Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. Определение фактического коэффициента
перебора (участок «Косино» – «Юго-Восточная») // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 5–14.
DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.01
Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. Determination of the actual excess excavation ratio (section
“Kosino” – “Yugo-Vostochnaya”). Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 5-14. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.01

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.01
УДК 624.159.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕБОРА
(УЧАСТОК «КОСИНО» – «ЮГО-ВОСТОЧНАЯ») 
А.З. Тер-Мартиросян1, В.П. Кивлюк2, И.О. Исаев2, В.В. Шишкина2
1

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
Москва, Россия
2
АО «Мосинжпроект», Москва, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 21 апреля 2021
Принята: 24 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Ведение тоннелепроходческих работ на любой глубине вызывает деформации земной поверхности и, как следствие, дополнительные перемещения окружающей застройки, а также изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива. При моделировании участка проведения работ для оценки влияния
строительства тоннелей необходимо учитывать перебор грунта. Целью данной
работы является определение технологического параметра с дальнейшим усреднением и применением при проектировании в дисперсных грунтах.
В статье рассматривается влияние на здания строительства двухпутного тоннеля от ст. «Косино» до ст. «Юго-Восточная» в Plaxis в плоской и пространственной
постановке с проектным коэффициентом перебора 1,5 %. Строительство перегонных тоннелей осуществлялось щитом с грунтопригрузом диаметром резания 10,8 м.
Максимальная глубина заложения свода тоннеля от земной поверхности составляет порядка 27,0 м, на участке строительства преобладают дисперсные грунты.
Для рассматриваемого участка строительства перегонного тоннеля расчетный коэффициент перебора для двухмерной задачи варьируется в диапазоне от
0,32 до 0,41 %, для пространственной – от 0,52 до 0,78 %. При одинаковой дополнительной осадке здания наблюдается процентный прирост от 62 до 90 % между расчетными параметрами, полученными в схемах в обеих постановках.
Учет расчетных коэффициентов перебора на стадии проектирования, полученных по результатам данного исследования, в схожих инженерно-геологических
условиях, способствует рациональному распределению денежных средств, сокращению объемов геотехнического мониторинга и мероприятий по сохранности зданий с соблюдением требуемых норм и техники безопасности.

Ключевые слова:
тоннелирование; щитовая проходка; коэффициент перебора грунта;
геодезический мониторинг; зона
влияния; осадка земной поверхности; дисперсный грунт; сборная
обделка тоннеля; закрытый забой;
кривая Гаусса; моделирование;
грунтопригруз.

© ПНИПУ


Тер-Мартиросян Армен Завенович – д-р техн. наук, профессор, e-mail: gic-mgsu@mail.ru.
Кивлюк Валерий Петрович – заместитель генерального директора по строительству объектов метрополитена,
e-mail: VP@mosinzhproekt.ru.
Исаев Илья Олегович – начальник отдела предпроектной проработки, e-mail: IsaevIO@mosinzhproekt.ru.
Шишкина Виктория Владимировна – инженер 2-й категории, e-mail: Shishkina.VV@mosinzhproekt.ru.
Armen Z. Ter-Martirosyan – Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: gic-mgsu@mail.ru.
Valery P. Kivliuk – Deputy Director-General for Subway Construction, e-mail: VP@mosinzhproekt.ru.
Ilya O. Isaev – Head of the Department of Predesign, e-mail: IsaevIO@mosinzhproekt.ru.
Viktoriya V. Shishkina – Engineer of 2nd category, e-mail: Shishkina.VV@mosinzhproekt.ru.

5

Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 5-14

DETERMINATION OF THE ACTUAL EXCESS EXCAVATION RATIO
(SECTION “KOSINO” – “YUGO-VOSTOCHNAYA”)
A.Z. Ter-Martirosian1, V.P. Kivliuk2, I.O. Isaev2, V.V. Shishkina2
1

Moscow State (National Research) University of Civil Engineering, Moscow, Russian Federation,
Mosinzhproekt” JSC, Moscow, Russian Federation

2

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 21 April 2021
Accepted: 24 May 2021
Published: 13 July 2021

Conducting tunneling construction at any depth causes deformations of the earth's
surface and, as a result, additional movements of the surrounding buildings, as well as
changes in the stress-strain state of the ground mass. When modeling the site of work to
assess the impact of the construction of tunnels, it is necessary to take into account the
volume loss of soil. The purpose of this work is to determine the technological parameter
with further averaging and application in the design of dispersed soils.
The article considers the impact on buildings from the construction of a two-track
tunnel from the «Kosino» station to the «Yugo-Vostochnaya» station in Plaxis in a twodimensional and three-dimensional with a design volume loss of soil of 1.5 %. The construction of the tunnels was carried out by a shield with earth pressure balance with a
cutting diameter of 10.8 m. The maximum depth of the tunnel from the ground surface is
about 27.0 m, the construction site is dominated by dispersed soils.
For the considered section of the construction of the distillation tunnel, the calculated volume loss of soil for the two-dimensional problem varies in the range from 0.32 to
0.41 %, for the spatial problem – from 0.52 to 0.78 %. With the same additional draft of
the building, there is a percentage increase from 62 to 90 % between the calculated parameters obtained in the schemes in both settings.
Taking into account the calculated volume loss of soil at the design stage, obtained
from the results of this article, in similar engineering and geological conditions, contributes
to the rational distribution of funds, reducing the volume of geotechnical monitoring and
measures for the preservation of buildings in compliance with the required standards and
safety regulations.

Keywords:
тunneling; TBM tunneling; ground
loss of soil; geodetic monitoring;
influence zone; ground surface settlement; dispersed ground; segmental tunnel lining; shield closed face;
the Gaussian curve; modeling; earth
pressure balance.

© PNRPU

Введение
Строительство метрополитена с каждым годом усложняется по причине строительства
перегонных тоннелей и станционных комплексов в районах с более высокой освоенностью. Важно отметить, что строительно-монтажные работы должны сопровождаться соблюдением требований безопасности объектов окружающей застройки [1]. Для создания
благоприятных условий строительства тоннелей необходимо выявлять и предупреждать
аварийные ситуации, а также обладать современными техническими средствами для исчерпывающего геотехнического мониторинга [2] и быстрой ликвидации нештатных и
опасных обстоятельств. Одним из известных случаев экстремальной осадки поверхности
земли и железнодорожного полотна вследствие перебора грунта является происшествие
при строительстве соединительной ветки на Северо-Восточном участке ТПК в 2017 г. [3].
В.С. Елгаев и Е.Н. Курбацкий в своей работе [4] воздействие щита при проходке на окружающую застройку и массив грунта относят к вибрациям умеренной продолжительности,
которые могут способствовать резонансному состоянию несущих конструкций и вызывать
разжижение грунтов, в результате чего могут пострадать объекты окружающей застройки
и инженерные коммуникации. Подобный опыт и уже полученные знания должны учитываться при разработке новых нормативных документов, усовершенствовании расчетных
моделей и технологий освоения подземного пространства. Примером относительно недав6

Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 5–14

ней технологии является строительство однопутных тоннелей, которое приводит к сокращению сроков проходки и стоимости работ без ущерба окружающей застройке. Однако
завышение технологического, эмпирически расчетного параметра, коэффициента перебора
грунта, на стадии разработки проекта приводит к увеличению стоимости строительства.
Определение фактического коэффициента перебора на основе эмпирических данных
строительства в аналогичных планово-высотных и грунтовых условиях позволяет вычислить его реальное значение для дальнейшего проектирования с целью оптимизации затрат
на строительство и мероприятий по сохранности зданий и сооружений.
Мульда оседания земной поверхности была впервые достаточно хорошо исследована
Мартосом [5] с целью предположить, что осадки земной поверхности в поперечном сече1
нии тоннеля могут быть представлены кривой Гаусса. Позднее, в 1969 г., Пек [6] и Шмидт
представили свою работу и доказали, что перемещения дневной поверхности действительно можно описать кривой нормального распределения.
Проблема теоретического определения смещения грунта от тоннелепроходческих работ является важной задачей уже многие десятилетия, поэтому развитие параметрического
исследования, связанного с тоннелированием, получило устойчивое развитие в конце
XX в. при строительстве Лондонского метрополитена [7].
Впервые объем накопленного опыта по данным мониторинга земной поверхности позволил впоследствии использовать эти данные для определения величины зоны распространения вертикальных перемещений массива грунта от оси тоннеля.
Нью и Бауэрс [8] описали новую методику, которая позволяет моделировать задачу
в трехмерном пространстве с более точным определением расчетной зоны влияния, где
в качестве исходных данных необходимо задавать геометрию участка тоннеля и объем перебора грунта, примерные значения которого было определены в лабораторных условиях.
Эта модель была подтверждена обширными полевыми измерениями, проведенными во
время строительства испытательного тоннеля Хитроу-Экспресс в Лондонском аэропорту.
Определением технологического параметра по результатам проектирования и строительства в Лондонской глине Маклином установлена зависимость [9] объема перебора грунта
от устойчивости массива.
Вместе с тем определено, что перебор грунта имеет накопительный характер и складывается из потери объема в забое из-за проникновения грунта в осевом направлении, из-за наклона щита или так называемых «ныряний», в результате снятия усилия от домкрата для
продвижения машины до установки блока нового кольца [10], недостаточного заполнения
пустот в заобделочное пространство и последующей деформации обделки тоннеля [11].
В работе С.В. Мазеина выведен точный расчет средних прогнозных осадок в центре
мульды с учетом коэффициента перебора, корреляционно связанного с давлением пригруза забоя, наклоном щита и скоростью проходки [12]. Дополнительно известно, что наличие
в забое смешанных пород в большинстве случаев приводит к повышенному объему перебора, а залегание прочной прослойки грунта над сводом тоннеля свидетельствует о пониженном фактическим параметре [13].
Авторы И.О. Исаев и Р.Ф. Шарафутдинов в своей работе отмечают, что перебор грунта в наибольшей степени зависит от типа оборудования и вида разрабатываемого грунта
в забое щита [13]. Также установлено, что коэффициент перебора имеет наиболее выра1
Schmidt B. Settlements and ground movements associated with tunneling in soils. Ph.D. Thesis. University of Illinois,
Urbana, 1969.

7

Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 5-14

женную корреляционную зависимость с продолжительностью деформаций грунта [14], потери разрабатываемой породы больше проявляются со стороны слабых пород, что приводит к асимметричной мульде оседания [15].
По результатам численного моделирования и данным геотехнического мониторинга
Л.А. Строкова определила фактический коэффициент перебора грунта и установила, что
для более точного пересчета параметра и прогноза необходимо использовать упругопластическую модель с изотропным упрочнением с учетом жесткости малых деформаций
(HSS – hardening soil with small – strain stiffness) [16].
Благодаря научным работам других зарубежных авторов описаны зависимости коэффициента перебора и глубины залегания тоннеля [17], а также коэффициента перебора
2
и параметра ширины зоны влияния [18], зависящего от типа грунта . Установлено, что при
уменьшении данных параметров происходит приращение объема перебора грунта.
Ранее авторами в статьях по смежным этапам проводилось определение расчетного
коэффициента перебора с помощью данных геотехнического мониторинга, описывались
факторы, влияющие на его величину, задаваемую при проектировании, также методы его
определения.
Авторами отмечалось, что дополнительные осадки зданий при проектном коэффициенте перебора в двухмерной постановке значительно выше, чем в трехмерной [19], поэтому завышение данного параметра наиболее выражено в задачах в плоской постановке.
Дополнительно установлено, что по результатам пересчета коэффициент варьируется
в пределах от 0,1 до 1,3 %, [20] и, как правило, его значение превышает 1 % с обеспеченностью 0,1.
Целью настоящего исследования является дальнейшая корректировка технологического параметра, при строительстве двухпутного тоннеля с помощью ТПМК диаметром
резания 10 м в программном комплексе Plaxis. Данные, изложенные в этой статье, могут
также использоваться для составления нормативной документации, определяющей коэффициент перебора для дисперсных грунтов.
Материалы и методы
В данной статье рассматривается участок строительства перегонного двухпутного тоннеля от переходной камеры за ст. «Косино» до ст. «Юго-Восточная» на ПК 70.00 до ПК 79.00 с
помощью тоннелепроходческого механизированного комплекса Herrenkneht TMB EPB 10850
с грунтопригрузом. Диаметр резанья 10 820 мм. Диаметры обделки: наружный – 10 500 мм,
внутренний – 9600 мм.
В геологическом строении преимущественно располагаются пески разной крупности,
влажные, реже – супеси пластичные и суглинки тугопластичные, характеризующиеся как
слабо- и среднепучинистые (рис. 1).
Оценка влияния от строительства тоннеля осуществлялась в Plaxis в плоской и пространственной постановке с проектным коэффициентом перебора 1,5 %. Результаты расчетов представлены в табл. 1. На рис. 2 приведен план участка трассы со зданиями. В качестве примера расчетных схем на рис. 3, 4 представлены плоская и объемная модели со зданием по адресу: ул. Ферганская, д. 25, стр. 2 (№ 2 на плане).
2

8

Moller S.C. Tunnel induced settlements and structural forces in linings. Stuttgard: Sven Christian Moller Publ., 2006.

Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 5–14

Рис. 1. Инженерно-геологический разрез с продольным профилем трассы
Fig. 1. Engineering and geological section with longitudinal profile of track

Таблица 1
Расчетные дополнительные перемещения зданий и сооружений
Table 1
Estimated additional movement of buildings and structures
Номер
на плане
1
2
3
4

Адрес здания или
сооружения
МКАД, 8-й километр, д. 3, к. 2
Ул. Ферганская, д.
25, стр. 2
Самаркандский
бульвар, д. 134, к. 5
Ул. Ферганская, д. 23

Губина зало- Расстояние от здаОсадка
Осадка
Номер
жения до оси ния до оси тоннеля в ПВК Plaxis в ПВК Plaxis
сечения
тоннеля, м
в плане, м
2D, мм
3D, мм
1–1

25,6

0*

32,6

24,8

2–2

27,3

35,2

2,2

1,4

3–3

26,4

23,2

9,1

6,7

4–4

22,2

0*

28,0

22,6

Приведенные в табл. 1 данные подтверждают завышение осадок здания в плоской постановке. Дополнительно видна зависимость осадки фундамента от расстояния между зданием и тоннелем в плане (здание находится над тоннелем).
На время строительства тоннеля были выполнены работы по наблюдению за изменением планово-высотного положения несущих конструкций зданий и сооружений с целью
фиксации деформационных процессов на ранней стадии, чтобы в случае приближения
к предельным значениям выполнить комплекс противоаварийных мероприятий. Фактическая осадка фундамента, по которой осуществлялся пересчет параметра, представлена
в табл. 2.
Началом работ по мониторингу считается приближение забоя до 50 м к габаритам
зданий, отдаление забоя более 50 м от здания является моментом окончания работ [4].

9

Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 5-14

Рис. 2. План трассы со зданиями
Fig. 2. Road plan with buildings
2. Ул. Ферганская, д. 25, стр. 2

Рис. 3. Двухмерная расчетная схема сечения 2–2 в створе здания, ул. Ферганская, д. 25, стр. 2
Fig. 3. Two-dimensional estimated scheme of the section 2–2 within the building, Ferganskaya st.,
Bld. 25, Pde. 2
2. Ул. Ферганская, д. 25, стр. 2

Рис. 4. Трехмерная расчетная схема сечения 2–2 в створе здания, ул. Ферганская, д. 25, стр. 2
Fig. 4. Three-dimensional estimated scheme of the section 2–2 within the building, Ferganskaya st.,
Bld. 25, Pde. 2
10

Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 5–14

Таблица 2
Фактические вертикальные перемещения зданий и сооружений
Table 2
Actual vertical displacements of buildings and structures
Номер на плане
1
2
3
4

Адрес здания или сооружения
МКАД, 8-й километр, д. 3, к. 2
Ул. Ферганская, д. 25, стр. 2
Самаркандский бульвар, д. 134, к. 5
Ул. Ферганская, д. 23

Фактическое вертикальное
перемещение, мм
6,7
1,8
1,8
3,5

Результаты исследования
По результатам мониторинга, отражающего реальные перемещения фундаментов здания, была осуществлена корректировка коэффициента перебора методом постепенных
итераций. Расчетный коэффициент перебора каждой расчетной схемы для двухмерной
и трехмерной задачи представлен в табл. 3.
Таблица 3
Данные обратного расчета
Table 3
Data back calculation
Номер
Адрес здания
Cref
Cref расчетный, Cref расчетный, Процентный
на плане
или сооружения
Plaxis 2D
Plaxis 3D
прирост, %
проектный
1
МКАД, 8-й километр, д. 3, к. 2
1,5
0,35
0,61
74,3
2
Ул. Ферганская, д. 25, стр. 2
1,5
1,24
2,35
89,5
Самаркандский бульвар,
3
1,5
0,41
0,78
90,2
д. 134, к. 5
4
Ул. Ферганская, д. 23
1,5
0,32
0,52
62,5

Анализ результатов табл. 3 позволяет отметить, что расчетный коэффициент перебора
для двухмерной постановки преимущественно варьируется в пределах от 0,35 до 0,64 %,
а для трехмерной постановки – от 0,52 до 0,79 %. Из общей статистики выбивается коэффициент перебора для здания по адресу: ул. Ферганская, д. 25, стр. 2 (№ 2 на плане). Это
можно объяснить развитием дополнительных деформаций, близких к прогнозным значениям вследствие повторного запуска ТПМК после его остановки для замены режущего органа, что объясняет соответствующий коэффициент перебора.
Заключение и обсуждение
Согласно данным геотехнического мониторинга можно сделать вывод о завышении
расчетных значений вертикальных перемещений фундамента здания на стадии проектирования при использовании в расчетах значений коэффициента перебора, представленных
в действующей справочной и нормативной литературе.

11

Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 5-14

Расчетный коэффициент перебора для двухмерной постановки, согласно обратным
расчетам по результатам фактического мониторинга осадок, варьируется в диапазоне от
0,32 до 0,41 %, для трехмерной – от 0,52 до 0,78 %.
Между расчетным значением перебора для двухмерной и трехмерной постановки наблюдается прирост от 62,5 до 90,2 %. Наименьшая разница для двух методов численного
моделирования наблюдается в расчетных схемах, где здание располагается над тоннелем.
Осадки, полученные в расчетных схемах со зданием по адресу: ул. Ферганская, д. 25,
стр. 2 (№ 2 на плане), не учитывались в статистических данных в связи с превышением им
пределов варьирования по причине остановки ТПМК на данном участке. Рекомендуется
осуществлять остановку тоннелепроходческого комплекса только в крайних случаях. Замену режущего органа и другие технологические остановки ТПМК производить в местах, свободных от застройки.
Дополнительно рекомендуется при моделировании задачи по определению влияния
закрытой проходки на здания и сооружения повышенного уровня ответственности в рамках оценки рисков учитывать коэффициент перебора, представленный в действующей
нормативной литературе.
Данная статья является заключительной среди работ, посвященных корректировке коэффициента перебора в дисперсных грунтах. По результатам этой и предыдущих работ
[19, 20] можно сделать вывод о явном приросте в процентном соотношении между расчетными коэффициентами, полученными по результатам корректировки в плоской и пространственной модели. Также можно отметить меньшее расхождение между параметрами,
полученными в схемах, где здание находится в пределах проходки.
Библиографический список
1. Анализ применения активных и пассивных методов защиты существующей застройки при подземном строительстве / В.А. Ильичев, Н.С. Никифорова, Ю.А. Готман,
М.М. Тупиков, Е.Ю. Трофимов // Жилищное строительство. – 2013. – № 6. – С. 25–27.
2. Гаврилов А.Н., Грязнова Е.М. Экспресс методы в геотехническом мониторинге //
Вестник МГСУ. – 2010. – Вып. 4. – С. 61–66.
3. Мазеин С.В., Вознесенский А.С., Панкратенко А.Н. Инженерные изыскания и
геотехнические проблемы для строительства тоннелей с помощью тоннельных буровых
машин (ТБМ) под городской застройкой // Геотехника. – 2017. – № 4. – С. 42–50.
4. Елгаев В.С., Курбацкий Е.Н. Воздействие на здания при проходке тоннелей //
Мир транспорта. – 2012. – Т. 10, № 2 (40). – С. 162–167.
5. Martos F. Concerning an approximate equation of the subsidence trough and its time
factors. In: International Strata Control Congress, Leipzig // Deutsch Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Section fur Bergbau. – 1958. – P. 191–205.
6. Peck R.B. Deep excavations and tunneling in soft ground. In: 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City State-of-the-Art volume. –
1969. – P. 225–290.
7. O'reilly M.P., New B.M. Settlements above tunnels in the United Kingdom their magnitude and prediction // Proc. of Tunnelling'82 Symposium, London. – 1982. – P. 173–181.
8. New B.M., Bowers K.H. Ground. Movement Model Validation at the Heathrow Express
Trial Tunnel // Tunneling 94. – 1994. – P. 301–328.
9. Macklin S.R. The prediction of volume loss due to tunnelling in overconsolidated clay based
on heading geometry and stability number // Ground engineerimg. – 1999. – Vol. 32 (4). – P. 30–33.
12

Тер-Мартиросян А.З., Кивлюк В.П., Исаев И.О., Шишкина В.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 5–14

10. Standing J.R., Burland J.B. Unexpected tunnelling volume losses in the Westminster area // London. Ge´otechnique 56. – 2006. – No. 1. – P. 11–26. DOI: https://doi.org/
10.1680/geot.2006.56.1.11
11. Chakeri H., Ünver B. A new equation for estimating the maximum surface settlement
above tunnels excavated in soft ground // Environ Earth Sci 71. – 2014. – P. 3195–3210. DOI:
https://doi.org/10.1007/s12665-013-2707-2
12. Мазеин С.В. Разработка математических моделей для прогнозных осадок дневной поверхности по данным контроля грунта и технологических показателей ТПМК //
Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009. – № 2. – С. 98–109.
13. Исаев О.Н., Шарафутдинов Р.Ф. Перебор грунта при строительстве коммуникационных тоннелей щитовым способом // Механизация строительства. – 2012. – № 6. – С. 2–7.
14. Петрухин В.П., Исаев О.Н., Шарафутдинов Р.Ф. Геотехнический прогноз при
строительстве коммуникационных тоннелей методом щитовой проходки // Вестник НИЦ
«Строительство». – 2014. – № 10. – С. 114–131.
15. Карасев М.А. Анализ причин деформации земной поверхности и характер формирования мульды оседания, вызванной строительством транспортных тоннелей // Записки Горного института. – 2011. – Т. 190. – С. 163–170.
16. Строкова Л.А. Моделирование оседания поверхности при проходке туннеля щитовым
способом // Известия Томского политехнического университета. – 2008. – № 1. – С. 45–50.
17. Ngan M., Broere W., Bosch J. Volume loss in shallow tunnelling. // Tunnelling and
Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research. – 2016. –
№ 59. – P. 77–90. DOI: http: //dx.doi.org/10.1016/j.tust.2016.06.011.
18. Nor Aziah Ishak, Rini A. Abdullah. Rewiew of volume loss with respect to the tunnel construction techniques, soil properties and geometrical condition. – URL: https://www.researchgate.
net/publication/318468058_REVIEW_OF_VOLUME_LOSS_WITH_RESPECT_TO_THE_
TUNNEL_CONSTRUCTION_TECHNIQUES_SOIL_PROPERTIES_AND_GEOMETRICAL_
CONDITION (дата обращения: 20.04.2021).
19. Тер-Мартиросян А.З., Исаев И.О., Алмакаева А.С. Определение фактического
коэффициента перебора (участок «Стахановская улица» – «Нижегородская улица» //
Вестник МГСУ. – 2020. – Т. 15, вып. 12. – С. 1644–1653. DOI: https://doi.org/10.22227/
1997-0935. 2020.12.1644-1653
20. Определение фактического коэффициента перебора грунта путем анализа данных
мониторинга / А.З. Тер-Мартиросян, Н.Ф. Бабушкин, И.О. Исаев, В.В. Шишкина // Геотехника. – 2020. – Т. 7, № 1. – С. 34–42. https://doi.org/10.25296/2221-5514-2020-12-1-6-14.
References
1. Ilyichev V.A., Nikiforova N.S., Gotman Yu.A., Tupikov M.M., Trofimov E.Yu. Analysis of the use of active and passive methods of protecting existing buildings in underground
construction. Zhilishchnoe stroitelstvo, 2013, no. 6, pp. 25–27.
2. Gavrilov A.N., Gryaznova E.M. Express methods in geotechnical monitoring. Vestnik
MGSU, 2010, iss. 4, pp. 61–66.
3. Mazein S.V., Voznesensky A.S., Pankratenko A.N. Engineering surveys and geotechnical problems for tunnel construction using tunnel boring machines (TBM) under urban development. Geotechnics, 2017, no. 4, pp. 42–50.
13

Ter-Martirosian A.Z., Kivliuk V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 5-14

