СтройфакЪ 24.11.2025 | Консультант-эксперт — Игорь Денисенко:
Популярность использование метода торкретирования (часто называемого набрызг-бетон) для финишной постоянной структурной облицовки подземных сооружений продолжает расти по всему миру. Там, где требуются нестандартные формы, торкретирование обеспечивает большую гибкость, устраняя необходимость установки сложных и трудоемких опалубочных конструкций. Это улучшает логистику и снижает стоимость работ по созданию конечной облицовки.
Некоторые из поднятых вопросов
Из чего состоит торкрет-облицовка?
Ответ: Торкрет-облицовка может содержать:
- Решётчатые фермы для придания формы и распределения нагрузки.
- Арматуру малого диаметра или стальную фибру для увеличения прочности.
- Несколько слоёв торкрет-бетона, последовательно наносящихся друг на друга.
Применение торкретирования в качестве финишного покрытия
Ответ: Расчет ведется с помощью специализированного ПО (например, FLAC), которое учитывает нагрузки, деформации и механические свойства грунта. Анализируются различные сценарии развития напряжений и деформаций на протяжении жизненного цикла сооружения.
Чем отличаются требования к качеству и толщине торкрет-бетона?
Ответ: Основные критерии:
- Соответствие нормам (например, ACI 506).
- Качество материалов и точность соблюдения последовательности укладки.
- Обеспечение гладкой поверхности, предотвращающей повреждение гидроизоляционных мембран.
Какой пример успешной реализации проекта с использованием торкретирования приведён в статье?
Ответ: В статье описан успешный опыт замены традиционного формованного бетона на торкретированную облицовку на Восточно-Сторонной линии метро Нью-Йорка, продемонстрировавшем надежность и технологичность метода.
Почему важен контроль качества при работе с торкретированием?
Ответ: Качественное исполнение гарантирует долговечность и безопасность эксплуатации сооружения. Неправильная техника укладки или несоблюдение норм могут привести к серьезным дефектам и угрозам целостности конструкции.
Какие меры безопасности предусмотрены при «потолочных» операциях по нанесению торкрет-бетона?
Ответ: Основной мерой безопасности является введение «зон исключения», запрещающих присутствие персонала под недавно нанесенными слоями торкрет-бетона. Дополнительно проводятся проверки на развитие начальной прочности бетона, чтобы разрешить дальнейшую эксплуатацию объекта.
Что означает фраза «готовность обзоров»?
Ответ: Готовность обзоров подразумевает проведение предварительного анализа готовности объекта к началу основных этапов работ, обеспечение понимания процедур и методик всеми исполнителями, а также проверку соответствия проекту и требованиям безопасности.
Первоначальные соображения
Некоторые ключевые факторы, определяющие целесообразность и порядок использования торкретирования для монтажа постоянного покрытия, включают нормы и стандарты, которые из-за из разумности и логичности могут применяться во всех странах и соответствовать национальным стандартам.
Эти правила непосредственно влияют на проектирование, контроль качества и другие факторы, которые необходимо учитывать проектировщику (при подготовке проектной документации и спецификаций) и подрядчику (при разработке планов размещения материалов). Для настоящей статьи автор в основном использовал практику США, так как их опыт заслуженно считается основой развития торкрет-направления во всём мире.
Торкрет-облицовка
При использовании торкретирования для постоянного покрытия оно также часто применяется для первичной поддержки грунта сразу после его разработки. В зависимости от условий грунта, торкретированный бетон может являться частью системы опор, включающей анкеры, сваи, решётчатые фермы и т.п.; сварочная сетка или стальная фибра могут использоваться для повышения прочности материала на растяжение и обеспечения пластичности поведения конструкции. Толщина слоя торкретированного бетона зависит от пролёта сооружения, конкретных грунтовых условий и наличия других элементов поддерживающей системы.
Обычно первичное покрытие рассчитано на сопротивление внешним нагрузкам, связанным с кратковременным воздействием нагрузки грунта, а также влиянием временных нагрузок, таких как компенсационное уплотнение и любые дополнительные поверхностные нагрузки, возникающие в процессе строительства. Оно также может быть предназначено для восприятия определённой доли долгосрочной нагрузки грунта, тогда как гидростатическое давление от грунтовых вод чаще всего учитывается при расчёте характеристик постоянного покрытия.
