7.12.2017

НИКОЛАЙ ВОЛКОВ: Термостабилизаторы часто устанавливают без объективной необходимости

Кто-то фальсифицирует результаты инженерных изысканий, чтобы на этом заработать. Другие же доказывают несостоятельность их заключений и выводят таких «предпринимателей» на чистую воду. При этом, кстати, экономят деньги заказчиков. Речь, порой, идет о десятках и даже сотнях миллионов рублей. Мы уже неоднократно писали об этом и будем писать впредь.

В сегодняшнем интервью с ведущим инженером ООО «ГЕОИНЖСЕРВИС» (международная группа компаний Fugro) мы поговорили о том, как часто собственники инженерной инфраструктуры устанавливают ненужные термосифоны, сколько это стоит и как убедиться в том, что средства потрачены впустую.

 

Ред.: ООО «ГЕОИНЖСЕРВИС» продолжает активно изучать возможности статического зондирования на мерзлых грунтах. Последний раз мы общались об этом год назад. Насколько далеко вы продвинулись за прошедшее время?

Н.В.: Уже буквально через пару месяцев после нашей прошлой встречи мы получили объект в Салехарде, работая на котором, смогли отработать все, что до того предполагалось лишь в теории, и убедиться на практике в нашей правоте. Самое главное, в чем мы теперь уверены – отрицательные температуры грунтов не являются препятствием для выполнения исследований методом CPT. Кроме того, мы убедились в том, что статическое зондирование – это отличный инструмент для изучения несущей способности мерзлых грунтов и эффективности работы термостабилизаторов вплоть до оценки реальной необходимости их установки. Все это, несомненно, открывает нашим заказчикам новые возможности, которые, как мы надеемся, позволят многим из них экономить существенные деньги.

 

Ред.: На чем именно смогут экономить заказчики?

Н.В.: Самое главное – мы теперь можем предоставить объективное обоснование для использования термостабилизатров или отсутствия необходимости в их использовании, другими словами – когда на площадке не требуется установка термостабилизаторов. Приведу простой расчет: один термосифон стоит в среднем 30 – 40 тысяч рублей. Его установка – как минимум, столько же. Поскольку обычно приходится устанавливать сразу несколько сотен таких устройств под каждое здание, то экономия в случае рационального отказа от них, может составить от нескольких миллионов до сотен миллионов рублей, в зависимости от масштаба сооружения.

 

Ред.: Но ведь термостабилизаторы, вероятно, не устанавливаются просто так. Прежде должны проводиться какие-то исследования, доказывающие их необходимость?

Н.В.: На сегодняшний день есть очень мощное лобби продавцов и производителей термостабилизаторов, которые быстро и успешно находят подходящие инженерно-геологические изыскания, убеждают владельцев зданий в том, что у них в основании все растаяло и необходимо грунт промораживать… Часто проблема таким способом не решается, что приводит лишь к колоссальным затратам и негативным побочным геокриологическим процессам, вызванным термостабилизаторами, которых можно и нужно было бы избежать.

Например, зачем «промораживать» или охлаждать грунт там, где он и так мерзлый и не потерял свою несущую способность? Термостабилизаторы – это лекарство. Я не хочу сказать, что они не работают. Но лекарство нужно прописать от конкретной болезни, подтвержденной диагнозом. Иначе от него не будет смысла. Сейчас же термостабилизаторы на основании рисованных отчетов устанавливают везде, где можно и нельзя. Польза от них не доказана, а негативные побочные эффекты засвидетельствованы много раз.

 

Ред.: Расскажите, пожалуйста, как именно проводились исследования, позволившие Вам убедиться в возможностях статики на мерзлоте?

Н.В.: Около года назад ГЕОИНЖСЕРВИС получил объект в Салехарде, и, пользуясь случаем, мы провели там исследования с помощью статического зондирования, которые никогда ранее не проводились. В качестве площадки было выбрано здание Ямальского полярного агроэкономического техникума, построенного в 1970-е годы и в настоящее время претерпевающего серьезные деформации – одно его крыло сильно просело. Здание было признано аварийным, отключено от коммуникаций и выведено из эксплуатации. Перед нами была поставлена задача разобраться в причинах столь плачевного состояния этого объекта.