4. Elgaev V.S., Kurbatsky E.N. Impact on buildings during tunneling. Mir transporta,
2012, vol. 10, no. 2 (40), pp. 162–167.
5. Martos F. Concerning an approximate equation of the subsidence trough and its time
factors. International Strata Control Congress, Leipzig. Deutsch Akademie der Wissenschaften
zu Berlin, Section fur Bergbau, 1958, pp. 191–205.
6. Peck R.B. Deep excavations and tunneling in soft ground. 7th International Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering, Mexico City State-of-the-Art volume, 1969, pp. 225–290.
7. O'Reilly M.P., New B.M. Settlements above tunnels in the United Kingdom their magnitude and prediction. Proc. of Tunnelling'82 Symposium, London, 1982, pp. 173–181.
8. New B.M., Bowers K.H. Ground. Movement model validation at the heathrow express
trial tunnel. Tunneling 94, 1994, pp. 301–328.
9. Macklin S.R. The prediction of volume loss due to tunnelling in overconsolidated clay
based on heading geometry and stability number. Ground engineering, 1999, no. 32 (4), pp. 30–33.
10. Standing J.R., Burland J.B. Unexpected tunnelling volume losses in the Westminster
area. Geotechnique 56, 2006, no. 1, pp. 11–26. doi: https://doi.org/10.1680/geot.2006.56.1.11.
11. Chakeri H., Ünver B. A new equation for estimating the maximum surface settlement
above tunnels excavated in soft ground. Environ Earth Sci 71, 2014, pp. 3195–3210.
https://doi.org/10.1007/s12665-013-2707-2.
12. Mazein S.V. Development of mathematical models for predictive precipitation of the
daily surface according to the data of soil control and technological indicators of TBM. Gorny
informatsionno-analiticheskiy bulletin, 2009, no. 2, pp. 98–109.
13. Isaev O.N., Sharafutdinov R.F. Volume loss of soil in the construction of communication tunnels by shield method. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2012, no. 6, p. 2–7.
14. Petrukhin V.P., Isaev O.N., Sharafutdinov R.F. Geotechnical predict in the construction of communication tunnels by the shield tunneling. Vestnik NIC «Stroitel'stvo», 2014,
no. 10, pp. 114–131.
15. Karasev M.A. Analysis of the causes of deformation of the earth's surface and the nature of the formation of the sedimentation mould caused by the construction of transport tunnels. Journal of Mining Institute, 2011, vol. 190, pp. 163–170.
16. Strokova L.A. Modeling of surface subsidence during tunneling by shield tunneling.
Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2008, no. 1, p. 45–50.
17. Ngan M., Broere W., Bosch J. Volume loss in shallow tunnelling. Tunnelling and
Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research, 2016, no. 59,
pp. 77–90. doi: http: //dx.doi.org/10.1016/j.tust.2016.06.011.
18. Nor Aziah Ishak, Rini A. Abdullah. Rewiew of volume loss with respect to the tunnel construction techniques, soil properties and geometrical condition. Available at: https://www.
researchgate.net/publication/318468058_REVIEW_OF_VOLUME_LOSS_WITH_RESPECT_TO_
THE_TUNNEL_CONSTRUCTION_TECHNIQUES_SOIL_PROPERTIES_AND_GEOMETRICA
L_CONDITION (accessed 20 April 2021). – https://www.researchgate.net/.
19. Ter-Martirosyan A.Z., Isaev I.O., Almakaeva A.S. Determination of the actual excess excavation ratio (section "Stakhanovskaya Street" – "Nizhegorodskaya Street". Vestnik MGSU, 2020,
vol. 15, iss. 12, pp. 1644–1653. doi: https://doi.org/10.22227/1997-0935. 2020.12.1644-1653.
20. Ter-Martirosyan A.Z., Babushkin N.F., Isaev I.O., Shishkina V.V. Determination the actual ground loss of soil by analyzing monitoring data. Geotechnics, 2020, vol. 7, no. 1, pp. 34–42.
doi: https://doi.org/10.25296/2221-5514-2020-12-1-6-14.
14

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. Организационно-техническое моделирование комплексной системы производства бетонных работ в зимний период при возведении жилых зданий // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. –
С. 15–25. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.02
Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. Organizational and technical modeling of an integrated system of concrete
work in the winter during the construction of residential buildings. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 15-25.
DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.02

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.02
УДК 624.05
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ
СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 
Т.Х. Бидов, А.О. Хубаев, А.А. Шабанова
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
Москва, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 03 февраля 2021
Принята: 24 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Объектом исследования являются процессы производства бетонных работ в
зимний период. Целью – разработка методики по комплексной оценке организационно-технологических решений производства бетонных работ при возведении жилых монолитных зданий в зимний период.
В данной статье проведен обзор организационно-технических решений
производства бетонных работ в зимний период при возведении монолитных
конструкций жилых зданий. Проанализирована нормативно-правовая база, регламентирующая применение методов зимнего бетонирования. Рассмотрены
производственные процессы, оказывающие влияние на выбор того или иного
метода. Определены преимущества и недостатки основных методов бетонирования в зимний период.
Результаты анализа нормативно-правовой литературы показали, что сегодня отсутствуют четкие рекомендации по проектированию, технологии производства бетонных работ в зимний период с учетом особенностей объекта. Отсутствует комплексный подход к разработке организационно-технологических решений в
рамках технологического проектирования. Полученные результаты исследования
позволят в дальнейшем создать методику по выбору наиболее оптимальных организационно-технологических решений при возведении жилых монолитных зданий в зимний период.

Ключевые слова:
зимнее бетонирование, организационно-технологические решения,
организационно-технологический
потенциал, метод термоса, возведение монолитных конструкций.

© ПНИПУ



Бидов Тембот Хасанбиевич – старший преподаватель, e-mail: tembot07@bk.ru.
Хубаев Алан Олегович – старший преподаватель, OrcidID: 0000-0002-0691-3797, e-mail: alan_khubaev@mail.ru.
Шабанова Анастасия Александровна – студентка, e-mail: shabanovavip@yandex.ru.
Tembot K. Bidov – Senior Lecturer, e-mail: tembot07@bk.ru.
Alan O. Khubaev – Senior Lecturer, OrcidID: 0000-0002-0691-3797, e-mail: alan_khubaev@mail.ru.
Anastasia A. Shabanova – Student, e-mail: shabanovavip@yandex.ru.

15

Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 15-25

ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL MODELING OF AN INTEGRATED
SYSTEM OF CONCRETE WORK IN THE WINTER DURING THE CONSTRUCTION
OF RESIDENTIAL BUILDINGS
T.K. Bidov, A.O. Khubaev, A.A. Shabanova
National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 03 February 2021
Accepted: 24 May 2021
Published: 13 July 2021

The object of research is the production of concrete work in the winter. The goal
is to develop a methodology for a comprehensive assessment of organizational and
technological solutions for the production of concrete work during the construction of
monolithic residential buildings in the winter.
We reviewed the organizational and technical solutions for the production of
concrete work in the winter during the construction of monolithic structures of residential buildings. We have analyzed the regulatory framework that governs the application of winter concreting methods. The production processes that affect the choice
of a particular method are considered, indicating the advantages and disadvantages.
Advantages and disadvantages of the basic methods of concreting in the winter were
identified.
The results of the analysis of the regulatory literature showed that today there are
no clear recommendations on the design of concrete production technology in the winter,
taking into account the features of the facility. There is no comprehensive approach to the
formation of organizational and technological solutions within the framework of technological design. The results of the study will allow us to further create a methodology for
choosing the most optimal organizational and technological solutions for the construction
of monolithic residential buildings in the winter.

Keywords:
winter concreting, organizational and
technological solutions, organizational
and technological potential, thermos
method, construction of monolithic
structures.

© PNRPU

Введение
В настоящее время в нашей стране отмечается большой интерес к методам производства бетонных работ в зимний период в связи с географическим положением России и ее
климатическими условиями. Учитывая, что большая ее территория расположена в средней
полосе, где зимний период составляет 6–10 месяцев, выбор наиболее оптимальных способов возведения монолитных конструкций является актуальной задачей как для научного
сообщества, так и для застройщиков.
Известно, что при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5 °С
и минимальной суточной температуре ниже 0 °С необходимо принимать специальные
меры по выдерживанию уложенного бетона в конструкциях и сооружениях. При низких
положительных температурах снижается скорость твердения бетонной смеси, а при отрицательных – прекращается гидратация цемента и рост прочности, а свободная вода,
не вступившая в реакцию, кристаллизуется, увеличиваясь в размере, что разрушает
структуру бетона.
Строительные технологии постоянно развиваются, и сейчас практически не наблюдается застоя в холодные периоды. Научным сообществом сегодня ведется много исследований по изучению способов защиты бетона от замерзания, но среди всего разнообразия отсутствует инструмент, который позволил бы, комплексно учитывая все факторы, влияющие на бетонирование в зимних условиях окружающей среды, определить единый,
наиболее предпочтительный.
16

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 15–25

Основная часть
Применяемые в современном строительстве методы производства работ в зимний период делят на две группы [1, 2]:
1. Безобогревные:
 метод термоса;
 применение бетонов с противоморозными добавками.
2. Обогревные:
 электропрогрев;
 применение предварительно разогретых бетонных смесей;
 форсированный разогрев уложенного в опалубку бетона с повторным уплотнением
в разогретом состоянии;
 обогрев в электромагнитном поле;
 обогрев бетона инфракрасными лучами;
 прогрев бетона проводами;
 контактный прогрев.
Применение того или иного метода реализуется в рамках организационно-технологического проектирования. Еще на стадии проектирования осуществляется выбор в пользу
того или иного метода с указанием последовательности выполнения организационных,
технологических и технических процессов производства бетонных работ в зимний период.
Основными документами, регламентирующими порядок выполнения организационнотехнологических процессов, являются: проект организации строительства (ПОС), проект
производства работ (ППР), технологическая карта [3]. Для их разработки используют:
СП 48.13330.2011, МДС 12-81.2007, МДС 12-29.2006, СП 63.13330.2012. Проведенные исследования говорят о том, что сегодня составление данных документов носит типовой характер, без учета особенностей объекта, где будут производиться работы по бетонированию монолитных конструкций [4]. Происходит это в основном из-за отсутствия четких организационно-технологических рекомендаций в нормативной документации по выбору
методов производства бетонных работ, в зависимости от учета множества факторов [5–8].
Много работ посвящено выбору организационно-технологических решений и связанных с ними процессов производства бетонных работ зимой [9–12]. Предлагаются различные способы совершенствования существующих методов выдерживания бетона в зимний
период. Однако предложенные методики охватывают лишь определенный производственный процесс, в то время как для повышения эффективности конечных показателей качества монолитных конструкций необходим комплексный подход [13].
Проведенные исследования позволили выбрать наиболее подходящий инструмент, который даст возможность систематизировать все организационно-технологические решения
[14–20]. Для выполнения поставленных задач и формирования организационно-технический
системы производства бетонных работ в зимний период на первом этапе необходимо подробно проанализировать каждый из существующих методов и выявить их преимущества
и недостатки.
Метод термоса
Подразумевает бетонирование предварительно разогретой (за счет использования подогретой воды) бетонной смесью до 25–35 °С. Для бетона создают благоприятные температурные условия, используя помимо тепла, внесенного в бетон при изготовлении, тепло,
17

Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 15-25

выделенное в бетоне вследствие гидратации цемента в период остывания. Важно, чтобы
к моменту окончания формирования монолитной бетонной конструкции была набрана
критическая прочность – минимальная прочность, по достижении которой замерзание бетона уже не оказывает отрицательных воздействий на структуру бетона, а бетон в нормальных условиях набирает нормируемую прочность.
Этот способ достаточно эффективен при бетонировании массивных конструкций, находящихся в грунте [21].
Преимущества:
 отсутствие специального оборудования;
 экономичность;
Недостатки:
 малая эффективность при температурах наружного воздуха ниже –10…15 °С;
 невозможность использования для изделий сложной формы;
 малая площадь охлаждения.
Использование в приготовлении бетонного раствора добавок
Применение данного метода позволяет понизить температуру замерзания воды в бетонной смеси и ускорить твердение бетона. У бетона с противоморозными добавками водоцементное соотношение становится меньше, чем обусловливается повышение прочности
и морозостойкости. Однако очень важно подобрать оптимальное количество добавки: из-за
недостатка примеси произойдет преждевременное замерзание, что приведет к разрушению
конструкции, в то же время избыток модификатора повлечет за собой замедление твердения.
Преимущества:
 при отрицательных температурах – замораживание смеси [9];
 низкая стоимость материалов;
 низкие трудозатраты;
 отсутствие необходимости предусматривать на объекте дополнительное оборудование.
Недостатки:
 введение добавок вносит изменения в структуру бетона, что может отрицательно
сказаться на качестве;
 увеличение времени достижения бетоном его расчетной прочности [10];
 понижение коррозийной стойкости арматуры (для хлоридных добавок);
Рассмотрим несколько способов электрообработки бетона, активно применяемых в настоящее время.
Электропрогрев
Суть метода: расположить в только что уложенном бетоне стальные электроды, подключаемые к трансформатору, пропустить через них переменный ток и тем самым сделать
бетон частью электрической цепи. Бетон начинает оказывать электрическое сопротивление, в результате увеличения которого смесь постепенно нагревается. Свежеуложенный
бетон хорошо проводит электрический ток вследствие хорошей проводимости воды и высокого сопротивления вяжущих и заполнителей в сухом состоянии [22].
18

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 15–25

Преимущества:
 высокий коэффициент использования электроэнергии;
 простота монтажа;
 возможность прогрева любых конструкций.
Недостатки:
 неравномерность воздействия на поверхность бетона;
 необходимость применения мощного источника питания;
 невозможность полностью обеспечить целостность возводимых конструкций.
Применение предварительно разогретых бетонных смесей
Применение предварительно разогретых электрическим током бетонных смесей при
зимнем бетонировании представляет собой экономичный обогревный метод, позволяющий
расширить границы метода «термоса», непригодного для ряда конструкций. Сущность его
заключается в кратковременном электроразогреве бетонных смесей перед укладкой и далее – выдерживании без обогрева (при возведении конструкций при сильных морозах или
с повышенным модулем поверхности применяется дополнительный обогрев) [23]. Применение предварительно разогретых электрическим током бетонных смесей способствует
ускорению реакций гидратации и экзотерики цемента. Также ввиду уплотнения бетонной
смеси в горячем состоянии исключается остаточное тепловое расширение бетона, обычно
возникающее при других методах тепловой обработки конструкций, тем самым обеспечивается повышение качества бетона.
 Отсутствие теплового расширения, что обеспечивает повышение качества бетона.
 Возможность отказаться от подогрева до высоких температур заполнителей на заводе.
 Возможность не прогревать бетон в конструкциях, а выдерживать его по методу
«термоса».
Форсированный разогрев уложенного в опалубку бетона с повторным
уплотнением в разогретом состоянии
Применение данного метода позволяет разогревать бетон до 100 °С, при этом исключаются потери тепла при транспортировании. Способ отличается эффективностью по методу твердения и экономичностью по расходу электроэнергии.
Недостатки:
 возможность применять только в неармированных конструкциях;
 затрудняется прогрев массивных монолитных конструкций.
Обогрев в электромагнитном поле
Способ индукционного прогрева основывается на магнитной индукции. Армирование
железобетонной конструкции в таком случае выступает в роли сердечника, а кабель, уложенный петлями вокруг, служит катушкой переменного тока. Данный метод чаще всего
применяют для длинномерных армированных конструкций малой площади поперечного
сечения: колонн, свай и др.
19

Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 15-25

Преимущества:
 экономичность;
 возможность достижения равномерного прогрева.
Недостатки:
 сложные расчеты;
 ограничение по размерам конструкций.
Обогрев бетона инфракрасными лучами
При применении данного метода инфракрасные лучи поглощаются телом бетона,
трансформируясь в тепловую энергию, и тем самым обеспечивают мгновенную передачу
тепла без использования дополнительных переносчиков теплоты. Далее прогрев происходит за счет собственной теплопроводности конструкции [24].
Преимущества:
 относительно малые энергозатраты;
 не требуется дополнительное оборудование;
 высокий КПД.
Недостатки:
 небольшая площадь воздействия и глубина прогрева одного излучателя;
 необходимость большого пространства для размещения установок.
Прогрев бетона проводами
Обогрев бетона греющими проводами позволяет обеспечить передачу бетону энергии
практически без потерь [11]. Данный метод в последние годы стал весьма популярным
благодаря экономичности и простоте применения [1]. Для прогрева бетона используются
специально выпускаемые для этой цели нагревательные провода. При таком способе тепло
выделяется тонким линейным источником и передается с помощью теплопередачи, чем
обусловливается трудность достижения требуемой равномерности температуры по объему
монолита. Наиболее целесообразно применять этот способ для тонкостенных и густоармированных конструкций [25].
Недостатки:
 провод пригоден лишь для однократного применения;
 высокая трудоемкость укладки;
 возможность локального перегрева.
Контактный прогрев
Применяется оборудованная электронагревателями опалубка. Контактным способом
производят интенсивный и эффективный обогрев конструкции с возможностью создавать
оптимальные условия для набора прочности бетоном. За счет теплопроводности тепло
распространяется от поверхностей по всей конструкции.
Преимущества:
 возможность достижения равномерного прогрева;
 простота монтажа;
20

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 15–25

 высокая эффективность при низких температурах;
 способ применим при бетонировании стыков и швов;
 возможность неоднократного использования.
Недостатки:
 средний КПД;
 высокая стоимость;
 применимость лишь к типовым элементам;
 необходимость в большом количестве термощитов для поддержания высокого темпа
строительства.
Заключение
В данной статье проведен обзор существующих методов зимнего бетонирования. Каждый из методов обладает преимуществами, но при детальном рассмотрении становится
ясно, что выбирать лучший вариант нужно индивидуально, принимая во внимание особенности производства бетонирования на отдельных объектах: его объемы, климатические
условия района строительства и др. [26–31].
Прогрев бетона является эффективным методом только для массивных строек, где
имеется возможность применять трансформаторы большой мощности. На рядовых же
строительных площадках электросети недостаточно мощны, и для частного застройщика
затраты на электроэнергию не оправданы.
Сформированная база обеспечит возможность в дальнейшем разработать механизм,
который позволит выбирать наиболее предпочтительные из методов при производстве бетонных работ, с учетом множества индивидуальных факторов. В качестве инструмента,
который комплексно позволит оценить возможности объекта, предлагается использовать
потенциал организационно-технологических решений.
Библиографический список
1. Копылов В.Д. Устройство монолитных бетонных конструкций при отрицательных
температурах среды: монография. – М.: Изд-во АСВ, 2014. – 180 с.
2. Колчеданцев Л.М., Васин А.П., Осипенкова И.Г. Технологические основы монолитного бетона. Зимнее бетонирование: монография. – СПб.: Лань, 2018. – 280 с.
3. Олейник П.П., Бродский В.И. Система стандартизации организации строительного
производства // Вестник МГСУ. – 2012. – № 6. – С. 119–125.
4. Lapidus A.A., Khubaev A.O. Creating organizational technological solutions for concreting
methods at subzero temperatures // Nauka I biznes: puti razvitija. – 2017. – № 11 (77). – Р. 3–11.
5. Хубаев. А.О Бидов Т.Х. Организационно-технологический потенциал использования
методов неразрушающего контроля при производстве бетонных работ в зимний период //
Наука и бизнес: пути развития. – 2018. – № 4. – С. 101–104.
6. Армирование как фактор, влияющий на организационно-технологический потенциал
использования методов неразрушающего контроля / А.О. Хубаев, Т.Х. Бидов, Э.И. Хобот,
С.В. Сарычев // Научные исследования и разработки 2018 года. – Новосибирск, 2018. – C. 7–10.
7. Хубаев А.О. Описание эксперимента при расчете потенциала производства зимнего
бетонирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. –
2020. – № 2. – С. 247–252.
21

Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 15-25

8. Хубаев А.О. Организационно-технологические решения, влияющие на конечный
потенциал производства бетонных работ в зимний период // Перспективы науки. – 2018. –
№ 4 (103). – С. 57–61.
9. Быстров В.В. Зимнее бетонирование в гражданском строительстве // Оригинальные
исследования. – 2018. – № 2. – С. 55–65.
10. Решетова М.М., Анненкова О.С. Анализ методов зимнего бетонирования и выбор
вариантов в зависимости от условий производства работ // Ползунковый альманах. – 2017. –
№ 4. – С. 200–204.
11. Шеенко И.В. Анализ эффективности некоторых методов производства бетонных
работ в зимних условиях // Инновационная наука. – 2018. – № 10. – С. 98–100.
12. Жадановский Б.В., Синенко С.А., Драган Д.Г. Эффективность способов выдерживания свежеуложенного бетона при возведении монолитных конструкций // Технология
и организация строительного производства. – 2014. – № 2. – С. 38–31.
13. Степанов А.Е. Анализ возможности сокращения сроков возведения монолитных
конструкций // Наука и бизнес: Пути развития. – 2018. – № 6 (84). – С. 89–93.
14. Bidov T. Kh. Организационно-технологические и управленческие решения использования методов неразрушающего контроля при возведении монолитных конструкций //
Научное обозрение. – 2017. – № 13. – С. 54–57.
15. Лапидус А.А., Бидов Т.Х. Формирование производственно-технологических модулей, обосновывающих использование методов неразрушающего контроля при возведении
монолитных конструкций гражданских зданий // Наука и бизнес: пути развития. – 2019. –
№ 1. – С. 31–36.
16. Бидов Т.Х., Аветисян Р.Т. Формирование производственно-технологических модулей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2019. –
№ 12. – C. 496–498.
17. Lapidus A., Bidov T., Khubaev A. The study of the calibration dependences used when
testing the concrete strength by nondestructive methods // MATEC Web of Conferences. – 2017. –
Vol. 117. – P. 00094. DOI: 10.1051/matecconf/201711700094
18. Lapidus A., Bidov T., Khubaev A. Organizational and technological solutions justifying
use of non-destructive methods of control when building monolithic constructions of civil buildings and structures // MATEC Web of Conferences. – 2019. – Vol. 251. – P. 05014.
19. Lapidus A., Khubaev A., Bidov T. Development of a three-tier system of parameters in the
formation of the organizational and technological potential of using non-destructive testing methods //
E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 97. – P. 06037. DOI: 10.1051/e3sconf/20199706037
20. Lapidus A., Kangezova M., Bidov T. Systematization of organizational and technological aspects of scientific technical support of buildings and constructions over 100 m high // IOP
Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 698. – P. 022091.
21. Злодеев А.В., Титов М.М., Волков М.С. Расчет технологии зимнего бетонирования
по методу «Термос» с использованием критериев подобия // Известия вузов. Строительство. – 2015. – № 2. – С. 53–57.
22. Батура В., Котов Я.В., Карпова Т.С. Технико-экономическое сравнение трех вариантов бетонирования и простоя в зимний период // Материалы 59-й студенческой научно-технической конференции инженерно-строительного института ТОГУ. – 2019. – С. 359–363.
23. Basic applicability of an insulated gang form for concrete building construction in cold
weather / Joon-Yuen Won, Sang-Hyun Lee, Tae-Won Park, Kyung-Yong Nam // Construction
and Building Materials. – 2016. – № 125. – Р. 458–464.
22

