Современные противопучинные покрытия для свайных фундаментов.

Современные противопучинные покрытия для свайных фундаментов. 

Возведение зданий и сооружений на многолетнемерзлых пучинистых грунтах и грунтах в зонах сезонного оттаивания зачастую имеет свои объективные сложности. Мерзлотно-грунтовые условия на глубинах промерзания, в подавляющем большинстве случаев вследствие морозного пучения, являются неблагоприятными для обеспечения несущей способности фундаментов и оснований.

Согласно открытым данным, порядка 65% фундаментов и оснований под малонагруженные фундаменты (опоры линий ЛЭП, опоры контактной сети железных дорог, инфраструктурные объекты нефтегазового комплекса и т.д.) организованные в зонах с сезонным промерзанием и оттаиванием грунтов, в той или иной степени, деформированы под воздействием сил морозного пучения. С течением срока эксплуатации таких фундаментов деструктивное воздействие, как правило, только усугубляются и ведет к досрочному выводу из эксплуатации объектов. 

Морозное пучение 

Под морозным пучением принято понимать внутриобъемное деформирование промерзающих грунтов, способствующее увеличению их объема вследствие замерзания в них влаги и образования ледяных включений в виде прослоек и линз. Обратный процесс в момент оттаивания сопровождается осадкой, разуплотнением и, как следствие, снижением несущей способности грунтов. Морозное пучение выражается в неравномерном поднятии деятельного слоя  грунта. Возникают напряжения грунта при пучении, что оказывает существенное воздействие на фундаменты и на наземные конструкции зданий.

Традиционные метода борьбы с пучением грунтов 

При проектировании оснований и фундаментов на пучинистых грунтах в соответствии с СП 25.13330 предусматривают специальные противопучинные мероприятия, призванные уменьшить деформацию зданий и сооружений, снижающие силы морозного пучения.

Зачастую, фундаменты зданий и сооружений, расположенных в условиях распределения многолетнемерзлых грунтов проектируются свайными. Сваи для них используются как металлические так и железобетонные.

К традиционным методам снижения деструктивного влияния на фундаменты и основания сил морозного пучения относят:

 - Использование кремнеорганических эмалей (КО-174, КО-1164);

 - Противопучинные смазки БАМ-3 и БАМ-4.

Наиболее распространенными противопучинными смазками и пропитками является смазка БАМ-4 и кремнийорганические эмали КО-174 и КО-1164. Смазка БАМ-4 представляет собой мягкую и пластичную углеродистую композицию из переработанных нефтяных продуктов. Поверх обмазки БАМ-4, на обработанные поверхности свай необходимо накладывать полимерные ленты или пленку для предохранения смазки от стягивания при пучении грунта.

Кремнийорганические эмали КО-174 и КО-1164  представляют собой суспензию пигментов и наполнителей в растворах кремнийорганических смол.

Указанные выше противопучинные покрытия, несмотря на их доступность и сравнительно невысокую стоимость, не обладают достаточной прочностью и долговечностью при циклических нагрузках на фундаменты в процессе пучения грунтов. В результате такого воздействия происходит повреждение покрытий, вымывание смазок грунтовыми водами и как следствие коррозия металлических поверхностей свай, и через какие-то время продолжение выпучивания свай фундамента.

Современные противопучинные технологии. 

Одним из действенных современных способов снижения воздействия сил морозного пучения при применении свай для обустройства фундаментов и оснований является применение свай с противопучинными полимерными покрытиями.

С 2011 года на российском рынке присутствует решение от компании УЗПТ "Маяк" - Противопучинная полимерная термоусаживаемая оболочка  ОСПТ "Reline", ТУ 2247-004-75457705-2014 (для металлических свай) и Противопучинное полимерное покрытие ПСПП "Reline" ТУ 20.30.12-001-75457705-2018 (для железобетонных свайных конструкций).

ОСПТ "Reline" представляет собой полимерную термоусаживаемую оболочку, произведенную из радиационно-модифицированного полимера.

ОСПТ"Reline": остается пластичной даже при глубоком минусе (до -63ºС); не смерзается с грунтом, то есть свая, остается в исходном положении; адгезивный слой обеспечивает прочное сцепление оболочки со сваей, не дает ей сдвигаться по свае (сила касательного сцепления составляет не менее 30 кг/1 кв.см, что превышает силу морозного пучения в десятки раз).

