ГЭСН 05-03-031-39: Устройство свай Jet1 в несвязных грунтах

Введение

Сметная норма ГЭСН 05-03-031-39 является ключевым элементом в арсенале сметчика при расчете стоимости работ по укреплению грунтов методом струйной цементации. Данная норма относится к категории ГЭСН (Государственные элементные сметные нормы) и входит в состав Сборника 05 "Свайные работы, опускные колодцы, закрепление грунтов" . Ее основное назначение — определение прямых затрат на устройство грунтоцементных свай по однокомпонентной технологии (Jet1) в несвязных грунтах, при длине свай свыше 20 метров и диаметре от 1000 до 1100 мм.

Метод струйной цементации грунтов, известный как Jet Grouting, представляет собой технологию закрепления грунтов, основанную на одновременном разрушении и перемешивании массива высоконапорной струей цементного раствора . В результате этого процесса в грунте формируются цилиндрические колонны, обладающие повышенной прочностью и низкой водопроницаемостью . Эта технология широко применяется для усиления слабых грунтов в основании зданий, устройства противофильтрационных завес, ограждения котлованов, повышения устойчивости склонов и укрепления фундаментов при реконструкции .

Норма ГЭСН 05-03-031-39 учитывает специфику однокомпонентной технологии Jet1, которая является наиболее простой в исполнении и основана на разрушении грунта только струей цементного раствора . Она наиболее эффективна в несвязных грунтах, таких как пески и супеси, где достигается наибольшая плотность и прочность грунтобетона . Единицей измерения для данной нормы является 100 метров длины свай, что позволяет сметчикам масштабировать расчеты в зависимости от проектных объемов работ.

Обоснование нормы включает ссылки на приказы Минстроя РФ: Пр/812-005.3, регулирующий нормативы накладных расходов , и Пр/774-005.3, касающийся нормативов сметной прибыли . Это подтверждает официальный статус и обязательность применения данной нормы при определении сметной стоимости строительства объектов, финансируемых с привлечением средств федерального бюджета .

Техническая информация

Состав работ по норме

Устройство свай методом струйной цементации по технологии Jet1, учтенное в ГЭСН 05-03-031-39, включает в себя комплекс последовательных операций, направленных на формирование грунтоцементных колонн заданного диаметра и длины. Основные этапы работ:

1. Бурение лидерной скважины: На первом этапе производится бурение скважины малого диаметра (обычно 112-132 мм) до проектной отметки. В процессе бурения для удаления шлама используется буровой раствор (вода, бентонитовый или цементный раствор), который поступает через буровой наконечник .
2. Приготовление цементного раствора: Параллельно с бурением или до его начала готовится цементный раствор. Состав раствора (марка цемента, водоцементное отношение, добавки) подбирается в зависимости от геологических условий, требуемой прочности и водонепроницаемости грунтобетона . Портландцемент является наиболее распространенным вяжущим материалом .
3. Струйная цементация (обратный ход): После достижения проектной глубины буровая колонна начинает медленно подниматься с одновременным вращением. Через сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, под высоким давлением (от 400 до 700 атм) подается цементный раствор . Кинетическая энергия струи разрушает окружающий грунт и перемешивает его с цементным раствором, образуя однородную грунтоцементную массу .
4. Формирование грунтоцементной сваи: В процессе подъема и вращения колонны формируется цилиндрическая грунтоцементная свая заданного диаметра. Излишки грунтоцементной смеси выходят по затрубному пространству на поверхность .
5. Погружение армирующего элемента (при необходимости): В тело незатвердевшей грунтобетонной колонны может быть погружен армирующий элемент, например, арматурный каркас, для повышения несущей способности конструкции .

Материалы и ресурсы

Норма ГЭСН 05-03-031-39 предусматривает следующие основные материалы и ресурсы для выполнения работ (на 100 м длины свай):

• Трудозатраты рабочих:

• Рабочий 4 разряда: 31.55 чел.-ч

• Рабочий 2 разряда: 0.31 чел.-ч

• Общие трудозатраты составляют 31.86 чел.-ч при среднем разряде 3.98.

• Машины и оборудование:

• Комплексы машин для устройства грунтоцементных свай по технологии однокомпонентной струйной цементации, глубина бурения до 70 м: 15.31 маш.-ч. Эти комплексы включают буровые установки (например, Soilmec, Klemm), высоконапорные трехплунжерные насосы (Metax, Tecniwell) и смесительные станции .

• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.15 маш.-ч. Используются для погрузки/разгрузки материалов, оборудования и, возможно, для установки арматурных каркасов .

• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.12 маш.-ч. Применяются для транспортировки материалов и оборудования на строительной площадке .