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 15–25

24. Свинцов А.П., Николенко Ю.В., Курилкин В.В. Тепловая обработка бетонной смеси в монолитных конструкциях // Промышленное и гражданское строительство. – 2015. –
№ 1. – С. 15–19.
25. Шишкин В.В. Совершенствование метода зимнего бетонирования с применением
нагревательных проводов // Промышленное и гражданское строительство. – 2019. – № 5. –
С. 51–58.
26. Павлов В.В., Хорьков Е.В. Обеспечение прочности стыка «колонна-перекрытие»
монолитных железобетонных конструкций при зимнем бетонировании // Вестник гражданских инженеров. – 2018. – № 1 (66). – С. 83–87.
27. Пикус Г.А., Мозгалев К.М. Контроль параметров бетона, выдерживаемых в зимних
условиях // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». – 2015. – № 1. – С. 6–9.
28. Корсун В.И., Корсун А.В. Влияние масштабного фактора и повышенных температур на прочность и деформации высокопрочного модифицированного бетона // Вестник
МГСУ. – 2014. – № 3. – С. 179–188.
29. Тринкер А.Б. Зимнее бетонирование и работы в условиях вечной мерзлоты // Технологии бетонов. – 2013. – № 2. – С. 42–44.
30. Афанасьев А.А. Технологии возведения сборно-монолитных каркасных зданий
при отрицательных температурах // Вестник МГСУ. – 2012. – № 4. – С. 175–180.
31. Шпанко С.Н., Чиркунов Ю.А., Морозов В.В. Применение двойной многокритериальной оптимизации методов зимнего бетонирования при устройстве фундаментов зданий //
Известия вузов. Строительство. – 2019. – № 7 (727). – С. 98–110.
References
1. Kopylov V.D. Ustroistvo monolitnykh betonnykh konstruktsii pri otritsatel'nykh temperaturakh sredy [Construction of monolithic concrete structures at sub-zero ambient temperatures]. Moscow, ASV, 2014, 180 p.
2. Kolchedantsev L.M., Vasin A.P., Osipenkova I.G. Tekhnologicheskie osnovy monolitnogo betona. Zimnee betonirovanie [Technological fundamentals of monolithic concrete. Winter
concreting]. Saint Petersburg, Lan', 2018, 280 p.
3. Ole\inik, P.P., Brodskii V.I. Sistema standartizatsii organiza^tsii stroitel'nogo proizvodstva [System of standartization of construction operations arrangement]. Vestnik MGSU, 2012,
no. 6, pp. 119–125.
4. Lapidus A.A., Khubaev A.O. Formirovanie potentsiala organizatsionno-tekhnologicheskikh reshenii ispol'zovaniia metodov betonirovaniia v usloviiakh otritsatel'nykh temperatur [Creating organizational and technological solutions for concreting methods at subzero temperatures].
Nauka i biznes: puti razvaitiia, 2017, no. 11 (77), p. 7–11.
5. Khubaev A.O., Bidov T.Kh. Organizatsionno-tekhnologicheskii potentsial ispol'zovaniia
metodov nerazrushaiushchego kontrolia pri proizvodstve betonnykh rabot v zimnii period [Organizational and technological capacity of using non-destructive control methods for concrete works in
the winter period]. Nauka i biznes: puti razvitiia, 2018, no. 4, pp. 101–104.
6. Khubaev A.O., Bidov T.Kh., Khobot E.I., Sarychev S.V. Armirovanie kak faktor, vliiaiushchii na organizatsionno-tekhnologicheskii potentsial ispol'zovaniia metodov nerazrushaiushchego kontrolia [Reinforcement as a factor influencing the organisational and technological
potential of non-destructive testing methods. Nauchnye issledovaniia i razrabotki 2018 goda,
Novosibirsk, 16 January – 09 February 2018, pp. 7–10.
23

Bidov T.K., Khubaev A.O., Shabanova A.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 15-25

7. Khubaev A.O. Opisanie eksperimenta pri raschete potentsiala proizvodstva zimnego betonirovaniia [Description of the experiment in calculating winter concreting production capacity].
Izvestiia tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki, 2020, no. 2, pp. 247–252.
8. Khubaev A.O. Organizatsionno-tekhnologicheskie resheniia, vliiaiushchie na konechnyi
potentsial proizvodstva betonnykh rabot v zimnii period [Organizational and technological solutions influencing final capacity of concrete works in the winter period]. Perspektivy nauki, 2018,
no 4 (103), pp. 57–61.
9. Bystrov V.V. Zimnee betonirovanie v grazhdanskom stroitel'stve [Winter concreting in
civil engineering]. Original'nye issledovaniia, 2018, no. 2, pp. 55–65.
10. Reshetova M.M., Annenkova O.S. Analiz metodov zimnego betonirovaniia i vybor variantov v zavisimosti ot uslovii proizvodstva rabot [Analysis of winter concreting methods and choice
of options depending on working conditions]. Polzunkovyi al'manakh, 2017, no. 4, pp. 200–204.
11. Sheenko I.V. Analiz effektivnosti nekotorykh metodov proizvodstva betonnykh rabot v
zimnikh usloviiakh [Analysis of the efficiency of some concrete work methods in winter conditions]. Innovatsionnaia nauka, 2018, no. 10, pp. 98–100.
12. Zhadanovskii B.V., Sinenko S.A., Dragan D.G. Effektivnost' sposobov vyderzhivaniia
svezheulozhennogo betona pri vozvedenii monolitnykh konstruktsii [Effectiveness of fresh concrete curing methods in the construction of monolithic structures]. Tekhnologiia i organizatsiia
stroitel'nogo proizvodstva, 2014, no. 2, pp. 31–38.
13. Stepanov A.E. Analiz vozmozhnosti sokrashcheniia srokov vozvedeniia monolitnykh
konstruktsii [Analysis of the possibility of shortening the time required to erect monolithic structures]. Nauka i biznes: Puti razvitiia, 2018, no. 6 (84), pp. 89–93.
14. Bidov T.Kh. Organizatsionno-tekhnologicheskie i upravlencheskie resheniia ispol'zovaniia
metodov nerazrushaiushchego kontrolia pri vozvedenii monolitnykh konstruktsii [Organizationaltechnological and management solutions in using non-invasive control methods during the erection
of monolithic structures]. Nauchnoe obozrenie, 2017, no. 13, pp. 54–57.
15. Lapidus A.A., Bidov T.Kh. Formirovanie proizvodstvenno-tekhnologicheskikh modulei,
obosnovyvaiushchikh ispol'zovanie metodov nerazrushaiushchego kontrolia pri vozvedenii
monolitnykh konstruktsii grazhdanskikh zdanii [Formation of production and technological modules justifying the use of non-destructive testing methods in the construction of monolithic structures in civil buildings]. Nauka i biznes: puti razvitiia, 2019, no. 1, pp. 31–36.
16. Bidov T.Kh., Avetisian R.T. Formirovanie proizvodstvenno-tekhnologicheskikh modulei
[Formation of production and technology modules]. Izvestiia Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki, 2019, no. 12, no. 496–498.
17. Lapidus A., Bidov T., Khubaev A. The study of the calibration dependences used when
testing the concrete strength by nondestructive methods. MATEC Web of Conferences, 2017,
vol. 117, pp. 00094. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711700094.
18. Lapidus A., Bidov T., Khubaev A. Organizational and technological solutions justifying
use of non-destructive methods of control when building monolithic constructions of civil buildings and structures. MATEC Web of Conferences, 2019, vol. 251, pp. 05014.
19. Lapidus A., Khubaev A., Bidov T. Development of a three-tier system of parameters in the
formation of the organizational and technological potential of using non-destructive testing methods.
E3S Web of Conferences, 2019, vol. 97, pp 06037. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199706037.
20. Lapidus A., Kangezova M., Bidov T.. Systematization of organizational and technological aspects of scientific technical support of buildings and constructions over 100 m high. IOP
Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 698, pp 022091.
24

Бидов Т.Х., Хубаев А.О., Шабанова А.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 15–25

21. Zlodeev A.V., Titov M.M., Volkov M.S. Raschet tekhnologii zimnego betonirovaniia po
metodu "Termos' s ispol'zovaniem kriteriev podobiia [Calculation of winter concreting technology using the "Thermos" method using similarity criteria]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo, 2015, no. 2, pp. 53–57.
22. Batura V., Kotov Ia.V., Karpova T.S. Tekhniko-ekonomicheskoe sravnenie trekh variantov betonirovaniia i prostoia v zimnii period [Technical and economic comparison of three options for concreting and winter downtime]. Materialy 59-i studencheskoi nauchno-tekhnicheskoi
konferentsii inzhenerno-stroitel'nogo instituta TOGU, 2019, pp. 359–363.
23. Joon-Yuen Won, Sang-Hyun Lee, Tae-Won Park, Kyung-Yong Nam. Basic applicability
of an insulated gang form for concrete building construction in cold weather. Construction and
Building Materials, 2016, no. 125, pp. 458–464.
24. Svintsov A.P., Nikolenko Iu.V., Kurilkin V.V. Teplovaia obrabotka betonnoi smesi v
monolitnykh konstruktsiiakh [Heat treatment of concrete mixture in monolithic structures]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo, 2015, no. 1, pp. 15–19.
25. Shishkin V.V. Sovershenstvovanie metoda zimnego betonirovani^ia s primeneniem nagrevatel\'nykh provodov [Improving the winter concreting method with heating cables]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo, 2019, no. 5, pp. 51–58.
26. Pavlov V.V., Kyor'kov E.V. Obespechenie prochnosti styka “kolonna-perekrytie” monolitnykh zhelezobetonnykh konstruktsii pri zimnem betonirovanii [Ensuring the strength of the
column-slab joint of monolithic reinforced concrete structures during winter concreting]. Vestnik
grazhdanskikh inzhenerov, 2018, no. 1 (66), pp. 83–87.
27. Pikus G.A., Mozgalev K.M. Kontrol\' parametrov betona, vyderzhivaemykh v zimnikh
usloviiakh [Control of the parameters of concrete cured in winter conditions]. Vestnik YuUrGU.
Stroitel'stvo i arkhitektura, 2015, no. 1, pp. 6–9.
28. Korsun V.I., Korsun A.V. Vliianie masshtabnogo faktora i povyshennykh temperatur na
prochnost' i deformatsii vysokoprochnogo modifitsirovannogo betona [Influence of scale factor
and elevated temperatures on strength and deformation of high strength modified concrete]. Vestnik MGSU, 2014, no. 3, pp. 179–188.
29. Trinker A.B. Zimnee betonirovanie i raboty v usloviiakh vechnoi merzloty [Winter concreting and work in permafrost]. Tekhnologii betonov, 2013, no. 2, pp. 42–44.
30. Afanas'ev A.A. Tekhnologii vozvedeni^ia sborno-monolitnykh karkasnykh zdanii pri
otritsatel'nykh temperaturakh [Technology for prefabricated frame buildings in sub-zero temperatures]. Vestnik MGSU, 2012, no. 4, pp. 175–180.
31. Shpanko S.N., Chirkunov Iu.A., Morozov V.V. Primenenie dvoinoi mnogokriterial'noi
optimizatsii metodov zimnego betonirovaniia pri ustroistve fundamentov zdanii [Application of
double multi-criteria optimisation of winter concreting methods for building foundations]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo, 2019, no. 7 (727), pp. 98–110.

25

Лунёв А.А., Явинский А.В. Несущая способность инертных золошлаковых смесей различного генезиса // Construction
and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 26–41. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.03
Lunev A.A., Iavinskii A.V. California Bearing Ratio of class F pond ash of various genesis. Construction and Geotechnics.
2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 26-41. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.03

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.03
УДК 625.7/8, 625.073, 624.131.43
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ИНЕРТНЫХ ЗОЛОШЛАКОВЫХ СМЕСЕЙ
РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА 
А.А. Лунёв, А.В. Явинский
Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет, Омск, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 10 февраля 2021
Принята: 25 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Для изучения несущей способности золошлаковых смесей (ЗШС) были отобраны образцы с отвалов ряда электростанций Российской Федерации: Омской
ТЭЦ-4, Новочеркасской ГРЭС, Серовской ГРЭС, Апатитской ТЭЦ, производящих
золошлаковые смеси различного генезиса. Все изученные материалы относятся к
классу F по ASTM C-618-12, т.е. инертным материалам.
На первом этапе исследования определены максимальная плотность сухого
грунта и оптимальная влажность по методу Проктора (форма типа Б, и уплотняющий метод типа А), результаты сопоставлялись с результатами определения этих
же параметров по методу СоюзДорНИИ (с использованием большого прибора стандартного уплотнения). На втором этапе было определено калифорнийское число
несущей способности (CBR) всех образцов ЗШС в не насыщенном водой состоянии
при различной плотности (соответствующей уплотнению 7, 21 и 56 ударам уплотняющего молота по слою ЗШС в форме Проктора). На третьем этапе исследования
определялись модули деформации ЗШС на образцах с оптимальной влажностью и
максимальной плотностью сухого грунта по методу компрессионного сжатия образцов нарушенной структуры, изготовленных с применением большого прибора стандартного уплотнения конструкции СоюзДорНИИ.
По окончании исследования проанализированы результаты и сделаны выводы о линейной связи параметров (оптимальной влажности и максимальной плотности скелета грунта), определенных по методу Проктора и СоюзДорНИИ, наличии
корреляции между CBR и коэффициентом уплотнения ЗШС, а также отсутствии
2
статистически значимой корреляции (R < 10 %) между CBR и модулем упругости
при изучении ЗШС различного генезиса.

Ключевые слова:
строительство, земляное полотно,
золошлаковые смеси, несущая способность.

© ПНИПУ



Лунёв Александр Александрович – кандидат технических наук, e-mail: lunev.al.al@gmail.com, ORCID 0000-0001-5857-1891.
Явинский Александр Викторович – магистрант, ORCID 0000-0003-1717-9302.
Aleksandr A. Lunev – Ph.D. in Technical Science, e-mail: lunev.al.al@gmail.com, ORCID 0000-0001-5857-1891.
Aleksandr A. Iavinskii – Master Student, ORCID 0000-0003-1717-9302.

26

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

CALIFORNIA BEARING RATIO OF CLASS F POND ASH OF VARIOUS GENESIS
A.A. Lunev, A.V. Iavinskii
Siberian State Automobile and Highway University, Omsk, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 10 February 2021
Accepted: 25 May 2021
Published: 13 July 2021

To study the bearing capacity of pond ash, samples were taken from dumps of a
number of power plants in the Russian Federation: Omsk TPP-4, Novocherkasskaya TPP,
Serovskaya TPP, Apatitskaya TPP, producing pond of various genesis. All studied materials
classified to class F according to ASTM C-618-12.
At the first stage of the study, the maximum dry density of soil and the optimum moisture content were determined by the Proctor method (type B mold and type A compaction
hammer), the results of which were compared with the results of determining the same parameters by the SoyuzDorNII method (using a large standard compaction device).
At the second stage, the Californian bearing ratio (CBR) of all samples of pond ash
in a water-unsaturated state at different densities was determined (corresponding to compaction 7, 21 and 56 by blows of a compaction hammer on a layer of pond ash in the a
Proctor mold).
At the third stage of the study, the deformation modulus of pond ash were determined on samples with optimal moisture content and maximum dry density of soil by the
method of oedometer test. Samples were prepared with the using a large standard compaction device of the SoyuzDorNII design.
At the end of the study, the results were analyzed and conclusions were drawn
about the linear relationship of the parameters (optimal moisture content and maximum
dry density) determined by the method of Proctor and SoyuzDorNII, the presence of a
correlation between CBR and the compaction coefficient of the PA, and the absence of a
2
statistically significant correlation (R <10 %) between CBR and deformation modulus in
the study of PA of various genesis.

Keywords:
construction, roadbed, pond ash,
bearing capacity.

© PNRPU

Введение
Ежегодно суммарный объем хранящихся на золотвалах РФ золошлаков увеличивается
пропорционально росту потребности в энергетических ресурсах. Особенности складирования гидратированных золошлаковых смесей (ЗШС) в отвалах обусловливают перспективность их использования путем прямой многотоннажной утилизации.
Большая часть направлений прямого использования золошлаковых материалов требует оценки их свойств и степени влияния на них прочих факторов. Так, например, для
золошлаковых смесей гидрозолоудаления наибольшую полезность имеют исследования,
направленные на изучение их механических характеристик и факторов, влияющих на их
изменение.
При использовании золошлаков в земляном полотне автомобильных дорог и вертикальных планировок территории особую роль играют механические характеристики этих
материалов.
Первые системные исследования механических характеристик золы-уноса, как материала для строительства насыпей, были выполнены коллективами авторов A.M. DiGioia
и W.L. Nuzzo [1] и Gray и Lin [2]. Gray и Lin, B. Indraratna и др. [3] подобно изучали гранулометрический и минералогический составы, пуццолановые свойства, уплотняемость
и прочностные характеристики активных зол-уноса, отобранных с электростанции Mae
Moh в северном Тайланде. Результаты этих исследований подтвердили опыты Singh and
Panda [4], Muhardy [5] и Marto [6], в работе которых отмечены те же особенности, характерные для золошлаковых материалов.
27

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

Оценку прочностных характеристик в приборах трехосного сжатия проводили S.K. Pal
и A. Ghost [7], Jakka и др. [8]. Результаты частичных геотехнических испытаний представлены в работах Kumar, Mohanty [9,10]. J.P. Martin и др. [11], опубликовано исследование
инертных зол-уноса, отобранных на трех станциях (Delaware Valley: Pensilvania, New Jersey, Delaware), для оценки их применения в дорожных насыпях.
N.S. Pandian [12] были проанализированы прочностные характеристики отвальной
ЗШС и топливного шлака. А работы S.K. Tiwari [13], B. Kim и пр. [14] и Gimhan и пр. [15]
посвящены в значительной мере оценке влияния гранулометрического состава зошлошлаковых смесей (а также комбинаций золы-уноса и шлака) на прочностные характеристики и
несущую способность. В работе Muhunthan [16] также проводился анализ влияния гранулометрического состава и структуры ЗШС от сжигания твердых отходов.
Специалистами из ТГАСУ М.В. Балюра и В.В. Фурсовым проанализированы физикомеханические характеристики ЗШС из отвалов Томской ГРЭС-2, Северской ТЭЦ, Кемеровской ТЭЦ, Новокемеровской ТЭЦ [17,18]. Полезная информация о механических свойствах ЗШС в зависимости от влажности и пористости этого материала приведена в работе
П.Ю. Дьяконова [19].
Значительные исследования ЗШС как техногенного грунта проведены в СибАДИ
Е.В. Ивановым и В.В. Сиротюком [20–22]. А позднее эти данные дополнены Г.В. Долгих
и другими при оценке CBR [23] гидратированных золошлаков Омской ТЭЦ-4.
Кроме исследований ЗШС в чистом виде экспериментальные исследования слоистых
золо-глинистых образцов в условиях трехосного сжатия были выполнены M.A. Khan
с соавт. [24], а схожие исследования по смешению природных и техногенных грунтов
проведены J. Prabakar [25]. В этих работах отмечен рост прочностных параметров композита ЗШС и глинистого грунта по сравнению с исходными грунтами.
A.K. Sinha и соавт. [26] рассмотрели особенности расчета осадки насыпи из ЗШС на
подтопляемом участке, используя Cone penetration test (СPT) и Standard Penetration Test
(SPT). Схожие подходы в своей работе рассматривал Gruchot [27] с целью оценки пригодности лабораторных экспресс-методов оценки механических свойств ЗШС (крыльчатки образца армии США, конусного пенетрометра и портативного пенетрометра) для определения
параметров прочности недренированной золы ТЭС.
Результаты, полученные в [26], были применены при оценке устойчивости откосных
частей на болотистом участке между Kalindi Colony и Kalindi Kunj в Нью-Дели, Индия.
Расчеты устойчивости подтопляемого участка дамбы из ЗШС с применением метода конечных элементов были выполнены R. Ossowski и K. Gwizdala [28] в рамках проекта
“DredgDikes”, проводимого в Польше. Для расчетов использовался программный комплекс
Plaxis 2D с моделью Кулона – Мора и параметры из [29, 30].
В то же время основными параметрами, которые позволяют оценить несущую способность
грунтовых материалов, являются калифорнийское число несущей способности (CBR) и модуль
деформации. Согласно материалам [31–36] для природных грунтов эти параметры могут быть
связаны с физическими параметрами, изученными в работах [1–25]: максимальной плотностью
сухого грунта, оптимальной влажностью, числом пластичности, границей текучести и пр., но не
все из них применимы к ЗШС и не установлена форма этих связей на практике.
В современной практике проектирования информация о соотношениях между различными деформационными параметрами механических свойств грунтовых материалов имеет
в основном эмпирический характер, выведенный для конкретных видов грунта [37].
28

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

В силу эмпирического подхода к проектированию дорожных конструкций в большинстве стран, иностранные специалисты, как правило, работают не со всем спектром деформационных параметров, а ограничиваются только определением CBR – калифорнийского
числа несущей способности. Поэтому в литературе в основном связывают между собой
CBR, модуль упругости и прочие параметры, определяемые экспресс-методами (OCR,
SPT) [26, 27, 38], которые применительно к ЗШС РФ практически не были исследованы.
Так, в работе [39] представлены уравнения для связи CBR и модуля упругости грунтов, выведенные W. Heukelom и C.R. Foster [40], W. Heukelomи A.J.G. Klomp [41], Green
and Hall [42], Witczak [43] и Powell et. al. [44]. В работе Putri et al. [45] представлена зависимость NAASRA для значений CBR более 5 %. А в Национальной-исследовательской программе по исследованиям в области транспортных перевозок (Board National Research
Council) [46] приведены формулы для перехода между модулем упругости и CBR.
Текущий уровень исследований по оценке несущей способности ЗШС в основном базируется на оценке через калифорнийское число несущей способности, а значит, не может
быть использован в РФ без установления форм связи между этим параметром и ранее определяемыми в работах [17–22] параметрами, что требует более системного изучения CBR
ЗШС РФ и сопоставления с традиционными параметрами, такими как модуль деформации
и пр. Кроме того, в исследованных работах стандартное уплотнение ведется по методу
Проктора, что не соотносится с проводимыми в РФ испытаниями по методу СоюзДорНИИ, а следовательно, этот аспект также требует анализа и определения закономерностей
между результатами, полученными различными методами.
1. Методика эксперимента и теоретические подходы
1.1. Использованные материалы
Золошлаковые смеси, используемые в исследовании, отбирали на 4 электростанциях
Российской Федерации:
– Омская ТЭЦ-4 – АО «ТГК-11» (г. Омск, Омская область, Россия, GPS: 55.130423 N,
73.168744 E). ЗШС получали сжиганием угля Экибастузского угольного бассейна в пылеугольном котле;
– Новочеркасская ГРЭС – ПАО «ОГК-2» (г. Новочеркасск, Донская область, Россия,
GPS: 47.393471 N, 40.219859 E). ЗШС получали сжиганием антрацитового штыба Донецкого угольного бассейна в пылеугольном котле;
– Серовская ГРЭС ПАО «ОГК-2» (г. Серов, Сверловская область, Россия, GPS:
59.657878 N, 60.778911 E). ЗШС получали сжиганием угля Экибастузского угольного
бассейна в пылеугольном котле;
– Апатитская ТЭЦ ПАО «ТГК-1» (г. Апатиты, Мурманская область, Россия, GPS:
67.597608, N, 33.469558E). ЗШС получали сжиганием угля Кузнецкого/Интинского (зависит от точки) угольного бассейна в пылеугольном котле.
В соответствии с ASTM C-618-12 золошлаковые смеси были классифицированы как
относящиеся к классу F с содержанием CaO менее 15 %. Химический анализ был выполнен на электронном микроскопе JEOL-5700 с рентгеновским энергодисперсионным спектрометром JED-2300 (табл. 1).
Плотность частиц грунта определялась по ГОСТ 5180–2015 (аналог ASTM D854-14).
Определение зернового состава велось по методике ГОСТ 12536–2014 (аналог ASTM D422)
с дополнительными ситами по ASTM E11-09e1. По результатам определения зернового со29

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

става устанавливалась степень фракционированности и вычислялся коэффициент кривизны
(Unified Soil Classification System ASTM D2487-11), что согласуется с требованиями
ГОСТ 25100–2020.
Максимальная плотность скелета грунта и оптимальная влажность определялись на большом приборе стандартного уплотнения СоюзДорНИИ в соответствии с ГОСТ 22733–2016
(аналог ASTM D698). Зерновой состав и некоторые физико-механические характеристики образцов исследованных золошлаковых смесей приведены в табл. 2.
Таблица 1
Химический состав образцов золошлаковых смесей (мас. %)
Table 1
Chemical composition of pond ash. Values in % by weight
Источник
материала
Омск
Новочеркасск
Серов
Апатиты

Al203

SiO2

P2O5

SO3

K2O

CaO

TiO2

Fe2O3

Na20

MgO

ПППa

24,37
16,20
24,08
20,32

61,50
38,41
59,94
51,86

0,39
0,00
0,00
0,25

3,41
0,62
0,09
0,56

0,49
2,60
0,76
1,80

2,92
2,81
1,38
2,40

0,78
0,82
1,18
1,18

2,53
12,4
4,18
12,05

0,88
0,82
0,44
1,24

0,29
1,53
0,11
1,96

2,44
23,79
7,84
6,38

Примечание: a – потери при прокаливании, определенные при температуре 900 °C

Таблица 2
Зерновой состав и физико-механические характеристики золошлаковых смесей
Table 2
Grain composition and engineering properties of pond ash
Параметр
Истинная плотность, г/см3
Зерновой анализ, мас. %
Крупные пески (Course sand)
Средние пески (Medium sand)
Мелкие пески (Fine sand)
Пылеватые и глинистые частицы (Silt & clay)
Степень фракционированности Cu
Коэффициент кривизны Cc
Число пластичности
Оптимальная влажность, %
Максимальная плотность скелета грунта, г/см3

Источник материала
Омск
Новочеркасск
Серов
Апатиты
2,33
2,40
2,14
2,30
В соответствии с USCS (ASTM D2487-11)
2,3
16,8
0,0
3,9
6,9
14,1
1,2
2,4
51,5
47,8
2,3
31,5
39,3
21,3
96,5
62,2
3,71
37,5
1,67
20,0
1,78
0,24
1,07
0,14
–
–
–
–
32,1
17,7
46,1
30,0
1,23
1,38
1,01
1,21

2.2. Методы исследования
2.2.1. Максимальная плотность скелета грунта и оптимальная влажность
по Проктору
Максимальная плотность скелета грунта и оптимальная влажность золошлаковых смесей
определены в соответствии с методикой ПНСТ 324–2019, который является аналогом ASTM
D698. Для теста использовали стальную форму типа Б диаметром 150,0 мм и высотой 120 мм,
а также уплотняющий молот типа А.
30

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

2.2.2. Калифорнийское число несущей способности (CBR)
Определение калифорнийского числа несущей способности велось по методике
ПНСТ 323–2019, который является аналогом ASTM D1883–16. Образцы для исследования
были приготовлены при оптимальной влажности (unsoaked condition) и различных степенях уплотнения, соответствующих 7,21 и 56 ударам уплотняющего молота типа А на каждый слой, что примерно соответствует интервалам коэффициента уплотнения от 0,85–1,00.
Для теста использовали стальную форму типа Б диаметром 150,0 мм и высотой 120 мм,
цилиндрический плунжер диаметром 50 мм. Для нагружения образцов использовали универсальную машину AL-7000 LA 10, позволяющую задавать требуемую скорость нагружения (1,27 мм/мин) и прилагать нагрузки ступенями не более 44 Н.
2.2.3. Модуль деформации
Модуль деформации определялся по методике ГОСТ 12248–2010 (который является
аналогом ASTM D 2435-11). Испытания велись на образцах с оптимальной влажностью
и максимальной плотностью скелета грунта. Испытания вели в компрессионном одометре
автоматизированного комплекса «АСИС». В процессе испытания проводили две ветви нагружения и одну ветвь разгрузки. Вертикальные напряжения на первой ветви нагружения
изменяли ступенями 25, 50, 100 и 200 кПа с контролем вертикальных деформаций, после
условной их стабилизации на каждом уровне напряжений.
3. Результаты
3.1. Максимальная плотность скелета грунта и оптимальная влажность
по Проктору
Результаты определения максимальной плотности сухого грунта и оптимальной влажности по методу Проктора приведены на рис. 1.

