Авиация для тысяч населённых пунктов по всей России стала единственным видом транспорта, обеспечивающим надёжное сообщение с "большой землёй" - областными и районными центрами, центральной частью страны. Но если для взлёта и посадки самых лёгких летательных аппаратов зачастую достаточно ровной площадки, то даже небольшим самолётам местных воздушных линий, не говоря уж о магистральных лайнерах, требуется подготовленная взлётно-посадочная полоса, к которой предъявляются строгие требования. Рядом с крупными городами почти повсеместно строятся аэропорты, располагающие большими перронами, рулёжными дорожками, современными аэровокзальными комплексами, вспомогательными сооружениями. Ранее строительство аэропорта в местностях, отличающихся слабыми грунтами, было целой эпопеей, оборачивавшейся колоссальными затратами. Сегодня, с развитием инженерного обеспечения строительства, 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. Но и в современности можно встретить огромное количество объектов, построенных буквально посреди заболоченной местности. Строителями хорошо отработаны такие методы как замена слабого грунта на всю глубину на грунт с требуемыми характеристиками, а также бучение - топление в трясине каменного материала до самого дня. Достигаемый такими способами результат - стабильное основание с хорошей несущей способностью. Но очевидны и недостатки: большой объём и длительность земляных работ, достаточно высокая стоимость материалов - грунта для замены или камня. Добавим к этому неопределённость по глубине заменяемого грунта и непредсказуемость объёма каменного материала, который необходим для стабилизации основания, и получим гарантированно долгий и дорогой проект с рисками ещё большего увеличения и сроков, и стоимости.

Также в строительстве получила распространение химическая стабилизация с помощью таких материалов как цемент, зола или известь. Давно уже рассчитаны нормативы по количеству вяжущего материала для разных видов грунта. Однако и здесь могут поджидать неприятные сюрпризы: фактические результаты могут отличаться от расчётных, что потребует введения дополнительного количества вяжущих материалов. Если используемые реагенты будут внесены неравномерно, то в будущем это обернётся и неравномерными деформациями основания. 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.

Ответом на многие вызовы стала разработка метода механической стабилизации, при котором традиционные каменные материалы, такие как, например, щебень, укладываются на геотекстиль или георешётку. Такой механически стабилизированный слой подобен жёсткой плите, которая способна работать и на сжатие, и на растяжение, перераспределяя нагрузку на большую площадь. При этом георешётки имеют перед геотекстилем важное преимущество - значительно меньшую степень удлинения под нагрузкой, что позволяет эффективно бороться с деформациями. Обычная геотекстильная мембрана может растягиваться на 2 %, в то время как для георешёток характерны величины от 0,1 до 0,5 %.

С использованием механической стабилизации сама стройка преображается. Если рассмотреть процесс строительства плоскостных сооружений, ранее проводилась замена грунта, затем на привезённые издалека слои грунта укладывались инертные материалы, после чего проводились бетонные работы по укладке нескольких слоёв покрытия. Механическая стабилизация позволяет отказаться от замены слабого грунта естественного основания, что радикально сокращает объём земляных работ. Если стройка ведётся в месте, где имеются подземные коммуникации, риск их повреждения минимизируется. У строителей возникает выбор: на механически стабилизированном грунте можно обеспечить заданную нагрузку на конструкцию с использованием основания меньшей толщины, либо, сохранив толщину основания, повысить допустимую нагрузку и долговечность.

Эффект - сразу!

Порой новые технологии обещают достижение экономического эффекта на долгой дистанции. К примеру, строительство обходится дороже, но расходы на эксплуатацию - ниже, а срок службы - выше. Механическая стабилизация позволяет добиться положительных финансовых результатов сразу, но не в ущерб долговечности сооружений. "Плоский матрас" (так называется механически упрочнённый слой, состоящий из георешётки и инертного материала) обеспечивает расчётный срок службы дорожной одежды 24 года. Армогрунтовые конструкции, возведённые на механически стабилизированном основании, имеют расчётный срок службы 120 лет.

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 - легкоуплотняемый щебень, 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 оценки в живые деньги, 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 механическое упрочнение позволяет экономить при возведении перронов и проездов, однако 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 рисками просадки грунта. Использование георешётки позволило устроить искусственное основание бетонного пола без замены грунта. Поверх суглинка была положена полуметровая песчаная подушка, выше - георешётка, на которую уложили 25 см гранитного щебня, полиэтиленовую плёнку и железобетонные плиты. При строительстве карго-терминала по заказу "Шереметьево-Карго" также нашла применение георешётка, позволившая сократить толщину слоя песка почти на 30 %, а слоя щебня - почти на 55 %.

Сделано в России

Технология механического упрочнения грунта с использованием георешёток впервые была применена в Великобритании в 1980-х годах, когда при строительстве подпорной стены под железнодорожными путями были применены георешётки Tensar. Изобретатель этого решения - профессор Брайан Мерсер. Именно он в 1950-х годах запатентовал технологию производства решёток из расплавленного полимера методом экструзии. В 1978 году Б. Мерсер разработал технологию Tensar, обеспечивавшую увеличение прочности и износостойкости георешёток. 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. В 2014 году в Санкт-Петербурге было запущено собственное производство целой линейки георешёток. Однако полтора года назад, на фоне введения антироссийских санкций, иностранные акционеры приняли решение выйти из российского бизнеса. Преемником предприятия стала компания ООО "Сотерра Инжиниринг", располагающая собственным производством и ведущая разработку инженерных решений в области строительства.

Смена собственника (в результате реализации сделки российский партнёр увеличил свою долю до 100 %) не привела к тому, что развитие технологий прекратилось. Уже в 2022 году, на фоне логистических проблем, была разработана замещающая марка полимера, применяемого для производства георешёток. А в 2023 году компания вывела на рынок более десятка новых материалов, которые могут быть востребованы при строительстве объектов транспортной инфраструктуры. В 2022-2023 годах продолжаются поставки материалов в рамках ранее подписанных контрактов. Это означает, что перспективные проекты в области строительства аэродромов и аэровокзалов могут быть реализованы с опорой на отечественные технологии, в сжатые сроки и с максимальным качеством....