ГЭСН 05-03-031-11: Устройство свай Jet1 в связных грунтах

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-03-031-11 является ключевым документом для сметчиков, занимающихся расчетом стоимости работ по устройству свай методом струйной цементации. Эта норма включена в Сборник ГЭСН-05 "Свайные работы. Опускные колодцы. Закрепление грунтов", который предназначен для определения потребности в ресурсах (трудозатратах, времени эксплуатации машин и механизмов, материальных ресурсах) при выполнении соответствующих строительных и специальных строительных работ.

Назначение и область применения нормы

ГЭСН 05-03-031-11 применяется для определения затрат на устройство грунтоцементных свай по однокомпонентной технологии (Jet1). Эта технология подразумевает разрушение грунта и его одновременное перемешивание с цементным раствором под высоким давлением, что приводит к образованию грунтобетона с улучшенными прочностными и деформационными характеристиками.

Ключевые параметры применения данной нормы:

• Технология: Однокомпонентная струйная цементация (Jet1). Это наиболее простая в исполнении технология, при которой разрушение грунта и его цементация достигаются высокоэнергетической струей цементного раствора.
• Тип грунтов: Связные грунты (глинистые, суглинистые, супесчаные). В таких грунтах диаметр свай, выполненных по технологии Jet1, обычно не превышает 500 мм.
• Длина свай: От 10 до 20 метров включительно. Для свай другой длины или диаметра следует применять смежные нормы в рамках таблицы ГЭСН 05-03-031.
• Диаметр свай: До 500 мм включительно. Это важный параметр, поскольку для больших диаметров предусмотрены другие нормы.

Основное назначение таких свай – усиление слабых грунтов в основании зданий и сооружений, создание противофильтрационных завес, укрепление откосов и склонов, а также ограждение котлованов.

Техническая информация

Понимание технологического процесса, лежащего в основе нормы, критически важно для корректного составления сметы. Метод струйной цементации (Jet Grouting) заключается в инъекции цементного раствора под высоким давлением (до 45 МПа) в грунт через буровую колонну. Струя раствора разрушает структуру грунта и перемешивает его с цементом, формируя грунтоцементную колонну.

Состав работ по норме

Хотя ГЭСН не всегда детализирует каждую операцию, общая последовательность работ по устройству свай методом струйной цементации по технологии Jet1 включает следующие этапы:

1. Подготовительные работы: Включают доставку оборудования и материалов на объект, подготовку площадки для буровой установки и смесительной станции.
2. Приготовление цементного раствора: Подготовка цементной суспензии требуемой концентрации с использованием миксерной станции. Состав раствора определяется проектом и зависит от типа грунта и требуемых прочностных характеристик грунтобетона.
3. Бурение лидерной скважины: Погружение буровой колонны с монитором до проектной отметки.
4. Формирование грунтоцементной сваи: В процессе обратного хода (подъема) буровой колонны с одновременным ее вращением, через форсунки монитора подается цементный раствор под высоким давлением. Струя раствора размывает грунт и перемешивает его, создавая грунтоцементное тело.
5. Контроль качества: Включает отбор образцов грунтобетона для лабораторных испытаний на прочность, а также геофизические методы контроля сплошности и размеров свай.

Материалы и ресурсы

Норма ГЭСН 05-03-031-11 учитывает следующие основные ресурсы:

• Рабочий 4 разряда: 13.78 чел.-ч на 100 м свай.
• Рабочий 2 разряда: 0.09 чел.-ч на 100 м свай.
• Комплексы машин для устройства грунтоцементных свай по технологии однокомпонентной струйной цементации, глубина бурения до 35 м: 6.69 маш.-ч на 100 м свай. Это основной механизм, включающий буровую установку, насосы высокого давления и смесительное оборудование.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.04 маш.-ч на 100 м свай. Используются для монтажа/демонтажа оборудования, подачи материалов.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.03 маш.-ч на 100 м свай. Применяются для транспортировки мелких грузов и персонала.
• Вода: 0 м³. Это означает, что расход воды для приготовления цементного раствора не учтен напрямую в норме и должен быть определен дополнительно по проекту или по фактическим данным. Вода является неотъемлемым компонентом цементного раствора.
• Добавка для струйной цементации: 0 ч. Аналогично воде, расход добавок (пластификаторов, ускорителей твердения и т.д.) не учтен в норме и определяется проектом.
• Портландцементы бездобавочные: 0 ч. Расход цемента, являющегося основным материалом для грунтоцементных свай, также не учтен в норме. Это связано с тем, что расход цемента может значительно варьироваться в зависимости от типа грунта, требуемой прочности грунтобетона и конкретных технологических параметров.