Рис. 1. Графики стандартного уплотнения ЗШС:
– Новочеркасская ГРЭС; – Омская ТЭЦ-4; – Апатитская ТЭЦ; – Серовская ГРЭС
Fig. 1. Standard compaction diagrams of pond ash:
– Novocherkasskaya PP; – Omsk TPP-4; – Apatity TPP; – Serovskaya PP

31

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

Данные показывают, что максимальная плотность связана с зерновым составом и плотностью частиц грунта, причем чем выше плотность частиц и больше крупность золошлакового материала, тем выше максимальная плотность скелета грунта.
3.2. Калифорнийское число несущей способности (CBR)
Значения CBR в зависимости от плотности и типа ЗШС приведены на рис. 2.
Toth с соавт. [47] отмечали, что величина CBR ненасыщенных образцов ЗШС варьируется от 22,0 до 36,4 %, а D. Kumar с соавт. в [9] получали значения CBR от 8,68 до
26,9 % для комбинаций золы-уноса и ЗШС. Это частично подтверждает Pandian [12], которая исследовала CBR отвальных шлаков, золы-уноса и топливного шлака при насыщении
их водой и без насыщения. Полученные нами значения CBR сопоставимы с данными [9,
12, 47] для ЗШС другого генезиса при схожей степени уплотнения.

Рис. 2. Зависимость CBR от степени увлажнения:
– Новочеркасская ГРЭС; – Омская ТЭЦ-4; – Апатитская ТЭЦ; – Серовская ГРЭС
Fig. 2. Dependence of CBR on the degree of moisture:
– Novocherkasskaya PP; – Omsk TPP-4; – Apatity TPP; – Serovskaya PP

3.3. Модуль деформации
Результаты определения модуля деформации, полученного по ветви первичного и вторичного нагружения при уровне напряжений 100–200 кПа, приведены в табл. 3.
Таблица 3
Результаты определения модуля деформации
Table 3
Deformation modulus results
Источник золошлаковой смеси
Омская ТЭЦ-4
Новочеркасская ГРЭС
Серовская ГРЭС
Апатитская ТЭЦ

32

Модуль деформации, МПа
1-я ветвь
2-я ветвь
4,9
11,3
5,8
13,1
3,9
8,2
4,8
11,1

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

4. Обсуждение
4.1. Сопоставление максимальной плотности скелета грунта
и оптимальной влажности по методам СоюзДорНИИ и Проктора
Анализ полученных данных и результатов ранее проведенных исследований (см. табл. 2)
показывает, что есть корреляции между максимальной плотностью скелета грунта и оптимальной влажностью, полученными по методам СоюзДорНИИ и Проктора. Эти корреляции
имеют ярко выраженный линейный характер и приведены на рис. 3.

а

б

Рис. 3. Корреляции между: а – оптимальными влажностями различных ЗШС;
б – максимальными плотностями скелета грунта различных ЗШС
Fig. 3. Correlations between: a – optimal moisture content; b – maximum dry density

Предварительно можно говорить о некоторой эмпирической связи для параметров,
полученных по различным методам, которые выведены на основе текущего исследования
и приведены ниже:
WP  0,39  WS  6,03,

(1)

ρ P  0,81  ρ S  0, 42 У ,

(2)

где Wp – оптимальная влажность по методу Проктора; Ws – оптимальная влажность по методу СоюзДорНИИ; ρp – максимальная плотность скелета грунта по методу Проктора; ρs –
максимальная плотность скелета грунта по методу СоюзДорНИИ.
4.2. Калифорнийское число несущей способности (CBR)
Результаты указывают на однозначно положительное влияние степени уплотнения на
CBR для всех представленных ЗШС, а также слабое влияние химического состава на свойства ЗШС, относящихся к классу F (кислым ЗШС). Однако не прослеживается ярко выраженной зависимости между плотностью и величиной СBR (рис. 4) различных типов ЗШС.
Это в первую очередь может говорить о влиянии прочих факторов на CBR.
33

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

Рис. 4. Зависимость CBR от плотности скелета грунта
Fig. 4. Dependence CBR on soil skeleton densityю

Как и в работе [33], не было обнаружено четкой корреляции между плотностью сухого
грунта и CBR, что говорит о необходимости провести дополнительные исследования для
определения CBR различных ЗШС и установить возможность корреляции с другими параметрами (степень уплотнения, влажность, зерновой состав).
Значения CBR, полученные в ходе исследования, показывают, что ЗШС имеют несущую способность не ниже, чем у прочих природных грунтов, которые были ранее изучены
в работах [31–36]. Вероятно, это связано с влиянием при испытаниях на CBR прочностных
характеристик материала.
Также полученные значения были выше, чем в работе [23], что, по-видимому, говорит
о получении заниженных значений CBR при использовании трамбовки от прибора СоюзДорНИИ по сравнению с методом Проктора.
4.3. Сопоставление калифорнийского числа несущей способности (CBR)
и модуля деформации
Сопоставление данных по определению CBR и модулей деформации не позволяет говорить о наличии четкой корреляции между этими параметрами для золошлаковых материалов различного генезиса, о которой говорится в работах применительно к природным
грунтам [39, 42–45] (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость модуля деформации от калифорнийского числа несущей способности:
– ветвь первичного нагружения; – ветвь вторичного нагружения
Fig. 5. Dependence of the deformation modulus on the California bearing ratio:
– primary loading; – secondary loading
34

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

Результаты испытаний указывают на некоторую зависимость между плотностью ЗШС
и модулем упругости, что отражено на рис. 6. Это говорит о влиянии на CBR не только
деформационных характеристик, но и других параметров материала.

Рис. 6. Зависимость модуля деформации от плотности скелета грунта:
– ветвь первичного нагружения; – ветвь вторичного нагружения
Fig. 6. Dependence of the deformation modulus on the dry density of the soil:
– primary loading; – secondary loading

Эти результаты говорят о необходимости дополнительного сопоставления прочностных характеристик исследованных ЗШС и параметра CBR.
Выводы
1. Связь между максимальной плотностью скелета грунта и оптимальной влажностью
золошлаковых смесей различного генезиса, полученных по методу СоюзДорНИИ и Проктора, ярко выражена и описывается линейной зависимостью.
2. Рост плотности, хотя и ведет к повышению CBR, не имеет корреляции со значениями плотности сухого грунта при изучении ЗШС различного генеза. Однако при рассмотрении конкретного золошлакового материала положительно влияет на CBR (рост составляет
1,07–1,35 % на 0,01 ед. коэффициента уплотнения).
3. Модуль деформации не имеет статистически значимой корреляции (R2 < 10 %) с CBR
при изучении ЗШС различного генеза. Однако имеется ярко выраженная связь между модулями деформации и плотностью скелета грунта (R2 > 98 %).
4. Значения CBR золошлаковых смесей класса F, исследованных в работе, показывают
значения выше, чем у ряда природных грунтов, причем одно из наиболее рациональных
объяснений этому – повышенные значения угла внутреннего трения.
5. Следует отметить, что требуются более объемные исследования этой тематики для
определения причин повышенного CBR и изучения факторов, влияющих на него.
Библиографический список
1. Digioia A., Nuzzo W. Fly ash as a structural fill // Journal of the Power Division. – 1970. –
Vol. 98, No 1. – P. 77–92.
2. Gray D.H., Lin Y.K. Engineering properties of compacted fly ash // J. Soil Mech. Found.
Div. – 1972. – Vol. 98, No 4. – P. 361–380.
35

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

3. Engineering behaviour of a low carbon, pozzolanic fly ash and its potential as a
construction fill / B. Indraratna [et al.] // Can. Geotech. J. – 1991. – Vol. 28, No 4. – P. 542–555.
DOI: 10.1139/T91-070
4. Singh R.S., Panda A.P. Utilization of fly ash in geotechnical construction // Proc. Indian
Geotechnical Conf. – Madras, 1996. – P. 547–550.
5. Marto A., Awang A.M., Mahir Makhtar A. Compaction characteristics and permeability
of tanjung bin coal ash mixtures // International Conference on Environment Science and
Engineering IPCBEE. – Singapore: IACSIT Press, 2011. – No 8. – P. 134–137.
6. Engineering characteristics of tanjung bin coal ash / A. Marto [et al.] // Electron. J. Geotech.
Eng. – 2010. – Vol. 15. – P. 1117–1129.
7. Pal S., Ghosh A. Shear strength behaviour of indian fly ashes // Indian Geotechnical
Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE). – 2009. – P. 763–778.
8. Jakka R.S., Ramana G.V., Datta M. Shear behaviour of loose and compacted pond ash //
Geotech. Geol. Eng. – 2010. – Vol. 28, No 6. – P. 763–778.
9. Kumar D., Kumar N., Gupta A. Geotechnical properties of fly ash and bottom ash
mixtures in different proportions // Int. J. Sci. Res. – 2014. – Vol. 3, No 9. – P. 1487–1494.
10. Mohanty S., Patra N.R. Geotechnical characterization of Panki and Panipat pond ash in India //
Int. J. Geo-Engineering. – 2015. – Vol. 6, No 1. – P. 1–18. DOI 10.1186/s40703-015-0013-4
11. Properties and use of fly ashes for embankments / J.P. Martin [et al.] // J. Energy Eng.
American Society of Civil Engineers. – 1990. – Vol. 116, No 2. – P. 71–86.
12. Pandian N.S.P. Fly ash characterization with reference to geotechnical applications //
Indian Geotechnical Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE). –
2005. – P. 189–216.
13. Tiwari S.K., Ghiya A. Strength behavior of compacted fly ash, bottom ash and their
combinations // Electron. J. Geotech. Eng. – 2013. – Vol. 18. – P. 3106.
14. Kim B., Prezzi M., Salgado R. Geotechnical properties of fly and bottom ash mixtures
for use in highway embankments // J. Geotech. Geoenvironmental Eng. 2005. – Vol. 131, No 7. –
P. 914–924. DOI: 10.1061/ (ASCE) 1090-0241 (2005) 131: 7 (914)
15. Gimhan P.G.S., Disanayaka J.P.B., Nasvi M.C.M. Geotechnical engineering properties
of fly ash and bottom ash: use as civil engineering construction material // Eng. J. Inst. Eng. Sri
Lanka. Sri Lanka Journals Online (JOL). – 2018. – Vol. 51, No 1. – P. 49. DOI: http://
doi.org/10.4038/engineer.v51i1.7287
16. Muhunthan B., Taha R., Said J. Geotechnical engineering properties of incinerator ash
mixes // J. Air Waste Manag. Assoc. – 2004. – Vol. 54, No 8. – P. 985–991. DOI: 10.1080/
10473289.2004.10470959
17. Балюра М.В. Исследование строительных свойств золы Томской ГРЭС-2 // Проблемы
гидрогеологии, инженерной геологии, оснований и фундаментов: сб. науч. тр. – Томск: Изд-во
ТГУ, 1988. – C. 97–104.
18. Фурсов В.В., Балюра М.В. Исследование морозоустойчивости золошлаковых отходов тепловых электростанций для целей строительства // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2013. – № 1. – C. 242–252.
19. Дьяконов П.Ю. Утилизация отходов теплоэнергетики в дорожном строительстве //
Вестник МГСУ. – 2012. – No 8. – C. 175–180. DOI: 10.22227/1997-0935.2012.8.175-180
20. Иванов Е.В. Обоснование применения золошлаковых смесей для строительства
земляного полотна с учетом водно-теплового режима: дис. … канд. техн. наук. – Омск,
2014. – 165 c.
36

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

21. Иванов Е., Исаков А., Сиротюк В. Экспериментальное исследование и математическое моделирование промерзания земляного полотна из золошлаковой смеси // Вестник
Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2013. – № 3 (31). –
C. 71–76.
22. Сиротюк В.В., Иванов Е.В., Шевцов В.Р. Результаты мониторинга опытного участка
земляного полотна автодороги из золошлаковой смеси // Золошлаки ТЭС: удаление,
транспортировка, переработка, складирование: материалы IV Междунар. науч.-практ. сем. –
М.: Изд. дом МЭИ, 2012. – C. 85–88.
23. Dolgih G. V, Ignatov V.F., Utkin V.A. Parameters of strength and deformability of ash
and slag mixture of Ekibastuz coals // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. – No 687. –
P. 044037. DOI: 10.1088/1757-899X/687/4/044037
24. A study of multilayer soil-fly ash layered system under cyclic loading / Khan [et al.] //
Int. J. Civ. Eng. 2008. – Vol. 6, – No 2. – P. 73–89.
25. Prabakar J., Dendorkar N., Morchhale R.K. Influence of fly ash on strength behavior of
typical soils // Constr. Build. Mater. 2004. – Vol. 18, No 4. – P. 263–267.
26. Investigation and design of a fly ash road embankment in India by CPT / A.K. Sinha [et al.] //
2nd International Symposium on Cone Penetration Testing. 2009. – P. Paper No. 3–49.
27. Gruchot A., Zydroń T. Impact of a test method on the undrained shear strength of a
chosen fly ash // J. Ecol. Eng. Polish Society of Ecological Engineering (PTIE), 2016. – Vol. 17,
No 4. – P. 41–49. DOI: 10.12911/22998993/63955
28. Ossowski R., Gwizdała K. Mechanical Properties of a Dike Formed from a Soil-ash Composite // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 172. – P. 816–822. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.129
29. Sikora Z., Ossowski R. Geotechnical aspects of dike construction using soil-ash composites //
Procedia Engineering. – 2013. – Vol. 57. – P. 1029–1035. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.04.130
30. Bałachowski L., Sikora Z. Мechanical properties of bottom ash – dredged material
mixtures in laboratory tests // Stud. Geotech. Mech. – 2014. – Vol. 35, No 3. – P. 3–11. DOI:
10.2478/sgem-2013-0026
31. Jayamali K.V.S.D., Nawagamuwa U.P. Empirical Correlations Between CBR and Index
Properties for Sri Lankan Soils // International conference on Geotechnical Engineering. 2015. –
P. 189–192.
32. Correlation Of CBR Value With Properties Of Red Soil / A. John [et al.] // Int. Res. J. Eng.
Technol. 2017. – Vol. 4, No 3. – P. 2042–2044.
33. Sandhya Rani, Nagaraj. Prediction of CBR Value with Soil Index Properties; Case
Study on Yadadri Region // Int. J. Latest Eng. Manag. Res. – 2017. – Vol. 02. – P. 9–12. DOI:
10.1007/s12594-020-1409-0
34. Kumar K.S.P, Nanduri R.K., Kumar N.D. Validation of predicted California Bearing
Ratio Values from different correlations // Am. J. Eng. Res. 2014. – Vol. 3, No 8. – P. 344–352.
35. Rakaraddi P.G., Gomarsi V. Establishing relationship between CBR with different soil
properties // Int. J. Res. Eng. Technol. 2015. – Vol. 4, No 2. – P. 182–188.
36. Yashas M.S.R., Harish M.S.N., Muralidhara H.R. Effect of California Bearing Ratio on
the properties of soil // Am. J. Eng. Res. AJER, 2016. – No 5. – P. 28–37.
37. Казанцев В.С. Определение поправочных коэффициентов к компрессионному модулю деформации пылевато-глинистых элювиальных, неогеновых и палеогеновых грунтов
континентального генезиса Челябинской области // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Строительство и архитектура. – 2007. – № 14 (86). – С. 38–43.
37

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

38. El-sayed Abdelfattah E. Estimation of Guide Values for the Modulus of Elasticity of Soil //
Bull. Fac. Eng. – 1991. – Vol. 19, – No 1. – P. 1–7.
39. Семенова Т.В., Долгих Г.В., Полугородник Б.Н. Применение калифорнийского
числа несущей способности и динамического конусного пенетрометра для оценки качества
уплотнения грунта // Вестник СибАДИ. 2013. – № 1. – C. 59–66.
40. Heukelom W., Foster C.R. Dynamics Testing of Pavements // J. Soil Mech. Found. Div.
ASCE, 1960. – Vol. 86. – P. 1–28.
41. Heukelom W., Klomp A. Dynamic testing as a means of controlling pavements during
and after construction // 1st Int. Conf. Struct. Des. Asph. Pavements. 1962. – Vol. 203, No 1.
42. Green J.L., Hall J.W. Nondestructive Vibratory Testing of Airport Pavements Volume I:
Experimental Test Results and Development of Evaluation Methodology and Procedure. Federal
Aviation Administration Report No. FAA-RD-73-205-1. Washington, 1975. 214 p.
43. Witczak M.W., Qi X., Mirza M.W. Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHTO
Design Procedure // J. Transp. Eng. American Society of Civil Engineers, 1995. – Vol. 121,
No 3. – P. 273–282.
44. The structural design of bituminous roads / W.D. Powell [et al.] // TRRL LABORATORY
REPORT. Wokingham, Berkshire United Kingdom, 1984. – No 1115. 62 p.
45. Putri E.E., Kameswara Rao V.N.S., Mannan M.A. Evaluation of Modulus of Elasticity
and Modulus of Subgrade Reaction of Soils Using CBR Test // J. Civ. Eng. Res. Scientific and
Academic Publishing, 2012. – Vol. 2, No 1. – P. 34–40. doi: 10.5923/j.jce.20120201.05
46. Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures
Final Document Appendix CC-1: Correlation of CBR Values with Soil Index Properties NCHRP.
Illinois, 2001. 219 p.
47. Toth P.S., Chan H.T., Cragg C.B. Coal ash as structural fill, with special reference to Ontario
experience // Can. Geotech. J. 1988. – Vol. 25, No 4. – P. 694–704. https://doi.org/10.1139/t88-080
References
1. Digioia A., Nuzzo W. Fly ash as a structural fill. Journal of the Power Division, 1970,
vol. 98, no 1, pp. 77–92.
2. Gray D.H., Lin Y.K. Engineering properties of compacted fly ash. J. Soil Mech. Found.
Div., 1972, vol. 98, no. sm4, pp. 361–380.
3. Indraratna B. et al. Engineering behaviour of a low carbon, pozzolanic fly ash and its
potential as a construction fill. Can. Geotech. J., 1991, vol. 28, no. 4, pp. 542–555. DOI:
10.1139/T91-070.
4. Singh R.S., Panda A.P. Utilization of fly ash in geotechnical construction. Proc. Indian
Geotechnical Conf, Madras. 1996, pp. 547–550.
5. Marto A., Awang A.M., Mahir Makhtar A. Compaction characteristics and permeability
of tanjung bin coal ash mixtures. International Conference on Environment Science and Engineering IPCBEE, Singapore, IACSIT Press, 2011, no. 8, pp. 134–137.
6. Marto A. et al. Engineering characteristics of tanjung bin coal ash. Electron. J. Geotech.
Eng., 2010, vol. 15, pp. 1117–1129.
7. Pal S., Ghosh A. Shear strength behaviour of indian fly ashes. Indian Geotechnical Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE), 2009, pp. 763–778.
8. Jakka R.S., Ramana G.V., Datta M. Shear behaviour of loose and compacted pond ash.
Geotech. Geol. Eng.,2010, vol. 28, no. 6, pp. 763–778.
38

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

9. Kumar D., Kumar N., Gupta A. Geotechnical Properties of Fly Ash and Bottom Ash Mixtures in Different Proportions. Int. J. Sci. Res., 2014, vol. 3, no. 9, pp. 1487–1494.
10. Mohanty S., Patra N.R. Geotechnical characterization of Panki and Panipat pond ash in
India. Int. J. Geo-Engineering. 2015, vol. 6, no. 1, pp. 1–18. DOI 10.1186/s40703-015-0013-4.
11. Martin J.P. et al. Properties and Use of Fly Ashes for Embankments. J. Energy Eng.
American Society of Civil Engineers, 1990, vol. 116, no. 2, pp. 71–86.
12. Pandian N.S.P. Fly ash characterization with reference to geotechnical applications.
Indian Geotechnical Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE).
2005, pp. 189–216.
13. Tiwari S.K., Ghiya A. Strength behavior of compacted fly ash, bottom ash and their
combinations. Electron. J. Geotech. Eng., 2013, vol. 18, pp. 3106.
14. Kim B., Prezzi M., Salgado R. Geotechnical properties of fly and bottom ash mixtures
for use in highway embankments. J. Geotech. Geoenvironmental Eng., 2005, vol. 131, no. 7,
pp. 914–924. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:7 (914).
15. Gimhan P.G.S., Disanayaka J.P.B., Nasvi M.C.M. Geotechnical engineering properties of fly ash and bottom ash: use as civil engineering construction material. Eng. J. Inst.
Eng. Sri Lanka. Sri Lanka Journals Online (JOL), 2018, vol. 51, no. 1, pp. 49. DOI: http:
//doi.org/10.4038/engineer.v51i1.7287.
16. Muhunthan B., Taha R., Said J. Geotechnical engineering properties of incinerator
ash mixes. J. Air Waste Manag. Assoc., 2004, vol. 54, no. 8, pp. 985–991. DOI:
10.1080/10473289.2004.10470959.
17. Balyura M.V. Issledovaniye stroitel'nykh svoystv zoly Tomskoy GRES-2 [Investigation
of the construction properties of ash from Tomsk GRES-2]. Problemy gidrogeologii, inzhenernoy
geologii, osnovaniy i fundamentov: sb. nauch. tr. Tomsk, TGU, 1988, pp. 97–104.
18. Fursov V.V., Balyura M.V. Issledovaniye morozoustoychivosti zoloshlakovykh otkhodov
teplovykh elektrostantsiy dlya tseley stroitel'stva [Research of frost resistance of ash and slag waste
of thermal power stations for construction purposes]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo
arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta, 2013, vol. 1, pp. 242–252.
19. D'yakonov P.Y. Utilizatsiya otkhodov teploenergetiki v dorozhnom stroitel'stve [Using
waste products of heat-and-power engineering in road building ]. Vestnik MGSU, 2012, no. 8,
pp. 175–180. DOI: 10.22227/1997-0935.2012.8.175-180.
20. Ivanov Ye.V. Obosnovaniye primeneniya zoloshlakovykh smesey dlya stroitel'stva zemlyanogo polotna s uchetom vodno-teplovogo rezhima [Justification of the use of ash and slag
mixtures for the construction of a roadbed, taking into account the water-thermal regime].
Ph.D. thesis. Omsk, 2014, 165 p.
21. Ivanov E., Isakov A., Sirotyuk V. Eksperimental'noye issledovaniye i matematicheskoye
modelirovaniye promerzaniya zemlyanogo polotna iz zoloshlakovoy smesi [Experimental study
and mathematical modeling of road bed freezing made of ash mixture]. Vestnik Sibirskoy gosudarstvennoy avtomobil'no-dorozhnoy akademii, 2013, vol. 3 (31), pp. 71–76.
22. Sirotyuk V.V., Ivanov E.V., Shevtsov V.R. Rezul'taty monitoringa opytnogo uchastka
zemlyanogo polotna avtodorogi iz zoloshlakovoy smesi [The results of monitoring the experimental section of the roadbed of the road from the ash-and-slag mixture]. Materialy IV Mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo seminara “Zoloshlaki TES: udaleniye, transportirovka, pererabotka, skladirovaniye”. Moscow, Izdatel'skiy dom MEI, 2012, pp. 85–88.
39

Lunev A.A., Iavinskii A.V. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 26-41

