ГЭСН 01-02-083-01: Оттаивание вечномерзлых грунтов (пески)

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 01-02-083-01 является важным инструментом для сметчиков, занимающихся расчетом стоимости строительных работ в условиях вечной мерзлоты. Эта норма регламентирует процесс оттаивания вечномерзлых грунтов методом паропрогрева, конкретно для грунтов 1-й группы – песков. Применение данной нормы позволяет корректно определить потребность в ресурсах (трудозатраты, машины и механизмы) для выполнения подготовительных работ на строительной площадке, где требуется изменение физического состояния грунта из мерзлого в талое.

Вечная мерзлота, или многолетнемерзлые грунты (ММГ), занимает значительные территории России, особенно в Сибири и на Крайнем Севере. Строительство в таких условиях сопряжено с уникальными вызовами, поскольку изменение температурного режима грунта может привести к деформациям оснований зданий и сооружений. Оттаивание грунтов перед началом основных строительных работ часто является необходимой мерой для обеспечения стабильности и долговечности конструкций. Метод паропрогрева, учтенный в ГЭСН 01-02-083-01, представляет собой эффективный способ локального оттаивания, особенно для песчаных грунтов, которые обладают хорошей теплопроводностью в талом состоянии.

Основной единицей измерения для данной нормы является 100 м3 оттаиваемого грунта. Это позволяет сметчикам масштабировать расчеты в зависимости от объема предстоящих работ, обеспечивая точность и обоснованность сметной документации.

Техническая информация

Состав работ по норме

Норма ГЭСН 01-02-083-01 включает в себя полный цикл операций, необходимых для оттаивания вечномерзлых песчаных грунтов паропрогревом. Состав работ четко определен и включает следующие этапы:

1. Установка паровых игл и защитных колпаков. Этот этап предусматривает бурение скважин или погружение паровых игл в мерзлый грунт на заданную глубину и с определенным шагом, согласно проектной документации. Паровые иглы представляют собой полые металлические трубы, через которые будет подаваться пар. Защитные колпаки устанавливаются на верхнюю часть игл для предотвращения потерь пара, обеспечения безопасности персонала и поддержания необходимого давления в системе. Правильность установки игл критически важна для равномерного и эффективного прогрева грунта.

2. Пропаривание грунта с периодической подбивкой игл. После установки игл начинается подача горячего пара от парообразователей. Пар, проникая в грунт, передает ему тепловую энергию, вызывая таяние льда и повышение температуры грунта. Периодическая подбивка игл необходима для обеспечения их равномерного погружения по мере оттаивания грунта и поддержания контакта с мерзлым слоем, что способствует более глубокому и эффективному прогреву. Контроль температуры и давления пара, а также мониторинг процесса оттаивания, являются неотъемлемой частью этого этапа.

3. Извлечение паровых игл из грунта и снятие защитных колпаков. После достижения требуемой глубины и степени оттаивания грунта подача пара прекращается. Паровые иглы аккуратно извлекаются из оттаявшего грунта. Этот процесс требует осторожности, чтобы не повредить иглы и не нарушить структуру оттаявшего грунта. Защитные колпаки снимаются, а места установки игл при необходимости засыпаются или подготавливаются для дальнейших работ.

Материалы и ресурсы

ГЭСН 01-02-083-01, как и другие элементные сметные нормы, определяет потребность в ресурсах, а не в конкретных материалах, которые становятся частью конечного продукта. В данном случае, основными ресурсными составляющими являются трудозатраты рабочих и время эксплуатации строительных машин и механизмов.

• Трудозатраты рабочих-строителей: Норма предусматривает затраты труда рабочих со средним разрядом 3,0. Согласно данным, учтенным в норме, трудозатраты составляют 12,99 чел.-ч на каждые 100 м3 оттаиваемого грунта. Это отражает квалификацию, необходимую для выполнения работ по установке и извлечению паровых игл, контролю процесса пропаривания и другим сопутствующим операциям. Работы с паровым оборудованием требуют соблюдения строгих правил техники безопасности и определенной сноровки.

