ГЭСН 05-01-100-01: Погружение железобетонных свай в оттаянный грунт

Введение

Строительство в условиях мерзлых и вечномерзлых грунтов представляет собой сложную инженерную задачу, требующую особого подхода к устройству фундаментов. В таких условиях традиционные методы погружения свай часто оказываются неэффективными или невозможными. Для решения этой проблемы разработаны специальные технологии и соответствующие им сметные нормы, одной из которых является ГЭСН 05-01-100-01. Эта норма регламентирует процесс погружения железобетонных свай объемом до 0,4 м3 в предварительно оттаянный грунт.

Норма ГЭСН 05-01-100-01 входит в состав Сборника 05 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов" Государственных элементных сметных норм на строительные и специальные строительные работы. Ее основное назначение — определение потребности в ресурсах (трудозатратах, времени эксплуатации машин и механизмов, материальных ресурсах) для выполнения работ по погружению свай в специфических условиях мерзлоты. Применение данной нормы позволяет сметчикам корректно формировать сметную документацию, учитывая все особенности и сложности, связанные с работой в таких условиях.

Особенность работы с мерзлыми и вечномерзлыми грунтами заключается в том, что их несущая способность значительно меняется при оттаивании. Вечномерзлые грунты в своем природном состоянии обладают высокой несущей способностью, и основной задачей при погружении свай является минимизация их повреждения, а также обеспечение быстрого "вмерзания" сваи в грунт после установки для восстановления несущей способности.

Техническая информация

Состав работ по норме

Норма ГЭСН 05-01-100-01 предусматривает выполнение двух основных операций, необходимых для погружения железобетонных свай в оттаянную зону мерзлых и вечномерзлых грунтов:

1. Подача свай к месту погружения. Эта операция включает в себя весь комплекс логистических и подготовительных мероприятий, связанных с перемещением железобетонных свай от места их складирования (или выгрузки с транспорта) непосредственно к точке установки. Это может включать использование кранов для подъема и перемещения свай, а также трубоукладчиков или тягачей с полуприцепами для их транспортировки по строительной площадке. В условиях Крайнего Севера или труднодоступных территорий эта часть работ может быть особенно трудоемкой и требовать специализированной техники для обеспечения проходимости и безопасности. Важно учитывать, что подача свай должна быть синхронизирована с процессом оттаивания грунта, чтобы минимизировать время нахождения свай в зоне, где грунт может повторно замерзнуть.

2. Погружение свай в оттаянную зону. Это ключевая операция, которая отличает данную норму от других видов свайных работ. "Оттаянная зона" создается предварительно, до начала погружения сваи, с использованием различных методов теплового воздействия на мерзлый грунт (например, паропрогрев, электропрогрев). Цель оттаивания — разжижить грунт до текучего состояния, что позволяет погрузить сваю с минимальными усилиями и повреждениями. После погружения сваи в оттаявшую полость, грунт вокруг нее постепенно замерзает, обеспечивая надежное "вмерзание" сваи и восстановление ее несущей способности. Для погружения свай в оттаянный грунт норма предусматривает использование высокочастотных электрических вибропогружателей. Эти механизмы эффективно передают колебания на сваю, способствуя ее плавному вхождению в разжиженный грунт.

Материалы и ресурсы

Для выполнения работ по норме ГЭСН 05-01-100-01 предусмотрены следующие основные ресурсы:

