ГЭСН 05-01-097-04: Погружение свай в мерзлых грунтах

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-01-097-04 является ключевым документом для сметчиков, работающих в условиях Крайнего Севера и других регионов с распространением мерзлых и вечномерзлых грунтов. Данная норма регламентирует процесс погружения железобетонных свай объемом до 1,4 м³ с применением метода предварительного оттаивания грунта паровыми иглами.

Назначение и область применения нормы:

ГЭСН 05-01-097-04 предназначена для определения потребности в ресурсах (трудозатратах, машино-часах, материалах) при выполнении свайных работ в специфических условиях мерзлых и вечномерзлых грунтов. Ее применение обосновано в случаях, когда прямое погружение свай в промерзший грунт невозможно или нецелесообразно из-за его высокой плотности и риска повреждения свай. Технология парооттаивания позволяет создать в грунте оттаявшую зону, куда затем погружается свая, обеспечивая ее последующее надежное смерзание с мерзлым массивом и достижение проектной несущей способности.

Основные характеристики:

• Код нормы: 05-01-097-04
• Наименование: Погружение в мерзлых и вечномерзлых грунтах (с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами): → железобетонных свай объемом до 1,4 м³
• Единица измерения: 1 м³ объема железобетонных свай.
• Тип работ: ГЭСН (Государственные элементные сметные нормы)
• Категория: 05-01-097 (Таблица 05-01-097 "Погружение в мерзлых и вечномерзлых грунтах железобетонных и стальных свай с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами").
• Обоснование: Нормативные ссылки на накладные расходы (НР: Пр/812-005.1) и сметную прибыль (СП: Пр/774-005.1) для свайных работ.

Техническая информация

Состав работ по норме

Норма ГЭСН 05-01-097-04 включает в себя полный комплекс операций, необходимых для погружения железобетонных свай в мерзлые и вечномерзлые грунты с предварительным оттаиванием. Состав работ детализирует технологический процесс и обеспечивает учет всех основных затрат.

1. Монтаж и демонтаж паропровода: Включает установку и последующую разборку системы трубопроводов, по которым пар подается к паровым иглам. Это критически важный этап, обеспечивающий подачу теплоносителя для оттаивания грунта.
2. Подача свай к месту погружения: Перемещение железобетонных свай от места складирования или разгрузки до точки их непосредственного погружения. Требует использования соответствующей подъемно-транспортной техники.
3. Парооттаивание с погружением и извлечением паровых игл: Основной технологический процесс. Паровые иглы, имеющие перфорацию в нижней части, погружаются в мерзлый грунт. Горячий пар, подаваемый под давлением (обычно 0,6±0,2 МПа), разжижает замерзшую породу до текучей консистенции. Оттаивание производится таким образом, чтобы создать зону, превышающую сечение сваи в 2-3 раза. После оттаивания иглы извлекаются.
4. Погружение свай: Непосредственное погружение железобетонных свай в оттаявшую, разжиженную зону грунта. Погружение осуществляется с помощью вибропогружателей или других механизмов, способных обеспечить точную установку сваи на проектную глубину.

Материалы и ресурсы

Для выполнения работ по ГЭСН 05-01-097-04 предусмотрены следующие основные материальные и машинные ресурсы:

• Машины и оборудование:
• Вибропогружатели низкочастотные электрические для погружения металлических и железобетонных свай до 3 т, эксцентриковый момент 71,4 кгм, центробежная сила 604 кН: 0.65 маш.-ч
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.73 маш.-ч (для подачи свай и монтажа/демонтажа оборудования)
• Трубоукладчики, номинальная грузоподъемность 35 т: 0.24 маш.-ч (могут использоваться для перемещения тяжелых элементов или паропровода)
• Тягачи седельные, нагрузка на седельно-сцепное устройство до 12 т: 0.03 маш.-ч
• Полуприцепы общего назначения, грузоподъемность до 15 т: 0.03 маш.-ч (для транспортировки оборудования и материалов)
• Парообразователи прицепные: 0.72 маш.-ч (ключевое оборудование для производства пара)
• Материалы:
• Рукав резинотканевый напорный для воды давлением 1 МПа (10 кгс/см²), внутренний диаметр 16 мм: 6.5 м (для подачи пара или воды)
• 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 (может использоваться для временных опор, подкладок, обустройства площадки)
• Паровые иглы: 0.14 шт. (расход на 1 м³ свай, являются инструментом для оттаивания)
• Сваи железобетонные: 1.02 м³ (объем железобетонных свай, на который рассчитана норма)