• Машины и оборудование: Ключевым механизмом, учтенным в норме, являются парообразователи прицепные. Их расход составляет 11,6 маш.-ч на 100 м3 грунта. Прицепные парообразователи – это мобильные установки, предназначенные для производства пара высокого давления, который затем по паропроводам подается к паровым иглам. Их выбор и количество зависят от требуемой производительности, объема оттаиваемого грунта и характеристик местности. Использование прицепных парообразователей обеспечивает гибкость и мобильность при выполнении работ на рассредоточенных участках.

Следует отметить, что сама норма не учитывает стоимость воды для производства пара или топлива для парообразователей. Эти затраты, как правило, рассчитываются дополнительно на основе проектных данных и текущих цен на ресурсы.

Трудозатраты и время выполнения

Как уже упоминалось, трудозатраты рабочих-строителей по норме 01-02-083-01 составляют 12,99 чел.-ч на 100 м3 оттаиваемого грунта при среднем разряде работы 3,0. Этот показатель включает в себя все операции, от подготовки площадки и установки оборудования до непосредственного пропаривания и завершающих работ. Время выполнения работ напрямую зависит от объема оттаиваемого грунта, его начальной температуры, льдистости, а также от мощности используемых парообразователей и эффективности организации процесса. В условиях вечной мерзлоты, где температура грунта может быть значительно ниже нуля, процесс оттаивания требует значительных временных и энергетических затрат.

Требования к квалификации

Средний разряд работы 3,0 указывает на то, что для выполнения данных работ требуются рабочие со средней квалификацией. Это означает, что персонал должен обладать базовыми знаниями и навыками в области земляных работ, уметь работать с паровым оборудованием, соблюдать технику безопасности при работе с высоким давлением и горячим паром, а также понимать принципы оттаивания грунтов. Наличие опытных специалистов, способных контролировать процесс и оперативно реагировать на изменения условий, значительно повышает эффективность и безопасность работ.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Расчет сметной стоимости работ по оттаиванию вечномерзлых грунтов паропрогревом с использованием ГЭСН 01-02-083-01 выполняется на основе ресурсного метода. Единица измерения нормы – 100 м3 грунта. Алгоритм расчета следующий:

1. Определение объема оттаиваемого грунта: Первым шагом является точное определение объема грунта, который необходимо оттаять. Этот объем должен быть обоснован проектной документацией и инженерно-геологическими изысканиями. Например, если требуется оттаять 500 м3 грунта, то объем для расчета по норме составит 5 единиц (500 м3 / 100 м3).

2. Расчет трудозатрат: Умножьте объем в единицах измерения нормы на нормативные трудозатраты. Для 500 м3 это будет 5 * 12,99 чел.-ч = 64,95 чел.-ч.

3. Расчет машино-часов: Умножьте объем в единицах измерения нормы на нормативный расход машино-часов парообразователей. Для 500 м3 это будет 5 * 11,6 маш.-ч = 58,0 маш.-ч.

4. Учет накладных расходов и сметной прибыли: К полученным прямым затратам (оплата труда рабочих и эксплуатация машин) применяются нормативы накладных расходов (НР) и сметной прибыли (СП). Для данной нормы обоснованием являются НР: Пр/812-001.4 и СП: Пр/774-001.4, которые относятся к земляным работам, выполняемым по другим видам работ (подготовительным, сопутствующим, укрепительным). Процентные нормативы НР и СП устанавливаются соответствующими нормативными документами и могут варьироваться.

5. Применение индексов пересчета: Для перевода сметной стоимости из базисных цен (например, 2000 года) в текущие цены используются индексы пересчета, утверждаемые уполномоченными органами.

Примеры использования

Пример 1: Оттаивание площадки под фундамент.

Предположим, необходимо оттаять площадку размером 10х10 м на глубину 5 м для устройства фундамента. Объем грунта составит 10 * 10 * 5 = 500 м3. Это соответствует 5 единицам измерения нормы (500 м3 / 100 м3).

• Трудозатраты: 5 * 12,99 чел.-ч = 64,95 чел.-ч.
• Машино-часы парообразователей: 5 * 11,6 маш.-ч = 58,0 маш.-ч.

Далее эти ресурсные показатели умножаются на текущие расценки на оплату труда рабочих и стоимость машино-часа парообразователей, а также учитываются НР и СП.