Важное примечание: Отсутствие прямого учета цемента, добавок и воды в норме означает, что сметчик должен отдельно рассчитать их потребность на основе проектных данных, технологических карт или данных опытного закрепления грунтов. Оптимальный расход цемента для струйной цементации составляет около 0.4 тонн на метр сваи, но может быть выше для достижения требуемых характеристик.

Трудозатраты и время выполнения

Общие трудозатраты по норме ГЭСН 05-03-031-11 составляют 13.87 чел.-ч на каждые 100 метров устраиваемых свай. Средний разряд рабочих, задействованных в процессе, составляет примерно 4.0. Это отражает необходимость привлечения квалифицированного персонала для работы со сложным оборудованием и контроля технологического процесса.

Время выполнения работ напрямую зависит от объема (количества метров свай), производительности оборудования и организационных факторов. Норматив дает основу для расчета машинного времени и трудозатрат, которые затем переводятся в календарные сроки выполнения работ.

Требования к квалификации

Для выполнения работ по устройству грунтоцементных свай методом струйной цементации требуются рабочие 4-го и 2-го разрядов. Рабочие 4-го разряда, как правило, управляют основным оборудованием (буровыми установками, насосами), контролируют параметры инъекции и качество раствора. Рабочие 2-го разряда выполняют вспомогательные операции, такие как подготовка площадки, подача материалов, очистка оборудования. Высокая квалификация персонала необходима для обеспечения точности выполнения работ и достижения проектных характеристик грунтобетона.

Практическое применение

Правильное применение ГЭСН 05-03-031-11 требует внимательного подхода к деталям проекта и понимания технологических особенностей.

Пошаговый алгоритм расчета

1. Определение объема работ: Исходя из проектной документации, определите общую длину свай, подлежащих устройству. Например, если требуется 50 свай длиной 15 м каждая, общий объем составит 50 * 15 = 750 м. Поскольку единица измерения нормы – 100 м, объем для расчета будет 7.5 (750 м / 100 м).
2. Расчет трудозатрат: Умножьте объем работ (в сотнях метров) на нормативные трудозатраты. Для 750 м свай: 7.5 * 13.87 чел.-ч = 104.025 чел.-ч.
3. Расчет машинного времени: Аналогично, умножьте объем работ на нормативное время эксплуатации машин. Например, для комплексов машин: 7.5 * 6.69 маш.-ч = 50.175 маш.-ч.
4. Расчет расхода неучтенных материалов: Это самый ответственный этап. На основе инженерно-геологических изысканий, проектных решений и, при необходимости, результатов опытного закрепления грунтов, определите удельный расход цемента и добавок на 1 погонный метр сваи. Затем умножьте этот удельный расход на общую длину свай. Например, если проектный расход цемента составляет 400 кг/м, то для 750 м свай потребуется 750 * 400 кг = 300 000 кг (300 т) цемента.
5. Формирование сметы: Включите полученные объемы ресурсов в сметный расчет, используя текущие цены на ресурсы. Не забудьте учесть накладные расходы и сметную прибыль в соответствии с действующими методическими указаниями.

Примеры использования

• Усиление фундаментов: При реконструкции старых зданий или надстройке этажей часто возникает необходимость усиления существующих фундаментов. Устройство грунтоцементных свай по технологии Jet1 позволяет передать нагрузку на более прочные слои грунта без значительных вибрационных воздействий, что особенно важно в условиях плотной городской застройки.
• Создание противофильтрационных завес: В условиях высокого уровня грунтовых вод или при строительстве заглубленных сооружений (подвалов, тоннелей) Jet1-сваи могут формировать водонепроницаемые завесы, предотвращая проникновение воды в котлован или подземные конструкции.
• Ограждение котлованов: В некоторых случаях грунтоцементные сваи могут использоваться для создания ограждающих конструкций котлованов, обеспечивая их устойчивость и предотвращая обрушение грунта.

Особенности и ограничения

• Тип грунта: Норма 05-03-031-11 прямо указывает на применение в связных грунтах. Для несвязных (песчаных) грунтов эффективность Jet1 может быть ниже, или могут потребоваться другие технологии (Jet2, Jet3) для достижения большего диаметра и прочности.
• Диаметр свай: Диаметр свай, выполненных по технологии Jet1 в связных грунтах, обычно не превышает 500 мм. Для получения больших диаметров (до 2.5 м) применяются двух- или трехкомпонентные технологии (Jet2, Jet3), которые учитываются другими нормами.
• Прочность грунтобетона: Прочность грунтобетона, получаемого по технологии Jet1, в глинистых грунтах составляет от 1 до 3-4 МПа, в песчаных – от 3 до 10 МПа. Эти параметры зависят от водоцементного отношения, равномерности перемешивания и наличия грунтовых вод.
• Неоднородность: Грунтоцемент, получаемый при струйной цементации, может быть неоднородным. Рекомендуется вводить коэффициенты запаса при расчетах несущей способности: 2 для песчаных грунтов и 3 для глинистых.

