ГЭСН 05-03-004-08: Смолизация с активизацией

Введение: Назначение и область применения ГЭСН 05-03-004-08

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-03-004-08 регулирует выполнение работ по смолизации грунтов с предварительной активизацией. Эта норма входит в Сборник ГЭСН-2001 № 5 "Свайные работы. Опускные колодцы. Закрепление грунтов", раздел 3 "Закрепление грунтов". Основное назначение смолизации — это химическое закрепление грунтов, направленное на повышение их несущей способности, стабилизацию и снижение водопроницаемости.

Смолизация представляет собой процесс инъектирования в грунтовый массив специальных синтетических полимерных смол, которые, полимеризуясь, образуют прочную и водонепроницаемую матрицу, скрепляющую частицы грунта. Отличительной особенностью нормы 05-03-004-08 является "предварительная активизация". Это означает, что в состав инъекционного раствора, помимо основной смолы, вводится специальный активатор (например, кислота или кислая соль), который ускоряет процесс гелеобразования и отверждения состава непосредственно в грунте. Это позволяет контролировать время схватывания и обеспечивает более эффективное закрепление в определенных условиях.

Область применения:

• Укрепление оснований и фундаментов: Смолизация используется для повышения несущей способности слабых грунтов, особенно песчаных, под существующими или проектируемыми сооружениями.
• Гидроизоляция: Создание водонепроницаемых завес или экранов для предотвращения фильтрации воды в котлованы, подвалы, тоннели и другие подземные сооружения.
• Стабилизация грунтов: Устранение просадок, выравнивание фундаментных плит и полов, усиление оснований при неравномерных осадках.
• Заполнение пустот и трещин: Инъектирование смол позволяет заполнять пустоты и трещины в грунте или даже в бетонных конструкциях, повышая их монолитность и прочность.

Единицей измерения для данной нормы является 1 м3 закрепляемого грунта.

Техническая информация: Состав работ и ресурсы

Норма ГЭСН 05-03-004-08 детализирует состав работ, необходимых для выполнения смолизации с предварительной активизацией, а также учитывает основные материальные и технические ресурсы, и трудозатраты.

Состав работ по норме

Согласно официальному описанию, состав работ по ГЭСН 05-03-004-08 включает три основных технологических операции:

1. Приготовление растворов. Этот этап включает дозирование и смешивание компонентов инъекционного состава. Для смолизации с предварительной активизацией обычно используются двухкомпонентные системы, где один компонент — это сама синтетическая смола (например, карбамидная, полиуретановая или эпоксидная), а второй — активатор или отвердитель (например, кислота или кислая соль). Точное соблюдение пропорций смешивания критически важно для обеспечения требуемого времени гелеобразования и конечной прочности закрепленного грунта.

2. Нагнетание растворов через инъектор. Подготовленный раствор подается в грунтовый массив под давлением через специальные инъекторы (пакеры), которые устанавливаются в предварительно пробуренные скважины. Давление нагнетания и скорость подачи регулируются в зависимости от типа грунта, его фильтрационных характеристик и требуемой глубины закрепления. Цель — обеспечить равномерное пропитывание грунта смолой и ее последующую полимеризацию.

3. Промывка оборудования водой. После завершения нагнетания крайне важно немедленно промыть все используемое оборудование (насосы, шланги, смесители) водой или специальными промывочными жидкостями. Это предотвращает застывание смолы внутри оборудования, что может привести к его поломке и дорогостоящему ремонту.

Материалы и ресурсы

Норма ГЭСН 05-03-004-08 учитывает расход следующих основных ресурсов на 1 м3 закрепляемого грунта:

• Средний разряд работы 3,7: 6.2 чел.-ч. Это указывает на квалификацию рабочих, выполняющих данные работы.
• Растворосмесители стационарные для приготовления водоцементных и других растворов, объем емкости 350 л: 2.16 маш.-ч. Используются для смешивания компонентов смолы и активатора.
• Растворосмесители стационарные для приготовления водоцементных и других растворов, объем емкости 2000 л: 1.63 маш.-ч. Применяются для больших объемов работ.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.51 маш.-ч. Используются для доставки материалов и оборудования на объект.
• Насосы буровые для нагнетания промывочной жидкости, подача 0,9-7,2 м3/ч, напор 400-200 м: 2.07 маш.-ч. Эти насосы обеспечивают необходимое давление для инъектирования смолы в грунт.
• Агрегаты электронасосные с регулированием подачи вручную для нейтральных жидкостей и суспензий, подача до 1000 м3/ч, напор 100 м: 1.71 маш.-ч. Могут использоваться для подачи воды для промывки или для других вспомогательных операций.
• Вода: 0 м3. Хотя вода указана в ресурсах, ее расход по данной норме составляет 0 м3. Это может означать, что вода для промывки оборудования учитывается в составе других норм или ее расход незначителен и не нормируется отдельно в рамках данной позиции.
• Реактивы: Входные данные указывают "Реактивы: 0 ч", что является некорректным обозначением для материала. В действительности, норма подразумевает использование синтетических смол и активаторов. Их конкретный расход (в кг или л) определяется проектом производства работ, типом грунта, его пористостью, коэффициентом фильтрации и требуемой степенью закрепления. Сметчику необходимо учитывать стоимость и объем этих химических компонентов отдельно, исходя из проектных решений и технических условий на применяемые материалы.

Трудозатраты и время выполнения

Основными трудозатратами по норме ГЭСН 05-03-004-08 являются затраты труда рабочих-строителей. Согласно входным данным, они составляют 6.2 чел.-ч на 1 м3 закрепляемого грунта при среднем разряде работы 3.7. Это включает все операции, от подготовки растворов до промывки оборудования. Время выполнения работ зависит от объема закрепляемого грунта, производительности используемого оборудования и условий на объекте. Процесс гелеобразования смолы может занимать от нескольких часов до двух суток, что необходимо учитывать при планировании последующих этапов работ.

Требования к квалификации

Работы по смолизации грунтов требуют высокой квалификации персонала, так как включают работу с химическими реагентами, специализированным инъекционным оборудованием и требуют точного соблюдения технологических параметров (давление, пропорции смешивания, время гелеобразования). Средний разряд работы 3.7 указывает на необходимость наличия опытных рабочих, способных выполнять сложные технологические операции и контролировать качество процесса.

Практическое применение: Алгоритм расчета и особенности

Правильное применение нормы ГЭСН 05-03-004-08 в сметной документации требует понимания не только состава работ, но и практических аспектов расчета и учета специфики технологии.

Пошаговый алгоритм расчета

Для расчета стоимости работ по смолизации грунтов с предварительной активизацией по ГЭСН 05-03-004-08 необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определение объема работ: Первым шагом является определение общего объема закрепляемого грунта в кубических метрах (м3) согласно проектной документации. Этот объем является основным измерителем нормы.

2. Расчет трудозатрат: Умножьте нормативные трудозатраты (6.2 чел.-ч/м3) на общий объем работ. Полученное значение будет представлять собой общие человеко-часы, необходимые для выполнения смолизации.

3. Расчет машино-часов: Для каждого вида машин и механизмов, указанных в норме (растворосмесители, автомобили бортовые, насосы), умножьте их нормативный расход (маш.-ч/м3) на общий объем работ. Это даст общее количество машино-часов для каждой единицы техники.

4. Учет материалов: Как было отмечено, норма ГЭСН 05-03-004-08 не содержит прямого расхода смол и активаторов. Сметчику необходимо запросить у проектировщика или технолога данные о типе и объеме химических реагентов, необходимых для данного проекта (например, кг смолы на м3 грунта). Эти данные должны быть включены в смету отдельными позициями по текущим ценам.

5. Применение индексов пересчета: Полученные ресурсные показатели (трудозатраты, машино-часы, материалы) умножаются на соответствующие текущие индексы пересчета (индексы к элементам прямых затрат), чтобы получить сметную стоимость в текущих ценах.