Пример 2: Оттаивание грунта для прокладки коммуникаций.

Для прокладки трубопровода требуется оттаять траншею длиной 200 м, шириной 1 м и глубиной 2 м. Объем грунта: 200 * 1 * 2 = 400 м3. Это 4 единицы измерения нормы.

• Трудозатраты: 4 * 12,99 чел.-ч = 51,96 чел.-ч.
• Машино-часы парообразователей: 4 * 11,6 маш.-ч = 46,4 маш.-ч.

Особенности и ограничения

• Тип грунта: Норма 01-02-083-01 строго предназначена для оттаивания песков (группа грунтов 1м). При работе с другими типами грунтов (супеси, суглинки, глины, грунты 2м) необходимо применять соответствующие нормы, такие как ГЭСН 01-02-083-02 или ГЭСН 01-02-083-03. Это связано с различиями в теплофизических свойствах грунтов и, как следствие, в эффективности и скорости паропрогрева.
• Условия применения: Метод паропрогрева наиболее эффективен для локального оттаивания ограниченных объемов грунта. Он может быть менее экономически целесообразным для оттаивания больших площадей или глубоких слоев, где могут применяться другие методы, например, использование тепла солнечной радиации или теплых фильтрующихся вод. Важно учитывать наличие льдистости грунта, его влажность и температуру, так как эти параметры напрямую влияют на энергозатраты и время оттаивания.
• Энергоемкость: Паропрогрев является достаточно энергоемким процессом, требующим значительных объемов воды и топлива для парообразователей. Это необходимо учитывать при планировании и бюджетировании работ, особенно в удаленных районах с ограниченным доступом к ресурсам.
• Экологические аспекты: При работе с паропрогревом необходимо соблюдать экологические нормы, так как возможно образование большого количества талой воды, которую необходимо отводить, чтобы избежать переувлажнения грунтов и образования плывунов.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильное определение группы грунта: Одна из наиболее распространенных ошибок – применение нормы 01-02-083-01 для грунтов, отличных от песков (1м). Это приводит к некорректному расчету ресурсов, занижению или завышению сметной стоимости, а также к возможным технологическим проблемам на стройплощадке. Как избежать: Всегда основывайтесь на данных инженерно-геологических изысканий и классификации грунтов по ГОСТ 25100. При наличии смешанных грунтов или грунтов других групп используйте соответствующие нормы ГЭСН (например, ГЭСН 01-02-083-02 для супесей, суглинков, глин или ГЭСН 01-02-083-03 для грунтов 2м).

2. Недооценка объема работ: Ошибки в определении фактического объема оттаиваемого грунта могут привести к дефициту ресурсов или, наоборот, к их переизбытку. Как избежать: Тщательно изучайте проектную документацию, выполняйте контрольные замеры на местности и при необходимости корректируйте объемы. Учитывайте неравномерность оттаивания и возможные зоны неполного прогрева.

3. Игнорирование специфики вечномерзлых грунтов: Вечномерзлые грунты имеют сложную структуру, включающую лед и незамерзшую воду. Их теплофизические свойства значительно отличаются от талых грунтов. Неучет этих особенностей (например, льдистости, температуры) может привести к неэффективному оттаиванию и перерасходу ресурсов. Как избежать: Привлекайте специалистов по геотехнике и мерзлотоведению. Используйте актуальные данные о температуре грунта и его составе. Проводите теплотехнические расчеты для оптимизации процесса.

4. Несоблюдение технологии паропрогрева: Отклонения от состава работ, указанного в норме (неправильная установка игл, недостаточная подбивка, неоптимальный режим пропаривания), снижают эффективность процесса и могут привести к неполному оттаиванию. Как избежать: Строго следуйте технологическим картам и рекомендациям производителя оборудования. Обеспечьте постоянный контроль за ходом работ и параметрами паропрогрева.

