Вдавливание свай в плотные пески

6

Вдавливание свай в плотные пески

В 2016 году наша компания BASIS выполнила ряд проектов по устройству свайных полей методом вдавливания для объектов Группы Компаний ПИК, которая является одним из ведущих российских публичных девелоперов масштабных жилых проектов в Москве и Московской области. Генподрядчиком ГК ПИК является компания ООО «БОЭС Констракшн», проектирование и авторский надзор на Объектах выполнялись ООО «Проектное бюро АПЕКС».
Еще на этапе предпроектной проработки я отметил особо сложные геологические условия строительной площадки «Жилого комплекса по адресу: Москва, Рублевское шоссе, вл.101».

Основная сложность устройства фундаментов заключалась в наличии хаотического наслоения ряда специфических грунтов. Отметка низа фундамента была запроектирована на 10-11 метров ниже дневной отметки грунта. На этой глубине присутствовали плотные песчаные слои вперемежку с грунтами низкой прочности. Из-за оригинальной конструкции жилого здания особое значение имела глубина вдавливания свай (минимальное значение — 6-7 метров).
Мы в первом же коммерческом предложении сообщили Заказчику, что предусмотренное проектом лидерное бурение, которое обычно выполняют с целью ослабления плотных прослоек грунтов, на этой строительной площадке эффекта не даст. Здесь плотные пески находились в водонасыщенном состоянии, и было очевидно, что стенки скважин при бурении оплывут вслед за подъемом шнека. Геологами и технологами было предложено несколько альтернативных технологий укрепления стенок лидерных скважин, которые позволят скважине несколько часов сохранить свою геометрию и «дождаться» погружения в нее сваи. Разумеется, наличие дополнительных мероприятий не выгодно сказалось на цене нашего предложения и с первого раза мы этот тендер на вдавливание свай проиграли другим компаниям, которые дали низкую цену. Что-ж, обычная практика…
Зачастую недобросовестные Подрядчики изначально дают Заказчикам предельно низкую расценку на погружение свай, а от всех остальных «сложностей» отмахиваются, бодро уверяя Заказчика, что техника для вдавливания такая мощная, что со всеми грунтами справится на «ура». В 99% случаев, когда Заказчик впервые сталкивается с технологией вдавливания и слышит от Подрядчика то, что он хочет слышать, это «прокатывает». Заказчик согласовывает договор, оплачивает мобилизацию 300 тонн оборудования на площадку, теряя минимум 2-3 недели времени и пару миллионов рублей. Затем, когда участники уже втянулись в процесс, потеряли месяц времени, и всем стало очевидно, что мощная техника скорее сломает сваю, чем продавит песок, такой Подрядчик трижды «накручивает» расценку, прикрываясь «сложной геологией». В нашей ситуации нерадивым подрядчикам и это не помогло, так как требовались по-настоящему сложные технические и инженерные решения.
Вот например, согласно ПОС вдавливание свай производилось с пионерного котлована, так как распорная система ограждения котлована должна была в дальнейшем опираться на фундаментные конструкции свайного поля. Так как передвижение сваевдавливающей установки между распорками не возможно из-за габаритов СВУ, то по краю котлована, вдоль трубного шпунта, была оставлена пригрузочная берма, и сваи необходимо было продавить сквозь нее.

В общем, за вдавливание свай «на Рублевке» взялись 2 компании, одна – наши земляки (СВУ Starke-320), вторая — из Санкт-Петербурга (СВУ JOVE-320). Потратив около полугода, вдвоем они едва смогли отработать аванс, выполнив около 20% работ по погружению свай от общего объема свайного поля. Мы за это время вдавили сваи на двух объектах ГК ПИК – жилых домах на Боровском шоссе и по ул. Маршала Захарова – и заработали репутацию профессионалов своего дела как у Заказчика, так и у Генерального подрядчика.

Спустя время у Заказчика возникли большие претензии к срокам работ по погружению свай, качеству вдавливания и соблюдению техники безопасности на объекте. Кроме того, в процессе выполнения работ сотрудники этих компаний предоставляли недостоверные данные по погруженным сваям. Отклонения от проекта по глубине погружения и положению свай в плане были выявлены Заказчиком только после откопки свай, когда уже было невозможно что-то исправить «малой кровью». Терпение у Заказчика лопнуло, когда у одной СВУ (Starke-320) железобетонные 3-х тонные пригрузы и плиты, из-за неустойчивого расположения и отсутствия штатных креплений, попросту попадали с высоты 6 метров.

