Авиация для многих населённых пунктов на необъятной территории нашей России является единственным связующим звеном, обеспечивающим надёжное сообщение с "большой землёй" - областными и районными центрами, Столицей, курортами. Даже для малой авиации нужна подготовленная инфраструктура, которая включает в себя вертолетные площадки, взлётно-посадочную полосу, и всё это должно соответствовать установленным строгим требованиям. Рядом с крупными городами почти повсеместно строятся и реконструируются аэропорты, располагающие одной и более ВВП, перронами, рулёжными дорожками, современными аэровокзальными комплексами, вспомогательными сооружениями. Еще в недавнем прошлом строительство аэропорта в местностях, отличающихся слабыми грунтами, было целой эпопеей, оборачивавшейся колоссальными затратами. Сегодня, с появлением инновационных инженерных решений даже самое "гиблое место" не станет приговором для амбициозных проектов.
До основанья… а затем?
Реализация масштабных проектов по возведению зданий и сооружений на слабых грунтах для России не в новинку. Один из самых ярких исторических примеров - начатое более 300 лет назад строительство Санкт-Петербурга. В современных же условиях, когда идет развитие новых незастроенных территорий, огромное количество объектов приходится возводить на слабых и просадочных грунтах. Строителями хорошо отработаны такие методы как замена слабого грунта, «забутовка» - засыпка и уплотнение инертного материала до тех пор, пока не создастся основание с достаточной несущей способностью. Такие способы требуют много времени, материалоемкости и энергозатрат, а также не всегда позволяют равномерно уплотнить и консолидировать грунты основания, что увеличивает количество ремонтов.
Также в строительстве получила распространение химическая стабилизация с помощью таких материалов как цемент, зола или известь. Созданы нормативы по процентному содержанию вяжущего для разных грунтов. Однако и здесь могут поджидать неприятные сюрпризы: фактические результаты могут отличаться от расчётных. Требуется наличие у подрядчика дорогостоящего и тяжелого оборудования. В случае нарушения технологии, температурного режима, влажности можно получить недостаточно прочное основание. Иногда же основание получается излишне жестким, что ведет к его быстрому растрескиванию. Также химическая стабилизация со временем теряет свои свойства в результате климатических факторов. Атмосферные осадки и грунтовые воды будут постепенно вымывать реагенты, что приведёт к ухудшению характеристик основания. Наконец, на ряде типов слабых грунтов химическая стабилизация вовсе невозможна - её не применяют на торфах и некоторых видах глин, суглинков, супесей.
Но стабилизация может быть не химической, а механической! При механическом методе стабилизации традиционные каменные материалы, такие как, например, щебень, укладываются на жесткую георешётку. Щебенки застревают в ячейках георешетки и перестают смещаться в стороны. Возникает композитная плита, которая способна работать и на сжатие, и на растяжение. При этом под такой жесткой плитой снижается нагрузка на грунты основания. Таким образом эффективно мобилизуется естественная несущая способность и происходит равномерная консолидация. При этом важно не путать работу жестких георешеток с геотекстилем и ткаными георешётками и геосетками: жесткие георешетки в комбинации с каменным материалом включаются в работу с минимальными горизонтальными деформациями, не превышающими 0,5%! В то время, как нежесткие решётки и геотекстиль включаются в работу при деформациях, которые на порядок больше!
С использованием технологии механической стабилизации стройка преображается.
Механическая стабилизация позволяет полностью или частично отказаться от замены слабого грунта естественного основания, что радикально сокращает объём земляных работ. Это дает дополнительное преимущество, если стройка ведётся в месте, где имеются подземные коммуникации. В этом случае можно достичь необходимых прочностных характеристик при меньшей толщине, а следовательно, не переносить коммуникации и не предпринимать для их защиты дополнительных мер.
Эффект - сразу!
Некоторые новые технологии стоят дороже на момент строительства, а экономический эффект от их внедрения приходится ждать несколько лет, а то и десятилетий. Технология механической стабилизации позволяет добиться положительных финансовых результатов и на стадии строительства, и в долгосрочной перспективе. "Плоский матрас" в основании насыпи (так называется механически упрочнённый слой, состоящий из георешётки и инертного материала) обеспечивает нормативный расчётный срок службы 60 лет, а в основании искусственного сооружения его расчётный срок эксплуатации составляет 120 лет. Усиленные георешетками нижние слои основания дорожной одежды позволяют увеличить срок службы до 30 лет без увеличения толщин конструктивных слоев при заданной интенсивности.
