ГЭСН 05-01-097-03: Погружение свай в мерзлых грунтах

Введение

Норма ГЭСН 05-01-097-03 относится к разделу "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов" сборника ГЭСН 81-02-05. Она предназначена для определения ресурсных затрат при выполнении работ по погружению железобетонных свай объемом до 0,9 м³ в мерзлых и вечномерзлых грунтах. Ключевой особенностью данной технологии является предварительное оттаивание грунта паровыми иглами, что позволяет эффективно работать в условиях низких температур, где традиционные методы погружения свай затруднены или невозможны.

Применение данной нормы особенно актуально для регионов Крайнего Севера и других территорий с распространением многолетнемерзлых грунтов, где строительство требует специфических подходов к устройству фундаментов. Норма учитывает полный комплекс операций, необходимых для реализации данной технологии, обеспечивая сметчиков достоверными данными для формирования сметной документации.

Техническая информация

Состав работ по норме

ГЭСН 05-01-097-03 включает в себя следующие основные операции, которые формируют полный технологический цикл погружения свай в мерзлых грунтах с использованием парооттаивания:

1. Монтаж и демонтаж паропровода. Этот этап включает в себя развертывание и последующую сборку системы трубопроводов, по которым пар подается от парообразователя к паровым иглам. Важность этого этапа заключается в обеспечении герметичности и эффективной подачи пара под давлением.
2. Подача свай к месту погружения. Данная операция охватывает транспортировку железобетонных свай от места складирования до непосредственного участка погружения. Это может включать использование кранов, трубоукладчиков или других специализированных транспортных средств, в зависимости от условий строительной площадки и габаритов свай.
3. Парооттаивание с погружением и извлечением паровых игл. Это центральный и наиболее специфичный этап работы. Паровые иглы, перфорированные в нижней части, погружаются в мерзлый грунт. Под давлением (обычно 0,4-0,8 МПа, или 0,6±0,2 МПа) горячий пар подается через иглы, разжижая мерзлый грунт до текучего состояния. Создается оттаявшая зона, диаметр которой должен превышать сечение сваи в 1,5-3 раза. Скорость оттаивания зависит от содержания льда в грунте и может варьироваться от 1-3 часов для грунтов с небольшим количеством льда до 6-8 часов для сильно насыщенных льдом грунтов. После создания необходимой полости паровые иглы извлекаются.
4. Погружение свай. После оттаивания грунта железобетонные сваи погружаются в образовавшуюся скважину, заполненную оттаявшей грунтовой "жижей". Погружение осуществляется с помощью вибропогружателей или других механизмов. После погружения свая вмерзает в грунт по мере его повторного замерзания, что обеспечивает ее несущую способность за счет смерзания с мерзлой толщей.

Материалы и ресурсы

Для выполнения работ, учтенных в ГЭСН 05-01-097-03, предусмотрены следующие основные материальные и технические ресурсы:

• Средний разряд работы 3,5: 5.23 чел.-ч. Это показатель общих трудозатрат рабочих, выполняющих комплекс работ, с учетом их средней квалификации.
• Вибропогружатели низкочастотные электрические для погружения металлических и железобетонных свай до 3 т, эксцентриковый момент 71,4 кгм, центробежная сила 604 кН: 0.9 маш.-ч. Основное оборудование для непосредственного погружения свай.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.99 маш.-ч. Используются для подачи свай, монтажа/демонтажа оборудования и других подъемно-транспортных операций.
• Трубоукладчики, номинальная грузоподъемность 35 т: 0.35 маш.-ч. Могут применяться для перемещения тяжелых элементов паропровода или свай на площадке.
• Тягачи седельные, нагрузка на седельно-сцепное устройство до 12 т: 0.05 маш.-ч. Для транспортировки оборудования и материалов.
• Полуприцепы общего назначения, грузоподъемность до 15 т: 0.05 маш.-ч. Используются в комплексе с тягачами для перевозки грузов.
• Парообразователи прицепные: 0.72 маш.-ч. Ключевое оборудование для генерации пара, необходимого для оттаивания грунта.
• Рукав резинотканевый напорный для воды давлением 1 МПа (10 кгс/см2), внутренний диаметр 16 мм: 6.5 м. Используется для подачи пара от парообразователя к паровым иглам.
• Брус обрезной хвойных пород (ель, сосна), естественной влажности, длина 2-6,5 м, ширина 100 и более мм, толщина 100 и более мм, сорт III: 0.003 м³. Вспомогательный материал, который может использоваться для обустройства площадок, подкладок и т.п.