Первичное покрытие обычно устанавливается послойно для достижения необходимой толщины. Если используются стальные волокна и система гидроизоляции должна устанавливаться между первичным покрытием и постоянным слоем, возможно потребуется нанесение слоя обычного ненаполненного бетона для формирования подходящей подложки под гидроизоляционную мембрану. Одним из критически важных аспектов, который требует чёткого обозначения при любом применении торкретирования для основного покрытия, является критерий гладкости поверхности, обеспечивающий уменьшение риска повреждения мембраны гидроизоляции во время её монтажа поверх контура стены. Этот фактор имеет значение независимо от выбранного способа нанесения бетонного покрытия — методом торкретирования или традиционным способом бетонирования с использованием опалубки. Обычно производитель мембраны предоставляет рекомендации относительно допускаемых отклонений поверхности, которые следует отражать в контрактной документации проекта вместе с ясным процессом оценки ответственности сторон перед началом монтажных работ. Аналогично, если применяются распыляемые мембранные покрытия, требования подготовки поверхности и контроля качества также требуют детализации в проекте исходя из требований производителя.
Регулярно при проектировании начального покрытия используется двухмерное (2D) и трёхмерное (3D) численное моделирование с применением программного обеспечения типа FLAC, позволяющего учесть нелинейное поведение грунтового массива и обеспечить надёжное представление взаимодействия земляного полотна и конструкции. Двухмерные модели отдельных поперечных разрезов (например, участков с наибольшей глубиной залегания, наименьшей толщиной перекрытий и др.) используются для подтверждения устойчивости выработки и определения внутренних усилий в туннельной оболочке как в краткосрочном периоде, так и промежуточных этапах строительства.
Трёхмерный анализ необходим в более сложных выработках, таких как пересечения тоннелей или пещеры, где наличие массивных стенок оказывает влияние на итоговые усилия внутри защитного покрытия. Эти модели принимают во внимание воздействие всех прилегающих конструкций, включая соответствующие временные нагрузки, и предусматривают допуски на каждом этапе строительства. Развитие прочностных свойств и жёсткости торкретированного бетона во времени также может быть учтено в моделях путём введения кривых набора прочности. Если имеется историческая база данных по ранее построенным тоннелям в аналогичных условиях, расчётные модели покрытий могут быть откалиброваны на основании имеющихся исторических данных.Проектирование постоянного покрытия должно учитывать следующие факторы:
Внутренние напряжения, вызванные собственным весом конструкции
- Долгосрочные нагрузки от давления грунта
- Гидростатическое давление
- Температурные воздействия
- Эффекты усадки бетона
В зависимости от назначения тоннеля, могут потребоваться также учёт нагрузок от крепления оборудования (таких как вентиляторы), а также оценка последствий пожара на конструкцию оболочки. Для пожаростойкости может понадобиться создание последнего слоя торкретированного бетона с добавлением полипропиленовых волокон в качестве «жертвенного» слоя для защиты остальной части облицовки.
Например, на лондонском проекте Crossrail облицовка была спроектирована таким образом, чтобы выдерживать остаточную нагрузку от давления грунта и гидростатического давления после возможного возгорания в тоннеле согласно кривым изменения температуры RABT-ZTV (EC 1196, 2008 г.).
Испытания панелей с различными комбинациями слоёв облицовки проводились для демонстрации способности конструкции противостоять огневому воздействию по кривой RABT-ZTV. Цель использования подземного пространства существенно влияет на определение необходимости учёта таких требований и испытаний в проектной документации. Проектировщик обязан выявлять подобные потребности и включать их в проекты.Если необходима установка гидроизоляционной мембраны для долговечности облицовки или обеспечения сухости помещения, выбор типа мембраны повлияет на процесс укладки торкретируемого бетона и долговременную производительность облицовочного покрытия. Хотя возможна частичная совместная работа первичного покрытия и постоянного покрытия, имеются некоторые ограничения, обусловленные характеристиками распыляемых мембран. При использовании листовых мембран нельзя предполагать полную совместную работу, и местные нормы следует проконсультироваться, чтобы определить степень участия первоначального покрытия в обеспечении долговременной производительности облицовки. При нанесении распылительных мембран материал должен пройти испытания на прочность сцепления с бетоном и подтверждение возможности рассчитывать на полное взаимодействие компонентов в рамках проектирования.