23. Dolgih G. V, Ignatov V.F., Utkin V.A. Parameters of strength and deformability of ash
and slag mixture of Ekibastuz coals. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 2019, no. 687, pp. 044037.
DOI: 10.1088/1757-899X/687/4/044037.
24. Khan et al. A study of multilayer soil-fly ash layered system under cyclic loading. Int. J.
Civ. Eng., 2008, vol. 6, no. 2, pp. 73–89.
25. Prabakar J., Dendorkar N., Morchhale R.K. Influence of fly ash on strength behavior of
typical soils. Constr. Build. Mater., 2004, vol. 18, no. 4, pp. 263–267.
26. Sinha A.K. et al. Investigation and design of a fly ash road embankment in India by CPT.
2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, 2009, pp. 3–49.
27. Gruchot A., Zydroń T. Impact of a test method on the undrained shear strength of a chosen fly ash. J. Ecol. Eng. Polish Society of Ecological Engineering (PTIE), 2016, vol. 17, no. 4,
pp. 41–49. DOI: 10.12911/22998993/63955.
28. Ossowski R., Gwizdała K. Mechanical properties of a dike formed from a soil-ash composite. Procedia Engineering, 2017, vol. 172, pp. 816–822. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.129.
29. Sikora Z., Ossowski R. Geotechnical aspects of dike construction using soil-ash composites. Procedia Engineering, 2013, vol. 57, pp. 1029–1035. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.04.130.
30. Bałachowski L., Sikora Z. Мechanical properties of bottom ash – dredged material mixtures in laboratory tests. Stud. Geotech. Mech. Walter de Gruyter GmbH, 2014, vol. 35, no. 3,
pp. 3–11. DOI: 10.2478/sgem-2013-0026.
31. Jayamali K.V.S.D., Nawagamuwa U.P. Empirical Correlations Between CBR and Index
Properties for Sri Lankan Soils. International Conference on Geotechnical Engineering, 2015,
pp. 189–192.
32. John A. et al. Correlation of CBR value with properties of red soil. Int. Res. J. Eng.
Technol., 2017, vol. 4, no. 3, pp. 2042–2044.
33. Sandhya Rani, Nagaraj. Prediction of CBR value with soil index properties; case study on
Yadadri Region. Int. J. Latest Eng. Manag. Res., 2017, vol. 02, pp. 9–12. DOI: 10.1007/s12594020-1409-0.
34. Kumar K.S.P, Nanduri R.K., Kumar N.D. Validation of predicted California Bearing Ratio values from different correlations. Am. J. Eng. Res., 2014, vol. 3, no. 8, pp. 344–352.
35. Rakaraddi P.G., Gomarsi V. Establishing relationship between CBR with different soil
properties. Int. J. Res. Eng. Technol., 2015, vol. 4, no. 2, pp. 182–188.
36. Yashas M.S.R., Harish M.S.N., Muralidhara H.R. Effect of California Bearing Ratio on
the properties of soil. Am. J. Eng. Res., 2016, no. 5, pp. 28–37.
37. Kazantsev V.S. Opredeleniye popravochnykh koeffitsiyentov k kompressionnomu
modulyu deformatsii pylevato-glinistykh elyuvial'nykh, neogenovykh i paleogenovykh gruntov
kontinental'nogo genezisa Chelyabinskoy oblasti [Determination of correction factors for the
compression modulus of deformation of silty-clayey eluvial, Neogene and Paleogene soils of
continental genesis in the Chelyabinsk region] Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo
universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura, 2007, no. 14 (86), pp. 38–43.
38. El-sayed Abdelfattah E. Estimation of guide values for the modulus of elasticity of soil.
Bull. Fac. Eng., 1991, vol. 19, no. 1, pp. 1–7.
39. Semenova T.V., Dolgikh G.V., Polugorodnik B.N. Primeneniye kaliforniyskogo chisla
nesushchey sposobnosti i dinamicheskogo konusnogo penetrometra dlya otsenki kachestva uplotneniya grunta [California application number of carrying capacity and dynamic cone penetrometry to assess the quality of compacted soil]. Vestnik SibADI, 2013, vol. 1, pp. 59–66.
40

Лунёв А.А., Явинский А.В. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 26–41

40. Heukelom W., Foster C.R. Dynamics Testing of Pavements. J. Soil Mech. Found. Div.
ASCE, 1960, vol. 86, pp. 1–28.
41. Heukelom W., Klomp A. Dynamic testing as a means of controlling pavements during
and after construction. 1st Int. Conf. Struct. Des. Asph. Pavements, 1962, vol. 203, no. 1.
42. Green J.L., Hall J.W. Nondestructive vibratory testing of airport pavements. Vol. I: Experimental Test Results and Development of Evaluation Methodology and Procedure. Federal Aviation
Administration Report No. FAA-RD-73-205-1. Washington, 1975. 214 p.
43. Witczak M.W., Qi X., Mirza M.W. Use of nonlinear subgrade modulus in AASHTO
design procedure. J. Transp. Eng. American Society of Civil Engineers, 1995, vol. 121, no. 3,
pp. 273–282.
44. Powell W.D. et al. The structural design of bituminous roads. TRRL LABORATORY
REPORT. Wokingham, Berkshire United Kingdom, 1984. no. 1115. 62 p.
45. Putri E.E., Kameswara Rao V.N.S., Mannan M.A. Evaluation of modulus of elasticity
and modulus of subgrade reaction of soils using CBR test. J. Civ. Eng. Res. Scientific and Academic Publishing, 2012. vol. 2, no. 1, pp. 34–40. doi: 10.5923/j.jce.20120201.05.
46. Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures
Final Document Appendix CC-1: Correlation of CBR Values with Soil Index Properties NCHRP.
Illinois, 2001. 219 p.
47. Toth P.S., Chan H.T., Cragg C.B. Coal ash as structural fill, with special reference to Ontario
experience. Can. Geotech. J., 1988, vol. 25, no. 4, pp. 694–704. https://doi.org/10.1139/t88-080.

41

Муратова В.А., Фунтяева В.В., Зверев О.М. Мобильный пневмотранспортер для уборки снега и мусора с крыш и придомовых территорий // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 42–50. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.04
Muratova V.A., Funtyaeva V.V., Zverev O.M. Mobile pneumatic transporter for snow and garbage removal from roofs and
house areas. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 42-50. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.04

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.04
УДК 697.911, 692.4, 621.6-1/-9
МОБИЛЬНЫЙ ПНЕВМОТРАНСПОРТЕР ДЛЯ УБОРКИ СНЕГА И МУСОРА
С КРЫШ И ПРИДОМОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ 
В.А. Муратова, В.В. Фунтяева, О.М. Зверев
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 03 марта 2021
Принята: 25 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Уборка снега с крыш и придомовых территорий актуальна для Пермского
края в зимний период. В статье рассматривается мобильный пневмотранспортер
для уборки мусора и снега, состоящий из вентилятора, загрузочного бункера,
эжекторной камеры, вибратора. Главная новизна установки заключается в использовании для транспортных воздуховодов полиэтиленовой пленки. Воздуховоды изготавливались пайкой горячим утюгом. В припусках на шов были сделаны
люверсы для подвешивания воздуховодов на трос при уборке снега с крыши.
В работе приведен расчет эжекционной воронки под вентилятор FS-2101/SP
220D. В качестве корпуса воронки использовался сантехнический двухраструбный
тройник диаметром 150 мм, в котором был сделан конфузор 100 мм. Поскольку
в литературе отсутствуют данные о коэффициенте сопротивления трения полиэтилена, на сорокаметровом воздуховоде были проведены измерения суммарных
потерь давления в системе от воронки до конечной точки разгрузки, зависимости
скорости воздушного потока и скорости всасывания из загрузочного бункера. После проведенных расчетов в тройник была добавлена камера смешения диаметром 125 мм.
Пневмотранспортер продемонстрировал возможность перемещать снег на
3
расстояние до 40 м со скоростью 10 м/с. Производительность по снегу 9 м /ч. При
уборке снега с крыши по воздуховоду, подвешенному с уклоном 1:4, снег может
скользить и без включенного вентилятора. Пневмотранспортер может использоваться в качестве погрузчика на высоту не менее 4 м. Преимущество нашего пневмотранспортера перед снегоуборщиками – электропривод вентилятора. Это позволяет хранить установку в подсобных помещениях жилого дома, не нарушая пожарную безопасность. Пленочные воздуховоды компактно сворачиваются в рулон для
хранения.

Ключевые слова:
пневмотранспорт, пневмотранспортер, уборка снега, полиэтиленовая
пленка, эжекционная воронка.

© ПНИПУ



Муратова Виктория Андреевна – студентка, e-mail: mva-98-vika@mail.ru.
Фунтяева Вероника Владимировна – студентка, e-mail: nikafunt573@mail.ru.
Зверев Олег Михайлович – кандидат технческих наук, доцент, e-mail: ckko-smt2@pstu.ru.
Viktoriia A. Muratova – Student, e-mail: mva-98-vika@mail.ru.
Veronika V. Funtyaeva – Student, e-mail: nikafunt573@mail.ru).
Oleg M. Zverev – Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, e-mail: ckko-smt2@pstu.ru.

42

Муратова В.А., Фунтяева В.В., Зверев О.М. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 42–50

MOBILE PNEUMATIC TRANSPORTER FOR SNOW AND GARBAGE REMOVAL
FROM ROOFS AND HOUSE AREAS
V.A. Muratova, V.V. Funtyaeva, O.M. Zverev
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 03 March 2021
Accepted: 25 May 2021
Published: 13 July 2021

Snow removal from roofs and near-house territories is relevant for the Perm Territory in the winter. The article discusses a mobile pneumatic transporter for garbage and
snow removal consisting of a fan, a loading bin, an ejector chamber, and a vibrator. The
main novelty of the plant is the use of polyethylene film for transport ducts. Air ducts were
made by soldering with a hot iron. In the suture allowances, sutures were made to hang
air ducts on a cable when removing snow from the roof. The calculation of the ejection
funnel for the fan FS-2101/SP 220D is given in the work. As the funnel body, a plumbing
two-rib tee with a diameter of 150 mm was used, in which a confuser of 100 mm was
made. Since there is no data in the literature on the coefficient of friction of polyethylene,
measurements of the total pressure losses in the system from the funnel to the final point
of unloading, the dependence of the air flow rate and the suction rate from the loading
hopper were made on the forty-meter air duct. After the calculations, a mixing chamber
with a diameter of 125 mm was added to the tee.
The pneumatic transporter demonstrated the ability to move snow to a distance of
40 meters at a speed of 10 m/s. Snow capacity is 9 cubic meters per hour. When removing snow from the roof along the air duct suspended with a slope of 1: 4, the snow can
slide without the fan turned on. The pneumatic transporter can be used as a loader to a
height of at least 4 m. The advantage of our pneumatic transporter over snowplows is the
electric fan drive. This allows you to store the installation in the utility rooms of a residential building, without violating fire safety. The film ducts are compactly folded into a storage roll.

Keywords:
pneumatic transport, pneumatic transporter, snow removal, polyethylene
film, ejection funnel.

© PNRPU

Введение
Несвоевременная уборка снега с крыш может привести к образованию сосулек и наледей, повышенным нагрузкам на конструкции, повреждению кровельного материала и карнизов. Сбрасывание снега при традиционном удалении лопатой повреждает выступающие
элементы фасада и крыши пристроек. Рядом со зданием образуется снежный вал, который
потом тоже приходится убирать. Для решения проблемы мы предлагаем пневмотранспортную установку для уборки снега с крыши [1], которая мобильна и проста в работе, позволяет убрать снег сразу в кузов автомобиля или в место удобного складирования.
Пневмотранспортирование давно используется для перемещения сыпучих грузов [2],
но никто не будет делать рядом со зданием систему нагнетательных трубопроводов только
для того, чтобы 1–2 раза за зиму убрать снег. Целью работы было создание легко переносимой установки и пневмонагнетательных трубопроводов, которые можно быстро смонтировать в любом месте, а потом демонтировать.
Обзор технологий
Использовать сжатый воздух для уборки снега с крыш предлагается во многих работах. Это может быть струя воздуха от компрессора, гибким шлангом которого управляет
оператор, передвигающийся по коньку [3], либо целая автоматическая система сдува снега
с названием «Крыша» [4]. Мы проверили патенты [3, 4] экспериментально: компрессором
43

Muratova V.A., Funtyaeva V.V., Zverev O.M. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 42-50

мощностью 1,8 кВт и производительностью 16 м3/ч на сдувание снега толщиной 5 см с модельной крыши площадью 1,5 м2 ушло целых 4 мин 20 с (https://youtu.be/LXP_48tjuzw) [5].
Резко увеличить производительность по воздуху можно, используя вместо компрессора
вентилятор, это и предлагается в работах [6–8]. Действительно, воздуходувкой Echo ES-2100
мощностью 0,51 кВт и производительностью по воздуху 540 м3/ч мы сдули снег с модельной крыши уже за 60 с (https://youtu.be/MU0wgOZlKbM). Но все равно это заведомо медленнее, чем лопатой. И самое главное – и компрессор, и воздуходувка отбрасывают снег
максимум на 1,5 м. При продвижении вдоль крыши будет накапливаться снежный вал, который отбросить все труднее.
Другое название воздуходувки – садовый пылесос. Она используется, в том числе, для
сбора мусора и листьев, т.е. может собрать мусор (или снег) и отбросить его далеко, если
к ней добавить воздуховод (пневмотранспортный трубопровод). Так появилась идея использования пневмотранспорта для уборки снега. Но в садовом пылесосе всасываемый
воздух с мусором проходит через вентилятор (крыльчатку), снег может сработать как абразив, что приведет к быстрому износу лопастей. Поэтому было принято решение использовать эжекционную воронку.
Разработка пневмотранспортера
Первую модель пневмотранспортера мы изготовили на базе старого пылесоса «Ракета», и предназначалась она для проверки самой идеи пневмотранспортирования и первой
попытки использования разборного трубопровода и трубопровода из воздухонепроницаемой ткани. Разборные секции – две сантехнические трубы (50 мм) длиной по 2 м, третью
секцию склеили из полиэтиленовой пленки. Функцию эжекционной воронки выполнял
тройник, часть которого на входе была перекрыта клинышком из пеноплекса для создания
эффекта всасывания. Испытания, проведенные на опилках, показали, что использовать тканевые воздуховоды можно. Но производительность установки в первую очередь определяется быстротой поступления сыпучего материала в загрузочное отверстие, приходилось
стучать по тройнику молотком (https://youtu.be/sxmZ7qwunX0). С помощью вибраций
можно значительно ускорить движение снега вниз [9].
Прототипом для заявки на полезную модель выбрана нагнетательная пневмотранспортная установка [10] с вибраторами направленного действия. Нам вибраторы в первую
очередь были нужны для лучшего ссыпания транспортируемого материала из загрузочного
бункера в эжекторную камеру.
Патентование пневмотранспортной установки для уборки снега с крыши [11] (рис. 1)
проходило одновременно с ее изготовлением (рис. 2). Подробный отчет об испытаниях приведен в работах [12, 13]. Главные выводы: снег можно транспортировать по горизонтали на
расстояние как минимум 18 м, вверх как минимум на 2 м, тканевые воздуховоды компактно
сворачиваются в рулоны. При изготовлении и испытаниях установка была усовершенствована. Загрузочный бункер был изготовлен съемным, секции тканевых воздуховодов соединялись не через бандажи, а замками-молниями. Мы отказались от питателя в пользу эжекторной камеры. При изготовлении воздуховодов из ткани остается припуск на шов, поэтому
возникла идея разместить в нем люверсы для подвешивания воздуховодов к тросу. Эти усовершенствования были запатентованы [1] (рис. 3). Испытания выявили основной недостаток
второй установки – недостаточная производительность, обусловленная малой мощностью
(210 Вт) и недостаточным максимальным давлением (520 Па) вентилятора WNK 250/1.
44

Муратова В.А., Фунтяева В.В., Зверев О.М. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 42–50

Рис. 1. Пневмотранспортная
установка для уборки снега
с крыши [11]
Fig. 1. Pneumatic transport
installation for snow removal
from the roof [11]

Рис. 2. «Реальная» пневмотранспортная установка для
уборки снега с крыши
Fig. 2. «Real» pneumatic
transport installation for snow
removal from the roof

Рис. 3. Пневмотранспортная
установка для уборки снега
с крыши [1]
Fig. 3. Pneumatic transport
installation for snow removal
from the roof [1]

Для третьей модели мобильного пневмотранспортера (рис. 4) мы использовали центробежный вентилятор FS-2101/SP 220D мощностью 750 Вт, производительностью до
1600 м3 воздуха в час, с максимальным давлением 1600 Па. Диаметр перехода с выходного
патрубка вентилятора 160 мм, это позволило изготовить эжекторную камеру из пластикового канализационного двухраструбного тройника с внешним диаметром 160 мм (внутренний 150 мм), а не 110 мм – как у предыдущей установки. Увеличив диаметр входного
отверстия загрузочного бункера в 1,5 раза, мы увеличили площадь в 2,25 раза. Тройник
установлен на площадке с четырьмя пружинами, под которой прикреплен вибратор (электродвигатель с грузом-дебалансом, частота 2700 об./мин).
Секции нагнетательного воздуховода (см. рис. 2) были изготовлены из плащевой мембраны Fitto. Но «плащевка» – материал дорогой, поэтому было принято решение попробовать в качестве материала воздуховодов парниковую полиэтиленовую пленку толщиной
240 мкм, которая в 20 раз дешевле плащевой ткани. Самым простым и надежным способом
соединения полиэтилена является сварка [14]. Сварку краев воздуховодов производили разогретым утюгом через бумагу и на бумаге. Было изготовлено 4 секции по 10 м и 3 секции
по 3 м. Прикрепить замки молнии к пленке трудно, поэтому секции воздуховодов соединялись через бандажи: один конец крепился к трубе из оцинковки 160 мм и длиной 70 мм
сантехническим скотчем, конец другого надевался сверху и стягивался хомутом (рис. 5).

Рис. 4. Мобильный пневмотранспортер ПТМ-3
Fig. 4. Mobile pneumatic transporter PTM-3

Рис. 5. Бандаж
Fig. 5. Bandage
45

Muratova V.A., Funtyaeva V.V., Zverev O.M. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 42-50

Рассчитать эжекционную воронку по стандартной методике, предложенной в работе [15],
не представлялось возможным, так как в формулы входит коэффициент сопротивления трения, который для воздуховодов из полиэтиленовой пленки не известен – таких воздуховодов
никто не делал. Кроме того, при сварке полиэтилен садится на шве и воздуховод получается
не прямым, а дугообразным, с морщинами у шва. Поэтому было решено воспользоваться
методикой расчета эжекционной воронки (рис. 6) для транспортировки опила [16], а исходные данные для расчета – суммарные потери давления в системе ΣΔр от воронки до конечной точки разгрузки – определить экспериментально.

Рис. 6. Схема к расчету эжекционной воронки
Fig. 6. Diagram for ejection funnel calculation

Рис. 7. Эжекторная камера
для определения потерь в воздуховоде
Fig. 6. Ejector chamber for determination
of duct losses

В двухраструбный тройник был вставлен конфузор со 150 до 100 мм, заканчивающийся посередине загрузочного отверстия (рис. 7). Сначала анемометром Testo 410-1 измерили
скорость воздуха на выходе и скорость всасывания над загрузочным отверстием при различных длинах воздуховода. Причем скорость на выходе измеряли с края воздуховода и на
его середине. Скорость на середине всегда была на 4–5 м/с больше, на графике приведена
средняя скорость (рис. 8).
По скорости можно определить реальный расход воздуха в сечении Б:
QБ = V · S = V · πR2 = 16 ∙ 3,14 ∙ 0,082 = 0,32 м3/с, или 1150 м3/ч.
Далее водяным манометром с помощью щупа (трубка 4 мм длиной 80 мм) через отверстия в бандажах измерили давление с края и посередине воздуховода. Давление у стенок
примерно на 50 Па больше. На графике (рис. 9) дано среднее давление.
Расчет эжекционной воронки
Давление на нулевой отметке в расчет брать нельзя – оно измерялось на расстоянии
всего лишь 0,16 м от конфузора. Рядом с конфузором, на его середине, отрицательное давление (разряжение) 400–500 Па. На 30 м воздуховода падение давления около 500 Па, т.е.
полное давление в сечении Б-Б НБ = ΣΔр = 500 Па. Взяв плотность воздуха при –10 С

2Н Б
2  500

 28 м/с.
ρ
1,342
Вывод: скорость в сечении Б-Б больше скорости в воздуховоде в 28/16 = 1,75 раза, значит,
диаметр сечения Б-Б меньше в 1,75  1,3 раза. Ближайший стандартный 125 мм.
ρ = 1,342 кг/м3, получим скорость воздуха в сечении Б-Б VБ 

46

Муратова В.А., Фунтяева В.В., Зверев О.М. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 42–50

Рис. 8. График зависимости
)
скорости на выходе (
)
и скорости всасывания (
от длины l воздуховода
Fig. 8. Graph of dependence of
) and suction
outlet speed (
) on length l of air duct
speed (

Рис. 9. График зависимости
давления р по длине l
воздуховода
Fig. 9. Graph of pressure p
by length l of air duct

Рис. 10. Эжекторная камера
в рабочей установке
Fig. 10. Ejector chamber
in operating unit

Задавшись максимальным коэффициентом подсоса воздуха через воронку K = 1,15
и коэффициентом полезного действия воронки  = 0,7, определяем полное давление в
Н
500
1,15  820 Па. Тогда скорость в сечении А-А
сечении А-А: Н А  Б K 
η
0,7

2Н A
2  820

 35 м/с . При расходе 0,32 м3/с площадь сечения А-А должна быть
ρ
1,342
2
91 см , а его диаметр (диаметр конфузора) – 106 мм.
После проведенных расчетов мы добавили в тройник камеру смешения диаметром
125 мм (рис. 10). После этого скорость всасывания выросла в 2,5–3 раза. Измеренная производительность установки составила 9 м3/ч, коэффициент смешения 9/1150  1/130.
VA 

Результаты испытаний ПТМ-3 (пневмотранспортер мобильный – модель 3)
Испытания установки проводились в январе–феврале 2021 г. В первую очередь проверили возможность транспортировки по горизонтали. Максимальная дальность 40 м. При
дальнейшем увеличении длины воздуховода пропадает эффект всасывания воздуха из горловины загрузочного бункера и снег начинает «фонтанировать». Опил транспортируется так
же успешно, как снег. По видео определили примерную скорость движения снега и опила –
около 10 м/с. Измеренная анемометром скорость воздуха на выходе сорокаметрового воздуховода без транспортировки снега – 13,4 м/с с краю, 18,5 м/с в середине воздуховода.
Для транспортировки с крыши в припуске на шов (месте сварки) одной из десятиметровых
секций через 1 м были установлены люверсы, за которые секцию подвесили к тросу (рис. 11).
Было обнаружено, что при уклоне 1:4 (14) снег по полиэтиленовому воздуховоду скатывается
и при выключенном вентиляторе, т.е. длина воздуховода может быть бесконечной.
Для проверки возможности использования пневмотранспортера в качестве погрузчика
использовали две трехметровые сантехнические трубы с внутренним 150 мм, установленные примерно под 45 (рис. 12). Снег и опил с деревянными включениями (кубики от
25 до 40 мм) летят на высоту более 4 м.
47

Muratova V.A., Funtyaeva V.V., Zverev O.M. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 42-50

Рис. 11. Транспортирование
с крыши
Fig. 11. Transportation from the roof

Рис. 12. Пневмотранспортер-погрузчик
Fig. 12. Pneumatic transporter-loader

Производительность пневмотранспортера мы измеряли ведрами 6 раз с воздуховодом
длиной 20 м. Пять ведер снега по 21 л «улетали» за время от 40 до 44 с, это 9 м3/ч. Попробовали использовать другой вибратор с грузом-дебалансом большей массы (325 г), заметного изменения производительности не заметили.
Краткий видеоотчет об испытаниях представлен в YouTube «Мобильный пневмотранспортер» (https://www.youtube.com/watch? v=QaLEw2if1To).
Выводы
1. Главное преимущество нашего пневмотранспортера перед снегоуборщиками –
электропривод вентилятора. Это позволяет хранить установку в подсобных помещениях
жилого дома, не нарушая пожарную безопасность.
2. Масса установки в сборе с воздуховодами не превышает 30 кг, это позволяет вручную поднять ее на любую крышу.
3. При мощности двигателя, в 4–10 раз меньшей, чем у снегоуборщика, дальность
уборки больше в 4 раза, высота – в 2 раза.
4. Транспортные трубопроводы могут быть изготовлены из полиэтиленовой пленки.
По сравнению с воздуховодами из оцинкованной стали это в 15–20 раз дешевле. Для хранения воздуховоды компактно сворачиваются в рулон.
Библиографический список
1. Пневмотранспортная установка для уборки снега с крыши: пат. п.м. 195081 МПК
E04D 13/076, B65G 53/04 / Л.В. Задорина, О.М. Зверев, В.А. Муратова, Е.М. Оборина,
В.В. Фунтяева, В.В. Караваев. – № 2019129679; заявл. 19.09.2019; опубл. 15.01.2020. – Бюл. № 3.
2. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: учеб. пособие для
машиностроительных вузов. – 3-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1983. – 487 с.
3. Способ уборки снега с крыши здания: пат. 2459054 Рос. Федерация: МПК E04D13/076 /
Ю.Д. Тарасов. – № 2010142144/03; заявл. 13.10.2010; опубл. 20.08.2012. – Бюл. № 23.
4. Крыша: пат. 2471939 Рос. Федерация: МПК E04D 13/076 / М.С. Беллавин. –
№ 2011122073/03; заявл. 31.05.2011; опубл. 10.01.2013. – Бюл. № 1.
48