Трудозатраты и время выполнения

В норме ГЭСН 05-01-097-03 учтены следующие трудозатраты:

• Затраты труда рабочих: 5.23 чел.-ч на 1 м³ объема погружаемых железобетонных свай. Это общие трудозатраты рабочих, выполняющих весь комплекс работ, с учетом среднего разряда 3,5. Данный показатель включает время, необходимое для выполнения всех операций, от монтажа оборудования до непосредственного погружения свай.
• Затраты машинистов: Отдельно не указаны в предоставленных данных, но учтены в составе машино-часов по каждому виду техники. Например, 0.9 маш.-ч для вибропогружателей, 0.99 маш.-ч для кранов и т.д. Эти показатели включают время работы машинистов, управляющих соответствующей техникой.

Требования к квалификации

Для выполнения работ, предусмотренных нормой ГЭСН 05-01-097-03, установлен средний разряд работы 3,5. Это означает, что для эффективного и безопасного выполнения всех операций, включая монтаж паропровода, работу с паровыми иглами, управление тяжелой техникой и погружение свай, требуется бригада рабочих с соответствующим уровнем квалификации. Рабочие должны обладать знаниями и навыками в области свайных работ, работы с паровым оборудованием, а также иметь опыт работы в условиях низких температур и мерзлых грунтов.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Применение ГЭСН 05-01-097-03 для составления сметы осуществляется по следующему алгоритму:

1. Определение объема работ: Первым шагом является точное определение общего объема погружаемых железобетонных свай в м³ согласно проектной документации. Норма 05-01-097-03 применяется для свай объемом до 0,9 м³. Если в проекте предусмотрены сваи другого объема, необходимо использовать соответствующие нормы из той же группы 05-01-097 (например, ГЭСН 05-01-097-02 для свай до 0,65 м³ или ГЭСН 05-01-097-04 для свай до 1,4 м³).
2. Выбор нормы: Убедитесь, что выбранная норма 05-01-097-03 соответствует типу свай (железобетонные) и их объему (до 0,9 м³), а также условиям грунта (мерзлые и вечномерзлые с предварительным оттаиванием паровыми иглами).
3. Расчет ресурсных показателей: Умножьте нормативные показатели расхода ресурсов (трудозатраты рабочих, машино-часы, расход материалов) на общий объем погружаемых свай в м³. Например, если требуется погрузить 10 м³ свай:

• Затраты труда рабочих: 5.23 чел.-ч/м³ * 10 м³ = 52.3 чел.-ч.
• Машино-часы вибропогружателя: 0.9 маш.-ч/м³ * 10 м³ = 9.0 маш.-ч.
• Расход рукава резинотканевого: 6.5 м/м³ * 10 м³ = 65 м.

4. Определение прямых затрат: Полученные ресурсные показатели используются для расчета прямых затрат в составе сметной стоимости. Для этого применяются текущие цены на трудовые ресурсы, эксплуатацию машин и стоимость материалов. ГЭСН не содержит стоимостных показателей в рублях, а лишь нормы расхода ресурсов.
5. Учет поправочных коэффициентов: При необходимости применяются поправочные коэффициенты, учитывающие усложняющие факторы производства работ, если они не учтены в самой норме или ее технической части. Однако, данная норма уже разработана для специфических условий мерзлых грунтов.

