На железобетонном основании

Знаете, что из себя представляет дом? Возможно, с первого взгляда этот вопрос кажется нелепым — все мы в детстве (да и не только в детстве, если вспомнить нейросетевые эксперименты Google) рисовали домики. Сначала, конечно, это простые квадратики с треугольником двускатной крыши сверху, но потом на рисунках появляются и панельные пятиэтажки (количество этажей, конечно, условность), а иногда и дома повыше. Со временем рисунки становятся все более детальными, на них появляются подъезды и даже занавески в окнах — не успеете оглянуться, как вы уже взрослый человек.

Вы больше не рисуете домики цветными карандашами для развлечения, но знаете о строительстве домов гораздо больше, чем в детстве, даже если вы и не строитель вовсе. Теперь вы можете отличить кирпичный дом от панельного и с первого взгляда распознаете девятиэтажки серии II-49, даже если сами эти цифры вам ничего не говорят. Только одно, скорее всего, не изменилось с детства — вы смутно себе представляете устройство современной сваи, не говоря уже о таком технологически сложном процессе, как тестирование свай. Да-да, сваи тестируют, причем прямо на строительной площадке. Мы попросили специалистов Level Group рассказать нам на примере одного из своих строящихся объектов — жилого комплекса «Level Амурская» — о том, какие сваи они используют, как их строят и испытывают на прочность.

Итак, что мы строим? Это жилой комплекс «Level Амурская» в Москве. Несколько зданий будут стоять на общем фундаменте, причем самые высокие дома будут самыми настоящими жилыми небоскребами — 130 метров в высоту.

В Москве и Московской области плотные слои грунта находятся на глубине 40-60 метров, и в данном случае это оказался известняк, до которого пришлось дотягиваться буронабивными сваями длиной 36-48 метров и диаметром 100 и 120 сантиметров. Выбор длины и диаметра конкретной сваи зависит от глубины залегания известняка и нагрузки, которая приходится на этот участок фундамента. Буронабивные сваи выдерживают приблизительно в 10 раз больший вес, чем готовые железобетонные сваи, вколачиваемые в землю, что удобно, если вы решили строить тяжелые высотные дома.

Тут стоит, конечно, уточнить, что глобально сваи делятся на два вида по принципу взаимодействия с грунтом: они бывают висячие и сваи-стойки (они же опорные сваи). Висячие сваи ни на что не опираются и удерживают постройку на месте за счет трения об грунт. Проще говоря, чем больше количество свай или площадь их поверхности, тем тяжелее «выдернуть» здание из земли. Сваи-стойки представляют собой «ножки» фундамента, главная цель которых — опереться на твердое основание под землей. Со стороны может казаться, что тут все работает так же, как и с висячими сваями: «Они воткнуты в землю, и поэтому дом стоит», — но на самом деле дом на опорных сваях стоит на них как на длинных «ножках» на скале (или другом прочном основании) глубоко под землей. А грунт вокруг ножек не особо влияет на происходящее.

В данном случае используются буронабивные опорные сваи, и постройка такой сваи — совершенно отдельный технологический процесс, особенно в том виде, в котором это реализовано Level Group. Сначала свая вообще существует только в виде модели с заданными характеристиками, и в зависимости от нужных параметров из арматуры в цехах варятся 12-метровые сегменты каркаса сваи (ограничение по длине существует исключительно для удобства перевозки каркасов). В это время на стройплощадке бурится скважина, причем бурение идет с обсадной металлической трубой — чтобы земля не осыпалась внутрь. Когда бур дошел до известняка, скважина готова. Сегменты каркаса сваи свариваются в единое целое, каркас поднимается краном в вертикальное положение и аккуратно опускается в скважину, после чего все заливается бетоном (в данном случае это тяжелый б-40), а обсадная труба вытаскивается.

Любопытно что в центре каркаса при этом оставляют три трубки, которые идут до самого низа сваи и нужны для цементации грунта под подошвой сваи.

Через эти трубки с помощью цементационных установок опускают монитор на штанге, который вращается и подает воду под давлением, вымывая и перемешивая грунт под сваей. Затем туда же закачивается цемент, который одновременно и увеличивает площадь опоры сваи и укрепляет грунт.