В общем, несчастного случая решили не дожидаться. Все сроки по устройству свайного поля были сорваны, аванс предыдущие подрядчики кое-как отработали и нашу компанию Заказчики пригласил выправить ситуацию.
По выходу на площадку сотрудниками BASIS совместно со специалистами проектной группы «АПЕКС» были проработаны и успешно внедрены несколько технологий лидерного бурения с дополнительными мероприятиями по креплению стенок скважин от обрушения. Также совместно была решена проблема разуплотнения околосвайного пространства грунта возле ранее погруженной сваи, которая при последующем бурении приводила к отклонению следующей сваи в сторону ослабленного бурением грунтового массива и снижению несущей способности у ранее погруженной сваи.
Всего было разработано и опробовано на опытных площадках Объекта три технологии бурения плотных водонасыщенных песков:

  1. Первая технология (самая простая и экономичная): бурение выполнялось под защитой бентонитового раствора. Здесь очень важно точно, до долей процента, подобрать марку и пропорцию глинистого раствора, которая обеспечивала бы достаточную плотность и малую степень отвода воды из раствора для удержания от оплывания песчаных слоев, расположенных выше уровня грунтовых вод. При малом количестве воды и высокой плотности раствора происходило его быстрое оседание, т.к. песок забирал из раствора воду. И, наоборот, при высоком количестве воды раствор обладал низкой плотностью, что приводило к оплыванию стенок скважины.

Эту технологию было решено применить только в тех зонах работ, где было возможно по геологическим условиям устраивать лидерные скважины не ниже проектной отметки заложения головы сваи

Этот выбор обусловлен тем, что при устройстве лидерных скважин в отметках проектного заложения тела сваи происходит разуплотнение грунтов околосвайного пространства и их заполнение глинистым раствором, что приводит к ухудшению прочностных показателей несущих слоев грунта.

  1. На площадке присутствовали зоны, где лидерное бурение до отметки дна котлована не давало эффекта и требовалось устройство более глубоких скважин. BASIS была применена вторая технология, основанная на заполнении скважин пластичным цементным раствором. В данном растворе изначально исключалось присутствие песка и щебня. т.к. данные ингредиенты могли осесть в скважине и привести к крайне неравномерной плотности раствора.

Опытная свая была пробурена на 11 метров и частично заполнена пескоцементным раствором. Далее следовал технологический перерыв между устройством скважины и погружением сваи для первичного схватывания раствора. Само погружение сваи сопровождалось выходом раствора из скважины на протяжении первых 6-ти метров вдавливания. После этого раствор перестал выходить на поверхность, а усилие вдавливания начало равномерно возрастать до 270 тонн. Это говорит о том, что под действием вдавливающих нагрузок раствор начал проникать в поры грунта, при этом в качестве поршня служила свая, а околосвайное пространство после погружения приобретало повышенные прочностные показатели. Свая, при максимальном допустимом усилии вдавливания, не дошла до отметки забоя скважины на 8% длины.

Следующая опытная свая также была пробурена на 11 метров, но время отстоя было сокращено в 2 раза. Погружение сваи сопровождалось выходом раствора на 7-ми метрах вдавливания, а сама свая не дошла до отметки забоя на 0,25 метра

Высокие потери раствора, его стоимость, а также факт того, что острие сваи не доходит до забоя скважины, привели к разработке и внедрению третьей комбинированной технологии вдавливания свай.

  1. Для снижения стоимости раствора в третьем варианте был применен цементный раствор пониженной марки. Он был слишком жидким, не мог служить для удержания стенок скважин, а цемент быстро садился в забое. Для увеличения плотности состава и сроков оседания его ингредиентов наши специалисты совместили первую и вторую технологии, добавив бентонит в цементный раствор. В результате массы проб был разработан и успешно внедрен состав смеси, который и был далее успешно применен при массовом погружении свай.