6. Добавление накладных расходов и сметной прибыли: К прямым затратам (оплата труда рабочих, стоимость эксплуатации машин, стоимость материалов) добавляются накладные расходы и сметная прибыль в соответствии с действующими методическими указаниями и нормативами.

Примеры использования

• Усиление фундамента старого здания: Если геологические изыскания показывают, что грунты основания под существующим фундаментом имеют недостаточную несущую способность или высокую водопроницаемость, может быть принято решение о смолизации. Норма ГЭСН 05-03-004-08 будет применена для расчета затрат на инъектирование смолы в определенный объем грунта под фундаментом.
• Создание противофильтрационной завесы: При строительстве подземных паркингов или тоннелей в водонасыщенных грунтах может потребоваться создание водонепроницаемой завесы. Смолизация с активизацией позволяет быстро сформировать такую завесу, а расчет затрат будет производиться по данной норме, исходя из объема грунта, подлежащего закреплению.
• Заполнение карстовых пустот: В районах с карстовыми явлениями смолизация может применяться для заполнения пустот и укрепления окружающих грунтов, предотвращая дальнейшие просадки и деформации.

Особенности и ограничения

• Тип грунта: Смолизация наиболее эффективна для песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации от 0,3 до 25 м/сут. Для глинистых грунтов или грунтов с очень низким коэффициентом фильтрации могут потребоваться другие методы закрепления, такие как силикатизация или цементация.
• Химический состав: Выбор конкретного типа смолы (карбамидная, полиуретановая, эпоксидная) и активатора зависит от химического состава грунтовых вод, температуры, требуемой скорости отверждения и конечных свойств закрепленного грунта.
• Температурный режим: Большинство полимерных смол чувствительны к температуре. Минимальная температура для работы с эпоксидной смолой, например, должна быть не ниже +5°C. Низкие температуры могут замедлять или останавливать процесс полимеризации, а высокие — ускорять его, сокращая время жизни раствора.
• Давление нагнетания: Проектное давление нагнетания должно строго контролироваться. В песчаных грунтах оно может достигать 30 кгс/см², а в просадочных грунтах не должно превышать 5 кгс/см². Неправильное давление может привести к разрыву грунта или неэффективному пропитыванию.
• Экологические аспекты: Некоторые виды смол и активаторов могут быть токсичными или оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Необходимо строго соблюдать меры безопасности и экологические требования при работе с ними.

Полезная информация: Типичные ошибки и советы

Для успешного применения нормы ГЭСН 05-03-004-08 и эффективного выполнения работ по смолизации, сметчикам и инженерам важно знать о типичных ошибках и следовать практическим рекомендациям.

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильный подбор состава смолы и активатора: Использование неподходящих химических реагентов для конкретного типа грунта, его влажности или температурных условий может привести к неполной полимеризации, низкой прочности закрепленного массива или слишком быстрому/медленному схватыванию.

• Как избежать: Всегда основываться на результатах инженерно-геологических изысканий и рекомендациях производителя смолы. Проводить пробные инъекции и лабораторные испытания образцов грунта с выбранным составом.

2. Нарушение пропорций смешивания: Отклонение от рекомендованных производителем пропорций компонентов (смолы и активатора) ведет к нарушению процесса полимеризации, что сказывается на конечных свойствах закрепленного грунта.

• Как избежать: Использовать точное дозирующее оборудование. Обучать персонал строгому соблюдению технологических карт.

3. Недостаточное или избыточное давление нагнетания: Слишком низкое давление не позволит смоле проникнуть во все поры и трещины грунта, а слишком высокое может вызвать гидроразрыв грунта и неконтролируемое распространение раствора.

• Как избежать: Строго соблюдать проектные значения давления, контролировать его с помощью манометров на насосном оборудовании.

4. Несоблюдение интервалов между инъекторами и глубины скважин: Неправильное расположение инъекторов может привести к необработанным участкам или, наоборот, к перерасходу материала.

• Как избежать: Тщательно планировать сетку скважин на основе геологических данных и проектных требований. Контролировать глубину бурения.

5. Отсутствие или некачественный контроль гелеобразования: Неконтролируемое время схватывания может привести к застыванию смолы в оборудовании или, наоборот, к ее вымыванию до отверждения.