Эффективность ОСПТ "Reline" была подтверждена ОАО «Фундаментпроект» и ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в рамках проведения лабораторных исследований и натурных испытаний, результатом которых стало подтверждение уникальных качественных характеристик материала, снижение сил морозного пучения было подтверждено в пределах 50-60%. При расчете оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения по СП 25.13330.2012 для свай, покрытых оболочками противопучинными термоусаживаемыми ОСПТ «Reline» к значениям τfh следует применять коэффициент 0,42.

Оболочка ОСПТ "Reline" прошла аттестацию в ПАО "Газпром" и разрешена для применения при строительстве объектов различного назначения. На основании аттестации данные материалы включены в реестр Газпром СтройТЭК Салават. Одним из крупнейших объектов, при строительстве которых было применено решение ОСПТ "Reline" стал газопровод «Сила Сибири».

В свою очередь, при обустройстве фундаментов и оснований зданий с применением железобетонных свайных конструкций одним из немногих возможных решений, направленных на минимизацию воздействия сил морозного пучения является противопучинное полимерное покрытие ПСПП "Reline".

ПСПП «Reline» (ТУ 20.30.12-001-75457705-2018) — это полимерное износоустойчивое композиционное покрытие на эпоксидной основе, которое используется для защиты бетонных и ЖБ поверхностей, контактирующих с пучинистыми грунтами. Покрытие образует на поверхности сваи прочный водонепроницаемый слой. Это современная альтернатива противопучинистым смазкам, которые стираются с поверхности и смещаются при многочисленных циклах оттаивания-замерзания грунта. ПСПП «Reline»  может применяться как самостоятельное покрытие, так и с финишными красками, в том числе для защиты от УФ. Немаловажным плюсом ПСПП «Reline» является возможность нанесения на заглубленные ж/б фундаменты сложной формы, что позволяет не только значительно снизить воздействие деструктивных сил морозного пучения, но и предотвратить проникновение влаги через поры поверхности к металлической арматуре, что существенно продлевает срок эксплуатации фундамента.

Нанесение ПСПП «Reline» возможно как методом безвоздушного распыления с раздельной подачей подогреваемых компонентов - для заводских условий, так и кистью или валиком в трассовых условиях.

Сравнение технологий по методу монтажа

С точки зрения монтажа - все вышеперечисленные продукты достаточно легко наносятся, как в заводских так и в трассовых условиях, но в отличие от традиционных противопучинных мероприятий, которые выполняются при положительных температурах, оболочка ОСПТ «Reline» может монтироваться на сваю как в заводских, так и в трассовых условиях  на открытом воздухе даже при температурах -20°С и ниже (при организации укрытия). В свою очередь противопучинное покрытие ПСПП «Reline» для железобетонных свайных конструкций возможно наносить в трассовых условиях в диапазоне температур от минус 5°С до плюс 30°С. Нанесение смазки БАМ также возможно при низких температурах, но в силу применяемых материалов и технологии БАМ в морозы не нанести качественно.

По способу погружения свай в грунт сваи с оболочкой ОСПТ «Reline» и покрытием ПСПП «Reline» применяются при буроопускном, бурозабивном и забивном способах, что также выгодно отличает их от кремнеорганических эмалей и битумных смазок, при нанесении которых возможен только буроопускной способ, т.к другие виды погружения приводят к повреждению покрытий.

Эффективный срок службы ОСПТ «Reline» и ПСПП «Reline» при соблюдении технологии нанесения составляет срок, соизмеримый со сроком эксплуатации оборудования/строений размещенных на возводимых фундаментах,  в 50 лет. Это выгодно отличает данные решения от традиционного использования противопучинных смазок БАМ-3 и БАМ-4.

Современные подходы к организации строительства объектов на многолетних мерзлых грунтах, а также в зонах сезонного оттаивания грунтов дают возможность использования новых, более эффективных разработок в сфере обеспечения противопучинных мероприятий - таких, как сложно-модифицированная полимерная оболочка ОСПТ «Reline». 

В условиях сжатых сроков возведения малонагруженных фундаментов при использовании металлических и железобетонных свайных конструкций целесообразно применять противопучинное покрытия ОСПТ «Reline» и ПСПП «Reline» соответственно.

Данные решения позволяют на стадиях проектирования избежать:

 - расчета удлинения свай;

 - использования термостабилизаторов;

 - дополнительного бурения под обсадные колонны;

 - отсыпки и теплоизоляции грунтов;

Немаловажным плюсом использования продуктов ЗАО "УЗПТ "Маяк" является сокращение сроков и упрощение строительных работ. Кроме того, в силу технологичности процесса монтажа ОСПТ «Reline», и простоты нанесения ПСПП «Reline, соблюдаются все требования по нанесению покрытий как в заводских, так и в полевых условиях.