• Материалы (указанные в норме с нулевым расходом, что подразумевает их учет по проекту или в составе комплексных машин):

• Вода: 0 м3. Несмотря на нулевой расход в норме, вода является критически важным компонентом для приготовления цементного раствора и бурового шлама . Ее фактический расход определяется проектом и технологическими картами.

• Добавка для струйной цементации: 0 ч. Добавки (пластификаторы, ускорители) используются для улучшения свойств цементного раствора и грунтобетона . Их расход также определяется проектом.

• Портландцементы бездобавочные: 0 ч. Цемент является основным вяжущим материалом для формирования грунтобетона . Его расход зависит от требуемой прочности грунтоцемента, типа грунта и водоцементного отношения .

Нулевые значения для воды, добавок и цемента в данной норме могут указывать на то, что их расход должен определяться на основании проектных данных, технологических карт или спецификаций оборудования, поскольку они являются переменными параметрами, сильно зависящими от конкретных геологических условий и проектных требований к прочности грунтобетона .

Трудозатраты и время выполнения

Общие трудозатраты рабочих, предусмотренные нормой ГЭСН 05-03-031-39 на 100 метров длины свай, составляют 31.86 чел.-ч. Это включает работу рабочего 4 разряда (31.55 чел.-ч) и рабочего 2 разряда (0.31 чел.-ч). Распределение трудозатрат отражает сложность и ответственность выполняемых операций, где основная часть приходится на квалифицированный персонал.

Время выполнения работ напрямую зависит от производительности используемого оборудования и организации процесса. Комплексы машин для струйной цементации, учтенные в норме, рассчитаны на глубину бурения до 70 метров, что соответствует требованиям данной нормы для свай длиной свыше 20 метров . Высокая производительность современного бурового и насосного оборудования позволяет выполнять работы достаточно быстро, однако фактическое время выполнения будет зависеть от конкретных условий объекта, включая геологию, доступность материалов и погодные условия.

Требования к квалификации

Для выполнения работ по устройству свай методом струйной цементации требуются квалифицированные специалисты. Норма предусматривает участие:

• Рабочего 4 разряда: Основной объем трудозатрат приходится на рабочих этой квалификации. Они, как правило, управляют сложным оборудованием (буровыми установками, насосами высокого давления), контролируют параметры процесса (давление, расход раствора, скорость подъема и вращения буровой колонны) и обеспечивают соблюдение технологических требований .
• Рабочего 2 разряда: Выполняют вспомогательные работы, такие как подготовка рабочей зоны, обслуживание оборудования, подача материалов, очистка и другие операции, не требующие высокой квалификации.

Операторы комплексов машин для струйной цементации должны обладать глубокими знаниями технологии, уметь работать с высоконапорным оборудованием и системами контроля, а также оперативно реагировать на изменения в процессе для обеспечения требуемых параметров грунтоцементной колонны .

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Расчет сметной стоимости работ по ГЭСН 05-03-031-39 осуществляется на основе проектных объемов работ и ресурсных показателей, приведенных в норме. Алгоритм выглядит следующим образом:

1. Определение общего объема работ: Из проектной документации определяется суммарная длина всех свай, подлежащих устройству по данной технологии. Например, если проектом предусмотрено 10 свай длиной 25 метров каждая, то общий объем составит 10 * 25 = 250 метров.
2. Перевод объема в единицы измерения нормы: Поскольку норма приведена на 100 метров, необходимо разделить общий объем на 100. Для нашего примера: 250 м / 100 м = 2.5 единицы нормы.
3. Расчет трудозатрат: Умножить количество единиц нормы на трудозатраты, указанные для каждого разряда рабочих.

• Рабочий 4 разряда: 2.5 * 31.55 чел.-ч = 78.875 чел.-ч
• Рабочий 2 разряда: 2.5 * 0.31 чел.-ч = 0.775 чел.-ч
• Общие трудозатраты: 2.5 * 31.86 чел.-ч = 79.65 чел.-ч

4. Расчет машино-часов: Аналогично, умножить количество единиц нормы на машино-часы для каждого вида оборудования.

• Комплексы машин для струйной цементации: 2.5 * 15.31 маш.-ч = 38.275 маш.-ч
• Краны на автомобильном ходу: 2.5 * 0.15 маш.-ч = 0.375 маш.-ч
• Автомобили бортовые: 2.5 * 0.12 маш.-ч = 0.3 маш.-ч

5. Учет материалов: Для материалов, указанных с нулевым расходом (вода, добавки, цемент), их количество должно быть определено по проектным данным или технологическим картам и учтено дополнительно. Это критически важный момент, так как цемент и вода являются основными компонентами грунтоцемента .
6. Применение текущих цен: Полученные ресурсные показатели (чел.-ч, маш.-ч, количество материалов) умножаются на текущие сметные цены соответствующих ресурсов, а также учитываются накладные расходы и сметная прибыль в соответствии с действующими методиками .