Муратова В.А., Фунтяева В.В., Зверев О.М. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 42–50

5. Теоретический и экспериментальный анализ способов и устройств для удаления
снега со скатных крыш / Л.В. Задорина, В.А. Муратова, В.А. Голубев, О.М. Зверев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2018. – № 1. – С. 70–85.
6. Способ предотвращения образования сосулек, налета снега, налета твердых частиц
вещества: пат. 2462566 Рос. Федерация: МПК E04D 13/076 / С.А. Шамраев, В.В. Шамраев. –
№ 2011101083/03; заявл. 12.01.2011; опубл. 27.09.2012. – Бюл. № 27.
7. Подвижное устройство для сдува снега и твердых частиц: пат. п.м. 127103 Рос. Федерация: МПК E04D 13/076 / С.А. Шамраев, В.В. Шамраев, К.В. Кузнецов. – № 2012140582/03;
заявл. 21.09.2012; опубл. 20.04.2013. – Бюл. № 11.
8. Снегоуборщик: пат. п.м. 114966 Рос. Федерация: МПК E01H 5/08 / Г.И. Игнатенков,
В.Г. Игнатенков. – № 2011147893/13; заявл. 24.11.2011; опубл. 20.04.2012. – Бюл. № 11.
9. Задорина Л.В., Муратова В.А., Зверев О.М. О возможности использования вибраций
для удаления снега с наклонной кровли // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2019. – Т. 10,
№ 3. – С. 87–96. DOI: 10.15593/2224-9826/2019.3.09
10. Нагнетательная пневмотранспортная установка: пат. 2276092 Рос. Федерация: МПК
B65G 53/04 / Ю.Д. Тарасов. – № 2004134497/11; заявл. 25.11.2004; опубл. 10.05.2006. –
Бюл. № 13.
11. Пневмотранспортная установка для уборки снега с крыши: пат. п.м. 186422 МПК
E04D 13/076 / Бурков А.И, Л.В. Задорина, О.М. Зверев, В.А. Муратова. – № 2018139192;
заявл. 06.11.2018; опубл. 21.01.2019. – Бюл. № 3.
12. Задорина Л.В., Муратова В.А., Зверев О.М. Уборка снега с крыш и придомовых территорий с помощью пневмотранспортирования // Современные технологии в строительстве.
Теория и практика: материалы XII Всерос. молодеж. конф. аспирантов, молодых ученых и
студентов (13–15 мая 2020 г.). – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2020. – Ч. 2. – С. 101–106.
13. Задорина Л.В., Муратова В.А., Зверев О.М. Использование пневмотранспорта для
уборки снега с крыши // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2020. – № 1. – С. 85–96.
14. Соколов В.А., Седикова А.В., Салыков Н.Б. Сварка полиэтиленовых труб при обустройсве колодцев скважин // Техника и технологии машиностроения: материалы VII Международной научно-технической конференции (21–23 мая 2018 г.) / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Омск. гос. техн. ун-т. – Омск: Изд-во ОГТУ, 2018 – С. 82–86.
15. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства.
Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов,
И.В. Посохин [и др.]; под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. –
М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.
16. Кузнецов В.С., Денисов С.В. Пневматический транспорт на деревообрабатывающих
предприятиях. Внешние пневмотронспортные установки: учеб. пособие. – Братск: БрГУ,
2007. – 67 с.
References
1. Zadorina L.V., Zverev O.M., Muratova V.A., Oborina E.M., Funtyaeva V.V., Karavaev V.V. Pnevmotransportnaya ustanovka dlya uborki snega s kryshi [Pneumatic transport installation for snow removal from the roof] Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 195081 (2020).
49

Muratova V.A., Funtyaeva V.V., Zverev O.M. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 42-50

2. Spivakovskiy A.O., D’iachkov V.K. Transportiruiushchie mashyny [A transport vehicle]
2nd ed. Mosсow, Mashinostroenie, 1983, 487 p.
3. Tarasov Yu.D. Sposob uborki snega s kryshi zdaniya [the Method of snow removal from
the roof of the building]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2459054 (2012).
4. Bellavin M.S. Krysha [Roof]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2471939 (2013).
5. Zadorina L., Muratova V., Golubev V., Zverev O. Theoreticheskiy i experimentalny analys sposobov i ustroystv dlya udaleniya snega so skatnykh krysh [Theoretical and experimental
analysis of methods and devices for snow removal frompitched roofs]. PNRPU Bulletin. Applied
ecology. Urban development, 2018, no. 1. pр. 70–85.
6. Shamraev S.A., Shamraev V.V. Sposob predotvrashcheniya obrazovaniya sosulek, naleta
snega, naleta tverdykh chastits veshchestva [A method of preventing the formation of icicles,
snow plaque, plaque solids] Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2462566 (2011).
7. Shamraev S.A., Shamraev V.V., Kuznetsov K.V Podvignoe ustroystvo dlya sduva snega i
tverdykh chastits [Mobile device for blowing off snow and solid particles]. Patent Rossiiskaia
Federatsiia no. 127103 (2012).
8. Ignatenkov G.I. Ignatenkov V.G. Snegouborshchic [Snowthrower]. Patent Rossiiskaia
Federatsiia no. 114966 (2012).
9. Zadorina L.V., Muratova V.A., Zverev O.M. O vozmozhnosti ispol'zovaniya vibracij dlya
udaleniya snega s naklonnoj krovli [About the possibility of using vibrations to remove snow from
a sloping roof]. PNRPU Bulletin. Construction and Architecture, 2019, vol. 10, no. 3, pp. 87–96.
DOI: 10.15593/2224-9826/2019.3.09.
10. Tarasov Yu.D. Nagnetatel’naya pnevmotransportnaya ustanovka [Pneumatic discharge
unit]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2276092 (2006).
11. Burkov A.I., Zadorina L.V., Zverev O.M., Muratova V.A. Pnevmotransportnaya ustanovka
dlya uborki snega s kryshi [Pneumatic transport installation for snow removal from the roof]. Patent
Rossiiskaia Federatsiia no. 186422 (2019).
12. Zadorina L., Muratova V., Zverev O. Uborka snega s krysh i pridomovyh territorij s pomoshch'yu pnevmotransportirovaniya [On the possibility of using pneumatic transport for snow removal
from the roof]. Modern technologies in construction. Theory and practice. 2020, iss. 2, pp. 376–385.
13. Zadorina L., Muratova V., Zverev O. Theoreticheskiy i experimentalny analys sposobov
i ustroystv dlya udaleniya snega so skatnykh krysh [Theoretical and experimental analysis of
methods and devices for snow removal frompitched roofs]. PNRPU Bulletin. Applied ecology.
Urban development, 2020, no. 1, pр. 70–85.
14. Sokolov V., Sedikova A., Salykov N. Svarka polietilenovykh trub pri obustroysve kolodtsev skvazhin [Welding of polyethylene pipes during well wells arrangement]. Engineering
Engineering and Technology: Materials of the VII International Scientific and Technical Conference (May 21–23, 2018), pp. 82–86.
15. Spravochnik proektirovshchika. Vnutrennie sanitarno-tekhnicheskie ustrojstva. Part 3.
Ventilyaciya i kondicionirovanie vozduha [Designer Reference Book. Internal sanitary facilities.
Ch. 3. Ventilation and air conditioning] V.N. Bogoslovskij, A.I. Pirumov, I.V. Posohin and others.; Ed. N.N. Pavlov and Yu.I. Shiller, Mosсow, Strojizdat, 1992, 319 p.
16. Kuznecov V.S., Denisov S.V. Pnevmaticheskij transport na derevoobrabatyvayushchih
predpriyatiyah. Vneshnie pnevmotronsportnye ustanovki [Pneumatic transport in woodworking
factories. External pneumatic conveying units]. Bratsk, BrSU, 2007, 67 p.

50

Шаламова Е.А. Вопросы методологии в истории возникновения и развития наук фундаментостроения с древнейших
времен до начала XVII в. // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 51–63. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.05
Shalamova E.A. Methodological issues in the History of origin and development of the Foundation Engineering from
Ancient times to the beginning of the XVII century. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 51-63. DOI:
10.15593/2224-9826/2021.2.05

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.05
УДК 001.89
ВОПРОСЫ МЕТОДОЛОГИИ В ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И РАЗВИТИЯ НАУК ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ С ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЕН
ДО НАЧАЛА XVII В. 
Е.А. Шаламова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 13 января 2021
Принята: 23 апреля 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Статья посвящена вопросам методологии истории возникновения и развития знаний в области фундаментостроения с древнейших времен до начала
XVII в. Высказывается мысль, что для полноценного формирования общекультурных и профессиональных компетенций выпускников высшего образования по
специальности 08.03.01 «Строительство» требуется выстраивать сравнительно
более глубокие историко-теоретические связи в вопросах методологии истории
фундаментостроения.
Объектом исследования является история наук фундаментостроения.
Цель данной работы – проанализировать историю возникновения и развития
наук фундаментостроения в «горизонтальном срезе» научной периодизации на
этапе преднауки в рамках вопросов методологии.
Метод исследования – системно-исторический.
В процессе исследования рассмотрены конструкции фундаментов отдельных
известных памятников архитектуры, возведенных в период хронологии всемирной
истории с начала эпохи первобытного общества до начала Нового времени. Проанализирована роль в современных вопросах методологии разделов научных трудов эпох Античности, Средневековья и Ренессанса, посвященных устройству оснований и фундаментов. Сделаны выводы о рациональности расширения хронологических границ при изучении вопросов истории возникновения и развития наук
фундаментостроения с целью формирования у студентов специальности 08.03.01
«Строительство» теоретических познаний, отвечающих требованиям современных
профессиональных стандартов.

Ключевые слова:
методология науки, наука фундаментостроения, историческое образование, научные знания, основания и фундаменты, древние
сооружения.

© ПНИПУ



Шаламова Елена Андреевна – старший преподаватель, OrcidID: 0000-0002-2182-678X; e-mail: shalamova.pstu@ya.ru.

Elena A. Shalamova – Senior Lecturer, OrcidID: 0000-0002-2182-678X; e-mail: shalamova.pstu@ya.ru.

51

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

METHODOLOGICAL ISSUES IN THE HISTORY OF ORIGIN AND DEVELOPMENT
OF THE FOUNDATION ENGINEERING FROM ANCIENT TIMES
TO THE BEGINNING OF THE XVII CENTURY
E.A. Shalamova
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 13 January 2021
Accepted: 21 April 2021
Published: 13 July 2021

The article is devoted to the methodology of the history of the emergence and development of knowledge in the field of foundation building from ancient times to the beginning of the XVII century. It is suggested that for the full-fledged formation of general
cultural and professional competencies of graduates of higher education in the specialty
08.03.01 «Construction», it is necessary to build relatively deeper historical and theoretical connections in the methodology of the history of foundation construction.
The object of the research is the history of the foundation building sciences.
The purpose of this work is to analyze the history of the emergence and development of the foundation sciences in the «horizontal cross-section» of scientific periodization at the stage of pre-science within the framework of methodological issues.
The research method is system-historical.
Results of the research: during the research, the structures of the foundations of
individual famous architectural monuments erected during the chronology of world history
from the beginning of the primitive society age to the beginning of the New Time are considered. The role of sections of scientific works of the epochs of Antiquity, the Middle
Ages and the Renaissance devoted to the structure of foundations and foundations in
modern issues of methodology is analyzed. Conclusions are drawn about the rationality of
expanding the chronological boundaries in the study of the history of the emergence and
development of the sciences of foundation construction to form students of the specialty
08.03.01 «Construction» theoretical knowledge that meets the requirements of modern
professional standards.

Keywords:
methodology of science, foundation
engineering, history education, scientific knowledge, soils and foundations, ancient structures.

© PNRPU

Введение
Современные профессиональные стандарты подготовки дипломированных специалистов диктуют определенные требования к общекультурным и профессиональным компетенциям выпускников специальности 08.03.01 «Строительство», выражающиеся в новых
запросах общества к их профессиональным знаниям и умениям. В условиях наступившей
эпохи постнеклассической науки любую единицу научного знания принято рассматривать
в обширной системе знания, в том числе в историческом контексте [1]. Можно предположить, что достижение целей и задач, поставленных компетентностной моделью специалистов строительной отрасли, возможно путем создания глубоких историко-теоретических
связей в вопросах методологии строительных наук. Анализ учебно-методических материалов российских вузов, ориентированных на студентов, обучающихся по специальности
08.03.01 «Строительство», показывает, что одними из наименее исследованных с точки
зрения исторического подхода являются науки фундаментостроения. Традиционно изучение вопросов, вписывающихся в границы этой области знаний, начинают с рассмотрения
этапа, связанного с рождения математических теорий расчета конструкций на заре промышленной революции в Западной Европе XVIII в [2, 3]. Причина, по которой большинство ученых игнорирует в своих работах историю возникновения и развития наук фундаментостроения на этапе преднауки, заключается, во-первых, в отсутствии до недавнего времени соответствующих технологий исследования подземных конструкций древних зданий
52

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

и сооружений. Во-вторых, до перехода к современному постнеклассическому этапу развития науки с ее синергетической моделью, в вопросах методологии такого большого значения, как сейчас, исторический подход не имел [1]. Однако строительство является самой
древней инженерной специальностью [4], и формирование на современном уровне полноценного познавательного процесса методов построения знаний и форм прогнозирования
результатов деятельности в области фундаментостроения кажется уже невозможным без
включения в хронологические границы периода преднауки.
Объектом исследования является история наук фундаментостроения.
Цель данной работы – проанализировать историю возникновения и развития наук
фундаментостроения в «горизонтальном срезе» научной периодизации на этапе преднауки
в рамках вопросов методологии.
Основная часть
В работе реализован междисциплинарный подход, основанный на методе системноисторического анализа. В контексте современной картины мира происходит формирование
новых научных направлений. Одним из них является инженерная археология, область знаний которой связана с комплексным исследованием исторических зданий и сооружений
в их гидрогеологической среде [5]. Кроме того, стремительный технологический прогресс
последних лет привел к появлению инновационных методов неразрушающей археологической диагностики [6, 7]. В результате, сегодня ученым-исследователям доступна ранее неизвестная информация о существовавших подходах к устройству оснований и фундаментов в рамках различных исторических эпох.
Анализ археологических памятников первобытного общества свидетельствуют о развитии навыков строительства различных типов фундаментов еще в эпоху каменного века.
В частности, еще в 1934 г. на территории современного Кипра был найден протогород Хирокития (Khirokitia), датируемый VII–IV тыс. до н.э. [8]. Раскопки этого неолитического
поселения показали, что древние жилища возводились на фундаментах мелкого заложения, выполненных из крупных булыжников местных пород, уложенных насухо; основанием служили песчаные грунты (рис. 1).
К эпохе неолита относятся и остатки деревянных свай, периодически обнаруживаемых
с середины XIX в. в странах альпийского региона: Швейцарии, Австрии, Словении, Германии, Франции и Италии. Только во время земляных работ 1854 г. на дне Цюрихского озера
(Швейцария) на участке 50080 м было найдено около 40 тыс. свай, расположенных рядами
на расстоянии около 25 см друг от друга. Сваи изготавливали из разных пород древесины:
бука, дуба, березы или ели, диаметром 11–12 см и длиной 1,5–2 м. Концы свай предварительно обтесывали или обжигали с целью придать заостренную форму [9]. Данные археологические памятники свидетельствуют об умении народов, населявших Европу еще в эпоху
каменного и бронзового веков, строить поселки на сваях – палафиты (итал. palafitta).
Бронзовый век был ознаменован расцветом ранних городских культур в долинах великих рек (Нила, Тигра и Евфрата, Инда и Хуанхэ), а вместе с тем усложнением форм монументальной архитектуры и увеличением массы сооружаемых объектов. Bо II тыс. до н.э.
наступил расцвет месопотамской культуры, самым большим городом которой в свое время
являлся г. Вавилон, занимавший площадь около 400 га [10]. Главной городской доминантой древнего г. Вавилона был семиступенчатый зиккурат Этеменанки («Дом основания
53

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

неба и земли»), позднее упоминаемый в Библии как Вавилонская башня. Высота зиккурата
составляла примерно 90 м, а ширина первого яруса равнялась 91,5 м. Сооруженный из
сырцового кирпича как единый монолит, Этеменанки, вероятно, так же, как и знаменитые
вавилонские ворота, был облицован глазурованным кирпичом на битумном растворе. Очевидно, что огромный вес подобного сооружения требовал особого подхода к устройству
фундамента. Несмотря на тесную связь строительных процессов с религиозными культами
в древнем Вавилоне, зодчие успешно решали вопрос обеспечения надежности при строительстве культовых сооружений и дворцов путем устройства искусственного основания из
необожженного кирпича на битумном связующем [10]. Отметим, что недавние исследования подобного битумного связующего древней глиняной кладки в г. Ниппур – также одного из важнейших городов древней Месопотамии, показали высокие прочностные и гидроизоляционные свойства [11]. Таким образом, можно судить о том, что в эпоху бронзового
века накопленный опыт строителей месопотамской культуры позволял им справляться со
сложными задачами по устройству фундаментов под массивные сооружения.

Рис. 1. Фрагменты сохранившихся фундаментов неолитических
жилищ древней Хирокити, Кипр [8]
Fig. 1. Fragments of preserved foundations of Neolithic
dwellings of ancient Chirokitia, Cyprus [8]

Однако история Древнего мира способна продемонстрировать нам и факты существенного недостатка знаний в области фундаментостроения, имеющихся у строителей той исторической эпохи. Одним из таких примеров можно считать строительство в XXVII в. до н.э.
в южном Дахшуре египетской пирамиды, предположительно возведенной в период царствования фараона Снофру. Отличительной чертой этой пирамиды являются «ломаные» грани,
изменившие свой первоначальный угол с 55 градусов на 43 (рис. 2).
Согласно исследованиям 60–70-х гг. XX в. итальянских археологов Вито Мараджольо
(Vito Maragioglio) и Челесте Ринальди (Celeste Rinaldi) причиной измененного угла наклона граней «ломаной» пирамиды стала недостаточная несущая способность основания,
а именно неучтенные при строительстве солончаки. Уменьшение угла позволило строителям Древнего Египта сократить конечный вес сооружения почти на 400 тыс. т и тем самым
спасти от потери устойчивости культовое сооружение Древнего царства.
54

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

Рис. 2. «Ломаная» пирамида в Дахшуре, Египет [8]
Fig. 2. The "broken" pyramid in Dahshur, Egypt [8]

Рассматривая историю становления наук фундаментостроения, нельзя не обратить
внимания на Грецию и Рим античной эпохи с их необычайно развитой техникой строительства. Греческие ученые внесли большой вклад в становление строительного искусства, подарив миру статику, механику, геометрию и математику. Принципы устройства
фундаментов Древней Греции во многом были определены ее природными ресурсами.
В силу истощения лесных ресурсов Древней Греции еще в конце VII в. до н.э., основным
материалом в устройстве как надземных конструкций, так и фундаментов был природный камень.
Фундаменты античных греческих построек относятся к фундаментам мелкого заложения. Согласно археологическим исследованиям под стенами индивидуальных жилых домов устраивали фундаменты из рядов грубо обтесанных блоков бута, туфа, известняка,
конгломерата или застывшей лавы. Причем швы тщательно не подгоняли, а кладочный
раствор или железные скрепы не использовали. Городские стены греческих полисов возводились на искусственном основании из слоев золы и глины или из известки и крупного
песка. Фундаменты храмовых сооружений Древней Греции представляли собой кладку насухо уложенных каменных блоков (квадров), часто выполненных из более мягких пород
(туфа или известняка), чем надземные конструкции. Археологами отмечены случаи, когда
в основание фундаментов дополнительно укладывали широкие каменные плиты, вырезанные из отбракованных элементов для надземной части сооружения. Каменные блоки фундаментов древнегреческих храмов преимущественно клали без раствора и без установки
дополнительных связей в виде металлических скреп. Исключением являлись постройки
особо масштабных храмов (например, Храма Артемиды в Магнесии-на-Меандре, построенного в конце III в. до н.э.), где верхний ряд кладки фундамента соединяли скрепами
и шипами с первым рядом кладки несущих стен. Верхний ряд плит фундамента, выступающий выше уровня земли, древние греки называли эпейтинтерии [12].
Зодчие античной эпохи стремились возвести фундаменты под каждым несущим элементов конструкции – стенами и рядами колонн, заполняя промежутки засыпкой из земли
и щебня. Также археологические исследования свидетельствуют и распространенности
другой системы устройства фундаментов, представлявшей собой в плане сетку с прямоугольными ячейками.
Необходимо отметить конструктивные особенности фундаментов древнегреческих
складов – арсеналов и зернохранилищ. В частности, раскопки Пергамского акрополя пока55

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

зали, что фундаменты подобных строений представляют собой ряды поперечных стенок
внутри контура наружных стен, имеющих между собой промежутки шириной от 0,40 до
1,10 м [12] с целью обеспечения необходимой циркуляции воздуха (рис. 3).

