ГЭСН 05-01-197-09: Устройство глубоких траншей в сложных грунтах

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-01-197-09 является ключевым документом для сметчиков, занимающихся расчетом стоимости работ по устройству глубоких траншей в сложных инженерно-геологических условиях. Данная норма относится к Сборнику ГЭСН-2022, раздел 05 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов" . Ее применение регламентирует процесс создания траншей, которые в дальнейшем могут служить основой для возведения подземных частей зданий, противофильтрационных завес или других заглубленных конструкций методом "стена в грунте".

Основное назначение нормы ГЭСН 05-01-197-09 — это определение потребности в ресурсах (трудозатратах рабочих, машинах, механизмах и материалах) для выполнения работ по устройству траншей под защитой глинистого раствора. Норма применяется для траншей шириной 0,8 м и глубиной более 15 м, разрабатываемых в грунтах 4-й группы .

Технология "стена в грунте" является высокоэффективным решением при строительстве в стесненных городских условиях, при высоком уровне грунтовых вод или в неустойчивых грунтах . Использование глинистого (бентонитового) раствора позволяет стабилизировать стенки траншеи, предотвращая их обрушение и проникновение грунтовых вод в выработку .

Техническая информация

Состав работ по норме

ГЭСН 05-01-197-09 охватывает полный комплекс операций, необходимых для устройства траншей методом "стена в грунте". Состав работ, предусмотренный данной нормой, включает следующие технологические процессы :

• Подача материала в растворосмеситель. Этот этап включает доставку и загрузку сухих компонентов, таких как бентонитовый порошок, в специализированное оборудование для приготовления раствора.
• Приготовление бентонитового раствора. Процесс смешивания бентонитового порошка с водой и другими добавками до получения однородной тиксотропной суспензии с заданными параметрами вязкости и плотности. Качество раствора критически важно для устойчивости стенок траншеи.
• Монтаж и демонтаж трубопроводов для прокачки и откачки бентонитового раствора в траншею и из траншеи. Включает установку и последующую разборку системы трубопроводов, обеспечивающих циркуляцию раствора в процессе разработки траншеи и его замещения бетоном.
• Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами, оборудованными грейферным ковшом. Основная операция по выемке грунта из траншеи. Грейферный ковш позволяет эффективно разрабатывать грунт под защитой глинистого раствора, минимизируя обрушения.
• Установка и извлечение разделительного элемента в траншею. Разделительные элементы (например, металлические трубы или профили) могут использоваться для формирования отдельных захваток или для обеспечения заданных геометрических параметров траншеи.
• Погрузка и перемещение шлама (до 50 м) к отстойнику. Разработанный грунт, смешанный с бентонитовым раствором (шлам), выгружается из траншеи и транспортируется к специальным отстойникам для дальнейшей обработки.
• Регенерация бентонитового раствора для разработки породы. После использования раствор очищается от частиц грунта и восстанавливает свои свойства для повторного применения при разработке траншеи. Это позволяет сократить расход дорогостоящего бентонита.
• Подача бентонитового раствора для разработки породы. Непрерывная подача свежего или регенерированного раствора в траншею для поддержания гидростатического давления и стабилизации стенок в процессе выемки грунта.
• Регенерация бентонитового раствора для бетонирования. Отдельный процесс регенерации раствора, который будет использоваться для замещения при бетонировании. Требования к качеству такого раствора могут отличаться.
• Замещение бентонитового раствора для разработки породы на бентонитовый раствор для бетонирования. Перед укладкой бетона, раствор, использовавшийся для разработки, может быть заменен на более чистый или специально подготовленный раствор для бетонирования, чтобы обеспечить оптимальные условия для твердения бетона.

Материалы и ресурсы

Для выполнения работ по ГЭСН 05-01-197-09 требуются следующие основные материалы и механизмы. Норма учитывает расход ресурсов на 100 м3 траншеи:

Материалы:

• Порошки бентонитовые: 20.92 т. Бентонит является основным компонентом глинистого раствора, обеспечивающего устойчивость стенок траншеи.
• Сода кальцинированная (натрий углекислый) техническая: 0.419 т. Используется для регулирования свойств бентонитового раствора.
• Вода: 111.6 м3. Необходима для приготовления бентонитового раствора и других технологических нужд.
• Проволока сварочная без покрытия СВ-08Г2С, диаметр 2 мм: 4.41 кг. Для вспомогательных сварочных работ, например, при монтаже/демонтаже трубопроводов или разделительных элементов.
• Электроды сварочные для сварки низколегированных и углеродистых сталей УОНИ 13/45, Э42А, диаметр 4-5 мм: 4.82 кг. Аналогично сварочной проволоке, для обеспечения сварочных операций.
• Ацетилен газообразный технический: 0.01 м3. Для газовой сварки и резки.
• Кислород газообразный технический: 0.05 м3. Для газовой сварки и резки.
• Металлоконструкции вспомогательного назначения с преобладанием толстолистовой стали или профильного проката, с отверстиями и без: 0.31 т. Могут включать элементы форшахты, направляющие, временные крепления и другие вспомогательные конструкции.