Практические советы

• Детальные инженерно-геологические изыскания: Перед началом работ по оттаиванию критически важно провести максимально подробные инженерно-геологические изыскания. Они должны включать определение типа грунта, его льдистости, влажности, температуры, а также глубины залегания вечномерзлых слоев. Эти данные являются основой для выбора оптимального метода оттаивания и корректного применения ГЭСН.
• Оптимизация расстановки паровых игл: Эффективность паропрогрева во многом зависит от правильной расстановки паровых игл. Оптимальный шаг и глубина погружения должны быть рассчитаны исходя из теплофизических свойств грунта и требуемой глубины оттаивания. Это позволит минимизировать расход пара и сократить время работ.
• Мониторинг процесса оттаивания: В процессе паропрогрева необходимо осуществлять постоянный мониторинг температуры грунта в различных точках и на разных глубинах. Это можно делать с помощью термодатчиков. Регулярный контроль позволяет своевременно корректировать режим пропаривания, обеспечивая равномерное и полное оттаивание до проектных отметок.
• Учет сопутствующих работ: Оттаивание грунтов часто является лишь частью более крупного комплекса земляных работ. Необходимо учитывать сопутствующие операции, такие как водоотлив (особенно при интенсивном таянии льда), перемещение оттаявшего грунта, уплотнение и т.д. Некоторые из этих работ могут нормироваться по другим ГЭСН Сборника 1 "Земляные работы".
• Безопасность труда: Работа с паровым оборудованием и в условиях вечной мерзлоты требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Необходимо обеспечить персонал соответствующей защитной одеждой, обучить правилам эксплуатации оборудования и действиям в аварийных ситуациях.

Связанные нормы

Норма ГЭСН 01-02-083-01 является частью более широкой группы норм, регулирующих земляные работы в сложных условиях. К наиболее тесно связанным нормам относятся:

• ГЭСН 01-02-083-02: Оттаивание вечномерзлых грунтов паропрогревом, группа грунтов: 1м (супеси, суглинки, глины). Эта норма применяется для оттаивания мелкодисперсных грунтов, которые отличаются от песков по теплофизическим свойствам и требуют иного подхода к паропрогреву.
• ГЭСН 01-02-083-03: Оттаивание вечномерзлых грунтов паропрогревом, группа грунтов: 2м. Данная норма используется для грунтов 2-й группы по трудности разработки, что также влияет на ресурсные затраты.
• ГЭСН 05-01-098-04: Погружение в мерзлых и вечномерзлых грунтах (с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами): деревометаллических свай объемом до 0,6 м3. Эта норма демонстрирует, как оттаивание грунта паровыми иглами может быть подготовительной операцией для других видов работ, например, для погружения свай.

Кроме того, при расчете смет на земляные работы в условиях вечной мерзлоты могут быть применимы общие положения Сборника 1 "Земляные работы" ГЭСН 81-02-01-2001 (или его актуальной редакции), а также различные коэффициенты, учитывающие специфические условия производства работ.

Контрольные моменты

Контроль качества при оттаивании вечномерзлых грунтов является залогом надежности и долговечности будущих сооружений. Основные контрольные моменты включают:

• Геодезический контроль: Точное определение границ участка оттаивания и контроль глубины погружения паровых игл.
• Температурный контроль: Регулярное измерение температуры грунта на различных глубинах и в разных точках оттаиваемого массива с помощью термодатчиков. Это позволяет убедиться, что грунт достиг требуемой положительной температуры и полностью оттаял до проектной отметки.
• Лабораторный контроль свойств грунта: После оттаивания рекомендуется проводить контрольные испытания оттаявшего грунта для определения его физико-механических свойств (влажность, плотность, прочность, сжимаемость). Это особенно важно для подтверждения соответствия характеристик грунта проектным требованиям.
• Визуальный контроль: Осмотр поверхности оттаявшего участка на предмет равномерности оттаивания, отсутствия просадок, пучения или других деформаций.
• Документирование: Ведение подробной исполнительной документации, включая журналы оттаивания, акты скрытых работ, протоколы лабораторных испытаний и схемы температурного контроля. Это обеспечивает прозрачность процесса и служит основанием для приемки работ.

Соблюдение всех этих аспектов позволяет сметчикам не только корректно рассчитать стоимость работ, но и обеспечить высокое качество выполнения строительных операций в сложных условиях вечной мерзлоты.