Примеры использования

Пример 1: Расчет ресурсов для погружения 50 м³ железобетонных свай объемом до 0,9 м³ в мерзлых грунтах.

• Объем работ: 50 м³.
• Норма: ГЭСН 05-01-097-03.

Расчет:

• Трудозатраты рабочих: 5.23 чел.-ч/м³ * 50 м³ = 261.5 чел.-ч.
• Вибропогружатели: 0.9 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 45.0 маш.-ч.
• Краны на автомобильном ходу: 0.99 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 49.5 маш.-ч.
• Трубоукладчики: 0.35 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 17.5 маш.-ч.
• Тягачи седельные: 0.05 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 2.5 маш.-ч.
• Полуприцепы: 0.05 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 2.5 маш.-ч.
• Парообразователи прицепные: 0.72 маш.-ч/м³ * 50 м³ = 36.0 маш.-ч.
• Рукав резинотканевый: 6.5 м/м³ * 50 м³ = 325 м.
• Брус обрезной: 0.003 м³/м³ * 50 м³ = 0.15 м³.

Особенности и ограничения

• Тип грунта: Норма строго применима для мерзлых и вечномерзлых грунтов. Технология парооттаивания эффективна в песчаных и глинистых грунтах, а также в грунтах с крупнообломочными включениями и одиночными валунами до 15%.
• Температурный режим: В районах с низкотемпературными мерзлыми грунтами (например, среднегодовая температура на глубине 5-10 м ниже -1,5°С) погружение свай с оттаиванием возможно в течение всего года. Однако, в районах с температурой грунтов близкой к -1°С, применение парооттаивания нежелательно в начале зимы (октябрь-декабрь), так как промерзание оттаянных грунтов происходит медленно, что может привести к длительному вмерзанию сваи и риску ее выпучивания.
• Объем свай: Норма 05-01-097-03 предназначена для железобетонных свай объемом до 0,9 м³. Для свай другого объема или из других материалов (например, стальных) следует использовать соответствующие нормы из группы 05-01-097.
• Несущая способность: При правильном применении технологии оттаивания и последующего смерзания сваи с грунтом, несущая способность сваи может повышаться на 10-15% по сравнению с методом бурения лидерных скважин, который может снизить несущую способность на 15-20%.
• Энергоемкость: Метод парооттаивания является достаточно энергоемким и дорогостоящим, что необходимо учитывать при планировании и расчете смет.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильный выбор нормы: Использование ГЭСН 05-01-097-03 для свай, не соответствующих указанному объему (до 0,9 м³) или типу (не железобетонные), а также для грунтов, не являющихся мерзлыми или вечномерзлыми. Как избежать: Всегда сверяйтесь с проектной документацией и технической частью сборника ГЭСН, чтобы выбрать наиболее подходящую норму. Проверяйте объем и материал свай, а также тип грунта.
2. Игнорирование геологических условий: Недостаточный учет специфики мерзлых грунтов (содержание льда, температура, глубина промерзания) может привести к некорректному расчету времени оттаивания и, как следствие, к увеличению сроков и стоимости работ. Как избежать: Проводите тщательные инженерно-геологические изыскания. Используйте полученные данные для корректировки технологии и оценки рисков.
3. Несоблюдение технологии парооттаивания: Недостаточное оттаивание грунта или неправильное извлечение паровых игл может затруднить погружение сваи или привести к ее повреждению. Чрезмерное оттаивание может вызвать разуплотнение грунта и снижение несущей способности. Как избежать: Строго следуйте технологическим картам и рекомендациям по работе с паровыми иглами. Контролируйте давление и температуру пара, а также время оттаивания.
4. Неверный расчет объема свай: Ошибки в определении объема погружаемых свай приводят к некорректному расчету всех ресурсных показателей. Как избежать: Внимательно изучайте чертежи и спецификации проекта. Используйте точные формулы для расчета объема свай.
5. Неучет вспомогательных работ: Забывчивость включить в смету затраты на монтаж/демонтаж паропровода, подачу свай и другие вспомогательные операции, которые явно указаны в составе работ нормы. Как избежать: Всегда детально изучайте "Состав работ" для каждой применяемой нормы.