За пару лет до нас там уже проводились инженерно-геологические изыскания с этой же целью. Результатом их стало заключение о том, что причиной деформаций здания стало таяние мерзлоты в основании сооружения. Стандартная проблема – стандартное решение: этой компанией было рекомендовано поставить термостабилизаторы, что должно было исправить ситуацию. Это было сделано. Именно эти термостабилизаторы, которые к моменту нашего появления на площадке отработали ровно одну зиму, мы и решили проверить при помощи статического зондирования.

Идея состояла в том, чтобы провести испытание грунта статическим зондированием непосредственно около термостабилизатора и на некотором расстоянии от него, чтобы измерить температуру грунтов, пониженную в результате работы термостабилизаторов, и фоновую для сравнения. А затем на основании полученных данных рассчитать несущую способность свай: на сколько она увеличилась в результате работы термостабилизатора в течение года.

Высота проветриваемого подполья у здания колледжа достигала двух метров, что

позволило нам разметить там мобильную установку статического зондирования.

Глубина заложения свай по проекту составляла 8 метров. Соответственно, на такую же глубину были установлены и термостабилизаторы. Нам удалось продавить грунт до глубины 11,5 – 12 метров. Этого хватило, чтобы полностью рассчитать несущую способность свай и увидеть влияние термостабилизаторов. Данные, которые мы получили, полностью совпали с теоретическими предположениями и расчетными материалами. То есть, чем ближе мы подходили к термостабилизатору, тем ниже была температура. И наоборот. В абсолютных величинах фоновые значения температуры составили порядка 0,5°С – -1°С, а в самой близкой точке к термостабилизатору – -1,5°С – -2°С. Таким образом, мы подтвердили, что термостабилизаторы работают и справляются со своей задачей.

Далее по данным статического зондирования мы оценили, как в зависимости от температуры грунтов менялась несущая способность свай. Согласно нашим расчетам в соответствии с новым СТО, если за ноль принять фоновое значение, то в промежуточной точке испытаний несущая способность грунтов увеличилась примерно на 16%, а в точке, находящейся от термостабилизатора на том же расстоянии, что и сваи, мы зафиксировали увеличение несущей способности на 40%. Иными словами, полученные нами данные не противоречили классическим представлениям о работе термостабилизаторов. Несущая способность грунта действительно повышается при охлаждении мерзлого массива.

 

Ред.: То есть, здание претерпело деформации из-за повышения температуры грунтов и термостабилизаторы поправили положение?

Н.В.: Этот вопрос потребовал от нас дальнейшего расследования. Дело в том, что, согласно нашим измерениям, фоновая температура вдали от термостабилизаторов все равно была ниже нуля, а несущая способность грунта оказалась достаточной, чтобы со зданием ничего не происходило. Поэтому, согласно нашим выводам, термостабилизаторы лишь увеличили несущую способность грунтов, но не более того.

Прежде всего, мы открыли отчет изыскателей, в котором обосновывалась необходимость установки термостабилизаторов. Он, на наш взгляд, оказался откровенно липовым: там было написано, что вся мерзлота оттаяла и ее необходимо промораживать искусственно.

Однако это само по себе ничего, кроме того, что заказчик зря потратил деньги, не объясняло.

Профиль, который мы получили статическим зондированием, показал, что на глубине около трех метров под зданием колледжа есть очень плотный слой песка. Сваи в этот плотный, мерзлый песок забить было невозможно в 70-х годах прошлого века. Строители поступили очень просто – забили сваи на три метра, вместо проектных восьми, а остальное обрезали. (Известно, что такая ситуация не была и не есть редкость). По нашим расчетам несущая способность сваи-коротыша в три метра превышала проектную нагрузку на сваю в 2,5 раза. Это позволило стоять зданию десятки лет. Однако, в чем тогда причина просадки и деформации здания? Мы никак не могли найти причину, пока не поговорили с местными жителями.

Оказалось, что один из местных жителей, участок которого расположен в непосредственной близости с деформированным зданием, решил построить себе подземный гараж и вырыл довольно большой котлован как раз со стороны крыла здания, претерпевающего деформации. В результате его строительства образовался небольшой оползень, сезонный слой стал подвигаться. А поскольку сваи-коротыши стояли именно на этом мерзлом сезонном слое, крыло здания поползло следом.

Вот такая вот история. А термостабилизаторы были не нужны.

