ГЭСН 05-03-031-79: Устройство свай Jet2 в несвязных грунтах

Введение

Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 05-03-031-79 является ключевым документом для сметчиков, занимающихся расчетом стоимости работ по устройству грунтоцементных свай методом струйной цементации. Эта норма охватывает специфический, но широко применяемый в современном строительстве вид работ: формирование свай по двухкомпонентной технологии (Jet2) в несвязных грунтах, при длине свай свыше 20 метров и диаметре в диапазоне от 1700 до 1800 мм.

Струйная цементация грунтов, известная также как Jet Grouting, – это передовая технология укрепления слабых и обводненных грунтов, позволяющая создавать грунтоцементные элементы с высокими прочностными и противофильтрационными характеристиками. Метод Jet2, или двухкомпонентная технология, отличается от других вариантов (Jet1 и Jet3) тем, что для разрушения и перемешивания грунта с цементным раствором используется не только высоконапорная струя цементного раствора, но и дополнительная струя сжатого воздуха. Воздух значительно увеличивает энергию струи, что позволяет формировать сваи большего диаметра и на большей глубине, особенно эффективно в несвязных грунтах, таких как пески и гравий.

Применение данной нормы особенно актуально при строительстве и реконструкции объектов на сложных инженерно-геологических условиях, где требуется усиление оснований, устройство противофильтрационных завес, ограждений котлованов или повышение устойчивости склонов. Точное применение ГЭСН 05-03-031-79 позволяет корректно определить потребность в ресурсах и сформировать обоснованную сметную стоимость работ.

Техническая информация

Суть технологии струйной цементации Jet2

Технология Jet2 (Double Fluid System) основана на одновременной подаче под высоким давлением (обычно 40-50 МПа) цементного раствора и сжатого воздуха через двойные полые штанги бурового монитора. Сжатый воздух, окружающий струю цементного раствора, предотвращает ее быстрое рассеивание и значительно увеличивает радиус воздействия, позволяя эффективно разрушать и перемешивать грунт на большем расстоянии от сопла. В результате этого процесса происходит замещение или перемешивание исходного грунта с цементным раствором, образуя грунтоцементную колонну (сваю) с улучшенными физико-механическими свойствами.

Для несвязных грунтов (пески, супеси) технология Jet2 является одной из наиболее эффективных, так как позволяет достигать больших диаметров свай – до 1500-2000 мм, а с использованием современных модификаций (SuperJet) – до 3000-5000 мм. Норма 05-03-031-79 специально выделяет диапазон диаметров свыше 1700 до 1800 мм, что подчеркивает ее применимость для создания особо крупных грунтоцементных элементов.

Состав работ по норме

ГЭСН 05-03-031-79 включает в себя полный комплекс операций, необходимых для устройства грунтоцементных свай по технологии Jet2. Согласно описанию нормы, состав работ включает:

1. Приготовление раствора. Этот этап предусматривает подготовку цементного раствора необходимой консистенции. Для этого используются смесительные станции, где цемент, вода и, при необходимости, специальные добавки смешиваются до получения однородной суспензии. Качество раствора напрямую влияет на прочность будущей сваи.
2. Формирование грунтоцементной сваи. Это основной технологический процесс. Он начинается с бурения лидерной скважины до проектной отметки. Затем буровая колонна с монитором медленно поднимается с одновременным вращением, а через сопла под высоким давлением подается цементный раствор, усиленный сжатым воздухом. Струя разрушает структуру грунта и перемешивает его с цементным раствором, формируя грунтоцементную колонну. Излишки грунтоцемента выходят на поверхность по затрубному пространству.
3. Промывка нагнетательного оборудования после цементации. После завершения формирования сваи необходимо тщательно промыть все нагнетательное оборудование (насосы, штанги, монитор) для предотвращения застывания цементного раствора и поддержания оборудования в рабочем состоянии. Это критически важная операция для обеспечения бесперебойности и эффективности дальнейших работ.

Материалы и ресурсы, учтенные нормой

ГЭСН 05-03-031-79, как и другие элементные сметные нормы, определяет прямые затраты на 100 метров готовых свай. В данном случае, норма учитывает следующие основные ресурсы:

• Трудозатраты рабочих:

• Рабочий 4 разряда: 65.3 чел.-ч

• Рабочий 2 разряда: 0.83 чел.-ч

• Общие трудозатраты: 66.13 чел.-ч на 100 м свай. Средний разряд рабочих составляет примерно 3.97.

• Машины и механизмы:

• Комплексы машин для устройства грунтоцементных свай по технологии двухкомпонентной струйной цементации, глубина бурения до 70 м: 31.7 маш.-ч. Это специализированное оборудование, включающее буровую установку, насосы высокого давления, компрессоры и смесительные станции.

• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 0.4 маш.-ч. Используются для вспомогательных операций, таких как подача материалов, монтаж/демонтаж оборудования.

• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 0.33 маш.-ч. Применяются для транспортировки материалов и оборудования на строительной площадке.

Важное примечание для сметчиков: В данной норме не учтены прямые расходы на основные материалы, такие как портландцемент бездобавочный и добавки для струйной цементации, а также вода, которая является ключевым компонентом цементного раствора и используется для промывки оборудования. Это означает, что сметчик должен отдельно добавлять эти материалы в смету на основании проектных данных, технологических карт и результатов инженерно-геологических изысканий. Расход цемента может значительно варьироваться в зависимости от типа грунта, требуемой прочности и диаметра сваи.

Требования к квалификации

Выполнение работ по струйной цементации требует высокой квалификации персонала. Рабочие должны обладать знаниями и опытом в области буровых работ, приготовления растворов, работы с высоконапорным оборудованием. Машинисты должны быть обучены управлению специализированными комплексами для струйной цементации, кранами и автомобилями. Необходим строгий контроль за соблюдением технологических параметров (давление, расход раствора, скорость подъема и вращения буровой колонны) для обеспечения требуемого качества грунтоцементных свай.

Практическое применение

Область применения

Норма ГЭСН 05-03-031-79 применяется для устройства грунтоцементных свай по технологии Jet2 в следующих случаях:

• Укрепление слабых грунтов оснований зданий и сооружений, особенно в условиях плотной городской застройки, где недопустимы динамические воздействия.
• Устройство противофильтрационных завес для предотвращения проникновения воды в котлованы или подземные сооружения.
• Ограждение котлованов и повышение устойчивости откосов и склонов.
• Усиление фундаментов при реконструкции и надстройке зданий.
• Заполнение карстовых полостей и пустот в трещиноватых скальных грунтах.

Данная норма ориентирована на несвязные грунты (пески, супеси, гравий) и сваи большого диаметра (1700-1800 мм) и значительной длины (свыше 20 м), что делает ее применимой для ответственных и крупных инфраструктурных проектов.

Пошаговый алгоритм расчета в смете

Для корректного применения ГЭСН 05-03-031-79 в сметной документации сметчику необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определение объема работ: Исходя из проектной документации, определить общий объем устраиваемых свай в метрах. Единица измерения нормы – 100 м, поэтому полученный объем необходимо разделить на 100.
2. Применение нормы для прямых затрат: Умножить полученный объем (в сотнях метров) на ресурсные показатели, указанные в норме (трудозатраты рабочих, машино-часы комплексов машин, кранов, автомобилей). Это даст прямые затраты по норме.
3. Добавление неучтенных материалов: Это критически важный шаг для данной нормы. Поскольку цемент, добавки и вода не учтены в ГЭСН 05-03-031-79, их расход должен быть определен и добавлен отдельно. Для этого используются:

• Проектные данные: Проект организации строительства (ПОС) или проект производства работ (ППР) должны содержать данные о требуемом расходе цемента на кубический метр грунтоцемента, а также о составе раствора.
• Инженерно-геологические изыскания: Тип и свойства грунта (плотность, водонасыщенность, гранулометрический состав) напрямую влияют на расход цемента. В несвязных грунтах расход цемента может составлять 350-400 кг/м³ для достижения требуемой прочности.
• Технологические карты: Могут содержать уточненные данные по расходу материалов для конкретного оборудования и условий.
• Опытные работы: Для сложных объектов рекомендуется проведение опытных работ на площадке для уточнения технологических параметров и оптимального расхода материалов.
• Пример: Если проектный расход цемента составляет 400 кг/м³ грунтоцемента, а диаметр сваи 1.75 м, то объем грунтоцемента на 1 м сваи составит π * (1.75/2)² * 1 м ≈ 2.405 м³. Соответственно, на 1 м сваи потребуется 2.405 м³ * 400 кг/м³ = 962 кг цемента. На 100 м свай – 96200 кг или 96.2 т цемента. Аналогично рассчитывается расход воды и добавок.

4. Учет накладных расходов и сметной прибыли: К прямым затратам (включая добавленные материалы) применяются нормативы накладных расходов (НР) и сметной прибыли (СП) в соответствии с действующими методическими указаниями, например, [LINK_MDS:МДС 81-35.2004]МДС 81-35.2004[/LINK_MDS] или актуальными приказами Минстроя России.
5. Применение индексов пересчета: Для приведения сметной стоимости из базисных цен в текущие используются соответствующие индексы пересчета, утверждаемые Минстроем России или региональными органами ценообразования.