Трудозатраты и время выполнения

Трудозатраты рабочих-строителей по норме ГЭСН 05-01-097-04 составляют 3.94 чел.-ч на 1 м³ объема железобетонных свай. Средний разряд работы, необходимый для выполнения данного комплекса операций, составляет 3,5. Это указывает на потребность в квалифицированных рабочих, способных выполнять работы с применением специализированного оборудования и соблюдением технологических требований в сложных условиях мерзлоты.

Требования к квалификации

Высокий средний разряд (3,5) указывает на то, что работы по погружению свай в мерзлых грунтах требуют от исполнителей не только общих строительных навыков, но и специфических знаний и опыта работы с парооттаивающим оборудованием, вибропогружателями, а также понимания особенностей поведения грунтов в условиях вечной мерзлоты. Рабочие должны быть обучены правилам техники безопасности при работе с высоким давлением пара и тяжелой строительной техникой.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Для корректного применения ГЭСН 05-01-097-04 в сметных расчетах необходимо следовать следующему алгоритму:

1. Определение объема свай: Рассчитайте общий объем железобетонных свай, подлежащих погружению, в кубических метрах. Этот показатель будет являться измерителем для применения нормы.
2. Применение нормы: Умножьте количество ресурсов (трудозатраты, машино-часы, расход материалов) из ГЭСН 05-01-097-04 на полученный объем свай.
3. Учет коэффициентов: При необходимости примените повышающие или понижающие коэффициенты, предусмотренные общими положениями к сборнику ГЭСН-05 или проектной документацией (например, для стесненных условий, работы в зимнее время, если это не учтено в норме по умолчанию, или для специфических условий грунта).
4. Расчет прямых затрат: На основе полученных объемов ресурсов и текущих цен на них рассчитайте прямые затраты. Учтите, что ГЭСН содержит только нормы расхода ресурсов, а не их стоимость в рублях.
5. Добавление накладных расходов и сметной прибыли: Примените нормативы накладных расходов (НР: Пр/812-005.1) и сметной прибыли (СП: Пр/774-005.1), которые обоснованы для свайных работ.
6. Формирование сметы: Сформируйте локальную смету, включающую все затраты, приведенные к текущему уровню цен с использованием соответствующих индексов пересчета.

Примеры использования

Предположим, необходимо погрузить 10 железобетонных свай объемом 1,2 м³ каждая в вечномерзлых грунтах с предварительным парооттаиванием.

• Общий объем свай: 10 свай * 1,2 м³/свая = 12 м³.
• Трудозатраты: 12 м³ * 3.94 чел.-ч/м³ = 47.28 чел.-ч.
• Машино-часы вибропогружателя: 12 м³ * 0.65 маш.-ч/м³ = 7.8 маш.-ч.
• Расход паровых игл: 12 м³ * 0.14 шт./м³ = 1.68 шт. (округляется до 2 шт. или учитывается как дробное количество в зависимости от правил округления в сметной программе).

Аналогично рассчитываются и другие ресурсы. Далее эти ресурсные показатели умножаются на их текущую стоимость, добавляются накладные расходы и сметная прибыль.

