В данной статье рассмотрена технология по производству буронабивных свай в зимний период, применимая для Санкт-Петербурга. На основании опыта, включающего в себя разработку системы предварительного разогрева бетонной смеси, произведено сравнение затрат на материалы, используемые при производстве работ и разработан метод, позволяющий производить массовое устройство буронабивных свай с существенной экономией финансовых затрат для компаний, осуществляющих капитальное строительство зданий и сооружений в зимний период, в основании которых устраивают буронабивные свайные фундаменты.
Ключевые слова: оптимизация, буронабивные сваи, бетонная смесь, предварительный разогрев, зимнее бетонирование, свайные фундаменты
Учитывая климатические особенности города Санкт-Петербурга, можно сделать вывод о необходимости производства нулевого цикла строительно-монтажных работ в зимний период строительства, во время которого основная часть работ нулевого цикла, включающего в себя комплекс свайных работ, будет осуществляться при отрицательных температурах. При отрицательных температурах устройство буронабивных свайных фундаментов является наиболее эффективным методом производства работ.
В настоящее время существует множество зарубежных технологий по устройству буронабивных свайных фундаментов, изготовленных без выемки грунта, но отсутствует нормативная документация о производстве буронабивных свай в зимний период строительства [1, с. 3].
Производя сравнение технологий производства буронабивных свай [3], можно сделать вывод о необходимости подачи бетонной смеси в тело скважины. Данная задача в зимний период производства строительно-монтажных работ имеет проблему, связанную с увеличением общей стоимости фундамента, выполненного из буронабивных свай за счет удорожания стоимости строительных материалов. Поэтому, в данной статье рассматривается метод подачи бетонной смеси в тело скважины в зимний период производства работ с использование предварительного разогрева бетонной смеси и оценка затрат на производство работ с использованием данного метода.
Анализ зависимости стоимости материалов в летний и зимний периоды строительства
Общепринятым является факт о том, что при производстве буронабивных свай в зимний период необходимо соблюдать температурный режим бетонной смеси [2, с. 5], поступающей в тело скважины.
Как показывает опыт производства свайных работ, в зимний период строительства происходит удорожание стоимости производства работ по сравнению с летним периодом, когда отсутствует необходимость использования противоморозных добавок для сохранения температуры бетонной смеси.
Рассмотрим факторы, влияющие на стоимость производства:
- Средняя глубина промерзания;
- Длина сваи;
- Диаметр сваи;
- Стоимость материалов;
Расчет стоимости производства одной сваи можно рассчитать по формуле:
(1)
где: 
, р;
;
При этом стоимость производства строительно-монтажных работ можно найти по формуле (2):
(2)
где:
, 
;
;
При производстве работ в зимний период и летний затраты на аренду строительных машин и механизмов, а также на заработную плату персонала равны, стоимость стальных конструкций остается неизменной для любого времени года. Поэтому рассмотрим стоимость бетонной смеси в зимний и летний периоды. Основным показателем стоимости бетонной смеси зимой является добавление в смесь противоморозных добавок.
В таблице 1 представлена стоимость бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок и без нее, на примере бетонной смеси марки В15 [6,7,8].
Таблица 1
Стоимость бетонной смеси в летний и зимний периоды строительства
|
№ |
Поставщик бетонной смеси |
Марка бетонной смеси |
Стоимость, руб./м3 |
Превышение стоимости, % |
|
|
Летний период строительства |
Зимний период строительства (с использованием противоморозных добавок |
||||
|
1 |
ЗАО «ЛСР-базовые» |
В15 |
3094 |
3314 |
7,1 |
|
2 |
ООО «ЛенБетон» |
В15 |
2950 |
3050 |
3,4 |
|
3 |
ООО «Монолит-47» |
В15 |
2440 |
2580 |
5,7 |
По данным, представленным в таблице 1, можно рассчитать среднее превышение стоимости бетонной смеси в летний и зимний периоды строительства 
, (3)
где:
;
Из расчёта данных по формуле (3), представленных в таблице 1, выявлено, что среднее превышение стоимости материала при зимнем производстве работ на 5,4 % больше, по сравнению с производством работ в летний период строительства.