Рис. 3. Схема фундамента арсенала Пергамского акрополя, Турция [12]
Fig. 3. Foundation diagram of the arsenal of the Acropolis of Pergamon, Turkey [12]

Строительное искусство Римской империи во многом наследовало знания и опыт
греческих и этрусских мастеров. Однако в противовес греческой архитектуре, несмотря
на всю свою пышность и монументальность, римская архитектура концентрировалась на
утилитарных функциях и была нацелена прежде всего на удовлетворение практических
нужд населения.
Безусловно, одними из главных достижений Древнего Рима является усовершенствование этрусской технологии изготовления бетона и внедрение его в производство строительных работ по устройству различных конструкций. С конца I в. н.э. применение бетона
в фундаментных работах начинает приобретать массовый характер для всего древнеримского государства, а состав бетона и технология его приготовления впервые в истории
стандартизируются [8].
Судить о строительной технике античного периода нам позволяют не только сохранившиеся до наших дней археологические памятники, но и единственный дошедший до
нас трактат об архитектуре – «Десять книг об архитектуре», написанный в I в. до н.э. римским архитектором, военным инженером Марком Витрувием Паллионом. В своем труде
Витрувий представил обобщенный опыт римского и греческого строительных ремесел,
уделив внимание комплексу вопросов, связанных как с инженерно-техническими, так
и с художественными аспектами античного зодчества. Восьмая глава VI книги «Десяти
книг об архитектуре» содержит информацию по устройству фундаментов. Витрувий пишет: «Особенное же внимание должно быть обращено на фундаменты, потому что земляная засыпка может причинить им безмерный вред: она ведь не может всегда сохранять
одинаковый вес, обычный для нее летом, но в зимнее время, впитав в себя обилие дождевой воды, она и своим весом и своим объемом разрушает и распирает каменную кладку
фундамента», тем самым свидетельствуя о наличии понимания у зодчих античности такого
свойства грунтов, как морозное пучение. Также в IV главе третьей книги, посвященной
строительству храмов, автор указывает, что «для фундаментов этих построек надо копать
канаву до материка, если можно до него дойти, да и в самом материке, на глубину, соответствующую объему возводимой постройки, и выводить по всему дну самую основательную кладку» и «если же нельзя дорыться до материка и земля на месте будет до самой
глубины наносной или болотистой, то надо это место выкопать, опорожнить и забить оль56

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

ховыми, или масличными, или дубовыми обожженными сваями и вбить их машинами как
можно теснее, а промежутки между ними завалить углем, после чего выложить как можно
более основательный фундамент» [15]. Таким образом, подтверждается тот факт, что
древнегреческие и древнеримские зодчие стремились располагать свои сооружения на
скальных грунтах, осознавая опасность слабых оснований.
Еще одним источником античной литературы, затрагивающим вопросы строительства,
является «Свод механики» Фелиона Византийского, дошедший до наших дней лишь частично. Этот обширный труд, датируемый примерно III в. до н.э., представлял собой энциклопедию военно-строительной механики из 9 книг [16]. Важность свода Фелиона Византийского заключается, во-первых, в том, что это фактически первый в истории научный
труд по строительной механике, а во-вторых, именно Фелион является одним из первых
ученых, обративших внимание на осадку грунта основания. В «Своде механики» Фелион
предупреждает об опасности оседания почвы под весом башен крепостных стен и рекомендует не соединять их между собой жестко [17].
Многочисленные археологические исследования памятников зодчества Древнего Рима
свидетельствуют о том, что на начальных этапах становления древнеримской цивилизации
фундаменты выполняли преимущественно из тесанных известняковых блоков, укладываемых насухо. Позже стал преобладать метод устройства фундаментов из камней неправильной формы (бутовая, полигональная и циклопическая кладка) с заполнением пространства
песком, глиной или известковым раствором [17]. И только в I в. до н.э. позицию основного
материала в фундаментных работах занял бетон, послуживший основой прогрессивных
методов древнеримского фундаментостроения вплоть до IV в.
Эпоха Средневековья, ознаменованная прежде всего зарождением феодального уклада, характеризуется с точки зрения развития строительной техники тенденцией к упадку,
проявившейся в сворачивании монументального строительства на несколько веков во многих европейских стран. После переноса в 330 г. столицы Римской империи в Константинополь, а затем распада на Восточную и Западную империи с последующим скорым угасанием последней, масштабные строительные работы велись преимущественно только в новой
столице. Начиная с V в. в г. Константинополе возводили мощные оборонительные стены,
мосты, дороги и укрепленные гавани, опираясь при этом на обширный античный опыт.
Главным памятником византийской архитектуры стал храм Святой Софии. Строительство
началось в 532 г. по приказу императора Юстиниана I на месте старого храма. К работам
по проектированию и возведению купольной базилики, которая должна была превзойти
своим архитектурным обликом и конструктивным решением знаменитый римский Пантеон, были привлечены зодчие – математики Исидор из Милет и Анфимий из Тралл. Надо
отметить, что храм возводился на грунте, имеющем неоднородную структуру. С целью
решить эту проблему архитекторами было принято решение устроить в подземной части
сеть сводов, покрытых слоем бетона толщиной 6,7 м. Полученное при этом подвальное
помещение в дальнейшем использовали в качестве хранилища воды. Несмотря на то что
в 557 г. в результате сильного землетрясения обрушалась восточная часть купола, основная часть конструкций базилики Святой Софии устояла, что может свидетельствовать
о достаточно высоком качестве как строительных работ в целом, так и устройства фундамента в частности.
Фундаменты византийских построек устраивались из обожженного кирпича или местного камня. Как и в Древней Греции, зодчие стремились возводить постройки на скальном
57

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

основании. Археологические раскопки останков византийских церквей показывают, что
порой ступенчатые основания вырубали в скале, а затем дополняли кладкой с целью создать ровную платформу.
Применение дерева при изучении византийских фундаментов отмечается редко. Однако
у ученых есть основания полагать, что усиление фундаментов деревянными балками было
распространенным явлением в строительной технике Византийской империи. В частности,
при раскопках основания церкви Е в Сардах была обнаружена система деревянных балок,
связанных железными костылями и покрытых раствором [18].
Для Древней Руси также характерно применение дерева при устройстве оснований
и фундаментов. Результаты археологических раскопок дают сведения о том, что большинство памятников русской архитектуры конца X – второй половины XI в. имеют ленточные
фундаменты с деревянной субструкцией из лежней, укрепленной деревянными клиньями
[19]. Также известно, что фундаментами древнерусских жилых домов IX в. являлись уложенные в основание бревна. До середины XIX в. в русских руководствах по строительному ремеслу отмечалось, что «лежни составляют у нас самый употребительнейший способ
укрепления деревом подошвы строений». При этом рекомендовалось укладывать три параллельных лежня при ширине фундамента около 1 м, заполняя пространство утрамбованным камнем и щебнем [19].
Применение камня в строительстве Древней Руси началось только в XI в., что, в свою
очередь, проявилось и в конструкциях фундаментов зданий и сооружений. Так, при раскопках древней рязанской церкви, датируемой концом XII в., установлено, что для устройства ее фундамента были вырыты траншеи глубиной 1,7 м и шириной от 2,45 до 3 м. Часть
фундамента этой церкви представляет собой кладку из белого камня на известковом растворе, причем камни для верхнего ряда подобраны меньшего размера и залиты известковым раствором до такой степени, что образовано подобие монолитной фундаментной ленты [18]. Однако для устройства фундаментов древнерусских фортификационных сооружений, представлявших собой земляные валы и оборонительные ограды, долгое время
применяли конструкции из бревен.
Исследования археологического раскопа одного из древнерусских оборонительных валов, отнесенного к IX–XI вв., показали фундамент из дубовых бревен диаметром 30–40 см,
собранных в клети размерами 45 м и высотой 4 м каждая с заполнением смесью из глины и
камней [18]. Подобную конструкцию, называемую ряжами, применяли при устройстве фундаментов мостов. Ряжи также представляли собой клети, но снабженные днищем. По мере
нагружения ряжа камнем, последний опускался на дно водоема, занимая проектное положение. Надо отметить, что данный принцип устройства фундаментов применялся в России довольно долго. В частности, фундамент Петропавловской крепости Петровской эпохи был
устроен также ряжами.
Основным письменным источником знаний в области фундаментостроения для европейских зодчих эпохи Средневековья оставался труд Витрувия, многие постулаты которого
были продублированы в энциклопедии «О вселенной», составленной в начале IX в. настоятелем Фульдского монастыря Рабаном Мавром. В XIII в. библиотекарем и советником
французского короля Людовика IX, доминиканским монахом Винцентом де Бове было написано «Великое зерцало». Основанный почти на 2000 источниках, принадлежащих 450 авторам девяти национальностей, этот капитальный энциклопедический труд представлял собой 83 книги, соединенные в три тома: «Зерцало природное», «Зерцало научное» и «Зерцало
58

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

историческое». Строительным вопросам были посвящены 12 глав девятой книги «Зерцала
научного». Отметим, что в своем труде Винцент классифицирует песок по трем видам: овражный (горный), речной и морской. В качестве методов его испытания он называет пробы
на скрипение в горсти и на загрязнение белой ткани [20].
В эпоху Средневековья при строительстве надземных конструкций бетон римского
типа, но более низкого качества, применялся в ряде европейских стран в качестве забутки
стен до X–XII вв. Позднее бетон стали использовать исключительно для устройства фундаментов, видоизменив его форму до погруженного в раствор бута.
Ренессанс (или эпоха Возрождения) начался в истории человечества фактически с падения Византийской империи в 1453 г., послужившего толчком к процессу активного проникновения в Европу забытых традиций античной культуры. В этот период внимание зодчих вновь привлек труд римского архитектора, военного инженера Витрувия. В 1430–1450 гг.
под впечатлением от древнеримского трактата итальянский архитектор-практик, ученый
Леон Баттиста Альберти создает собственный научный труд под названием «Десять книг
о зодчестве». Имея серьезный практический опыт в строительном деле, Альберти в своем
трактате уделяет внимание не только вопросам теории архитектуры, но и вопросам технической стороны возведения зданий и сооружений. Исследуя памятники античности и их
сохранившиеся фундаменты, Альберти пишет, что «почти всякое здание начинает оседать
только по причине ослабления одного из углов» и что «все обрушивающиеся от ветхости
здания начинали оседать с южной стороны» подобно тому, как «листья каждой осенью
опадают сначала с той стороны дерева, которая обращена к Австру и на юг» [21]. Третья
книга трактата целиком посвящена строительным работам, включающим разделы
о фундаментостроении. В ней Альберти рассказывает: «О том, что основание не есть часть
постройки. Какая почва более пригодна для будущего здания. О том, что основания должны быть намечаемы линиями. По каким признакам познается крепость грунта. О том, что
местности бывают различного рода и оттого ни одной не следует доверяться сразу, не выкопав сначала клоак или цистерн и колодцев; и о том, что в болотистых местах должны
быть забиваемы до самого своего верха опрокинутые обожженные колья и сваи не очень
тяжелыми молотками, но частыми ударами».
Следуя примеру Л.Б. Альберти, свой вклад в развитие теоретической базы строительного искусства в эпоху Возрождения внесли итальянские архитекторы Себастьяно Серлио,
написавший серию книг под названием «Общие правила архитектуры» (1584 г.), Джакома
Бароцци да Виньола с трактатом «Правило пяти ордеров архитектуры» (1562 г.) и Андреа
Палладио, создавший «Четыре книги об архитектуре» (1570 г.) [8].
Будучи одним из выдающихся архитекторов-практиков позднего Возрождения, Палладио уделил особое внимание вопросам фундаментостроения в своем научном труде, посвятив отдельные главы в первой книге качествам почв и фундаментам. Палладио пишет:
«…из всех ошибок, происходящих на постройке, наиболее пагубны те, которые касаются
фундамента, так как они влекут за собой гибель всего здания и исправляются только с величайшим трудом, почему архитектор и должен посвятить этому предмету все свое внимание, ибо в иных местах фундаменты даются самой природой, а в других приходится
прибегать к искусству», «…если природного фундамента не окажется, тогда необходимо
создать его искусственно либо в твердой почве, либо на гравии, либо на песке, либо в разрыхленной земле, либо в мягкой и болотистой», «изучение окрестных мест также много
поможет при определении крепости и устойчивости почвы» [22].
59

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

Говоря об эпохе Ренессанса, нельзя не упомянуть о великом мастере своего времени,
ученом-изыскателе, инженере Леонардо да Винчи. Гений да Винчи коснулся различных
сфер науки и не оставил в стороне вопросы, важные как для строительного искусства в целом, так и для фундаментостроения в частности. Леонардо да Винчи интересовался механикой, называя ее «раем математических наук», и одним из первых начал экспериментально изучать прочность строительных материалов. Вероятно, именно да Винчи принадлежит
самая первая попытка применить статику к определению сопротивления строительных материалов [2].
Являясь одним из важнейших периодов в западной истории, эпоха Возрождения подарила миру новое восприятие, послужившее предпосылкой перехода к новому экспериментально-математическому естествознанию, к эпохе классической механики и новой философии. Все это, в свою очередь, стало причиной Научной революции XVII в., а исследования
таких прославленных ученых, как Николай Коперник, Андреас Везалий, Френсис Бэкон, Галилео Галилей, Иоганн Кеплер и Рене Декарт, привели к становлению классической науки.
Заключение
В рамках данной работы был прослежен различный практический опыт устройства
фундаментов на примере некоторых сооружений древности в «горизонтальном срезе» научной периодизации на этапе преднауки. Проанализирована роль в современных вопросах
методологии разделов научных трудов эпох Античности, Средневековья и Ренессанса, посвященных устройству оснований и фундаментов.
Акцентируя внимание на том, что на современном этапе развития инженерных наук
большое значение приобретает связь теоретического и исторического подхода, а также
учитывая результаты проведенного исследования, можно сделать вывод о рациональности
расширения хронологических границ при изучении вопросов истории возникновения
и развития наук фундаментостроения с целью формирования у студентов специальности
08.03.01 «Строительство» теоретических познаний, отвечающих требованиям современных профессиональных стандартов.
Библиографический список
1. Лебедев С.А. Три эпистемологических парадигмы: классическая, неклассическая и
постнеклассическая [Электронный ресурс] // Вестник МГОУ. Серия: Философские науки. –
2019. – № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tri-epistemologicheskih-paradigmy-klassicheskaya-neklassicheskaya-i-postneklassicheskaya (дата обращения: 30.03.2021).
2. Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов: С краткими сведениями об истории теории упругости и теории сооружений: пер. с англ. В.И. Контовта; под ред.
А.Н. Митинского. – 2-е изд., стер. – М.: КомКнига, 2006. – 536 с.
3. Пьянков С.А., Азизов З.К. Механика грунтов: учеб. пособие / Ульян. гос. техн. ун-т. –
Ульяновск: УлГТУ, 2014. – 169 с.
4. Gindis E.J., Kaebisch R.C. Spotlight on: civil engineering // Up and Running with AutoCAD 2021. – Academic Press. – 2021. – P. 317–319. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12823117-3.02008-9
5. Косыгин Е.В. Инженерная археология и исследования причин деформационных
процессов недвижимых памятников архитектуры и истории // Методические рекоменда60

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

ции по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия / Институт наследия. – М., 2001. – С. 32–53.
6. Airborne and spaceborne remote sensing for archaeological and cultural heritage applications: A review of the century (1907–2017) / L. Luo, X. Wang, H. Guo [et al.] // Remote Sensing
of Environment. – 2019. – Vol. 232. DOI: ttps: //doi.org/10.1016/j.rse.2019.111280
7. Application of non-invasive geophysical methods (GPR and ERT) to locate the ancient
foundations of the first cathedral of Puebla, Mexico. A case study / J. Ortega-Ramírez, M. Bano,
M.T. Cordero-Arce [et al.] // Journal of Applied Geophysics. – 2020. – Vol. 174. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2020.103958
8. Шаламова Е.А. История науки и производства в области строительства: учеб. пособие: в 2 ч. Ч. 1: С древнейших времен до XVII века [Электронный ресурс]. – Пермь: Изд-во
Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2019. – 318 с. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
9. Мышковский Я.И. Жилища разных эпох: Вчера, сегодня, завтра. – М.: Стройиздат,
1975. – 215 с.
10. Станькова Я., Пехар И. Тысячелетнее развитие архитектуры / пер. с чеш. В.К. Иванова; под ред. В.Л. Глазычева. – 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1987. – 296 с.
11. Al-Sibahy A., Edwards R. Characterization of the clay masonry units and construction
technique at the ancient city of Nippur // Engineering Structures. – 2017. – Vol. 147. – P. 517–529.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.06.017
12. Рокан М.К. Особенности храмовой архитектуры города Ур в Новошумерский период (II тысячелетие до н.э.) [Электронный ресурс] // Вестник Удмуртского университета. Серия «История и филология». – 2017. – № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennostihramovoy-arhitektury-goroda-ur-v-novoshumerskiy-period-ii-tysyacheletie-do-n-e (дата обращения: 30.03.2021).
13. Эллинистическая техника: сб. статей / под ред. акад. И.И. Толстого; Академия наук СССР. – М.; Л.: Б. и., 1948. – 367 с.
14. Михайлова М.Б. Всеобщая история архитектуры / под ред. Б.П. Михайлова. – М.:
Стройиздат, 1973.
15. Витрувий Десять книг об архитектуре / пер. с лат. Ф.А. Петровского. – СПб.: Азбука, Азбука – Аттикус, 2017. – 320 с.
16. Михайлов Б.П. Витрувий и Эллада: Основы античной теории архитектуры. – М.:
Издательство литературы по строительству, 1967. – 280 с.
17. Оустерхаут Р. Византийские строители / пер. Л.А. Беляева. – Киев; М.: Корвин
Пресс, 2005. – 332 с.
18. История строительной техники / Н.А. Смирнов, Б.Д. Васильев, В.Ф. Иванов [и
др.]; под ред. В.Ф. Иванова. – Л.: Госстройиздат, 1962. – 560 с.
19. Раппопорт П.А. Строительное производство Древней Руси X–XIII вв. – СПб.: Наука, 1994. – 160 с.
20. Всеобщая история архитектуры в 12 томах / Гос. ком. по гражданскому строительству
и архитектуре при Госстрое СССР, Науч.-исслед. ин-т теории, истории и перспективных проблем советской архитектуры. – Л.; М.: Изд-во литературы по строительству, 1966–1977.
21. Зубов В.П. Архитектурная теория Альберти. – СПб.: Алетейя, 2001. – 464 с.
22. Палладио Андреа Четыре книги об архитектуре, в коих, после краткого трактата
о пяти ордерах и наставлений наиболее необходимых для строительства, трактуется о частных домах, дорогах, мостах, площадях, ксистах и храмах / пер. И.В. Желтовского. – М.:
Архитектура – С, 2006. – 352 с.
61

Shalamova E.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 51-63

References
1. Lebedev S.A. Tri ėpistemologicheskikh paradigmy: klassicheskaia, neklassicheskaia i postneklassicheskaia [Three epistemological paradigms: classical, non-classical, and post-non-classical]. Vestnik MGOU. Filosofskie nauki, 2019, no. 2, available at: https://cyberleninka.ru/article/n/tri-epistemologicheskih-paradigmy-klassicheskaya-neklassicheskaya-i-postneklassicheskaya
(accessed 30 March 2021).
2. Timoshenko S.P. Istoriia nauki o soprotivlenii materialov: S kratkimi svedeniiami ob istorii teorii uprugosti i teorii sooruzheniĭ [History of the science of the resistance of materials: With
brief information on the history of the theory of elasticity and the theory of structures]. 2nd ed.
Ed. A.N. Mitinsky. Moscow, KomKniga, 2006, 536 р.
3. Pʹiankov S.A., Azizov Z.K. Mekhanika gruntov [Soil mechanics]. Ulianovsk, Ulʹianovskiĭ
gosudarstvennyĭ tekhnicheskiĭ universitet, 2014, 169 р.
4. Gindis E.J., Kaebisch R.C. Spotlight on: civil engineering. Up and Running with AutoCAD 2021. Academic Press, 2021, pp. 317–319. DOI: 10.1016/B978-0-12-823117-3.02008-9.
5. Kosygin E.V. Inzhenernaia arkheologiia i issledovaniia prichin deformat͡sionnykh
prot͡sessov nedvizhimykh pamiatnikov arkhitektury i istorii. Metodicheskie rekomendat͡sii po
ėkologicheskomu monitoringu nedvizhimykh ob”ektov kulʹturnogo naslediia [Engineering archeology and research of the causes of deformation processes of immovable monuments of architecture and history. Methodological recommendations for environmental monitoring of immovable
cultural heritage objects]. Institut naslediia. Moscow, 2001, рр. 32–53.
6. Luo L., Wang X., Guo H. et al. Airborne and spaceborne remote sensing for archaeological and cultural heritage applications: A review of the century (1907–2017). Remote Sensing of
Environment, 2019, vol. 232. DOI: 10.1016/j.rse.2019.111280.
7. Ortega-Ramírez J., Bano M., Cordero-Arce M.T. et al. Application of non-invasive
geophysical methods (GPR and ERT) to locate the ancient foundations of the first cathedral
of Puebla, Mexico. A case study. Journal of Applied Geophysics, 2020, vol. 174. DOI:
10.1016/j.jappgeo.2020.103958.
8. Shalamova E.A. Istoriia nauki i proizvodstva v oblasti stroitelʹstva. Part 1: S drevneĭshikh
vremen do XVII veka [History of science and production in the field of construction. Part 1:
From ancient times to the XVII century]. Perm, Permskiĭ nat͡sionalʹnyĭ issledovatelʹskiĭ
politekhnicheskiĭ universitet, 2019, 318 р.
9. Myshkovskiĭ IA.I. ZHilishcha raznykh ėpokh: Vchera, segodnia, zavtra [Dwellings of different eras: Yesterday, today, tomorrow]. Moscow, Stroĭizdat, 1975, 215 p.
10. Stanʹkova Ia., Pekhar I. Tysiacheletnee razvitie arkhitektury [Millennial development of
architecture]. Ed. V.L. Glazycheva, 2nd ed., Moscow, Stroĭizdat, 1987, 296 р.
11. Al-Sibahy A., Edwards R. Characterization of the clay masonry units and construction
technique at the ancient city of Nippur. Engineering Structures, 2017, vol. 147, pp. 517–529.
DOI: 10.1016/j.engstruct.2017.06.017.
12. Rokan M.K. Osobennosti khramovoĭ arkhitektury goroda Ur v Novoshumerskiĭ period
(II tysiacheletie do n.ė.) [Features of the temple architecture of the city of Ur in the New Sumerian period (II millennium BC) ]. Vestnik Udmurtskogo universiteta, 2017, no. 1, available at:
https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-hramovoy-arhitektury-goroda-ur-v-novoshumerskiyperiod-ii-tysyacheletie-do-n-e (accessed 30 March 2021).
13. Ėllinisticheskaia tekhnika [Hellenistic technique]. Ed. I.I. Tolstoi. Akademiia nauk
USSR, Moscow, 1948, 367 p.
62

Шаламова Е.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 51–63

14. Mikhaĭlova M.B. Vseobshchaia istoriia arkhitektury [General History of Architecture].
Ed. B.P. Mikhaĭlov. Moscow, Stroĭizdat, 1973.
15. Vitruviĭ Desiatʹ knig ob arkhitekture [Ten books about Architecture]. Saint Petersburg,
Azbuka, Azbuka – Attikus, 2017, 320 p.
16. Mikhaĭlov B.P. Vitruviĭ i Ėllada: Osnovy antichnoĭ teorii arkhitektury [Vitruvius and
Hellas: The Foundations of the Ancient Theory of Architecture]. Moscow, Izdatelʹstvo literatury
po stroitelʹstvu, 1967, 280 p.
17. Ousterkhaut R. Vizantiĭskie stroiteli [Byzantine Builders]. Kiev, Moscow, Korvin
Press, 2005, 332 p.
18. Smirnov N.A., Vasilʹev B.D., Ivanov V.F. et al. Istoriia stroitelʹnoĭ tekhniki [History of
construction equipment]. Ed. V.F. Ivanova, Leningrad, Gosstroĭizdat, 1962, 560 p.
19. Rappoport P.A. Stroitelʹnoe proizvodstvo Drevneĭ Rusi X–XIII vv. [Construction production of Ancient Russia X–XIII centuries]. Saint Petersburg, Nauka, 1994, 160 p.
20. Vseobshchaia istoriia arkhitektury v 12 tomakh [Universal history of architecture in
12 volumes]. Leningrad; Moscow, Izdatelʹstvo literatury po stroitelʹstvu, 1966–1977.
21. Zubov V.P. Arkhitekturnaia teoriia Alʹberti [Alberti's Architectural Theory]. Saint Peterburg, Aleteĭia, 2001, 464 p.
22. Palladio Andrea CHetyre knigi ob arkhitekture, v koikh, posle kratkogo traktata o piati orderakh i nastavleniĭ naibolee neobkhodimykh dlia stroitelʹstva, traktuetsia o chastnykh domakh, dorogakh, mostakh, ploshchadiakh, ksistakh i khramakh [Four books on architecture, in which, after a
brief treatise on the five orders and instructions most necessary for construction, it treats of private
houses, roads, bridges, squares, xistas, and temples]. Moscow, Arkhitektura – S, 2006, 352 p.

63

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. Сокращение затрат на строительство путем оптимизации
ограждающих конструкций на примере блочно-модульных зданий // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. –
С. 64–78. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.06
Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. Reducing construction costs by optimizing fencing structures on the
example of block-modular buildings. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 64-78. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.06

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.06
УДК 699.86
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРИМЕРЕ БЛОЧНО-МОДУЛЬНЫХ ЗДАНИЙ 
М.Н. Чекардовский, Т.С. Жилина, К.В. Афонин, К.П. Гусева
Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 10 апреля 2021
Принята: 31 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Внедрение модернизированных (совершенствованных) и новых технологий
строительства необходимо для повышения качества строительства при обоснованном
сокращении затрат на капитальное строительство и сроков возведения зданий методом
блочно-комплектного строительства (БКС). На данный момент существуют различные
технологии блочно-комплектного строительства, которые объединяют известные и разрабатываемые методы и способы возведения зданий и сооружений. Поэтому для повышения эффективности строительства необходимо решить ряд задач, основными из
которых являются: расчет ограждающих конструкций при блочно-комплектном строительстве на соответствие требованиям по тепловой защите в конкретной климатической
зоне, требованиям пожарной безопасности (объект исследования должен иметь пожаробезопасные ограждающие конструкции, поскольку располагается на месторождении),
а также определение экономической целесообразности рассматриваемых мероприятий.
На примере объекта исследования представлен выбор ограждающих конструкций
с целью уменьшения капитальных затрат на возведение здания. При успешном решении поставленых задач будет возможность предложить восстановление объектов, разрушенных при стихийных бедствиях, блочно-комплектное строительство новых зданий,
а также реконструкцию объектов. В статье представлен объект исследования «Компрессорная стация в районе ДНС-2 Х месторождения»; рассмотрены блочные здания, расположенные на площадке ДНС; приведены характеристики ограждающих конструкций
типа «сэндвич» с различными видами теплоизоляционных материалов, представлено
полное описание всех видов используемых теплоизоляционных материалов с указанием достоинств и недостатков; выполнен их теплотехнический расчет и сравнительный
анализ эффективности теплоизоляционного материала, используемого в сэндвич-панелях. Представлены выводы, методы и способы решения задач блочно-комплектного
строительства, модернизация технологий строительства.

Ключевые слова:
ограждающие конструкции, термическое сопротивление, утеплитель,
сокращение затрат, сэндвич-панели, блочно-модульные здания,
теплопотери, энергосбережение,
минеральная вата, пенополиизоцианурат.

© ПНИПУ

Чекардовский Михаил Николаевич – доктор технических наук, профессор, e-mail: chekardovskijmn@tyuiu.ru,
ORCID 0000-0002-7166-1936.
Жилина Татьяна Семеновна – кандидат технических наук, профессор, e-mail: zhilinats@tyuiu.ru, ORCID 0000-0001-7832-2331.
Афонин Константин Викторович – кандидат технических наук, доцент, e-mail: afoninkv@tyuiu.ru, ORCID 0000-0001-7239-5484.
Гусева Ксения Петровна – ассистент, e-mail: gusevakp@tyuiu.ru, ORCID 0000-0002-3995-9759.