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильный учет расхода цемента и добавок: Самая частая ошибка – игнорирование того, что цемент и добавки не учтены в норме. Сметчики могут ошибочно не включать их в расчет, что приведет к значительному занижению стоимости. Как избежать: Всегда запрашивайте у проектировщиков или технологов данные по удельному расходу цемента и добавок, либо используйте усредненные данные из справочников с учетом типа грунта и требуемой прочности.
2. Игнорирование инженерно-геологических условий: Применение нормы без детального анализа грунтов может привести к неверным расчетам. Например, попытка применить Jet1 в грунтах, для которых более эффективны Jet2 или Jet3. Как избежать: Тщательно изучайте отчеты по инженерно-геологическим изысканиям и консультируйтесь с геотехниками.
3. Недостаточный контроль качества: Отсутствие или неполный контроль качества грунтобетона на стадии производства работ. Как избежать: Включайте в смету затраты на лабораторные испытания образцов грунтобетона и геофизический контроль сплошности и прочности свай.
4. Применение нормы для других технологий Jet: Использование ГЭСН 05-03-031-11 для двух- или трехкомпонентных технологий (Jet2, Jet3) или для свай с диаметром, превышающим 500 мм. Как избежать: Внимательно проверяйте соответствие проектной технологии и параметров свай условиям применения нормы. Используйте соответствующие нормы для Jet2/Jet3.
5. Неучет подготовительных работ: Забывчивость включить в смету затраты на мобилизацию/демобилизацию оборудования, устройство подъездных путей, подготовку рабочей площадки. Как избежать: Детально прорабатывайте состав работ и учитывайте все сопутствующие затраты.

Практические советы

• Проведение опытных работ: Для крупных или сложных объектов рекомендуется проводить опытное закрепление грунтов на участке строительства. Это позволит уточнить технологические параметры, расход материалов и получить фактические характеристики грунтобетона.
• Лабораторный контроль: Регулярный отбор и испытание образцов грунтобетона в аккредитованных лабораториях обеспечит уверенность в достижении проектных прочностных характеристик.
• Взаимодействие с проектировщиками: Тесное сотрудничество с проектировщиками и геотехниками поможет избежать ошибок в расчетах и выборе оптимальной технологии.
• Учет коэффициентов: При расчете несущей способности грунтоцементных свай, особенно в глинистых грунтах, рекомендуется применять повышенные коэффициенты запаса.

Связанные нормы

В рамках таблицы ГЭСН 05-03-031 существуют другие нормы, которые регулируют устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet1) с иными параметрами длины и диаметра:

• Устройство свай Jet1 в связных грунтах, длиной до 10 м, диаметром свыше 500 до 600 мм
• Устройство свай Jet1 в связных грунтах, длиной свыше 10 до 20 м, диаметром свыше 500 до 600 мм
• Устройство свай Jet1 в связных грунтах, длиной свыше 10 до 20 м, диаметром свыше 600 до 700 мм
• Устройство свай Jet1 в связных грунтах, длиной свыше 10 до 20 м, диаметром свыше 700 до 800 мм
• Устройство свай Jet1 в связных грунтах, длиной свыше 20 м, диаметром до 500 мм

Также существуют нормы для двухкомпонентной (Jet2) и трехкомпонентной (Jet3) технологий, например, ГЭСН 05-03-031-05 для роторного бурения при двухкомпонентной технологии.

Контрольные моменты

Для обеспечения качества и безопасности работ по устройству грунтоцементных свай необходимо уделять внимание следующим контрольным моментам:

• Соответствие оборудования: Проверка соответствия используемого оборудования (буровые установки, насосы, смесительные станции) требованиям технологии Jet1 и проектным параметрам.
• Параметры инъекции: Контроль давления подачи раствора, расхода раствора, скорости подъема и частоты вращения монитора. Эти параметры напрямую влияют на качество грунтобетона.
• Качество цементного раствора: Контроль водоцементного отношения, однородности раствора и наличия добавок.
• Геометрические параметры свай: Контроль длины и диаметра свай. Для этого могут применяться геофизические методы, такие как сейсмоакустическое зондирование или акустический каротаж.
• Прочность грунтобетона: Обязательное проведение испытаний образцов грунтобетона на прочность в проектные сроки (например, через 7, 14, 28 суток).

Соблюдение этих рекомендаций позволит сметчикам корректно применять ГЭСН 05-03-031-11, а строителям – выполнять работы качественно и в соответствии с проектными требованиями.