• Трудозатраты рабочих-строителей: 4.56 чел.-ч на 1 м3 объема погружаемых свай, при среднем разряде работы 4,0. Это указывает на необходимость привлечения квалифицированных специалистов, способных работать со сложным оборудованием и в специфических условиях мерзлоты.
• Машины и механизмы:
• Вибропогружатели высокочастотные электрические для погружения свай до 1,5 т, эксцентриковый момент 47 кгм, центробежная сила 450 кН: 1.34 маш.-ч на 1 м3. Это основной механизм для непосредственного погружения свай.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 1.37 маш.-ч на 1 м3. Используются для подачи свай, их установки в проектное положение и других вспомогательных операций.
• Трубоукладчики, номинальная грузоподъемность 12,5 т: 0.54 маш.-ч на 1 м3. Могут применяться для перемещения свай или оборудования по площадке, особенно в условиях бездорожья.
• Тягачи седельные, нагрузка на седельно-сцепное устройство до 12 т: 0.07 маш.-ч на 1 м3. Используются для транспортировки полуприцепов со сваями или оборудованием.
• Полуприцепы общего назначения, грузоподъемность до 15 т: 0.07 маш.-ч на 1 м3. Предназначены для перевозки свай и других грузов.
• Материалы:
• Сваи железобетонные: 1.015 м3 на 1 м3 объема погружаемых свай. Это коэффициент, учитывающий потери или особенности измерения объема.

Важно отметить, что данная норма не включает затраты на материалы и оборудование, необходимые для предварительного оттаивания грунта. Эти работы должны быть учтены отдельно по соответствующим нормам, например, из сборника ГЭСН 01 "Земляные работы".

Требования к квалификации

Средний разряд работы 4,0 указывает на то, что для выполнения работ по погружению свай в оттаянный грунт требуются рабочие высокой квалификации. Это обусловлено сложностью используемого оборудования (вибропогружатели, краны), необходимостью точного позиционирования свай, а также спецификой работы с мерзлыми грунтами. Рабочие должны обладать знаниями в области геодезии, технологии свайных работ, правил эксплуатации строительных машин и техники безопасности при работе в условиях низких температур и на нестабильных грунтах.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Для корректного применения ГЭСН 05-01-100-01 в сметной документации необходимо следовать следующему алгоритму:

1. Определение объема погружаемых свай: Первым шагом является расчет общего объема железобетонных свай, подлежащих погружению, в кубических метрах (м3). Важно убедиться, что объем каждой отдельной сваи не превышает 0,4 м3, так как данная норма применима только для свай такого объема. Для свай большего объема следует использовать другие нормы из группы 05-01-100.

2. Применение нормы расхода ресурсов: Умножьте полученный общий объем свай на нормативные показатели расхода ресурсов, указанные в ГЭСН 05-01-100-01. Это позволит определить необходимое количество машино-часов для каждого вида техники, трудозатраты рабочих-строителей и объем железобетонных свай.

3. Учет затрат на оттаивание грунта: Поскольку данная норма не включает затраты на предварительное оттаивание грунта, необходимо дополнительно включить эти работы в смету. Для этого используются соответствующие нормы из сборника ГЭСН 01 "Земляные работы", например, ГЭСН 01-02-083 "Оттаивание вечномерзлых грунтов паропрогревом" или другие, в зависимости от выбранной технологии оттаивания.

4. Применение индексов пересчета: Полученные ресурсные показатели (в базовых ценах) необходимо пересчитать в текущие цены с использованием соответствующих индексов пересчета, утверждаемых региональными центрами ценообразования в строительстве. Это обеспечивает актуальность сметной стоимости.

5. Добавление накладных расходов и сметной прибыли: К прямым затратам (стоимость ресурсов в текущих ценах) добавляются накладные расходы и сметная прибыль в соответствии с действующими методическими указаниями по определению сметной стоимости строительства.

Примеры использования

Предположим, необходимо погрузить 100 железобетонных свай объемом 0,3 м3 каждая в вечномерзлый грунт, предварительно оттаянный паропрогревом. Общий объем свай составит 100 * 0,3 = 30 м3.

• Трудозатраты рабочих-строителей: 30 м3 * 4.56 чел.-ч/м3 = 136.8 чел.-ч.
• Вибропогружатели: 30 м3 * 1.34 маш.-ч/м3 = 40.2 маш.-ч.
• Краны на автомобильном ходу: 30 м3 * 1.37 маш.-ч/м3 = 41.1 маш.-ч.
• Железобетонные сваи: 30 м3 * 1.015 м3/м3 = 30.45 м3.