Примеры использования

ГЭСН 05-03-031-39 применяется в различных строительных проектах, где требуется укрепление несвязных грунтов на значительную глубину:

• Усиление оснований существующих зданий и сооружений: При реконструкции или увеличении нагрузок на фундаменты, когда необходимо повысить несущую способность слабых несвязных грунтов без значительных динамических воздействий .
• Устройство противофильтрационных завес: Для создания водонепроницаемых барьеров в грунте, например, вокруг котлованов, гидротехнических сооружений или при строительстве подземных объектов для предотвращения притока грунтовых вод .
• Ограждение котлованов: Формирование грунтоцементных стен для обеспечения устойчивости откосов котлованов, особенно в условиях плотной городской застройки, где ограничено пространство для традиционных методов крепления .
• Повышение устойчивости склонов и откосов: Закрепление несвязных грунтов на склонах для предотвращения оползней и эрозии .
• Заполнение карстовых полостей и пустот: Укрепление неоднородных массивов грунта путем заполнения пустот цементным раствором для создания однородного и прочного основания .

Особенности и ограничения

Применение нормы ГЭСН 05-03-031-39 имеет ряд важных особенностей и ограничений:

• Тип грунта: Норма строго предназначена для несвязных грунтов (пески, супеси). Технология Jet1 наиболее эффективна именно в таких грунтах, обеспечивая наилучшее перемешивание и формирование прочного грунтобетона . Попытка применения этой нормы для связных грунтов (глины, суглинки) может привести к некорректным результатам, так как для них часто используются другие технологии струйной цементации (например, Jet2 или Jet3), которые предусматривают дополнительную энергию сжатого воздуха для разрушения более плотных грунтов .
• Технология Jet1: Учитывается только однокомпонентная технология. Если проектом предусмотрена двух- или трехкомпонентная струйная цементация, необходимо использовать соответствующие нормы из того же сборника .
• Длина и диаметр свай: Норма применима для свай длиной свыше 20 метров и диаметром от 1000 до 1100 мм. Это достаточно большие диаметры для технологии Jet1, которая обычно формирует колонны до 1000 мм, хотя некоторые источники указывают на возможность достижения 2000 мм . Важно убедиться, что проектные параметры соответствуют диапазону нормы.
• Отсутствие прямого учета материалов: Как уже отмечалось, норма не содержит прямого расхода цемента, воды и добавок. Это означает, что сметчик должен получить эти данные из проектной документации, технологических карт или на основании инженерных расчетов, учитывающих требуемую прочность грунтобетона и водоцементное отношение .
• Контроль качества: Эффективность струйной цементации сильно зависит от качества выполнения работ. Необходимо строго соблюдать технологические параметры (давление, расход, скорость подъема) и проводить контроль качества грунтоцемента, включая отбор кернов и лабораторные испытания на прочность .

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

Применение нормы ГЭСН 05-03-031-39 и технологии струйной цементации в целом сопряжено с рядом потенциальных ошибок, которые могут привести к некорректным сметам или проблемам на объекте:

• Неправильная оценка грунтовых условий: Самая распространенная ошибка — применение нормы для грунтов, не соответствующих несвязным. Использование Jet1 в связных грунтах может привести к формированию некачественных свай с низкой прочностью и неоднородной структурой .
• Как избежать: Всегда основываться на данных инженерно-геологических изысканий. При наличии связных грунтов рассмотреть применение норм для Jet2/Jet3 или других методов закрепления.
• Неверный учет расхода цемента и воды: Поскольку норма не содержит прямого расхода этих материалов, их некорректное определение может существенно исказить сметную стоимость и повлиять на качество грунтобетона .
• Как избежать: Требовать от проектировщиков точные данные по расходу цемента и воды, основанные на лабораторных испытаниях грунтов и требуемых характеристиках грунтобетона. Включать эти материалы в смету отдельными позициями.
• Недостаточный контроль технологических параметров: Отклонения от проектных значений давления, расхода раствора, скорости подъема и вращения буровой колонны могут привести к формированию свай меньшего диаметра или недостаточной прочности .
• Как избежать: Обеспечить строгий технический надзор на объекте, использовать современное оборудование с системами мониторинга параметров инъектирования .
• Игнорирование требований к качеству грунтобетона: Отсутствие или некачественное проведение испытаний образцов грунтоцемента может привести к тому, что фактически полученные сваи не будут соответствовать проектным требованиям по прочности и водонепроницаемости .
• Как избежать: Обязательно включать в смету затраты на контроль качества (отбор кернов, лабораторные испытания, полевые испытания штампом) и строго следовать программе контроля качества .
• Неучет специфики больших диаметров: Диаметры свыше 1000 мм для Jet1 являются значительными. Для их достижения требуется высокая энергия струи и точное соблюдение технологии .
• Как избежать: Учитывать повышенные требования к мощности оборудования и квалификации персонала при работе с такими диаметрами.