• Как избежать: Систематически отбирать пробы раствора и контролировать время гелеобразования в реальных условиях объекта.

6. Недостаточная промывка оборудования: Застывание смолы внутри насосов и шлангов приводит к дорогостоящему ремонту или замене оборудования.

• Как избежать: Немедленно и тщательно промывать оборудование после каждого цикла нагнетания, используя рекомендованные производителем промывочные жидкости или воду.

Практические советы

• Детальные изыскания: Перед началом работ по смолизации обязательно проведение комплексных инженерно-геологических изысканий для точного определения типа грунта, его физико-механических свойств, уровня и химического состава грунтовых вод.
• Выбор оборудования: Используйте специализированные инъекционные насосы, способные работать с полимерными смолами и обеспечивать необходимое давление и производительность. Для двухкомпонентных составов предпочтительны двухкомпонентные насосы, которые смешивают компоненты непосредственно перед подачей.
• Пробные работы: На сложных объектах или при использовании новых материалов рекомендуется проводить пробные участки смолизации для отработки технологии и уточнения параметров.
• Контроль качества: Ведите постоянный контроль качества исходных материалов, приготовленных растворов (плотность, вязкость, время гелеобразования) и, главное, качества закрепленного грунта (бурение контрольных скважин, отбор монолитов, испытания).
• Обучение персонала: Убедитесь, что весь персонал, задействованный в работах, прошел соответствующее обучение по работе с химическими реагентами и инъекционным оборудованием, а также по соблюдению техники безопасности.

Связанные нормы

Норма ГЭСН 05-03-004-08 является частью более широкой группы норм по закреплению грунтов и инъекционным работам. Сметчикам полезно знать о следующих связанных нормах:

• ГЭСН 05-03-004-07 "Смолизация: без предварительной активизации": Прямая альтернатива, применяется, когда не требуется ускоренное отверждение или используются однокомпонентные составы.
• ГЭСН 05-03-004-01 – 05-03-004-06 "Силикатизация": Нормы на силикатизацию грунтов, которая является схожим методом химического закрепления, но с использованием силиката натрия.
• ГЭСНр 53-01-030-03 "Инъектирование деформационных швов и трещин бетонных и железобетонных конструкций": Применяется для инъектирования трещин в бетонных конструкциях, что также может быть частью работ по гидроизоляции или усилению.
• ГЭСНр 53-01-031-03 "Гидроизоляция деформационных швов и трещин железобетонных конструкций насосным оборудованием методом инъектирования": Специфическая норма для гидроизоляции швов и трещин в железобетоне с использованием инъекций.
• ГЭСН 16-07-007-03 "Герметизация ввода коммуникаций через стену с использованием инъекционных двухкомпонентных полиуретановых составов пены и смолы: инъектирование": Релевантна для герметизации вводов коммуникаций, где также применяются инъекционные смолы.

Контрольные моменты

Для обеспечения качества работ по смолизации необходимо уделять внимание следующим контрольным точкам:

• Входной контроль материалов: Проверка соответствия качества и характеристик смол, активаторов и других компонентов проектным требованиям и сертификатам.
• Операционный контроль: Контроль пропорций смешивания, давления нагнетания, скорости подачи, времени гелеобразования, а также соблюдения технологии бурения и установки инъекторов.
• Приемочный контроль: Оценка эффективности закрепления грунта после завершения работ. Это может включать бурение контрольных скважин, отбор монолитов для лабораторных испытаний на прочность и водопроницаемость, а также применение геофизических методов (например, электрокаротаж, зондирование).
• Документирование: Ведение подробных журналов работ, фиксирующих объемы, даты, использованные материалы, параметры нагнетания, результаты контроля качества. Это важно для последующего анализа и обоснования выполненных работ.

Смолизация грунтов с предварительной активизацией по ГЭСН 05-03-004-08 является эффективным, но технологически сложным методом. Тщательное планирование, строгое соблюдение технологии и постоянный контроль качества являются залогом успешного выполнения работ и достижения проектных показателей.