При заливке свай из той же партии бетона заливаются кубики, которым дают застыть и проверяют их на прочность под прессом через 7 и 28 суток — это популярный метод контроля качества, который позволяет проверить прочность непосредственно использовавшегося бетона. Кроме того, все построенные сваи тестируются ультразвуком — в трубки для цементации опускаются ультразвуковые датчики, которые «прозванивают» сваю по всей длине и позволяют выявить, посторонние включения, полости и другие дефекты. Конечно, «разобрать» или вытащить уже готовую буронабивную сваю практически невозможно (на самом деле просто дорого), поэтому если вдруг в свае обнаружится дефект, то рядом с ней построят новую.

Еще при строительстве свай под подошву закладывают датчик давления, также на каркас накручивают датчики, определяющие сдвиг пластов — за их показаниями на протяжении всего срока эксплуатации здания будет следить Система мониторинга инженерных конструкций.

В общем, с отдельно взятой сваей все понятно, но как убедиться в том, что все идет по плану и соответствует расчетам? Строительство жилых небоскребов — дело ответственное, поэтому кроме типовых тестов с ультразвуком, которым подвергаются все сваи, одной из ста «везет» по-настоящему и ей уделяют пристальное внимание. Для нее сооружают специальный стенд, который прямо на стройплощадке проверяет, как свая справляется с нагрузкой, превышающей расчетные показатели.

Для испытаний используют сразу пять свай — четыре опорные, и одну тестовую. На опорные анкерные сваи приваривается испытательный стенд, под центральной частью которого находится строительный домкрат и испытываемая свая. Домкрат давит на сваю с огромной силой и фактически пытается поднять испытательный стенд, но поскольку его удерживают четыре анкерные сваи, все давление приходится на единственную тестовую сваю. Вообще буронабивные сваи комплекса «Level Амурская» должны выдерживать 1,5–2 тысячи тонн каждая, но тестировали их с запасом, при еще большей нагрузке: «Мы нагружаем испытуемую сваю, как будто на ней сидит кусок дома и этот кусок весит три тысячи тонн». Под таким давлением оголовок 50-метровой сваи может просесть не больше чем на 40 миллиметров — именно настолько может сжаться железобетонная конструкция.

Испытательные сваи после тестирования не «хоронятся». Поскольку они изначально строятся с небольшим запасом по высоте над землей, то после испытаний стенд разбирается, бетон оголовка сваи разбивается и арматурные выпуски замоноличиваются в тело фундаментной плиты.

Кстати, кроме статических испытаний проводятся и динамические: «У сваи делается специальный ударопрочный оголовок, подъезжает кран с такой большой бобышкой металлической и просто ее бросает. В момент удара свая дает какую-то деформацию или просадку, и датчики фиксируют эти изменения».

Всего под фундаментом комплекса «Level Амурская» построено в общей сложности 500 буронабивных свай. Сами по себе использованные при строительстве свайного основания методы не новы, но их сочетание уникально для стройки в Московском регионе — специалисты Level Group говорят, что такие технологии и нагрузки при тестировании могли использоваться разве что при строительстве небоскребов «Москва-Сити».

Кстати, объект примечателен не только сложным свайным основанием, но и необычной структурой фундамента — дело в том, что это не единая плита. Толстый фундамент и большое количество свай используются только для самых тяжелых построек, а для пятиэтажных корпусов поменьше и подземной парковки заливается отдельное основание. Впрочем, отдельное оно лишь условно — эта более тонкая плита сцеплена с основным фундаментом с помощью деформационного шва. 

Да, именно так — два фундамента с постройками сцеплены друг с другом резинкой. Конечно, это специальная высокотехнологичная и очень толстая эластичная полоска, но суть от этого не меняется. Благодаря такому подходу разные части фундамента с разной нагрузкой могут немного «ходить» друг относительно друга, и при этом ничего нигде не лопнет и не треснет. В общем, люди в небоскребах будут спать спокойно.

Николай Воронцов