Практические советы

• Детальное изучение проекта: Перед началом сметных расчетов тщательно изучите раздел проекта, касающийся закрепления грунтов. Обратите внимание на тип грунта, требуемые характеристики грунтобетона (прочность, водонепроницаемость), а также на выбранную технологию струйной цементации (Jet1, Jet2, Jet3) и параметры свай (длина, диаметр, шаг) .
• Взаимодействие с проектировщиками: При возникновении вопросов по расходу цемента, воды и добавок, а также по другим технологическим нюансам, не стесняйтесь обращаться к проектировщикам для получения разъяснений и уточняющих данных.
• Актуализация цен на материалы: Регулярно обновляйте информацию о текущих ценах на цемент, добавки и воду, так как они могут значительно влиять на итоговую сметную стоимость.
• Учет сопутствующих работ: Не забывайте включать в смету затраты на сопутствующие работы, такие как подготовка площадки, устройство временных дорог, утилизация излишков грунтоцементной смеси, а также мероприятия по охране окружающей среды .
• Использование специализированного ПО: Применение сметных программ значительно упрощает расчеты и минимизирует риск ошибок, позволяя быстро применять нормативы и актуальные цены.

Связанные нормы

В сборнике ГЭСН 05-03-031 "Крепление грунта методом струйной цементации вертикальными грунтоцементными сваями" содержится ряд норм, которые могут применяться в различных условиях или в комбинации с ГЭСН 05-03-031-39:

• Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (jet1) в несвязных грунтах, длиной свыше 20 м, диаметром: свыше 500 до 600 мм : Эта норма аналогична 05-03-031-39, но для меньшего диаметра свай (500-600 мм). Может применяться, если проектом предусмотрены сваи меньшего диаметра при той же длине и типе грунта.
• Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (jet1) в несвязных грунтах, длиной до 10 м, диаметром : Применяется для свай меньшей длины (до 10 м) в несвязных грунтах по технологии Jet1.
• Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (jet1) в связных грунтах, длиной до 10 м, диаметром: свыше 500 до 600 мм : Эта норма предназначена для связных грунтов, что является ключевым отличием от 05-03-031-39. Важно не путать эти нормы в зависимости от геологии объекта.
• Устройство свай методом струйной цементации по двухкомпонентной технологии (jet2) в несвязных грунтах, длиной свыше 20 м, диаметром: свыше 1000 до 1100 мм : Эта норма описывает работы по технологии Jet2, которая использует дополнительную энергию сжатого воздуха для разрушения грунта . Jet2 позволяет достигать больших диаметров свай (до 2500-5000 мм) и более эффективна в связных грунтах, хотя может применяться и в несвязных . Если проектом предусмотрена Jet2, следует использовать эту норму.

Контрольные моменты

Качество выполнения работ по струйной цементации грунтов является критически важным для обеспечения надежности и долговечности возводимых конструкций. Основные контрольные моменты включают:

• Геологический контроль: До начала работ необходимо провести детальные инженерно-геологические изыскания для точного определения типа и свойств грунтов. Это позволит выбрать наиболее подходящую технологию и параметры цементации .
• Контроль состава раствора: Необходимо строго контролировать состав цементного раствора (водоцементное отношение, наличие и количество добавок) в соответствии с проектными требованиями. Регулярно отбирать пробы раствора для лабораторных испытаний .
• Мониторинг параметров инъектирования: В процессе выполнения работ оператор должен непрерывно отслеживать и регистрировать ключевые параметры: давление нагнетания раствора, расход раствора, скорость подъема и вращения буровой колонны. Современное оборудование для струйной цементации оснащено системами бортового контроля, которые позволяют оперативно реагировать на отклонения .
• Контроль диаметра и сплошности свай: После завершения работ проводится контроль геометрических параметров грунтоцементных свай (диаметр, длина) и их сплошности. Для этого могут использоваться геофизические методы (например, ультразвуковое зондирование) .
• Испытания грунтобетона: Основным способом контроля качества является испытание физико-механических свойств закрепленного массива грунта. Это включает отбор монолитов или кернов из грунтоцементных свай и их лабораторные испытания на прочность на сжатие. Также могут проводиться полевые испытания штампом . Прочность грунтоцемента в песчаных грунтах обычно составляет от 3 до 10 МПа .
• Документирование: Все этапы работ, параметры инъектирования и результаты контроля качества должны быть тщательно задокументированы в исполнительной документации.

Соблюдение этих контрольных требований гарантирует, что выполненные работы по струйной цементации будут соответствовать проектным параметрам и обеспечат требуемую несущую способность и водонепроницаемость грунтового основания.