Нашими специалистами совместно с автором проекта велся постоянный мониторинг погруженных свай. Ежедневно электронные таблицы с отметками погружения и усилиями вдавливания по сваям, погруженным в предыдущий день, направлялись в офис Генерального подрядчика и в проектную организацию. В смену удавалось погрузить до 34 свай.
При выполнении работ из-за погодных условий у нас возникла ситуация, при которой состав смеси был скорректирован. 30 мая в процессе мониторинга ИТР линии было отмечено, что свая не дошла до отметки забоя скважины. Мы тут же приостановили работы и провели техническое совещание. Первым делом, так как произошла замена поставщика цементной смеси, а данная смесь изготавливалась по оригинальной рецептуре, был рассмотрен вариант, что завод поставил смесь с несоответствующим составом. Был вызван представитель независимой лаборатории, проверен, в том числе — и опытным путем, состав смеси и вопросы к качеству смеси были сняты. Оказалось, что большое количество выпавших атмосферных осадков привело к повышенному водонасыщению песчаных слоев грунта, и, соответственно, ожидаемый отвод воды из смеси был меньше расчетного. За счет этого плотность цементно-бентонитового раствора изменилась, что привело к оплыванию стенок скважины. В итоге вопрос сняли, скоррелировав количество цемента в растворе в зависимости от степени водонасышения грунтов.
За считаные дни мы мобилизовали технику на объект и в деле доказали Заказчику качество инженерных решений и скорость своих технологий. Далее все опытные сваи подтвердили требуемую проектом несущую способность по результатам статических испытаний.
Для ускорения производства работ и наверстывания сроков Генеральный подрядчик попросил поставить на объект 2 сваевдавливающие установки Sunward и две буровых установки Soilmec.

Мы в рекордные сроки завершили вдавливание свай на сложнейшем Объекте и получили отличные отзывы от Заказчика, Генерального подрядчика и проектной организации. Надо ли говорить, что наших коллег с Объекта попросили, а доверие к технологии было восстановлено?
Стоит отметить, что проблема продавливания сваями плотных песчаных прослоек грунтов оснований присуща не только для Москвы и Московской области. С аналогичными геологическими ситуациями при вдавливании свай мы сталкиваемся в Мурманске, Северодвинске, Архангельске, Санкт-Петербурге, Самаре, Белгороде. А в Волгограде, Ростове-на-Дону и Волгодонске при вдавливании свай часто встречаются просадочные грунты, обладающие повышенной прочностью в летний период, когда у них низкая степень влажности. При этом в осенний и весенний период, когда степень влажности грунтов за счет атмосферных осадков увеличивается, эти глины намокают и буквально «тают», их прочность резко снижается и сваи продавливают такие сверхплотные грунты минимальным усилием. Мы называем такие грунты «сахарная глина» и стараемся так выстроить график строительства Объекта, чтобы Заказчик избежал избыточных работ по лидерному бурению.
Есть организации, которые честно сдают сваевдавливающую технику в аренду и не пытаются изобразить из себя профессионалов по вдавливанию свай. Это позиция и она достойна уважения. Но есть и другие компании, которые без разбора и оглядки на конкретные геологические условия, не имея специалистов, опыта и знаний, отважно берутся за подрядные работы по вдавливанию свай. В том числе и высокотехнологичные – под защитой бентонитовых и цементных растворов. Они воруют нашу технологическую документацию, копируют методы организации работы, имитируют нашу культуру производства и исполнительную документацию, за счет отсутствия в штате организации профессиональных инженеров, ИТР и бригад демпингуют и даже без заключения договора выходят вдавливать сваи под ЖИЛЫЕ дома на Рублевке, Дубне, Головинском, Курске, Туле, Красногорске и других стройплощадках. И уходят с Объектов, не сумев выполнить работу, позоря не только свое имя, но и саму технологию вдавливания свай и технические возможности СВУ.
Резюмируя хочу сказать, что в абсолютно любые грунты, кроме скальных, вдавливать сваи можно и нужно, только для каждой конкретной технологии и геологии нужна еще голова, знания и опыт. Не имея этих 3-х качеств, можно загубить и опорочить любую технологию, какая бы она золотая не была. В 2016 году нам на каждом ПЯТОМ объекте приходилось переделывать работу за недобросовестными коллегами и по факту доказывать Заказчикам, что сваи вдавливает не СВУ, а опытный и профессиональный Подрядчик.