Варианты финального покрытия
Ранее было отмечено, что торкретирование представляет собой лишь метод укладки бетона; сам дизайн финишного покрытия не зависит от способа укладки.
Однако, если принято решение использовать именно этот метод, важно рассмотреть ряд вопросов, позволяющих эффективно применить его с соблюдением необходимых эксплуатационных качеств.Для детальной проработки постоянных облицовок необходимо учитывать нормы, стандарты и местную практику.
Например, в США ручное напыление бетона сочетается с дистанционно управляемыми роботизированными методами подачи смеси, в то время как в ряде регионов почти исключительно применяют дистанционные методы управления оборудованием.
Это обстоятельство частично определяет типы проектов, которые могут быть реализованы с использованием торкретирования как метода укладки. Чтобы лучше проиллюстрировать влияние указанных факторов на проектирование, приводятся конкретные примеры.Типичные проекты, выполненные методом торкретирования, используют решётчатые фермы для поддержания лёгкой арматуры и помогают контролировать профиль геометрии сечения тоннеля. Бетон наносится слоями для наращивания толщины покрытия.
Арматуру выбирают небольшого диаметра, равномерно распределённую, как рекомендовано стандартом ACI 506, чтобы минимизировать вероятность образования теневых зон, создающих пустоты вокруг арматурных стержней и решётчатых ферм. Альтернативой становится всё более распространённое использование железофибробетона (JFRC), исключающего необходимость применения решётчатых ферм и стальной проволоки или стержневой арматуры. Во всех случаях необходимы высокий уровень квалификации исполнителей и строгий контроль качества, чтобы гарантировать правильное размещение бетона и соблюдение заданного профиля. Глубиномеры и направляющие профили обычно используются для визуализации процесса торкретирования. В зависимости от требуемой отделки и дальнейшего использования подземного пространства, иногда требуется дополнительный слой выравнивающего раствора поверх финишного покрытия.Например, общая последовательность операций для финишного торкрет-покрытия (FTB) может выглядеть следующим образом:
- Установка решётчатых ферм с интервалом 1,5 м с размещением против гидроизоляционной мембраны армирующей сетки на внешней стороне ферм и частичной заделкой самих ферм.
- Нанесение первого заполнительного слоя торкрет-бетона между фермами.
- Нанесение второго слоя торкрет-бетона.
- Монтаж арматурной сетки на внутренней стороне облицовки.
- Нанесение заключительного слоя торкрет-бетона для обеспечения минимально необходимого защитного слоя над арматурой.Количество наносимых слоев торкрет-бетона определяется общей проектной толщиной финишного покрытия. Проектировщик должен подготовить чертежи и спецификации, содержащие данную детализацию и необходимые требования к контролю качества.
Аспекты проектирования
При использовании метода торкретирования ответственная сторона, готовящая проектные спецификации (будь то проектировщик или владелец), должна учитывать такие моменты, как:
- Применимость местных стандартов и норм (см. выше);
- Контроль качества как на стадии предстроительных испытаний, так и производственных проверок, включающий:
✓ Тестирование состава бетонной смеси и утверждение
✓ Подтверждение квалификации оператора-торкретчика
✓ Оценку качества укладки посредством изготовления макетов и разрушающих тестов
✓ Производственный контроль качества толщины, формы, качества бетона, правильности укладки, состояния поверхности и т.д.;
- Необходимость подробных рабочих планов производства работ от подрядчика, включающих реалистичный контроль качества, особенно там, где планируется ручной метод напыления;
- Подготовительные мероприятия перед началом производственных работ, подтверждающие выполнение всей подготовительной работы и понимание всеми участниками процесса требований безопасности и качества;
- Подготовка поверхности;
- Управление слоями и прочностью сцепления;
- Ограниченные зоны входа после верхней укладки;
- Раннее тестирование прочности;
- Согласованные процедуры взаимодействия с поставщиком и установщиками гидроизоляционного покрытия и процессы утверждения, позволяющие создавать контрольные точки, демонстрирующие соответствие требованиям проекта до момента скрытия выполненных работ;
- Допуски в строительстве;
- Поверхностная отделка, включая акустические аспекты, а также эксплуатационные и ремонтные вопросы готового сооружения;
- Вентиляция, освещение и высотные работы во время бетонных операций.
