ГЭСН 05-03-031-23: Устройство свай Jet-1 в несвязных грунтах

Введение: Назначение и область применения ГЭСН 05-03-031-23

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-03-031-23 является ключевым документом для сметчиков, занимающихся расчетом стоимости работ по устройству грунтоцементных свай методом струйной цементации. Эта норма относится к группе "Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet-1) в несвязных грунтах, длиной до 10 м, диаметром: свыше 800 до 900 мм".

Технология струйной цементации грунтов, известная как Jet Grouting, представляет собой современный и эффективный способ усиления слабых или обводненных грунтов. Она основана на нагнетании под высоким давлением (до 40-50 МПа) цементного раствора в скважину, что приводит к разрушению структуры грунта и его одновременному перемешиванию с цементным раствором. В результате образуется новый материал – грунтоцемент (или грунтобетон), обладающий значительно улучшенными прочностными и деформационными характеристиками.

Однокомпонентная технология (Jet-1), учтенная в ГЭСН 05-03-031-23, является наиболее простой и распространенной разновидностью Jet Grouting. При ее использовании разрушение грунта и его цементация достигаются исключительно высокоэнергетической струей цементного раствора. Эта технология наиболее эффективна именно в несвязных грунтах, таких как пески и супеси, что прямо указано в наименовании нормы. Диаметр получаемых свай по технологии Jet-1 в песчаных грунтах обычно составляет от 700 до 800 мм, но может достигать и 1000 мм, что соответствует диапазону 800-900 мм, предусмотренному данной нормой.

Применение данной нормы позволяет сметчикам корректно определить потребность в ресурсах для выполнения работ по усилению оснований зданий и сооружений, устройству противофильтрационных завес, ограждений котлованов и повышению устойчивости склонов в условиях несвязных грунтов.

Техническая информация: Детали выполнения работ по норме

Состав работ по норме 05-03-031-23

ГЭСН 05-03-031-23 включает в себя полный комплекс основных операций, необходимых для устройства грунтоцементных свай методом Jet-1. Согласно описанию нормы, состав работ включает:

1. Приготовление раствора. Этот этап подразумевает подготовку цементного раствора требуемой консистенции и водоцементного отношения. Для этого используются специализированные миксерные станции. Качество раствора напрямую влияет на прочность будущей сваи, поэтому контроль за его приготовлением критически важен.
2. Формирование грунтоцементной сваи. Это основной этап, включающий бурение лидерной скважины, а затем подъем буровой колонны с одновременным нагнетанием цементного раствора под высоким давлением через сопла монитора. Высоконапорная струя разрушает и перемешивает частицы грунта с цементным раствором, формируя грунтоцементный элемент заданного диаметра.
3. Промывка нагнетательного оборудования после цементации. После завершения формирования сваи необходимо тщательно очистить все оборудование, контактировавшее с цементным раствором, чтобы предотвратить его затвердевание и обеспечить готовность к дальнейшей работе. Это включает промывку буровых штанг, насосов и монитора.

Материалы и ресурсы

Норма ГЭСН 05-03-031-23 определяет расход следующих основных ресурсов на 100 метров готовых свай:

• Трудозатраты рабочих:
• Рабочий 4 разряда: 27.93 чел.-ч
• Рабочий 2 разряда: 0.21 чел.-ч
• Общие трудозатраты составляют 28.14 чел.-ч при среднем разряде около 4.
• Машины и механизмы:
• Комплексы машин для устройства грунтоцементных свай по технологии однокомпонентной струйной цементации, глубина бурения до 35 м: 13.56 маш.-ч. Это специализированное оборудование, такое как буровые установки (например, Klemm, Soilmec) и высоконапорные насосы (например, Metax, Tecniwell), предназначенные для Jet Grouting.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.1 маш.-ч. Используются для погрузочно-разгрузочных работ и вспомогательных операций.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.08 маш.-ч. Применяются для доставки материалов и оборудования на объект.

Важное примечание по материалам (цемент и вода):

В представленных входных данных для нормы 05-03-031-23 указаны "Добавка для струйной цементации: 0 ч" и "Портландцементы бездобавочные: 0 ч", а также "Вода: 0 м3". Это означает, что данная ГЭСН не нормирует прямой расход цемента, добавок и воды. Расход этих материалов является переменной величиной и определяется проектом производства работ (ППР) или технологическим регламентом, исходя из:

• Требуемой прочности грунтоцемента: Чем выше требуемая прочность, тем больше цемента необходимо. Прочность грунтоцемента в песчаных грунтах может варьироваться от 3 до 10 МПа.
• Типа грунта: В несвязных грунтах (песках) расход цемента может быть ниже, чем в связных, для достижения аналогичных характеристик. Оптимальный расход цемента для Jet-1 в песчаных грунтах для достижения прочности 5-10 МПа составляет 350-400 кг/м³ грунтоцемента. Другие источники указывают расход 0.4 тонны на метр сваи или 650-800 кг на метр закрепления.
• Водоцементного отношения (В/Ц): Это соотношение воды и цемента в растворе, которое влияет на его текучесть и конечную прочность.
• Диаметра и длины свай: Общий объем грунтоцемента, а значит и расход цемента, прямо пропорционален объему формируемых свай.