Дополнительно в смету будут включены затраты на оттаивание грунта, например, по норме ГЭСН 01-02-083, исходя из площади оттаивания или объема оттаянного грунта, а также затраты на транспортировку оборудования и материалов до объекта.

Особенности и ограничения

• Объем свай: Норма 05-01-100-01 строго применима для железобетонных свай объемом до 0,4 м3. Для свай большего объема (0,4-0,8 м3) следует использовать ГЭСН 05-01-100-02, а для металлических свай — нормы ГЭСН 05-01-100-05 и далее.
• Тип грунта: Норма предназначена для мерзлых и вечномерзлых грунтов. Это означает, что грунт должен находиться в замороженном состоянии до начала работ. Оттаивание производится целенаправленно для создания условий погружения.
• Технология оттаивания: Хотя норма не детализирует метод оттаивания, на практике используются паропрогрев (с помощью паровых игл), электропрогрев, а также бурение лидирующих скважин с последующим оттаиванием или заполнением раствором. Выбор метода оттаивания зависит от типа грунта, его температуры, глубины промерзания и требуемой скорости работ. При паропрогреве пар под давлением подается в грунт, разжижая его до текучего состояния.
• Вмерзание сваи: Ключевым аспектом работы в вечномерзлых грунтах является последующее "вмерзание" сваи в грунт. После погружения в оттаявшую зону, грунт вокруг сваи замерзает, обеспечивая ее надежное закрепление и несущую способность за счет сил смерзания. Этот процесс может занимать определенное время, и загрузка фундамента разрешается только после достижения расчетного температурного режима грунтов.
• Сезонность работ: Хотя работы в мерзлых грунтах ассоциируются с зимним периодом, важно понимать, что в вечномерзлых грунтах свайные работы часто предпочтительнее выполнять именно при мерзлом состоянии грунта, так как оттаивание верхнего слоя летом может затруднить использование оборудования и снизить несущую способность.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неучет затрат на оттаивание грунта: Одна из наиболее распространенных ошибок — это применение ГЭСН 05-01-100-01 без учета дополнительных затрат на предварительное оттаивание грунта. Данная норма покрывает только подачу и погружение свай в уже оттаянную зону. Сами работы по оттаиванию (например, паропрогревом) должны быть учтены отдельно по соответствующим нормам, таким как ГЭСН 01-02-083.
2. Неправильный выбор нормы по объему свай: ГЭСН 05-01-100-01 предназначена строго для железобетонных свай объемом до 0,4 м3. Использование этой нормы для свай большего объема или для металлических свай приведет к некорректному расчету. Необходимо внимательно проверять проектные данные и выбирать соответствующую норму из группы 05-01-100.
3. Игнорирование процесса "вмерзания": Недооценка времени, необходимого для полного "вмерзания" сваи в мерзлый грунт, может привести к преждевременной загрузке фундамента и потере несущей способности. Расчетная нагрузка на сваи может быть приложена только после восстановления расчетных отрицательных температур грунтов оснований.
4. Путаница с методами погружения: Важно различать погружение в оттаянный грунт от буроопускного или бурозабивного способов. В первом случае грунт разжижается, во втором — бурится скважина, которая может быть заполнена раствором. Каждый метод имеет свои особенности и соответствующие нормы.
5. Неучет логистических сложностей: Работа в условиях Крайнего Севера или удаленных регионов сопряжена с повышенными затратами на транспортировку оборудования, материалов и персонала. Хотя основные транспортные средства учтены в норме, общие логистические расходы могут требовать отдельного обоснования и учета.

