Прочно стоять на земле
Специалисты Научно-исследовательского, проектно-изыскательского и конструкторско-технологического института оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова (структурное подразделение «НИЦ «Строительство») обозначили дальнейшие пути развития технического регулирования в области геотехнического проектирования и строительства.
В частности, руководитель института, отпраздновавшего в этом году 90-летний юбилей, в своем докладе «Развитие системы норм в области геотехники», представленном в рамках форума 100+ TechnoBuild, напомнил, что система норм в области геотехники начала переделываться после того, как в 2002 году был принят закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании» и в 2009-м закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». После чего СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» были существенно переработаны, дополнены новыми главами, посвященными новым типам конструкций фундаментов и новым методам расчета. В 2011 году были введены в действие первые новые своды правил (СП) в области геотехники, заменившие эти СНиПы, но при этом они не попали в утвержденный правительством РФ в 2010 году Перечень национальных стандартов и СП, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований 384-ФЗ. С тех пор ситуация повторяется: практически ежегодно выходят новые редакции СП, однако включить их в обновляемый «обязательный» перечень вовремя не удается. В результате все это время последние редакции СП становятся как бы необязательными, и при экспертизе результатов проектной деятельности контрольные органы апеллируют к предыдущим версиям нормативных документов, что, с точки зрения директора НИИОСП, неверно.
«В области геотехники мы этот вопрос поднимали не раз, в том числе на ТК 465. И сегодня сделан прицел, в том числе Минстроем России, на то, что количество обязательных требований должно быть сокращено до минимума. И это абсолютно правильно, потому что, по нашему мнению, обязательными должны быть только безальтернативные требования», — заявил Игорь Колыбин, также отметив, что, сводя к минимуму количество обязательных требований, удается тем самым уменьшать число специальных технических условий (СТУ), которое в последние годы совершенно зашкаливает.
В гармонии с миром
Другой принципиальный момент, на котором остановился руководитель НИИОСП, связан с соотношением национальных геотехнических норм и стандартов Еврокод-7. Предложения по их параллельному применению в нашей стране не прекращаются уже давно, потому что существует общая основа для гармонизации: так же как у нас, на Западе используется проектирование по предельным состояниям. Однако при этом есть много системных проблем гармонизации, связанных и с иными системами классификации, и с иными системами обозначений, терминов, определений, методов испытаний. «И самое главное, что система обосновывающих документов, которые являются документами более низкого уровня, совершенно иная. Поэтому использовать Еврокод в нашей стране достаточно затруднительно», — считает Игорь Колыбин.
Он также развеял миф о том, что проектирование по российским нормам менее экономичное и эффективное, чем по европейским стандартам. Примером тому могут служить результаты выполнения задания, которое было предложено геотехникам из 13 стран, в том числе и РФ. С помощью применяющихся в их странах норм и коэффициентов надежности они должны были определить требуемое заглубление стены ниже дна котлована глубиной 6 метров с одной распоркой в супесях и максимальный изгибающий момент этой стены. Варианты решений заглубления стены находились в пределах 2-5,5 метра, при этом ответ российских геотехников, использовавших методы конечных элементов и контактных моделей программы, — около 4 метров. Изгибающий момент стены указывался в ответах с разбросом от 130 до 360 килоньютон-метров на метр, а российское решение дало порядка 260 килоньютон-метров на метр. «Таким образом, мы находимся ровно в серединке, и говорить о том, что наше решение менее эффективное, было бы неправильно», — констатировал Игорь Колыбин.
Какой наблюдательный!
Среди других стратегических задач в области геотехнического нормирования, включающих создание строгой иерархии документов, разработку строительных норм, содержащих обязательные, то есть безальтернативные требования, а также учет различных способов подтверждения проектных решений требованиям безопасности в соответствии с 384-ФЗ и изменение ориентации на возможность использования во многих случаях численных методов расчета, НИИОСП ставит также задачу использовать те прогрессивные положения Еврокода-7, которые отсутствовали в отечественных нормах. Убедительным примером правильности такой позиции стало выступление заместителя директора НИИОСП по научной работе Дмитрия Разводовского о перспективах применения наблюдательного метода для высотных и уникальных сооружений. Этот метод используется на Западе при строительстве тоннелей с начала 90-х годов прошлого века и появился в Еврокоде-7 в 1995 году, откуда перекочевал в наши СП 248.1325800.2016 и СП 22.13330.2016.