Машины и оборудование:

• Средний разряд работы 3,7: 39.42 маш.-ч. Это показатель, который отражает квалификацию машинистов и операторов, задействованных в работе.
• Вибропогружатели высокочастотные электрические для погружения свай до 1,5 т, эксцентриковый момент 47 кгм, центробежная сила 450 кН: 6.27 маш.-ч. Могут использоваться для установки или извлечения разделительных элементов, а также для вспомогательных работ.
• Грейферы широкозахватные на гусеничном ходу, объем ковша до 1 м3: 17.98 маш.-ч. Основное оборудование для разработки грунта в траншее.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 7.04 маш.-ч. Используются для монтажных/демонтажных работ, перемещения оборудования и материалов.
• Погрузчики одноковшовые универсальные фронтальные пневмоколесные, номинальная вместимость основного ковша 1,5 м3, грузоподъемность 3 т: 0.86 маш.-ч. Для погрузки шлама и других сыпучих материалов.
• Растворонасосы, производительность 6 м3/ч: 20.13 маш.-ч. Для подачи и откачки бентонитового раствора.
• Установки по приготовлению и подаче растворов из сухих смесей, производительность до 3 м3/мин: 76.01 маш.-ч. Основное оборудование для приготовления бентонитового раствора.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 15 т: 1.18 маш.-ч. Для транспортировки материалов и шлама.
• Аппараты для газовой сварки и резки: 0.02 маш.-ч. Для выполнения сварочных работ.
• Аппараты сварочные для ручной дуговой сварки, сварочный ток до 350 А: 0.15 маш.-ч. Для выполнения сварочных работ.
• Компрессоры стационарные, производительность 15 м3/мин: 2.04 маш.-ч. Для обеспечения пневматических инструментов или систем.
• Насосы грязевые, производительность до 15 м3/ч, напор до 50 м: 4.19 маш.-ч. Для перекачки шлама и загрязненного раствора.

Трудозатраты и время выполнения

Трудозатраты рабочих, непосредственно занятых на производстве работ, составляют 39.42 чел.-ч на каждые 100 м3 траншеи. Средний разряд работы, предусмотренный нормой, составляет 3.7. Это означает, что для выполнения данного вида работ требуется квалифицированный персонал, способный работать со сложным оборудованием и соблюдать технологические требования.

Особенности грунтов 4-й группы

Грунты 4-й группы являются одними из наиболее сложных для разработки и требуют особого подхода. К ним относятся :

• Твердая карбоновая или кембрийская глина.
• Моренная глина с валунами весом до 50 кг (до 30% по объему).
• Отвердевшие солончаки и солонцы.
• Невыветрившийся металлургический шлак.
• Тяжелая и жирная глина со щебнем.
• Сланцевая глина.
• Плотный отвердевший лёсс, меловые породы, туф, известняк и ракушечник.
• Слежавшийся строительный мусор, смешанный с цементом.

Работа в таких грунтах характеризуется высокой трудоемкостью и требует применения мощной специализированной техники, такой как экскаваторы с грейферным ковшом, предусмотренные данной нормой.

Роль бентонитового раствора

Бентонитовый раствор играет центральную роль в технологии "стена в грунте", обеспечивая устойчивость вертикальных стенок траншеи в процессе ее разработки и до момента бетонирования . Его основные функции:

• Стабилизация стенок: Создает избыточное гидростатическое давление на стенки траншеи, предотвращая их обрушение, особенно в неустойчивых и водонасыщенных грунтах.
• Кольматация пор: Частицы бентонита проникают в поры грунта на границе траншеи, образуя тонкую водонепроницаемую корку, которая препятствует фильтрации грунтовых вод в выработку и вымыванию частиц грунта.
• Вынос шлама: Обладает тиксотропными свойствами – способностью разжижаться под механическим воздействием (при работе грейфера) и загустевать в состоянии покоя. Это позволяет эффективно выносить частицы разработанного грунта (шлам) из траншеи во взвешенном состоянии.
• Смазка: Уменьшает трение рабочего органа экскаватора о стенки траншеи, облегчая разработку грунта.