Практические советы

• Детальное геологическое исследование: Перед началом проектирования и сметных расчетов обязательно проводите тщательные инженерно-геологические изыскания, особенно в регионах с мерзлыми грунтами. Это позволит точно определить тип, состояние и температурный режим грунтов, что критически важно для выбора правильной технологии и норм.
• Комплексный подход к смете: Всегда рассматривайте работы по погружению свай в мерзлые грунты в комплексе. Это означает, что помимо ГЭСН 05-01-100-01, необходимо учитывать затраты на оттаивание грунта, возможные работы по устройству лидирующих скважин (если применимо), а также затраты на контроль качества и мониторинг температурного режима грунта после погружения.
• Выбор оптимальной технологии оттаивания: Изучите различные методы оттаивания грунта (паропрогрев, электропрогрев, бурение лидирующих скважин) и выберите наиболее экономически и технологически обоснованный для конкретного объекта. Учитывайте доступность ресурсов (вода, электроэнергия, топливо) и сроки выполнения работ.
• Контроль качества и мониторинг: Организуйте строгий контроль за процессом погружения свай, включая геодезический контроль их положения и глубины. Особое внимание уделите мониторингу температуры грунта вокруг свай после их погружения, чтобы убедиться в своевременном и полном "вмерзании". Это обеспечит проектную несущую способность фундамента.
• Использование актуальных нормативов: Всегда используйте последние редакции ГЭСН и индексов пересчета, так как нормативы регулярно обновляются.

Связанные нормы

При работе с ГЭСН 05-01-100-01 сметчикам часто приходится обращаться к другим нормам для учета полного комплекса работ:

• ГЭСН 05-01-100-02: Погружение в оттаянный грунт мерзлых и вечномерзлых грунтов: железобетонных свай объемом 0,4-0,8 м3. Эта норма применяется для железобетонных свай большего объема, чем предусмотрено 05-01-100-01.
• ГЭСН 05-01-100-05: Погружение в оттаянный грунт мерзлых и вечномерзлых грунтов: металлических свай объемом до 0,2 м3. Используется для металлических свай, погружаемых аналогичным способом.
• ГЭСН 05-01-097: Погружение в мерзлых и вечномерзлых грунтах железобетонных и стальных свай с предварительным оттаиванием грунта паровыми иглами. Эта норма может быть использована как альтернатива или в дополнение, если технология оттаивания конкретно предусматривает паровые иглы.
• ГЭСН 01-02-083: Оттаивание вечномерзлых грунтов паропрогревом. Критически важная норма для учета затрат на создание оттаянной зоны, которые не включены в 05-01-100-01.
• ГЭСН 05-01-001: Погружение дизель-молотом копровой установки на базе трактора железобетонных свай. Используется для сравнения или в случаях, когда погружение производится в талые грунты или через тонкий слой мерзлоты без предварительного оттаивания.
• ГЭСН 05-01-002: Погружение дизель-молотом копровой установки на базе экскаватора железобетонных свай. Аналогично ГЭСН 05-01-001, для сравнения с обычными методами погружения.

Контрольные моменты

• Геодезический контроль: Обязателен для точного позиционирования свай и контроля их отклонений от проектного положения.
• Температурный мониторинг: В условиях мерзлых грунтов крайне важен контроль температуры грунта до, во время и после погружения свай, особенно в период "вмерзания". Это позволяет убедиться в достижении проектного температурного режима и несущей способности.
• Документирование работ: Все этапы работ, включая оттаивание, погружение свай, а также результаты контроля, должны быть тщательно задокументированы. Это включает акты освидетельствования мерзлотно-грунтовых условий, исполнительные схемы свай и температурных трубок.
• Испытания свай: После погружения и вмерзания свай могут проводиться контрольные испытания (динамические или статические) для подтверждения их несущей способности.

Правильное применение ГЭСН 05-01-100-01 в сочетании с глубоким пониманием технологии и особенностей работы в мерзлых грунтах является залогом успешного и экономически обоснованного строительства в сложных климатических условиях.