ГЭСН 05-03-031-32: Устройство свай Jet1 в несвязных грунтах

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-03-031-32 регламентирует затраты на устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet1) в несвязных грунтах. Эта норма применяется для свай длиной свыше 10 до 20 метров и диаметром свыше 1000 до 1100 мм. Она является частью Сборника ГЭСН-2022 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов" (ГЭСН 81-02-05-2022) .

Струйная цементация грунтов, или Jet Grouting, – это современная геотехническая технология, позволяющая улучшать физико-механические свойства слабых и обводненных грунтов путем их разрушения и перемешивания с цементным раствором под высоким давлением. В результате образуется грунтоцемент – материал с повышенными прочностными и деформационными характеристиками, а также сниженной водопроницаемостью .

Норма 05-03-031-32 предназначена для определения потребности в ресурсах (трудозатратах рабочих, времени эксплуатации машин и механизмов, материальных ресурсах) при выполнении указанных работ. Она служит основой для составления сметных расчетов ресурсным и ресурсно-индексным методами, помогая сметчикам точно планировать затраты на проекты, включающие устройство грунтоцементных свай в сложных грунтовых условиях.

Единицей измерения данной нормы является 100 метров свай, что позволяет масштабировать расчеты в зависимости от общего объема работ на объекте.

Техническая информация

Состав работ по норме

ГЭСН 05-03-031-32 включает в себя полный комплекс операций, необходимых для формирования грунтоцементных свай методом Jet1. Согласно описанию нормы, состав работ включает:

1. Приготовление раствора. Этот этап предусматривает подготовку цементного раствора требуемой консистенции и водоцементного отношения. Для этого используются специальные смесительные установки, обеспечивающие однородность раствора . Качество раствора напрямую влияет на прочность и долговечность будущей сваи.
2. Формирование грунтоцементной сваи. Это основной технологический процесс струйной цементации. Он выполняется в два этапа :

• Бурение лидерной скважины: Сначала буровая колонна с монитором на конце опускается до проектной отметки. Диаметр лидерной скважины обычно составляет 100-130 мм .
• Формирование сваи: При обратном ходе буровой колонны (подъеме) через сопла монитора под высоким давлением (до 40-50 МПа) подается цементный раствор . Одновременно колонна вращается. Высоконапорная струя цементного раствора разрушает структуру грунта и перемешивает его с цементом в режиме "mix-in-place" (перемешивание на месте) . В результате этого процесса формируется грунтоцементная свая заданного диаметра. Излишки грунтоцемента выходят по затрубному пространству на поверхность .

3. Промывка нагнетательного оборудования после цементации. Этот этап критически важен для поддержания работоспособности дорогостоящего оборудования. Своевременная и тщательная промывка предотвращает затвердевание цементного раствора внутри насосов, шлангов и буровой колонны, что может привести к поломкам и простоям.

Материалы и ресурсы

Норма 05-03-031-32 учитывает следующие материальные и машинные ресурсы, необходимые для выполнения работ на 100 метров свай:

• Рабочий 4 разряда: 32.12 чел.-ч
• Рабочий 2 разряда: 0.31 чел.-ч
• Комплексы машин для устройства грунтоцементных свай по технологии однокомпонентной струйной цементации, глубина бурения до 35 м: 15.59 маш.-ч. Это специализированное оборудование, включающее буровую установку, насосную установку высокого давления и смесительную установку .
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.15 маш.-ч. Используются для погрузочно-разгрузочных работ, подачи материалов и оборудования на рабочую площадку.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.12 маш.-ч. Применяются для транспортировки материалов, оборудования и отходов.
• Вода: 0 м3. Обратите внимание, что расход воды в данной норме указан как 0 м3. Это может означать, что вода для приготовления цементного раствора учтена в составе других ресурсов (например, в составе цемента, если он поставляется в виде готовой смеси, или в составе работы комплексов машин), либо ее расход должен быть учтен дополнительно по проектным данным, если это не подразумевается нормой. В реальных условиях вода является ключевым компонентом для приготовления цементного раствора.

Трудозатраты и время выполнения

Общие трудозатраты рабочих, предусмотренные нормой ГЭСН 05-03-031-32 на 100 метров свай, составляют сумму человеко-часов рабочих разных разрядов:

• Рабочий 4 разряда: 32.12 чел.-ч
• Рабочий 2 разряда: 0.31 чел.-ч
• Итого трудозатраты: 32.12 + 0.31 = 32.43 чел.-ч.

Эти трудозатраты включают в себя все операции, от подготовки раствора до промывки оборудования, и отражают время, необходимое квалифицированным рабочим для выполнения данного объема работ. Время выполнения работ напрямую зависит от производительности используемого оборудования и организации рабочего процесса.