Зависимость стоимости производства работ от стоимости материалов в зимний период строительства
Исходя из данных о сравнении стоимости производства работ, на объекте капитального строительства «Конгрессно-Выставочный центр» по адресу: г. Санкт-Петербург, территория предприятия «Шушары», участок 751 (Пулковский) проведено исследование.
На данном объекте производился монтаж буронабивных свай по технологии DDS для двух одинаковых сооружений, имеющих идентичный проект производства свайных работ. Средняя глубина заложения сваи L=25 м, средний диаметр свай Ø=520 мм. Количество устраиваемых свай N=208 для каждого сооружения. Для монтажа свайных фундаментов выбрана строительная техника: буровая установка BauerBG 36, бетононасос БН-60, гусеничный кран МКГ-16М, автобетоносмеситель СБ-92–1 и дизельная электростанция на 100 Квт АД-100-Т400. В процессе производства работ на всех захватках участвовало одинаковое количество сотрудников. Средняя температура при производстве работ находилось в интервале от 
. Средняя глубина промерзания в Санкт-Петербурге, 
модуль поверхности, 
.
Массовое устройство свай на первой захватке осуществлялось по технологии холодного бетонирования при поставке бетонной смеси с противоморозными добавками. При приготовлении бетонной смеси на заводе-изготовителе соблюдено оптимальное содержание противоморозных добавок, полученное по опытным данным в лаборатории на заводе-изготовителе [9]. При массовом устройстве свай, выполненных из бетонной смеси с противоморозными добавками общую стоимость материала производства всех свай можно найти по формуле:
(4)
где 
На второй захватке разработана система, при которой бетонная смесь, приготовленная на заводе-изготовителе с учетом требований к сохранению подвижности разогретых бетонных смесей на период, достаточный для подачи в тело скважины, прогревалась до нужной температуры подачи непосредственно на строительной площадке. Водоцементное отношение назначается из расчета начальной подвижности бетонной смеси и находится в интервале от 0,19 м до 0,21 м осадки стандартного конуса. При этом для модуль поверхности, 
так как при значении модуля поверхности 
остывание бетонной смеси в теле скважины занимает больший промежуток времени, что приводит к возрастанию критической прочности.
Для производства работ в заданных условиях разработана система предварительного разогрева бетонной смеси, находящаяся в зоне действия бетононасоса.
Основными элементами системы являются: рама — основание для устройства разогрева и трансформатор для прогрева бетона ТСДЗ-40М.
На ригель рамы (4) подвешена установка предварительного электроразогрева (3), через которую осуществляется, разогрев бетонной смеси. С одной стороны, к установке с подъемом на инвентарную эстакаду (1) осуществляется подъезд автобетоносмесителей (2) и подача бетонной смеси. С противоположной стороны автобетононасосом, осуществляется подача бетонной смеси в тело скважины.
Рис. 1. Схема организации поста предварительного электроразогрева бетонной смеси: 1 — инвентарная эстакада; 2 — автобетоносмеситель; 3 — устройство предварительного электроразогрева бетонной смеси; 4 — инвентарная поддерживающая рама
Общая стоимость монтажа и обслуживания пункта предварительного разогрева представлена в таблице 3 [4,5].
