитой обсадной трубы является наиболее распространенной в нашем регионе, она используется в мостовом и гражданском строительстве. Эта технология заключается в погружении инвентарной трубы с помощью вращателя и специального трубовкручивающего стола (осциллятора). Использование данной технологии позволяет перекрывать горизонты плывунных грунтов, обеспечивает безопасность ведения свайных работ, позволяет контролировать параметры буровой скважины, обеспечивает высокое качество заполнения скважины бетоном.
Несомненными преимуществами данной технологии являются следующие:
1. Отсутствие динамических и вибрационных воздействий на грунт, что позволяет выполнять сваи вблизи существующих зданий и сооружений.
2. Высокая надежность современного оборудования позволяет безошибочно контролировать процесс бурения с достижением несущего слоя.
3. Позволяет разбуривать или извлекать валуны.
4. Заполнение скважины производится через бетонолитную трубу, что исключает образование шеек при наличии в скважине арматурного каркаса.
5. В процессе бурения осуществляется прямой контроль соответствия фактических инженерно-геологических условий проектным.
6. Возможность устройства уширения позволяет наиболее полно использовать несущую способность сваи.

Нашей публикацией мы хотим пригласить специалистов, всех, кто неравнодушен к вопросам практической геотехники, к обсуждению способов, технологических особенностей, конструктивных решений и области применения всех возможных технологий и технологических приемов по устройству свайных оснований в грунтовых условиях Петербурга.

Надеемся, что и наш опыт будет полезен уважаемым читателям в проектной и практической строительной деятельности.

Анатолий Осокин,
генеральный директор
ЗАО «Геострой»,
заслуженный строитель РФ,
канд. техн. наук, доцент