Требования к квалификации

Для выполнения работ по устройству грунтоцементных свай методом струйной цементации требуются рабочие соответствующей квалификации. Норма предусматривает участие рабочих 4-го и 2-го разрядов. Рабочий 4-го разряда, как правило, выполняет более сложные и ответственные операции, связанные с управлением специализированным оборудованием и контролем процесса цементации. Рабочий 2-го разряда выполняет вспомогательные работы, такие как подготовка материалов, обслуживание оборудования и другие подсобные операции.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Для правильного применения ГЭСН 05-03-031-32 в сметной документации сметчику необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определение объема работ: Прежде всего, необходимо определить общий объем работ по устройству грунтоцементных свай, выраженный в метрах. Этот объем должен соответствовать проектной документации, указывающей количество свай и их длину.
2. Приведение объема к единице измерения нормы: Поскольку норма установлена на 100 метров свай, общий объем работ в метрах необходимо разделить на 100. Например, если требуется устроить 500 метров свай, то расчетный объем составит 500 / 100 = 5 единиц нормы.
3. Расчет потребности в ресурсах: Умножить количество единиц нормы на нормативные показатели расхода каждого ресурса (трудозатраты, машино-часы, расход материалов). Например, для 5 единиц нормы потребуется: 5 * 32.12 чел.-ч (Рабочий 4 разряда), 5 * 15.59 маш.-ч (Комплексы машин) и т.д.
4. Учет накладных расходов и сметной прибыли: К прямым затратам, полученным на предыдущем шаге, необходимо применить нормативные коэффициенты накладных расходов (НР) и сметной прибыли (СП), обоснованные в норме как Пр/812-005.3 и Пр/774-005.3 соответственно. Эти коэффициенты определяются в соответствии с действующими методическими указаниями по определению сметной стоимости строительства.
5. Формирование сметной стоимости: На основе полученных данных о ресурсах и примененных коэффициентов формируется итоговая сметная стоимость работ.

Примеры использования

Норма ГЭСН 05-03-031-32 применяется в различных строительных проектах, где требуется укрепление грунтов или создание несущих элементов в несвязных грунтах:

• Усиление фундаментов существующих зданий: При реконструкции или надстройке зданий, когда необходимо увеличить несущую способность основания в песчаных или супесчаных грунтах .
• Устройство противофильтрационных завес: Для предотвращения проникновения воды в котлованы, тоннели или другие подземные сооружения, особенно в водонасыщенных несвязных грунтах .
• Ограждение котлованов: Создание грунтоцементных стен для обеспечения устойчивости откосов котлованов при строительстве подземных частей зданий или сооружений .
• Укрепление оснований под новые сооружения: Повышение прочности и снижение деформативности слабых несвязных грунтов под проектируемыми фундаментами .

Особенности и ограничения

Применение ГЭСН 05-03-031-32 имеет ряд важных особенностей и ограничений, которые сметчик должен учитывать:

• Тип грунта: Норма строго применима только для несвязных грунтов (пески, супеси, суглинки с содержанием глинистых частиц до 15%) . Технология Jet1 наиболее эффективна именно в таких грунтах . Для связных грунтов (глины) или для увеличения диаметра свай могут применяться другие технологии, например, двухкомпонентная (Jet2) или трехкомпонентная (Jet3), которые учтены в других нормах группы 05-03-031, таких как ГЭСН 05-03-031-41 для Jet2 .
• Длина и диаметр свай: Норма четко определяет диапазон длины (свыше 10 до 20 м) и диаметра (свыше 1000 до 1100 мм). Использование нормы для свай, выходящих за эти параметры, недопустимо без применения корректирующих коэффициентов или выбора другой, более подходящей нормы (например, ГЭСН 05-03-031-22 для свай длиной до 10 м ).
• Технология Jet1: Хотя Jet1 считается наиболее простой и производительной технологией, она обычно ассоциируется с меньшими диаметрами свай (500-800 мм в песках) . Данная норма, охватывающая диаметры 1000-1100 мм, указывает на возможность достижения таких размеров в оптимальных несвязных грунтах при соответствующем расходе цемента и давлении. Это подчеркивает важность точного соблюдения технологических параметров, определенных проектом.
• Геологические изыскания: Крайне важно наличие детальных инженерно-геологических изысканий на участке строительства. Они позволяют точно определить тип и свойства грунтов, глубину их залегания, наличие водоносных горизонтов, что напрямую влияет на выбор технологии и параметры цементации .