Следовательно, при составлении сметы сметчик должен дополнительно учитывать стоимость цемента, добавок и воды, исходя из проектных решений и фактических потребностей объекта. Эти данные должны быть получены из проектной документации, технологических карт или на основе предварительных испытаний на объекте.

Требования к квалификации и время выполнения

Для выполнения работ по устройству свай методом струйной цементации требуются квалифицированные рабочие, что отражено в норме наличием рабочих 4-го и 2-го разрядов. Рабочий 4-го разряда, как правило, выполняет основные, наиболее ответственные операции, связанные с управлением буровым комплексом и контролем процесса цементации. Рабочий 2-го разряда выполняет вспомогательные работы, такие как приготовление раствора, подача материалов, обслуживание оборудования.

Время выполнения работ определяется исходя из нормируемых машино-часов и трудозатрат на 100 метров свай. Высокая производительность является одним из преимуществ технологии Jet Grouting.

Практическое применение: Алгоритм расчета и особенности

Пошаговый алгоритм расчета по ГЭСН 05-03-031-23

Для корректного применения нормы 05-03-031-23 в сметной документации сметчику необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определение объема работ: Исходя из проектной документации, определить общую длину свай, подлежащих устройству по данной технологии, в метрах. Например, если проектом предусмотрено 50 свай длиной 8 метров каждая, общий объем составит 50 * 8 = 400 погонных метров.
2. Приведение объема к единице измерения нормы: Поскольку норма установлена на 100 метров, необходимо разделить общий объем на 100. В нашем примере: 400 м / 100 м = 4 единицы измерения нормы.
3. Расчет затрат ресурсов: Умножить нормативные показатели расхода трудозатрат, машино-часов и других учтенных в норме ресурсов на полученное количество единиц измерения. Например, трудозатраты рабочего 4 разряда составят 27.93 чел.-ч/100 м * 4 = 111.72 чел.-ч.
4. Учет неучтенных материалов (цемент, добавки, вода): Это самый важный шаг. На основе проектных данных (например, из раздела "Организация строительства" или "Технологические решения") или данных о фактическом расходе (по результатам пробного бурения и цементации) определить потребность в цементе, добавках и воде на 1 погонный метр сваи. Затем умножить эти показатели на общий объем работ в метрах. Например, если расход цемента по проекту составляет 0.4 т/м, то на 400 м свай потребуется 0.4 т/м * 400 м = 160 тонн цемента. Стоимость этих материалов будет добавлена отдельными позициями в смету.
5. Применение коэффициентов: При необходимости применить повышающие или понижающие коэффициенты, предусмотренные общими положениями к сборнику ГЭСН-05 или другими нормативными документами (например, для стесненных условий производства работ).
6. Формирование сметы: Сгруппировать все рассчитанные ресурсы и их стоимости (с учетом текущих цен и индексов пересчета) для формирования итоговой сметной стоимости работ.

Примеры использования и особенности

ГЭСН 05-03-031-23 применяется в различных сценариях, где требуется усиление грунтов в условиях плотной городской застройки или при наличии высокого уровня грунтовых вод, а также в других случаях, где традиционные методы свайных работ невозможны или неэффективны.

• Усиление существующих фундаментов: Технология Jet-1 позволяет устраивать сваи под существующими зданиями без значительных вибрационных и ударных нагрузок, что минимизирует риски для соседних строений.
• Устройство противофильтрационных завес: Создание сплошных грунтоцементных стен для предотвращения проникновения воды в котлованы или подземные сооружения.
• Ограждение котлованов: Формирование несущих или ограждающих конструкций из грунтоцементных свай для обеспечения устойчивости стенок котлованов.
• Укрепление слабых оснований: Повышение несущей способности грунтов под проектируемыми сооружениями.

Особенности и ограничения применения нормы:

• Тип грунта: Норма четко указывает на применение в несвязных грунтах. В связных грунтах (глинах, суглинках) эффективность Jet-1 ниже, и для них могут применяться другие технологии струйной цементации (Jet-2 или Jet-3), которые используют дополнительно сжатый воздух или воду для увеличения диаметра и эффективности размыва.
• Длина свай: Норма ограничена длиной свай до 10 метров. Для свай большей длины (хотя комплексы машин могут бурить до 35 м) необходимо использовать другие соответствующие нормы или разрабатывать индивидуальные расценки.
• Диаметр свай: Норма охватывает диаметр от 800 до 900 мм. Для свай других диаметров (например, 05-03-031-24 для свыше 900 до 1000 мм, 05-03-031-25 для свыше 1000 до 1100 мм) следует применять соответствующие позиции ГЭСН 05-03-031.
• Проектные решения: Корректное применение нормы невозможно без детальной проектной документации, определяющей геологические условия, требуемые характеристики грунтоцемента, состав цементного раствора и параметры свай.