Особенности и ограничения

• Тип грунта: Норма специально предназначена для несвязных грунтов. При работе в связных (глинистых) грунтах эффективность и диаметр свай по технологии Jet2 могут отличаться, и возможно потребуется применение других норм или корректирующих коэффициентов.
• Длина и диаметр: Четко определенные параметры длины (свыше 20 м) и диаметра (свыше 1700 до 1800 мм) ограничивают область применения данной нормы. Для свай меньшей длины или другого диаметра следует использовать соответствующие нормы из того же сборника ГЭСН 05-03-031.
• Глубина бурения: Комплексы машин в норме рассчитаны на глубину бурения до 70 м, что позволяет выполнять сваи длиной свыше 20 м. [Input]

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неучет неучтенных материалов: Самая распространенная и критическая ошибка. Игнорирование необходимости отдельного добавления цемента, добавок и воды приводит к значительному занижению сметной стоимости. Как избежать: Всегда внимательно изучайте состав работ и ресурсную часть нормы. Если основные материалы для технологии не указаны, ищите указания на них в проектной документации, технологических картах или справочниках по расходу материалов для струйной цементации.
2. Неправильная оценка грунтовых условий: Применение нормы без должных инженерно-геологических изысканий может привести к неверному выбору технологии или некорректному расчету расхода цемента, что скажется на прочности и стоимости свай. Как избежать: Проводите комплексные геологические изыскания, включая пробное бурение и испытания грунтов, для точного определения их свойств.
3. Несоблюдение технологических параметров: Отклонения от проектных параметров (давление, расход, скорость подъема) могут привести к получению свай ненадлежащего качества. Как избежать: Обеспечьте строгий технологический контроль на всех этапах работ, включая мониторинг параметров инъектирования и отбор проб грунтоцемента для лабораторных испытаний.
4. Недооценка сложности работ: Устройство свай большого диаметра на значительной глубине требует высокой квалификации персонала и мощного оборудования. Как избежать: Привлекайте только опытных специалистов и используйте современное, исправное оборудование.

Практические советы

• Детальное проектирование: Для работ по струйной цементации критически важен детальный проект, учитывающий все особенности грунтов, требуемые характеристики свай и технологические параметры.
• Опытные работы: Перед началом массовых работ, особенно на сложных объектах или при отсутствии достаточного опыта с конкретным типом грунта, рекомендуется проводить опытные работы для уточнения параметров цементации и подтверждения проектных решений.
• Контроль качества: Обязательно проводите контроль качества грунтоцемента, включая отбор образцов и лабораторные испытания на прочность. Также важен контроль геометрии свай.
• Учет выноса грунта: При струйной цементации происходит частичный вынос размытого грунта на поверхность. Необходимо предусмотреть мероприятия по его сбору и утилизации, что может потребовать дополнительных затрат, не учтенных в данной норме.

Связанные нормы

Для комплексного подхода к сметному расчету работ по струйной цементации и свайным работам в целом, сметчикам полезно ознакомиться со следующими нормами и сборниками:

• ГЭСН 05-03-031-22: Устройство свай методом струйной цементации по однокомпонентной технологии (Jet1) в несвязных грунтах. Отличается меньшим диаметром свай.
• Другие нормы таблицы ГЭСН 05-03-031, охватывающие различные диаметры и длины свай, а также другие технологии струйной цементации (например, Jet3, если применимо).
• Общие положения сборника ГЭСН 05 "Свайные работы. Опускные колодцы. Закрепление грунтов", которые содержат общие указания по применению норм данного раздела.
• [LINK_MDS:МДС 81-35.2004]МДС 81-35.2004[/LINK_MDS]: "Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации" – основной документ, регламентирующий порядок составления смет.

Контрольные моменты

Контроль качества при устройстве грунтоцементных свай методом струйной цементации включает:

• Контроль исходных материалов: Проверка качества цемента, воды и добавок.
• Контроль приготовления раствора: Проверка водоцементного отношения, однородности раствора.
• Контроль технологических параметров: Давление нагнетания раствора и воздуха, расход раствора, скорость подъема и вращения буровой колонны.
• Геометрический контроль: Проверка соответствия фактического диаметра и длины свай проектным значениям.
• Испытания грунтоцемента: Отбор образцов грунтоцемента (кернов) из готовых свай и их лабораторные испытания на прочность на сжатие. В расчетах несущей способности рекомендуется вводить коэффициенты запаса (2 для песчаных грунтов, 3 для глинистых) из-за неоднородности грунтоцемента.

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