В Великобритании наблюдательный метод хорошо показал себя, например, при возведении арки стадиона Уэмбли, которую собирали в горизонтальном положении на земле, а потом ее надо было поднять в проектное положение. Первоначально было неясно, как распределится нагрузка от арки с высотой 133 метра и пролетом 315 метров на свайные опоры диаметром 1,5 метра и длиной 33 метра. Поэтому при подъеме арки, который продолжался довольно долго, через каждые 5 градусов анализировался 121 благоприятный и неблагоприятный расчетный случай. С помощью системы точного мониторинга (+/0,1 мм) определялось перемещение групп свай — их осадки, прогибы, повороты во время подъема арки. Во многом благодаря применению этого метода арка была приведена в проектное положение без дополнительных затрат и существенных изменений.
В российских нормах наблюдательный метод предполагает возможность корректировать проект в процессе строительства на основании результатов геотехнического мониторинга в случаях, когда прогноз поведения подземного сооружения, выполненный на основании расчетных или экспериментальных работ, затруднен. При этом, согласно СП 305.1325800.2017, при возведении уникальных зданий применение наблюдательного метода не допускается.
В свою очередь, заместитель директора НИИОСП Олег Шулятьев считает, что в нормах по высотным зданиям наряду с расчетным и экспериментальным методами необходимо применять наблюдательный метод и метод аналогии. По его мнению, чтобы не возникали крены при проектировании высоток, элементы жесткости здания надо размещать симметрично центру тяжести здания, а для исключения передачи изгибающего момента и повышения качества устройства гидроизоляции допускается применение двухслойного ростверка. При такой конструкции сваи жестко не соединяются с верхним слоем ростверка, а заделываются в его нижний слой толщиной 200-300 мм, под которым располагается сначала гидроизоляция, а затем фундаментная плита. Таким образом была выполнена часть зданий «Москва-Сити», по этой же технологии запроектирована башня «Лахта Центр» в Санкт-Петербурге.
Именно на примере последней Олег Шулятьев пояснил необходимость использования наблюдательного метода и метода аналогии при устройстве свайных фундаментов для уникальных и высотных зданий. Сравнивая результаты, получаемые с заложенных под этой башней более 2,5 тыс. датчиков, ученые получили данные, которые расходятся с расчетными показателями. По расчетам, наиболее нагруженными должны были быть крайние сваи, а фактически наибольшие нагрузки приходятся на центральные, причем разница практически двукратная. Результаты мониторинга показывают, что при проектировании башни существенно недооценивались и характеристики грунта. Когда ученые пришли на эту стройплощадку, модуль деформации венских глин составлял всего 50-60 мегапаскалей, что исключало строительство башни на таких грунтах. В результате дополнительных исследований удалось изменить эту величину, и сейчас она доходит до 300 мегапаскалей. Но и этого, судя по осадке здания, оказалось мало. «Поэтому нам как раз очень важно, чтобы мы могли использовать метод аналогии для того, чтобы применять результаты, которые у нас получились. Но, к сожалению, в нормативных документах у нас это не происходит», — посетовал замдиректора НИИОСП.
Что-то пошло не так...
И все-таки главным источником развития отечественных норм, безусловно, должны оставаться достижения российских геотехников. Как отметил Игорь Колыбин, в последние годы Минстрой России выделяет достаточно серьезные средства для развития научно-исследовательских работ, на которых зиждятся разработка и совершенствование новых нормативных документов. По результатам этих работ, начиная с 2016 года по настоящее время, ежегодно дополняются своды правил, разрабатываются новые ГОСТ и СП. В то же время, судя по выступлению руководителя Центра исследований свайных фундаментов НИИОСП Сергея Рытова, учет в нормах новых технологий по-прежнему остается в ряду самых актуальных стратегических задач. Например, не используются массово отечественные разработки в области электроразрядной технологии для устройства буровых свай и грунтовых анкеров — этой технологией владеют лишь несколько российских фирм. Другим перспективным направлением является внедрение новых стыков арматурных каркасов для буронабивных свай с применением арматуры Ав500П с четырехрядным винтовым профилем, который не требует дополнительных трудозатрат по накатке резьбы. Однако эту разработку не удается использовать из-за проблем с обеспечением качества стыка. Пока что не получилось локализовать на российской территории и применение штифтовых соединений свай заводского изготовления. По словам эксперта, «не пошла» и технология преобразования свойств грунтов с устройством щебеночных армирующих элементов с применением переработанных материалов, например, материала, получаемого в результате дробления железобетонных конструкций, что актуально в связи с набирающим обороты сносом ветхого жилья.
Игорь Колыбин, директор НИИОСП им. Н.М. ГЕРСЕВАНОВА:
«Поскольку все методы расчета, подтверждения соответствия могут иметь альтернативу, они не должны являться обязательными, а должны быть добровольными, чтобы проектировщик мог выбирать, какой метод он будет использовать в своем проекте»