Особенности и ограничения

• Тип грунтов: Норма применима для мерзлых и вечномерзлых грунтов. Вечномерзлые грунты обладают высокой несущей способностью в естественном состоянии, и основная задача – минимизировать их разрушение и обеспечить быстрое вмерзание сваи.
• Температурный режим: Несущая способность свай в вечномерзлых грунтах зависит от их температуры. Важно учитывать, что температура грунта может изменяться в течение срока службы фундамента.
• Глубина промерзания: Метод парооттаивания особенно эффективен при значительной глубине промерзания (более 0,7-1 м), когда механическое погружение затруднено.
• Состав грунтов: Погружение свай с оттаиванием паровой иглой применяется в песчаных и глинистых грунтах со среднегодовой температурой не выше -1,5°С, а также в грунтах с крупнообломочными включениями и одиночными валунами до 15%.
• Время между оттаиванием и погружением: Практика показывает, что сваи прочно "вмерзают" в грунт скважины через несколько часов после погружения. Допустимый разрыв во времени между окончанием парооттаивания и забивкой сваи зависит от температуры грунта и может быть ограничен.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Недостаточное оттаивание грунта: Если объем оттаявшей зоны недостаточен (менее 2-3 диаметров сваи), это может привести к повреждению сваи при погружении или невозможности ее установки на проектную глубину. Решение: Строго контролировать процесс парооттаивания, используя данные геологических изысканий и рекомендации по технологии.
2. Преждевременное замерзание скважины: В условиях низких температур оттаянный грунт может быстро замерзнуть до погружения сваи. Решение: Планировать работы таким образом, чтобы погружение сваи происходило максимально быстро после оттаивания, возможно, в ту же рабочую смену.
3. Неправильный выбор оборудования: Использование оборудования, не соответствующего типу грунта или объему свай, может привести к низкой производительности или авариям. Решение: Тщательно подбирать вибропогружатели и парообразователи согласно проектным требованиям и характеристикам грунтов.
4. Игнорирование геологических условий: Недостаточное изучение свойств вечномерзлых грунтов может привести к некорректному выбору технологии и ошибкам в расчетах несущей способности. Решение: Проводить детальные инженерно-геологические изыскания на этапе проектирования.
5. Неучет износа паровых игл: Паровые иглы являются расходным материалом и подвержены износу. Решение: Корректно учитывать их расход согласно норме (0.14 шт./м³).

Практические советы

• Комплексный подход: Всегда рассматривайте ГЭСН 05-01-097-04 в контексте общих положений сборника ГЭСН-05 и других применимых нормативных документов (СП, СНиП), регулирующих строительство на вечномерзлых грунтах.
• Контроль качества: Обеспечьте строгий контроль за соблюдением технологии парооттаивания и погружения свай на всех этапах работ. Это включает контроль температуры грунта, давления пара и глубины погружения игл и свай.
• Оптимизация логистики: Эффективная подача свай и других материалов к месту погружения значительно сокращает время выполнения работ и снижает затраты. Планируйте маршруты и график поставок заранее.
• Обучение персонала: Убедитесь, что персонал, выполняющий работы, имеет необходимую квалификацию и прошел инструктаж по технике безопасности, особенно при работе с паровым оборудованием.

Связанные нормы

При работе со свайными фундаментами в мерзлых грунтах могут быть применимы или являться альтернативой следующие нормы из сборника ГЭСН-05 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов":

• ГЭСН 05-01-095: Установка железобетонных и стальных свай в скважины в мерзлых и вечномерзлых грунтах. Эта норма описывает метод, при котором сваи устанавливаются в предварительно пробуренные скважины, без парооттаивания.
• ГЭСН 05-01-096: Установка деревометаллических и деревянных свай в готовые скважины в мерзлых и вечномерзлых грунтах. Применяется для других типов свай в аналогичных условиях.
• Другие нормы в таблице 05-01-097: Например, ГЭСН 05-01-097-05, 05-01-097-06 и далее, которые регламентируют погружение стальных свай или железобетонных свай других объемов с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами.

Контрольные моменты

• Проектная документация: Все работы должны строго соответствовать проектной документации, включая тип и объем свай, глубину погружения, а также выбранный метод оттаивания и погружения.
• Геологические изыскания: Результаты инженерно-геологических изысканий являются основой для выбора метода погружения и расчета несущей способности свай.
• Журнал работ: Ведение подробного журнала работ, фиксирующего даты, время, погодные условия, параметры оттаивания (давление пара, время воздействия) и погружения свай, является обязательным для контроля качества и решения возможных спорных вопросов.
• Приемка работ: Приемка выполненных работ должна осуществляться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами, с проверкой фактического положения свай и их несущей способности после вмерзания в грунт.

Правильное применение ГЭСН 05-01-097-04 и учет всех технологических нюансов обеспечивают надежность и долговечность свайных фундаментов, возводимых в сложных условиях мерзлых и вечномерзлых грунтов.