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

При применении ГЭСН 05-03-031-32 и выполнении работ по струйной цементации сметчики и строители могут столкнуться с рядом типичных ошибок:

1. Неправильная оценка грунтовых условий: Использование нормы для несвязных грунтов в условиях, где преобладают связные грунты, приведет к некорректным расчетам и неэффективному укреплению. Как избежать: Проведение тщательных инженерно-геологических изысканий и строгое следование их результатам при выборе технологии и нормы .
2. Нарушение технологии приготовления раствора: Неправильное водоцементное отношение или недостаточное перемешивание раствора снижает его качество и, как следствие, прочность грунтоцемента. Как избежать: Строгий контроль за приготовлением раствора, использование качественных материалов и соблюдение рекомендаций производителя цемента и добавок .
3. Неравномерное формирование сваи: Отклонения в скорости подъема, вращения буровой колонны или давлении нагнетания могут привести к неоднородности грунтоцементного массива, образованию каверн или недостаточной прочности. Как избежать: Строгое соблюдение технологического регламента, постоянный контроль параметров работы оборудования и квалификация операторов .
4. Неучтенное влияние грунтовых вод: Движение грунтовых вод может вымывать цементный раствор до его схватывания, снижая эффективность цементации. Как избежать: Учет гидрогеологических условий, при необходимости – применение дополнительных мер по водопонижению или использование специальных добавок в раствор .
5. Ошибки в расчете параметров свай: Неправильно определенные диаметр, длина или количество свай могут привести к недостаточной несущей способности фундамента или перерасходу материалов. Как избежать: Тщательная проверка проектных расчетов, проведение пробных работ для уточнения параметров цементации в конкретных условиях .

Практические советы

Для эффективного применения ГЭСН 05-03-031-32 и обеспечения качества работ по струйной цементации свай:

• Детальные изыскания: Всегда начинайте с комплексных инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий. Это основа для выбора правильной технологии и параметров .
• Опытные работы: При работе на новых или сложных объектах рекомендуется проводить опытные работы (пробные сваи) для уточнения технологических параметров (давление, расход раствора, скорость подъема) и проверки прочности грунтоцемента в реальных условиях .
• Контроль качества: Обеспечьте многоуровневый контроль качества на всех этапах: от входного контроля материалов (цемент, вода, добавки) до контроля параметров нагнетания и качества готовых грунтоцементных свай (например, методом сейсмоакустической диагностики или отбора керна) .
• Квалифицированный персонал: Привлекайте к выполнению работ только опытных и квалифицированных специалистов, имеющих опыт работы с технологией Jet Grouting .
• Соответствие проекту: Строго следуйте проектной документации и строительным нормам. Любые отклонения должны быть обоснованы и согласованы.

Связанные нормы

Для комплексного подхода к сметному делу, сметчикам полезно знать другие нормы, связанные с ГЭСН 05-03-031-32:

• Другие нормы группы 05-03-031: В этой же группе содержатся нормы для устройства свай методом струйной цементации с различными параметрами длины и диаметра, а также для других технологий (Jet2, Jet3). Например, ГЭСН 05-03-031-22 для свай длиной до 10 м и диаметром свыше 700 до 800 мм , или ГЭСН 05-03-031-33 для свай длиной свыше 20 м и диаметром до 500 мм .
• Нормы для двухкомпонентной технологии (Jet2): Например, ГЭСН 05-03-031-41 для Jet2 в связных грунтах . Технология Jet2 использует дополнительно сжатый воздух для увеличения диаметра свай и применяется в более широком диапазоне грунтов, включая связные .
• Общие нормы по цементации грунтов: ГЭСН 05-03-001 "Цементация грунтов" может быть использована для общих операций, не специфичных для струйной цементации, или для понимания базовых принципов цементации.

Контрольные моменты

Эффективность и долговечность грунтоцементных свай зависят от строгого контроля ключевых параметров в процессе выполнения работ:

• Давление нагнетания раствора: Должно соответствовать проектным значениям и регулироваться в зависимости от типа грунта .
• Скорость подъема и вращения буровой колонны: Эти параметры определяют качество перемешивания грунта с цементом и, как следствие, однородность и диаметр сваи .
• Расход цементного раствора: Контроль расхода цемента на погонный метр сваи критически важен для достижения проектной прочности грунтоцемента .
• Качество цемента и воды: Используемые материалы должны соответствовать стандартам. Вода для раствора не должна содержать примесей, негативно влияющих на твердение цемента.
• Прочность грунтоцемента: После твердения грунтоцемента необходимо проводить контрольные испытания (например, отбор керна и испытания на сжатие, сейсмоакустическая диагностика) для подтверждения соответствия проектным прочностным характеристикам .

Соблюдение этих контрольных моментов гарантирует высокое качество выполненных работ и надежность возводимых конструкций.