Регенерация бентонитового раствора является важным экономическим и экологическим аспектом, позволяя многократно использовать дорогостоящий материал и снижать объемы отходов.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Для корректного применения ГЭСН 05-01-197-09 в сметном расчете необходимо следовать следующему алгоритму:

1. Определение объемов работ: На основе проектной документации (чертежей, разрезов) точно определите объем траншей, подлежащих устройству, в м3. Единица измерения нормы — 100 м3, поэтому полученный объем необходимо разделить на 100.
2. Проверка соответствия условий: Убедитесь, что параметры траншеи (ширина 0,8 м, глубина более 15 м) и группа грунтов (4-я группа) соответствуют условиям применения нормы 05-01-197-09. Если параметры отличаются, возможно, потребуется применение других норм из таблицы 05-01-197 (например, ГЭСН 05-01-197-01 для грунтов 1-й группы или ГЭСН 05-01-197-10 для грунтов 5-й группы) или других сборников ГЭСН.
3. Расчет прямых затрат: Умножьте нормативные показатели расхода ресурсов (трудозатраты рабочих, машино-часы, расход материалов) на полученный объем в сотнях м3. Это даст базовые прямые затраты.
4. Учет коэффициентов: Примените необходимые поправочные коэффициенты, если таковые предусмотрены технической частью Сборника ГЭСН-05 или другими нормативными документами, учитывающие специфические условия производства работ (например, стесненные условия, работу в зимнее время и т.д.).
5. Добавление накладных расходов и сметной прибыли: К полученным прямым затратам добавьте накладные расходы и сметную прибыль в соответствии с действующими методическими указаниями и нормативами.
6. Учет прочих затрат: Не забудьте включить в смету прочие затраты, такие как затраты на перевозку материалов, утилизацию шлама (если не учтено в норме), временные здания и сооружения, непредвиденные расходы.

Примеры использования

Норма ГЭСН 05-01-197-09 применяется в следующих случаях:

• Устройство глубоких фундаментов: При возведении высотных зданий или сооружений с большой нагрузкой, когда требуется заглубление фундамента на значительную глубину, особенно в условиях плотной городской застройки, где открытые котлованы невозможны.
• Строительство подземных сооружений: Для создания подземных паркингов, тоннелей, коллекторов, подвалов глубокого заложения, где "стена в грунте" служит ограждающей конструкцией котлована.
• Устройство противофильтрационных завес: Для предотвращения притока грунтовых вод к котлованам, заглубленным сооружениям или для защиты окружающей среды от загрязнений.
• Возведение гидротехнических сооружений: При строительстве дамб, плотин, каналов, где необходимы глубокие водонепроницаемые барьеры.

Особенности и ограничения

Применение нормы 05-01-197-09 и технологии "стена в грунте" имеет свои особенности и ограничения:

• Высокий уровень грунтовых вод: Технология особенно эффективна при высоком УГВ, так как глинистый раствор стабилизирует стенки и препятствует водопритоку.
• Стесненные условия строительства: Метод позволяет минимизировать площадь строительной площадки, что критически важно в условиях плотной городской застройки.
• Наличие препятствий: Применение метода может быть ограничено наличием в грунте крупных включений, таких как валуны (более 50 кг), обломки строительных конструкций, каверны и пустоты, которые затрудняют разработку траншеи грейфером.
• Требования к качеству раствора: Необходим постоянный контроль качества бентонитового раствора (вязкости, плотности, водоотдачи) на всех этапах работ для обеспечения устойчивости траншеи.
• Утилизация шлама: Образующийся шлам (смесь грунта и бентонитового раствора) требует специальной утилизации или регенерации, что должно быть учтено в проекте и смете.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

Сметчики часто сталкиваются с определенными ошибками при применении норм на земляные работы, включая ГЭСН 05-01-197-09. Знание этих ошибок поможет их избежать:

1. Неправильное определение группы грунтов. Это одна из наиболее частых и критичных ошибок. Неверное определение группы грунта (например, принятие грунта 4-й группы за 3-ю) приведет к занижению трудозатрат и машино-часов, что повлечет за собой недостоверность сметы. Всегда опирайтесь на данные инженерно-геологических изысканий и официальные классификации грунтов.
2. Игнорирование состава работ. Норма 05-01-197-09 включает в себя множество операций, таких как монтаж/демонтаж трубопроводов, установка/извлечение разделительных элементов, погрузка и перемещение шлама, а также регенерация раствора. Забывая учесть эти операции или пытаясь их исключить, сметчик рискует получить неполную смету.
3. Недооценка затрат на бентонитовый раствор и его регенерацию/утилизацию. Бентонит — дорогостоящий материал, а процесс его регенерации требует специализированного оборудования и энергии. Неправильный расчет расхода бентонита или игнорирование затрат на его регенерацию/утилизацию может существенно исказить итоговую стоимость.
4. Неучет вспомогательных металлоконструкций. В норме предусмотрен расход металлоконструкций вспомогательного назначения. Их отсутствие в смете или неправильный объем может привести к дополнительным незапланированным расходам на объекте.
5. Применение устаревших нормативов и коэффициентов. Сметные нормы регулярно обновляются. Использование устаревших версий ГЭСН или некорректных поправочных коэффициентов (например, на стесненные условия, зимнее удорожание) может привести к серьезным расхождениям в стоимости. Всегда используйте актуальные сборники и методические указания.
6. Отсутствие резерва на непредвиденные работы и затраты. При работе со сложными грунтами и технологиями всегда существует риск непредвиденных ситуаций. Отсутствие резервного фонда (обычно 5-15% от общей стоимости) может привести к финансовым проблемам в ходе реализации проекта.

Практические советы

Для эффективной работы с ГЭСН 05-01-197-09 и составления точных смет рекомендуются следующие советы:

• Тщательное изучение проектной документации: Перед началом сметного расчета внимательно изучите проект производства работ (ППР), инженерно-геологические отчеты, чертежи и спецификации. Это позволит точно определить объемы, условия и особенности выполнения работ.
• Контроль качества бентонитового раствора: Убедитесь, что в проекте предусмотрен контроль качества приготовления и свойств бентонитового раствора. Это напрямую влияет на устойчивость траншеи и безопасность работ.
• Обоснование группы грунтов: При возникновении сомнений в группе грунтов, запросите дополнительные геологические изыскания или официальные разъяснения. Не полагайтесь на приблизительные данные.
• Учет логистики и утилизации: Помимо прямых затрат, не забывайте о расходах на транспортировку материалов на объект и вывоз шлама с объекта, а также на его утилизацию.
• Использование специализированного ПО: Современные сметные программы значительно упрощают расчеты и помогают избежать ошибок, связанных с применением коэффициентов и актуализацией норм.

Связанные нормы

Норма ГЭСН 05-01-197-09 является частью большой таблицы 05-01-197, которая включает различные варианты устройства траншей под глинистым раствором в зависимости от ширины траншеи и группы грунтов . К связанным нормам относятся:

• ГЭСН 05-01-197-01: Устройство траншей под глинистым раствором шириной 0,6 м глубиной более 15 м в грунтах группы: 1. Эта норма отличается меньшей шириной траншеи и более легкой группой грунтов.
• ГЭСН 05-01-197-05: Устройство траншей под глинистым раствором шириной 0,8 м глубиной более 15 м в грунтах группы: 1. Отличается только группой грунтов (1-я группа).
• ГЭСН 05-01-197-10: Устройство траншей под глинистым раствором шириной 0,8 м глубиной более 15 м в грунтах группы: 5. Применяется для еще более сложных грунтов 5-й группы.

Также, при выполнении работ, связанных с устройством "стены в грунте", могут быть применимы нормы из других сборников, например:

• ГЭСН 05-01-196: Погружение металлических бурозавинчивающихся свай. Этот сборник охватывает другие виды свайных работ, которые могут быть частью общего комплекса работ по устройству фундаментов.
• Сборник ГЭСН-01 "Земляные работы": Содержит общие нормы на механизированную и ручную разработку грунтов, которые могут быть использованы для вспомогательных или подготовительных земляных работ на объекте.

Контрольные моменты

Для обеспечения качества и безопасности работ, а также точности сметы, важно контролировать следующие аспекты:

• Качество инженерно-геологических изысканий: Достоверность данных о грунтах является основой для правильного выбора нормы и технологии.
• Соответствие оборудования: Используемое оборудование (экскаваторы, грейферы, растворосмесители) должно соответствовать требованиям нормы и технологическим картам.
• Параметры бентонитового раствора: Регулярный контроль вязкости, плотности и других характеристик раствора в процессе работ.
• Соблюдение технологии: Строгое следование технологическим картам и проекту производства работ, особенно при разработке траншеи и замещении раствора бетоном.
• Учет шлама: Контроль объемов образующегося шлама и организация его своевременного вывоза и утилизации.

Правильное применение ГЭСН 05-01-197-09 позволяет точно рассчитать затраты на устройство глубоких траншей в сложных грунтовых условиях, обеспечивая прозрачность и обоснованность сметной документации.