Практические советы

• Детальные геологические изыскания: Перед началом работ в мерзлых грунтах крайне важно провести максимально подробные геологические изыскания для определения типа грунта, его температуры, влажности и содержания льда. Это позволит оптимизировать процесс парооттаивания и избежать непредвиденных сложностей.
• Контроль параметров пара: Регулярно контролируйте давление и температуру пара, подаваемого в паровые иглы. Это обеспечит эффективное и равномерное оттаивание грунта, минимизируя риски перегрева или недостаточного разжижения.
• Обеспечение смерзания: После погружения сваи в оттаявшую полость, критически важно обеспечить условия для ее быстрого и прочного смерзания с окружающим мерзлым грунтом. Это может потребовать дополнительных мероприятий по защите оттаявшего грунта от преждевременного промерзания сверху, чтобы нижняя часть сваи успела вмерзнуть.
• Обучение персонала: Учитывая специфику работы в мерзлых грунтах и с паровым оборудованием, убедитесь, что персонал, выполняющий работы, имеет соответствующую квалификацию и прошел необходимое обучение по технике безопасности и особенностям технологии.
• Использование актуальных ГЭСН: Всегда используйте актуальные редакции ГЭСН и методических указаний по их применению, так как нормативы могут обновляться и дополняться.

Связанные нормы

При работе со свайными фундаментами в мерзлых грунтах, а также при сравнении различных технологий, могут быть полезны следующие связанные нормы:

• ГЭСН 05-01-097-01: Погружение железобетонных свай объемом до 0,4 м³ в мерзлых и вечномерзлых грунтах с предварительным оттаиванием паровыми иглами.
• ГЭСН 05-01-097-02: Погружение железобетонных свай объемом до 0,65 м³ в мерзлых и вечномерзлых грунтах с предварительным оттаиванием паровыми иглами.
• ГЭСН 05-01-097-04: Погружение железобетонных свай объемом до 1,4 м³ в мерзлых и вечномерзлых грунтах с предварительным оттаиванием паровыми иглами.
• ГЭСН 05-01-097-05 и далее: Нормы для погружения стальных свай с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами.
• ГЭСН 05-01-001-01: Погружение дизель-молотом копровой установки на базе трактора железобетонных свай длиной до 6 м в грунты группы 1. Эта норма может быть использована для сравнения с традиционными методами погружения свай в обычных (немерзлых) грунтах.
• ГЭСН 05-01-002-01: Погружение дизель-молотом копровой установки на базе экскаватора железобетонных свай длиной до 6 м в грунты группы 1. Аналогично предыдущей, для сравнения методов.

Контрольные моменты

Для обеспечения качества и соответствия работ проектной документации, сметчику важно учитывать следующие контрольные моменты:

• Соответствие объемов: Проверка соответствия фактического объема погруженных свай проектному. Измеритель нормы – м³ объема свай.
• Качество оттаивания: Контроль глубины и диаметра оттаявшей зоны. Недостаточное оттаивание может привести к повреждению сваи или невозможности ее погружения на проектную глубину.
• Положение сваи: Контроль вертикальности и проектного положения сваи после погружения.
• Смерзание сваи с грунтом: В условиях вечной мерзлоты, несущая способность сваи во многом зависит от качества ее смерзания с окружающим грунтом. Необходимо обеспечить условия для быстрого и прочного вмерзания сваи.
• Расход ресурсов: Мониторинг фактического расхода материалов и машино-часов для выявления отклонений от нормативных показателей и анализа причин.
• Документация: Ведение исполнительной документации, отражающей все этапы работ, включая параметры парооттаивания, глубину погружения свай и результаты контроля качества.