“Потолочный” торкрет и опыт чужих ошибок
Обрушение слоя
При выполнении работ по “потолочному” торкрет-нанесению в подземных сооружениях гравитация постоянно воздействует на поверхность уложенного торкрет-бетона.
Согласно архивным данным британского проекта Crossrail, большинство случаев падения торкрет-бетона произошло в течение первых 15 минут после вертикального нанесения.
После трагической гибели рабочего вследствие падения торкрет-бетона на этом проекте были введены жесткие меры по организации зон исключения. Подобный подход был разработан и на Восточной линии Нью-Йорка после аналогичной трагедии.
В обоих случаях он заключался в полном запрете нахождения работников под свеженанесённым торкрет-бетоном и введении ограничений на доступ в такие зоны после завершения укладки.
Благодаря принятым мерам дальнейших серьёзных травм больше не происходило. Применение таких зон на подземных проектах, где осуществляется верхний набрызг, — залог безопасности.
На ранних этапах
Тестирование ранней прочности может также оказаться уместным для возобновления работ после достижения бетоном определенной прочности. Эта потребность обусловлена функциями, которые бетон должен выполнять.
Например, в последовательных горных выработках первоначальное покрытие должно сопротивляться релаксации породы. Следовательно, проектировщик должен установить, какой уровень прочности необходим и в какое время эта прочность должна быть достигнута, чтобы убедиться, что обработанная горная выработка безопасна для входа. Такие требования могут различаться в горных породах, ремонтных работах или шахтных средах. Существует целый ряд различных методов определения раннего прироста прочности — включая испытание балками, игольчатое бурение и т.д. — и проектировщик должен выбрать подходящий метод для конкретной ситуации.
Комитет Американской ассоциации инженеров-строителей опубликовал статью, по применению этих различных методов, которая будет полезна и российским исследователям-практикам.
Заключение
Метод торкретирования для постоянного финишного покрытия хорошо зарекомендовал себя в практике строительства. При назначении торкретирования как метода укладки бетона проектировщик должен учитывать значительное число факторов, чтобы обеспечить безопасность и достижение требуемого качества продукта.
Метод укладки торкрет-бетона — будь то дистанционно управляемый или ручной — наряду с местными нормами и правилами, должен приниматься во внимание при создании проекта. Несмотря на это, итоговая конструкция остаётся железобетонным покрытием установленным методом торкретирования, а не традиционными способами формовки и бетонирования.
Таким образом, сама структура покрытия не подвержена влиянию выбора метода укладки.
Источники
- Ассоциаци торкретеров Америки (ASA)
- EC (Европейская комиссия) (1996) Директива Совета ЕС 96/48/ЕС от 23 июля 1996 года о взаимосовместимости трансконтинентальных высокоскоростных железнодорожных систем. Официальный журнал Европейского Союза L235: 6–24.
- EC (2008) Директива Европарламента и Совета ЕС 2001/16/ЕС от 19 марта 2001 года о взаимосовместимости трансконтинентальных традиционных железнодорожных систем. Официальный журнал Европейского Союза L110: 1–27
- Руководство по торкретированию ACI PRC 506-22, Институт бетона Америки (2022)
Игорь Денисенко — основатель компании “Евротех” (1998), эксперт рынка строительного оборудования и технологий строительства. Под его началом разработаны и пошли в серию множество моделей строительно-отделочной техники, включая торкрет-машины, растворонасосы, бетононасосы. Основатель завода «Гранд». Эксперт «Строительного факультета», ведущий "Торкрет-Гид".