Таблица 2
Затраты на устройство пункта предварительного разогрева бетонной смеси
|
№ |
Наименование |
Единицы измерения |
Стоимость, руб. |
Общее количество |
Общая стоимость, руб. |
|
1 |
Уголок равнополочный 125х125х12 мм |
м/п |
852,6 |
148,0 |
126187,8 |
|
2 |
Лист 4х1500х3000 мм |
шт. |
9387,9 |
12,0 |
112654,2 |
|
3 |
Трансформатор для прогрева бетона ТСДЗ-40М |
шт. |
67000,0 |
1,0 |
67000,0 |
|
4 |
Заработная плата оператора |
р/час |
100,0 |
672,0 |
67200,0 |
|
5 |
Стоимость электроэнергии |
р/Квт·ч |
2,5 |
83904,0 |
209760,0 |
|
Итого: |
582802,0 |
||||
При массовом устройстве свай, выполненных при предварительном прогреве бетонной смеси, общую стоимость материала всех свай можно найти по формуле:
(5)
где 
;
Стоимость монтажа и эксплуатации ПРБС можно рассчитать по формуле:
(6)
где 
Стоимость электроэнергии 
, рассчитывается из соотношения потребности электроэнергии для обслуживания пункта предварительного разогрева бетонной смеси. Расход электроэнергии на прогрев 1 
бетонной смеси на портландцементе М400, температуре наружного воздуха 
и модуля поверхности 
равен 
[11]. Объем бетонной смеси, подлежащей предварительному разогреву с учетом разогреваемой смеси находится по формуле:
, (7)
где 
(8)
Общее количество электроэнергии необходимое для разогрева бетонной смеси в объеме, рассчитанном в формуле (8) равно:
, (9)
Средняя цена за 1 
в Санкт-Петербурге составляется 2,5 руб. [12]. Поэтому Общая стоимость электроэнергии 
уб.
Данные сравнения общей стоимости при производстве буронабивных свайных фундаментов с добавлением противоморозных добавок и с использование пункта предварительного разогрева бетонной смеси представлены в таблице 2.
Таблица 2
Сравнение стоимости на материалы для обоих методов производства работ
|
Технология |
Общее количества свай, шт. |
Объем одной сваи, м3 |
Стоимость бетонной смеси, р/м3 |
Стоимость пункта предварительного разогрева бетонной смеси, р |
Общая стоимость затрат на материалы, р |
|
С добавлением противоморозных добавок |
208 |
20 |
3314 |
- |
13798303 |
|
С использованием пункта предварительного разогрева бетонной смеси |
208 |
20 |
3094 |
582802 |
13465104 |
Из данных по общей стоимости затрат на материалы, представленным в таблице 2 следует, что общая стоимость затрат на материалы для производства буронабивных свайных фундаментов на 2,47 % меньше, чем общая стоимость затрат на материалы для производства работ по технологии холодного бетонирования.
Заключение
При сравнении стоимости материала для массового производства буронабивных свай в зимний период выявлено:
- При использовании противоморозных добавок в зимний период времени по сравнении с летним происходит удорожание общей стоимости производства на 5,4 %.
- Для снижения общей стоимости производства строительно-монтажных работ, при массовом устройстве буронабивных свай в зимний период строительства в Санкт-Петербурге, оптимальным решением является внедрение на объект капитального строительства пункта предварительного разогрева бетонной смеси, описанного в данной статье. Данная технология позволит компаниям, осуществляющим строительство, уменьшить затраты на производство буронабивных свайных фундаментов на 2,47 %
Литература:
1. Сбитнев А. В. Несущая способность свай, выполненных по технологии вытеснения в слабых грунтах: Автореф. дис. канд. техн. наук. — С.-Петербург, 2009 с. 21
2. Андриевский, Сергей Николаевич Совершенствование технологии зимнего бетонирования конструктивных элементов монолитных каркасов здания: автореф. дис. канд. техн. наук. — Новосибирск, 2009 с. 163
3. http://www.geostroy.ru/technology/
4. http://www.1metallobaza.ru/price/freshprice.xls
5. http://www.stankomasch.ru/catalog/product/9434/
6. http://lsrbase.ru/concrete_solution/product_service/
7. http://lenbeton.com/beton-cena
8. http://monolit47.ru/price.html
9. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/EKON_S/FORMIR_STR_BET/ZIM_BETON/MAIN.HTM
10. СНиП 2.02.01.83 «Основания зданий и сооружений»
11. http://montazinfo.ru/elektromontazh/progrev-betona.htm/
12. http://pes/spb.ru/for_customer/electricity_tariffs/electricity_tariffs_for_st_peterburg/