Специалисты российской компании "Сотерра Инжиниринг" провели расчёты по нескольким проектам, сравнив стоимость строительства разных плоскостных сооружений по классической технологии и с использованием плоской гексагональной георешётки собственного производства. Для строительства аванперрона с расчётной нагрузкой на ось в 22 тонны в аэропорту Кемерова было рассмотрено два варианта. В основании - техногенный грунт, на который укладывается подушка из песка, далее - ЩПГС, выше - два слоя асфальтобетона (внизу - пористый, Марка II, вверху - плотный, Марка I). Однако, в одном случае слой щебня имеет высоту 49 см, а в другом, где на песок уложена георешётка, слой щебня сократился до 24 см. Переводя эти цифры в денежный эквивалент , экономия на стоимости одного квадратного метра аванперрона сократилась на 15,2%, а в масштабах объекта целиком это позволило сэкономить 1,8 млн рублей.
Кажется, что это не так уж много? Тогда давайте обратимся к опыту строительства в аэропорту "Толмачево" в Новосибирске, где в ходе реконструкции были построены новые основные и второстепенные проезды, уложены тротуары. На основных проездах с нагрузкой 16 тонн на ось экономия составила 2,6 млн рублей, на второстепенных проездах и парковках (там нагрузка до 11,5 тонн на ось) - ещё 5,5 млн рублей, а на тротуарах - целых 6,5 млн рублей.
Приведённые примеры показывают, что механическая стабилизация с помощью жестких георешеток позволяет экономить при строительстве перронов и проездов. Сфера применения такой технологии гораздо шире. Она помогает при строительстве взлётно-посадочных полос и рулёжных дорожек. Востребованы георешётки при строительстве промышленных полов в ангарах, складских комплексах и в пассажирских терминалах. Так, например, при возведении нового терминала аэропорта "Курумоч" в Самаре строители столкнулись с просадочными грунтами. Использование георешётки позволило устроить искусственное основание бетонного пола без замены грунта. Поверх просадочного грунта была отсыпана полуметровая песчаная подушка, выше уложена жесткая георешётка, и сверху 25 см гранитного щебня. А далее гидроизоляция и железобетонные плиты. При строительстве грузового терминала по заказу "Шереметьево-Карго" применение этой технологии также позволило сократить толщину слоев: песка почти на 30%, слоя щебня - почти на 55%.
Сделано в России
Технология механической стабилизации грунта с использованием жестких георешёток впервые была применена в Великобритании в 1980-х годах при строительстве подпорной стены под железнодорожными путями. Изобретатель этого решения и основатель компании Tensar - профессор Брайан Мерсер. Именно он в 1950-х годах запатентовал технологию производства пластмассовых сеток методом экструзии. В 1978 году Б. Мерсер разработал технологию производства георешеток Tensar, которые стали обладать необходимыми инженерам-проектировщикам предсказуемыми долговременными характеристиками. А уже в 2007 году одноимённая компания Tensar разработала гексагональную георешётку TriAx, ставшую флагманом производственной линейки компании.
Продукция компании Tensar известна в России более четверти века. Ещё в 1996 году британская компания создала с российскими партнёрами совместное предприятие со штаб-квартирой в Санкт-Петербурге и реализовала ряд пилотных проектов. После успешного применения было реализовано множество проектов, разработана и внедрена нормативная база. В 2014 году в Санкт-Петербурге было запущено собственное производство инновационных георешёток. В 2023 году, на фоне введения антироссийских санкций, иностранные партнеры были вынуждены выйти из российского бизнеса. Правопреемником стала компания ООО "Сотерра Инжиниринг".
Передача части акций иностранных партнеров российскому собственнику никак не отразилась на деятельности компании. Более того, в середине 2023 года компания вывела на рынок более десятка новых материалов для строительства объектов транспортной инфраструктуры. Не прекращаются поставки материалов в рамках ранее подписанных контрактов. Инженерно-технический отдел ведет разработку новых проектов, сотрудники компании регулярно принимают участие в работе международных научно-практических конференций и семинаров. Это означает, что перспективы в области строительства аэродромов и аэровокзалов могут быть реализованы с применением лучших современных мировых технологий, получивших российскую прописку.
Текст подготовлен на основе статьи, опубликованной на портале "Авиапорт" в сентябре 2023 г.
