Нужен крепкий грунт под ногами и домами
Михаил Самохвалов, профессор кафедры строительного производства ТИУ, резидент Технопарка и фонда «Сколково», — талантливый ученый, практик и изобретатель, победитель конкурса «Инженер года — 2020».
А еще Самохвалов занимается просвещением. В инстаграме его можно найти в профиле @geotechnics72, где каждый день появляются новые истории о разработках в сфере геотехники.
Мы поговорили с ним о том, как укреплять фундамент старых домов, особенно если это старинные памятники архитектуры (здесь требуется деликатность), сделано ли это при строительстве нового корпуса ТюмГУ и получится ли благоустроить лог реки Тюменки.
Как у домов появляются корни
— Для закрепления грунта под уже построенными зданиями мы используем буроинъекционные сваи, изготавливаемые по манжетной технологии. Данная технология делает инъекцию цементного раствора в грунт, улучшая тем самым его физико-механические характеристики, — рассказывает профессор.
По его словам, последовательность работ следующая: в фундаменте высверливается отверстие, через него бурится скважина (ее глубину предварительно нужно рассчитать), в скважину опускают перфорированные металлические трубы (трубы-инъекторы), отверстия которых с наружной стороны закрываются резиновыми манжетами. Это исключает обратное попадание раствора в инъектор. Далее под давлением подается раствор, что приводит к образованию в грунте гидравлических разрывов из твердеющего цементного раствора.
— В зарубежной литературе данную технологию называют корневидной, — объясняет Михаил Самохвалов. — Так как в разрезе она напоминает корневую систему деревьев. Это одновременно армирует грунт и уплотняет его, только, в отличие от деревьев, данный процесс происходит в разы быстрее. Главное достоинство такой инъекции в том, что работы выполняются в щадящем режиме, то есть без ударных, динамических и вибрационных воздействий. Это позволяет использовать данный метод при работе в городской черте с плотной застройкой, на объектах культурного наследия или особо ответственных зданиях и сооружениях.
— Это новая технология?
— Основателем технологии считается французский инженер-изобретатель Шарль Бериньи, который предложил и запатентовал способ усиления фундаментов старых замков при помощи инъекции раствора. Несмотря на то, что эта технология активно и эффективно применяется уже более двухсот лет, ученые-геотехники ее постоянно модернизируют. В частности, нашей компании принадлежит ряд усовершенствованных и запатентованных решений.
Первое наше изобретение представляет собой буроинъекционную сваю с контролируемым уширением. Eе главная особенность — значительное уменьшение объема раствора, который нужно закачать в грунт, ведь он не растекается по пустотам, а попадает направленно — в самое слабое место.
Вторая наша разработка — гидравлический пакер. Это устройство в виде шприца для инъекции раствора в грунт на любой глубине. Обе разработки мы успешно применили при усилении фундаментов на объекте культурного наследия регионального значения — доме купца Князева на улице Ленина, 10 (постройка конца XIX века). Также в Тюмени наши разработки применялись для выравнивания накренившихся производственных зданий, закрепления фундамента жилого дома, который поднимало силами морозного пучения (более чем на десять сантиметров), укрепления склонов и другое.
— Звучит сложно. А на самом деле насколько это трудно воплощать в жизнь?
— Главная сложность — в необходимости специального строительного оборудования, высокой квалификации работников и грамотных предварительных расчетах. Перед выполнением работ нужно изучить геологию (грунтовые условия), выполнить сбор нагрузок и проверить прочность грунта под подошвой фундамента (несущую способность фундамента). Eсли условие прочности не будет выполняться, то необходимо выполнять работы по усилению фундамента здания. Для этого нужно рассчитать длину буроинъекционных свай, шаг их расстановки, состав, объем и давление инъекции раствора.
Сохранить историю и геологические процессы
— При строительстве нового корпуса ТюмГУ обещали, что рядом стоящие памятники архитектуры не пострадают. К вам не обращались за помощью, чтобы укрепить эти здания?
— Этот объект довольно интересный с геотехнической точки зрения. Пока что к нам не поступало обращений ни от руководства города, ни от генерального подрядчика. Известно, что по периметру застройки выполняется шпунтовое ограждение из железобетонных буро-секущихся свай. Их главная задача — обеспечить сохранность, безопасность и надежность фундаментов рядом стоящих зданий.
— Мы много писали о благоустройстве лога реки Тюменки. Но, кажется, там тоже сложная геология. Как думаете, насколько этот проект осуществим?
— Современный уровень развития строительства, в том числе геотехнического, позволяет решить достаточно сложные задачи и воплощать самые смелые проекты, вопрос только в сроках и стоимости работ. Благоустройство оврага реально, но требует серьезной проработки. Главная сложность в том, чтобы не нарушить внутренние геологические процессы в овраге или хотя бы минимизировать влияние. Игнорирование может привести к подъему грунтовых вод в других частях города, а благоустройство окажется недолговечным.
***
фото: Алмазное сверление фундамента.