Полезная информация: Типичные ошибки, советы и контроль

Типичные ошибки и как их избежать

Применение ГЭСН 05-03-031-23 может быть сопряжено с рядом типичных ошибок, которые могут привести к некорректному расчету стоимости:

1. Неучет расхода цемента и воды: Самая распространенная ошибка. Поскольку норма не содержит прямого расхода цемента и воды, сметчики иногда забывают включить их в смету отдельными позициями. Это приводит к значительному занижению стоимости работ. Как избежать: Всегда проверяйте проектную документацию на предмет указаний по составу цементного раствора и расходу цемента на 1 погонный метр или 1 кубический метр грунтоцемента. Включайте эти материалы в смету отдельными строками.
2. Неправильная интерпретация типа грунта: Применение данной нормы для связных грунтов (глины, суглинки) без учета технологических особенностей или использования коэффициентов, может привести к неверным расчетам и проблемам на этапе выполнения работ. Как избежать: Убедитесь, что инженерно-геологические изыскания подтверждают наличие несвязных грунтов на участке работ. Для связных грунтов рассмотрите применение других технологий струйной цементации (Jet-2, Jet-3) или соответствующих норм.
3. Игнорирование проектных диаметров и длин: Попытка применить норму 05-03-031-23 для свай с диаметром или длиной, выходящими за установленные нормой рамки (свыше 800 до 900 мм, до 10 м), приведет к ошибкам. Как избежать: Тщательно сверяйте проектные параметры свай с диапазонами, указанными в наименовании нормы. Используйте соответствующие подпозиции ГЭСН 05-03-031 для других диаметров.
4. Отсутствие контроля качества: Недооценка или отсутствие планирования контроля качества грунтоцементных свай в смете. Как избежать: Включайте в смету затраты на инструментальный контроль качества (например, сейсмоакустические методы, контроль сплошности и прочности) , так как это является неотъемлемой частью технологии и гарантией надежности конструкции.

Практические советы для сметчиков

• Всегда опирайтесь на проект: ГЭСН – это элементные нормы, которые должны применяться в соответствии с проектными решениями. Особое внимание уделяйте разделу "Технологические решения" или "Организация строительства", где должны быть указаны параметры цементного раствора, расход материалов и методы контроля.
• Уточняйте состав цементного раствора: Если в проекте нет четких указаний по расходу цемента и добавок, запросите эту информацию у проектировщиков или технологов. В случае отсутствия данных, используйте усредненные показатели для несвязных грунтов, но с обязательным примечанием в смете о необходимости уточнения по проекту.
• Изучайте общие положения сборника ГЭСН-05: В них содержатся важные указания по применению норм, включая коэффициенты, которые могут быть применены в зависимости от условий производства работ (например, стесненность, наличие воды).
• Учитывайте логистику: Не забывайте о затратах на транспортировку цемента, воды и другого оборудования на объект, которые могут быть значительными, особенно для удаленных площадок.
• Планируйте предварительные испытания: Для крупных объектов или при работе с малоизученными грунтами рекомендуется проведение опытных работ по устройству свай для уточнения технологических параметров и расхода материалов. Затраты на такие испытания также должны быть учтены в смете.

Связанные нормы

ГЭСН 05-03-031-23 является частью Сборника ГЭСН 05 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов". В рамках этого же сборника существуют другие нормы, регулирующие устройство свай методом струйной цементации:

• Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet-1) в несвязных грунтах, длиной до 10 м, диаметром: свыше 900 до 1000 мм – для свай большего диаметра.
• Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet-1) в несвязных грунтах, длиной до 10 м, диаметром: свыше 1000 до 1100 мм – для еще больших диаметров.

Также существуют нормы для двухкомпонентной (Jet-2) и трехкомпонентной (Jet-3) технологий струйной цементации, которые применяются в других грунтовых условиях или для получения свай большего диаметра. Например, Jet-2 эффективна в связных грунтах и позволяет получать сваи диаметром до 2500 мм.

Контрольные моменты

Контроль качества при устройстве грунтоцементных свай методом струйной цементации является критически важным для обеспечения надежности и долговечности конструкции. Основные контрольные моменты включают:

• Контроль параметров бурения и цементации: Мониторинг давления нагнетания раствора, скорости подъема и вращения бурового инструмента, расхода цементного раствора.
• Контроль состава раствора: Проверка водоцементного отношения и качества используемого цемента и добавок.
• Геометрический контроль: Проверка соответствия фактического диаметра и длины свай проектным значениям.
• Инструментальный контроль качества грунтоцемента: После твердения раствора проводятся неразрушающие испытания для оценки сплошности, прочности и однородности грунтоцементных свай. Широко применяются сейсмоакустические методы, такие как межскважинное прозвучивание, которые позволяют оценить динамические упругие модули и геометрические параметры конструкций.
• Испытания на несущую способность: В некоторых случаях могут проводиться статические или динамические испытания свай для подтверждения их несущей способности.

Тщательный контроль на всех этапах работ позволяет своевременно выявлять и устранять возможные отклонения, гарантируя высокое качество выполненных работ и соответствие проектным требованиям.