 

Ред.: Будут ли по итогам ваших исследований вноситься дополнения в Стандарт организации?

Н.В.: Нет, пока никаких дополнений в этот документ не планируется. Мы лишь получили с одного небольшого пилотного проекта ряд ранее никому не известных ответов на сложные вопросы, в первую очередь, можно ли проверить с помощью статического зондирования, как работают термостабилизаторы. Раньше для этого делалась термометрия, но она не могла дать ответ по несущей способности грунта. Ведь конечная цель термостабилизации не охладить грунт, а повысить его несущую способность, укрепить основание сооружения на мерзлоте. Точно сказать это можно только с помощью статики и испытания сваи, а термометрия отвечает только на вопрос понизилась ли температура. И это не обязательно тожественно.

Мы также доказали, что грунт в -10 градусов давится. Хотя, есть и исключения.

Например, летом 2017 года Фугро выполняла статическое зондирование на акватории и береговой части Обской губы. Там мы продавили мерзлый незасоленный песок на 9 метров до глубины нулевых годовых амплитуд, где температура грунта достигала -6оС. Это уникальный случай! А отъехав ближе к берегу, мы не смогли продавить талый песок, потому что он был дополнительно уплотнен динамической нагрузкой от волн. То есть, мы не утверждаем, что продавить можно абсолютно все. Но если грунты давятся в талом состоянии, то они продавятся и в мерзлом.

Наконец, мы впервые провели стабилизационные испытания. Автор этой идеи – Олег Николаевич Исаев из НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. Для этого мы останавливали зонд в грунте и считывали с него данные, получая некое стабилизированное значение, которое интерпретируется как длительная прочность грунта. Это очень важный параметр. Например, мгновенная прочность льда очень высокая, а длительная – ноль, потому что он течет, как вода, только с высокой вязкостью. Это очень актуально для мерзлых грунтов. При этом одним из выводов стало то, что увеличение несущей способности грунта за счет влияния термостабилизаторов оказалось не таким уж большим. Принято, что уменьшение температуры на 1 – 1,5 градуса приводит к увеличению несущей способности до 40%. Это даже прописано в действующем ГОСТе. На самом же деле прочность увеличивается не более, чем на 5%. То есть термостабилизатор увеличивает несущую способность, но мгновенную, а не длительную. Соответственно, это устройство не работает на увеличение длительных прочностных свойств мерзлого грунта.

 

Ред.: Теперь можно будет говорить о перспективах увеличения исследований мерзлых грунтов статическим зондированием?

Н.В.: Мы надеемся на это. Но статическое зондирование не приветствуется очень многими изыскателями. Это связано с тем, что без выполнения этих работ у проектировщика остается шанс договориться с лабораторией и получить от нее необходимые ему, заранее назначенные параметры. Эту коррупционную схему практически невозможно отловить, поскольку можно взять 10 образцов и сделать выборку из 3 или из 6 штук. В крайнем случае, можно сделать еще тесты и выбрать те результаты, которые нужны, а остальные выкинуть, признав их неудачными. Именно поэтому статическое зондирование так любят иностранцы – его нельзя выкинуть. По его результатам сразу все видно, в первую очередь, корреляцию со скважиной, а затем корреляцию с лабораторией. То есть статика – это стержень, на который все остальное потом навешивается. Без нее результаты изысканий можно крутить в любую сторону. Поэтому я считаю, что статика не просто полезна, а без нее вообще нельзя делать инженерные изыскания на дисперсных грунтах. Именно благодаря ей можно получить целостную картину. И точно также я уверен, что статику нужно делать на всей мерзлоте.

 

Уважаемые читатели! Если у Вас после прочтения какой-либо статьи появилось желание высказаться по затронутой проблеме, Вы можете подготовить свою статью или развернутый комментарий и выслать его на электронный адрес info@geoinfo.ru. Наиболее интересные комментарии будут отбираться редакцией и публиковаться под указанной Вами в письме статьей. Если же Ваш материал превысит по объему 3-4 страницы, то мы с удовольствием опубликуем его как отдельную статью. Обращаем Ваше внимание, что все комментарии и статьи должны сопровождаться данными автора: имя и фамилия, должность и место работы, контактный e-mail.

© ООО «ГеоИнфо» 2016

Яндекс.Метрика

Пользовательское соглашение - оферта