Mikhail N. Chekardovskij – Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: chekardovskijmn@tyuiu.ru, ORCID 0000-0002-7166-1936.
Tatyana S. Zhilina – Ph.D. in Technical Sciences, Professor, e-mail: zhilinats@tyuiu.ru, ORCID 0000-0001-7832-2331.
Konstantin V. Afonin – Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, e-mail: afoninkv@tyuiu.ru, ORCID 0000-0001-7239-5484.
Ksenia P. Guseva – Assistant, e-mail: gusevakp@tyuiu.ru, ORCID 0000-0002-3995-9759.

64

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

REDUCING CONSTRUCTION COSTS BY OPTIMIZING FENCING STRUCTURES
ON THE EXAMPLE OF BLOCK-MODULAR BUILDINGS
M.N. Chekardovskij, T.S. Zhilina, K.V. Afonin, K.P. Guseva
Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 10 April 2021
Accepted: 31 May 2021
Published: 13 July 2021

The introduction of modernized (improved) and new technologies is necessary to improve the quality of construction with a reasonable reduction in costs and terms of blockcomplete construction (BCS). There are various BCS technologies that combine known and
developed methods and methods. Therefore, in order to increase the efficiency of construction, it is necessary to solve a number of tasks: to calculate the enclosing structures at BCS
in accordance with their requirements for thermal protection, to determine the economic
feasibility of the measures under consideration. On the example of a research object, the
choice of enclosing structures is presented in order to reduce capital costs. If the tasks are
successfully solved, it will be possible to offer the restoration of objects destroyed by natural
disasters, BCS of new buildings, as well as during the reconstruction of objects. The article
presents: the object of research "Compressor station in the area of BPS-2 X field"; block
buildings located on the site of the booster pump station are considered; the characteristics
of the enclosing structures of the "sandwich" type with various heaters are given; their thermal engineering calculation and comparative analysis of the efficiency of the heat-insulating
material were carried out. Conclusions, methods and ways of solving BCS problems are
presented; modernization of construction technologies.

Keywords:
enclosing structures, thermal resistance, insulation, cost reduction,
sandwich panels, modular buildings,
heat loss, energy saving, mineral
wool, polyisocyanurate foam.

© PNRPU

Введение
Индустриальное направление строительства и проектирования зданий и сооружений
добывающего и перерабатывающего назначения является основным. Это достигается путем применения блочно-комплектного метода строительства. Производственные цеха
с находящимся в них технологическим оборудованием, а также здания гаражей, пожарных
депо, складов и иных помещений предусмотрены каркасного типа. Наиболее популярными
сегодня являются конструкции из металлокаркаса и сэндвич-панелей. Важнейшим преимуществом данных зданий являются короткие сроки возведения и ввода в эксплуатацию
зданий, что позволяет снизить капитальные затраты [1–4].
Теплоизоляционные свойства панелей определяются такими критериями, как вид
и качество теплоизоляционного материала, входящего в состав панелей утеплителя [2].
В силу необходимости сжатых сроков проектирования современный рынок теплоизоляционных материалов остается малоизученным, и, как следствие, повсеместно применяют минераловатный утеплитель. В настоящее время существуют сэндвич-панели с утеплителями
из пенополиуретана и пенополиизоцианурата с улучшенными теплотехническими характеристиками [3].
Актуальность данного исследования базируется на Федеральном законе РФ от 23 ноября
2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности
и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и на изучении современных разработок в области проектирования ограждающих конструкций [4].
Целью исследования является определение экономической целесообразности рассматриваемых мероприятий (проведение мероприятий, позволяющих снизить капитальные
затраты на строительство).
65

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

Объектом данного исследования является выбор ограждающих конструкций для компрессорной стации в районе ДНС-2 Х месторождения с целью уменьшения капитальных затрат.
Рассчитаны конструкции на соответствие их требованиям по тепловой защите, с дальнейшими расчетами укрупненного показателя капитальных затрат на строительство, которые показывают, какие именно конструкции могут сократить затраты на строительство
и соответствуют всем нормативным требованиям [5].
Поскольку такие здания расположены на месторождениях, а вблизи них возможно использование нефтепродуктов, горючих материалов, их переработка и транспортировка,
они должны быть пожаробезопасны, особенно это касается зданий, в которых находятся
люди [6, 7].
Здания на месторождениях проектируют и возводят каркасного и блочно-модульного
типа. Наружные ограждения предусмотрены в виде трехслойных металлических панелей
типа «сэндвич» [7].
Оконные блоки предусмотрены в виде ПВХ-профилей, морозостойкие, с нормируемым значением приведенного сопротивления теплопередаче наружного ограждения не менее Rreq = 0,65 м2 · °С/Вт [8].
Рассматриваемый объект расположен на территории Ямало-Ненецкого автономного
округа (ЯНАО) Тюменской области. Климатический район 1Г согласно СП 131.13330.2012
«Строительная климатология». Климат района проектирования резко континентальный.
Климатические параметры данного района указаны в табл. 1.
Таблица 1
Климатические параметры района застройки
Table 1
Climatic parameters of the building area
Параметр
Параметры наружного воздуха

Значение параметра
– параметры А – для систем вентиляции для
теплого периода года;
– параметры Б – для систем отопления и вентиляции для холодного периода года, а также
для систем кондиционирования для теплого и
холодного периода

Расчетная температура наружного воздуха наиболее
холодной пятидневки обеспеченностью 0,92
Средняя температура за отопительный период
(период со средней суточной t ≤ 8 оС)
Продолжительность отопительного периода при
средней суточной t ≤ 8 оС

–42,9 оС
–12,3 оС
301 сут

Основная часть
Ограждающие конструкции типа «сэндвич»
В качестве наружных ограждений приняты сэндвич-панели, состоящие из нескольких
слоев, в том числе утеплителей различных видов. Панели легкосборные, заводского изготовления, уже готовые завозятся на строительную площадку и подлежат только соединению между собой по особой технологии при помощи замков для соединения сэндвич66

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

панелей [9]. Все это обеспечивает минимизацию сроков строительства и уменьшает трудоемкость и трудозатраты на монтаж таких ограждений. Как следствие, уменьшаются не
только сроки строительства, но и материальные затраты на строительство, поскольку трудозатраты в таком случае минимальны [10].
В данном случае сэндвич-панели имеют трехслойную структуру, состоящую из двух
листов профильной оцинкованной стали и слоя теплоизоляционного материала (на выбор)
между ними [11]. Конструкции выполнены из морозостойких, влагостойких, термостойких
материалов, не подверженных коррозии, что обеспечивает конструкциям отличные показатели долговечности [12].
В качестве теплоизоляционного материала приняты: базальтовая минеральная вата;
пенополиуретан (pur); полиизоцианурат (pir); пенополистирол [13].
Толщину утеплителя определяем исходя из удовлетворения ограждающей конструк3
ции требованиям СП 50.13330.2012 . Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем
меньшее количество тепла пройдет через стенку, следовательно, меньшее количество тепловой энергии потребуется на поддержание нормативной температуры внутреннего воздуха в помещениях в зимний период [5, 14].
Минераловатный утеплитель
Минераловатный утеплитель представлен в виде базальтовой минераловатной плиты.
Минеральная базальтовая вата (рис. 1) имеет достаточно низкий коэффициент теплопроводности [15].
Поскольку такие плиты не горючи, их можно использовать в качестве наружных ограждений огнестойких зданий [15].
Помимо этого, базальтовая минеральная вата является достаточно гибким материалом, что позволяет использовать его на ограждениях с измененной геометрией стен. Благодаря натуральному составу, он экологичен и безопасен, во время эксплуатации не
выделяется токсичных веществ [16]. Нормальный уровень паропроницаемости базальтовой ваты исключает конденсат на
поверхности соприкосновения с другими
слоями конструкции при резком перепаде
температур [17]. Материал не подвержен
образованию грибка и плесени на его поверхности, обладает хорошими звукоизоляционными свойствами. Но имеет один
недостаток – обладает хорошей гигроскоРис. 1. Сэндвич-панель с утеплителем
пичностью, и в результате попадания влаиз минеральной ваты
ги материал теряет изоляционные свойстFig. 1. Sandwich panel with mineral wool insulation
ва [18].

3
СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий: утв. Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 30 июня 2012 г. № 265: ввод в действие 01.07.2013. М.: МинСтрой России, 2013. 137 с.

67

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

Таблица 2
Технические характеристики минераловатного утеплителя
Table 2
Technical characteristics of mineral wool insulation
Наименование показателя
Коэффициент теплопроводности
Максимальная предельная температура эксплуатации
Плотность
Температура спекания волокон
Огнестойкость
Водопоглощение

Значение показателя
0,047 Вт/мꞏ°С
1000 °С
200 кг/м3
1000 °С
НГ (не горючие)
3,0 %

Пенополиуретан (PUR)
Пенополиуретан – это синтетическое вещество ячеистой структуры из группы газонаполненных пластмасс. Широко используется для производства сэндвич-панелей
(рис. 2). Материал имеет хорошие теплоизоляционные свойства, поскольку имеет довольно низкий коэффициент теплопроводности [19, 20]. Обладает хорошей адгезивной
способностью, что улучшает его сцепление с
другими слоями конструкции, стойкостью к химическим и агрессивным средам, имеет небольшую массу [2].
Кроме того, он обладает высокой водопаронепроницаемостью, что дает возможность использовать его при строительстве различных помещений,
в которых проводятся технологические процессы,
протекающие при высокой влажности и больших
температурных перепадах [18].
Пенополиуретановые сэндвич-панели исклюРис. 2. Сэндвич-панель с утеплителем
чают возможность появления грибка, плесени и разиз пенополиуретана
Fig. 2. Sandwich panel with polyurethane
вития различных болезнетворных микроорганизмов
foam insulation
в конструкции панелей [3]. Технические характеристики пенополиуретана сведены в табл. 3.
Таблица 3
Технические характеристики пенополиуретана
Table 3
Technical characteristics of polyurethane foam
Наименование показателя
Плотность
Коэффициент теплопроводности
Водопоглощение
Максимальная предельная температура эксплуатации
Огнестойкость

68

Значение показателя
80 кг/м3
0,025 Вт/мꞏ°С
1,2 %
От 100 до 250 °С
Г1 (слабогорючие)

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

Пенополиизоцианурат (PIR)
Пенополиизоцианурат (PIR) – современный гидро- и теплоизоляционный материал,
модифицированный пенополиуретан, полученный в результате реакции полиола и изоцианурата (рис. 3) [13].
Сэндвич-панели с наполнителем из полиизоцианурата имеют самую низкую теплопроводность
среди всех известных теплоизоляционных материалов [13]. Панели относятся к классу Г1, слабогорючие, не горят при отсутствии источника огня, а поскольку они защищены с обеих сторон листами
профилированной стали и изолированы от источника огня, то практически не горючи, устойчивы к
тлению и гниению, биологически нейтральны [15].
Технические характеристики пенополиизоцианурата
представлены в табл. 4.
Рис. 3. Сэндвич-панель с утеплителем
Строительные конструкции из сэндвич-панелей
из пенополиизоцианурата
Fig. 3. Sandwich panel with polyisoс пенополиизоциануратом не способствуют распроcyanurate foam insulation
странению горения.
Таблица 4
Технические характеристики пенополиизоцианурата
Table 4
Technical characteristics of polyisocyanurate foam
Наименование показателя
Плотность
Коэффициент теплопроводности
Водопоглощение
Максимальная предельная температура эксплуатации
Группа горючести

Значение показателя
42 кг/м3
0,02 Вт/мꞏ°С
0,01 %
от 120 до 150 °С
Г1 (слабогорючие)

К достоинствам данного утеплителя можно отнести влагостойкость, высокую прочность на сжатие (до 120 кПа), увеличенный срок службы (до 50 лет эксплуатации), также
он не меняет своих размеров во время эксплуатации [3].
Пенополистирол
Сэндвич-панели с утеплением из пенополистирола по теплотехническим характеристикам превосходят традиционные материалы (рис. 4, табл. 5).
Пенополистирольные утеплители отличаются легкостью и незначительной плотностью, которая, в свою очередь, дает им отличные теплоизоляционные свойства, поскольку
при низкой плотности они имеют низкий коэффициент теплопроводности, от которого зависит главный показатель энергоэффективности – теплопотери [5].
Полимерное покрытие, наносимое на поверхность пенополистирольных плит, придает
им высокую стойкость к истиранию и коррозии. Добавленные в состав таких плит антиперена делают их не горючими (они относятся к классу горючести Г1) [6].
69

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

Рис. 4. Сэндвич-панель с утеплителем из пенополистирола
Fig. 4. Sandwich panel with expanded polystyrene insulation

Таблица 5
Технические характеристики пенополистирола
Table 5
Technical characteristics of expanded polystyrene
Наименование показателя
Плотность
Коэффициент теплопроводности
Водопоглощение
Максимальная предельная температура эксплуатации
Группа горючести

Значение показателя
25 кг/м3
0,038 Вт/мꞏ°С
2%
от –80 до +80 °С
Г1 (слабогорючие)

Нельзя не отметить влагостойкость сэндвич-панелей с пенополистиролом. Структура
пенополисторола представляет собой герметичные гранулы, в которые почти не проникает влага. Вода, попадающая на поверхность пенополистирола, не способна разрушить
его структуру.
Теплотехнический расчет
Теплотехнический расчет выполнен для четырех вариантов сэндвич-панелей с различными видами утеплителей, все расчеты производятся для холодного периода года, поскольку определить количество потерь тепла через ограждение можно только при значительной разнице температур наружного и внутреннего воздуха, а это возможно только
в холодный период года. Определение количества потерь тепла через каждый вид ограждения необходимо для того, чтобы сделать вывод об энергоэффективности наружного ограждения: чем меньше потерь тепла через стену, тем энергоэффективнее ограждающая
конструкция. Наименьшее количество тепла, пройденное через стену, позволяет снизить
расходы на отопление, а также нагрузку на саму систему отопления [4].
Помимо теплопотерь необходимо соответствие ряда других показателей, таких как влагозащита. Ограждающие конструкции, не удовлетворяющие требованиям по тепловой защите зданий, не допускаются к возведению и дальнейшему проектированию [14].
Согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» установлены три показателя
тепловой защиты здания:
1) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих
конструкций здания;
70

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

2) санитарно-гигиенические требования, включающие температурный перепад между
температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;
3) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать
величины теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий
с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.
Состав и характеристики вариантов сэндвич-панелей приведены в табл. 6.
Таблица 6
Послойный состав и теплотехнические характеристики всех вариантов сэндвич-панелей
Table 6
Constant composition and heat engineering characteristics of all variants of sandwich panels
Коэффициент
Толщина
теплопроводности
слоя δ, м
материала, λ, Вт/м °С
Вариант 1. Ограждающая конструкция стены с минераловатным утеплителем

Разрез сэндвич-панели

Послойные состав

1-й слой – облицовка оцинкованная
профилированная сталь

0,58

0,007

2-й слой – утеплитель
из минеральной ваты

0,047

0,150

3-й слой – облицовка оцинкованная
профилированная сталь

0,58

0,007

Варинат 2. Ограждающая конструкция стены с утеплителем пенополиизоцианурат
1-й слой – облицовка оцинкованная
0,58
0,007
профилированная сталь
2-й слой – утеплитель
из пенополиизоцианурата

0,02

3-й слой – облицовка оцинкованная
0,58
профилированная сталь
Вариант 3. Ограждающая конструкци стены с утеплителем пенополиуретан
1-й слой – облицовка оцинкованная
0,58
профилированная сталь
2-й слой – утеплитель
из пенополиуретана

0,025

3-й слой – облицовка оцинкованная
0,58
профилированная сталь
Вариант 4. Ограждающая конструкция стены с утеплителем пенополистирол

0,060
0,007

0,007
0,060
0,007

1-й слой – облицовка оцинкованная
профилированная сталь

0,58

0,007

2-й слой – утеплитель
из пенополистирола

0,038

0,150

3-й слой – облицовка оцинкованная
профилированная сталь

0,58

0,007

71

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружных
ограждающих конструкций
Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

ГСОП  (tв  tот.пер )  zот.пер ,
где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС; tот.пер, zот.пер – средняя температура
(ОС) и продолжительность (сут) периода со среднесуточной температурой ниже или равной 8 оС согласно [3].
ГСОП  10  ( 12,3)   301  6712,3 Сꞏсут;

Определение приведенного сопротивления теплопередаче по ГСОП.
Согласно СП 50.13330.2012:
а) стена: Rпр  3, 21 м 2 С/Вт;
б) окна: Rпр  0,65 м 2 С/Вт;
в) наружные двери: Rпр  2,3 м 2 С/Вт.
Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Исходя из санитарно-гигиенических, комфортных условий и условий энергосбережения, приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Rо должно
быть не менее требуемых значений Rотр , рассчитывается по формуле
Rотр  а  ГСОП  b,

где а, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным табл. 3
СП 50.13330.2012;
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции (м2 ꞏ °С/Вт) определили по
формуле
R

факт



1
1
 RК  ,
αв
αн

где α в , α н – коэффициент теплоотдачи для зимних условий внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2  С);
RК – термическое сопротивление ограждающей конструкции, определяется по формуле
RК  R1  R2  ...Rп ,

где R1, R2, Rn – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции,
определяемое по формуле
R

δ
,
λ

где δ – толщина слоя, м; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя,
Вт/м ∙ оС.
Результаты сведены в табл. 7.
72

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

Таблица 7
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
Table 7
Resistance to heat transfer of the building envelope
Вариант
компоновки
сэндвич-панели
1
2
3
4

0,05
1,22
2,94
1,38
2,33

0,06
1,44
3,49
1,62
2,77

Сопротивление теплопередаче, м2ꞏ оС/Вт
(в зависимости от толщины утеплителя, м)
0,075
0,08
0,1
0,12
0,145
0,15
–
1,86
2,29
2,71
–
3,35
4,33
–
5,71
6,83
8,21
–
–
2,11
2,60
3,09
–
3,82
3,42
–
4,51
5,38
6,46
–

0,2
4,41
–
5,04
–

0,25
5,48
–
6,26
–

Для дальнейших расчетов по условиям энергосбережения из двух полученных значений коэффициента сопротивления теплопередачи полной конструкции, требуемого значения и фактического принято наибольшее значение коэффициента термического сопротивления, которое уже будет использоваться в последующих расчетах:
 минеральная базальтовая вата – Rфакт  3,35 м 2ꞏС/Вт,
 пенополиизоцианурат – Rфакт  3, 49 м 2 С/Вт,
 пенополистирол – Rфакт  3,82 м 2 С/Вт,
 пенополиуретан – Rфакт  3, 42 м 2 С/Вт.
Исходя из коэффициента термического сопротивления получены следующие толщины
утеплителей для каждого варианта конструкции, которые необходимы для удовлетворения
требованиям тепловой защиты зданий. Анализируя полученные значения требуемого сопротивления, получаем следующие толщины:
 минеральная вата на базальтовой основе – 150 мм;
 пенополиизоцианурат – 60 мм;
 пенополиуретан – 60 мм;
 пенополистирол – 150 мм.
Данный расчет показывает, что пенополиизоцианурат – утеплитель с лучшими теплотехническими характеристиками, при Rфакт  3, 49 м 2 С/Вт имеет толщину 50 мм.
Сравнительный анализ теплоизоляционного материала

В подавляющем большинстве в качестве утеплителя, в том числе и для сэндвичпанелей, используется всем известная минеральная вата, получившая свою популярность
благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, который учитывается при расчете теплопотерь, малой массе, удобству монтажа, что тоже немаловажно, и негорючести [7, 15].
Этот материал имеет один недостаток, который в значительной степени сказывается на
уровне энергоэффективности материала, – гигроскопичность. Минераловатные плиты хорошо впитывают влагу, поэтому при малейшем увлажнении, в том числе осадками, они теряют свои теплотехнические свойства. Увлажнение может даже отрицательно сказаться на
защитных свойствах ограждения [18].
Поэтому все чаще этот вид утеплителя заменяют на пенополиуретановые утеплители,
которые по своим физико-техническим характеристикам превосходят минеральную вату,
73

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

пенополистирол и многие другие материалы. В отличие от пенополисторола, пенополиуретан – это дышащий материал, а по сравнению с минеральной ватой он влагоустойчив.
Однако стоимость панелей с утеплителем из пенополиуретана гораздо выше остальных
вариантов. Кроме того, монтаж таких панелей является трудоемким процессом, требующим специальной подготовки людей [11, 12].
Хорошие теплотехнические показатели имеет также пенополистирол, он не горючий,
легок в монтаже, сам монтаж не требует больших затрат. Однако материал имеет один значительный недостаток, который зачастую обесценивает его теплотехнические качества, –
неэкологичность. При незначительном нагреве он выделяет стиролы – опасные токсичные
вещества, которые не только ухудшают состояние здоровья человека, но и приводят к изменению состава крови, поэтому использовать его в качестве ограждений в зданиях на месторождениях с непосредственным пребыванием людей в них не представляется возможным,
даже несмотря на отличные показатели энергоэффективности.
Последний вид рассмотренных утеплителей – пенополиизоцианурат – отличается рядом преимуществ: низким коэффициентом теплопроводности, хорошей гидрофобностью,
так как практически не впитывает влагу. Это легкий, стойкий к микробиологическим процессам, негорючий материал, имеющий долгий срок эксплуатации. Он экологичен, не выделяет вредных веществ. Недостатков у этого материала не выявлено. При этом по техническим показателям он не уступает другим материалам, а зачастую даже превосходит их.
Сравним все вышеуказанные показатели материалов, сведя все данные в табл. 8.
Таблица 8
Основные характеристики материалов, применяемых в качестве утеплителя
для сэндвич-панелей
Table 8
The main characteristics of materials used as insulation for sandwich panels

Материал
Минеральная
базальтовая вата
Пенополиизоцианурат

Характеристики
коэффициент
паропроницае- прочность
водопоглощетеплопроводности
мость, мг/
на сжатие,
ние, %
материала, λ, Вт/м °С
(м²ꞏчꞏПа)
МПа
0,047

3

0,35

0,06

0,020

0,01

0,002

0,15

Пенополиуретан

0,041

1,2

0,05

0,37

Пенополистирол

0,023

2

0,018

0,35

огнестойкость
НГ – не горючий
Г1 – слабогорючий
Г1 – слабогорючий
Г1 – слабогорючий

По данным табл. 8 можно сделать вывод, что пенополиизоцианурат превосходит остальные материалы по показателям теплопроводности, водопоглощения, паропроницаемости, но уступает им по прочности на сжатие, что, однако, не влияет на его энергоэффективность. Этой прочности хватит для его нормальной эксплуатации. Что касается горючести,
это слабогорючий материал, поскольку гореть он может только при наличии источника огня,
а так как от источника огня он защищен профилированными стальными листами, можно
сделать вывод, что он изолирован от источника воспламенения и является негорючим. Исходя из этого он является наилучшим материалом для сэндвич-панелей [16].
74

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

Капитальные затраты

Укрупненный показатель капитальных затрат рассчитывается по формуле
К з =С ꞏ S ст ,

где С – себестоимость стеновой панели руб./м2; S ст – площадь ограждения, м2.
В расчете принимается суммарная площадь стеновых панелей 2617,5 м2.

Рис. 5. Укрупненная оценка капитальных затрат
Fig. 5. Rough capital cost estimate

Поскольку при проектировании и строительстве многие заказчики отдают предпочтение такому методу строительства, который обеспечит необходимый микроклимат в помещении, сэкономит расходы на отопление, обеспечит необходимый температурный режим
в помещениях с непосредственным нахождением в них людей, сократит сроки строительства и капитальные затраты на строительство, выбор будет сделан в пользу тех ограждающих конструкций, которые значительно сократят сроки и стоимость строительства, а также
полностью обеспечат необходимый микроклимат в помещениях в климатической зоне, где
будет находиться данное задание и учитываться его назначение [12]. И такой ограждающей конструкцией является сэндвич-панель с утеплителем из пенополиизоцианурата, поскольку она отвечает всем требованиям по тепловой защите, сроки монтажа будут минимальны из-за минимальной трудоемкости процесса возведения таких стен, как следствие,
значительно будут снижены и затраты на капитальное строительство здания, которые в
данном случае составят 4 161 846,0 руб. Самым затратным способом будет монтаж из повсеместно используемых сэндвич-панелей с минераловатными базальтовыми плитами, который составит 5 050 800, 49 руб.
Заключение

Были изучены все положительные и отрицательные стороны теплоизоляционных материалов, используемых в сэндвич-панелях для блочно-модульного строительства, рассчитаны все технические и стоимостные показатели, определенные необходимостью сжатых
75

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

сроков строительства, минимизацией капитальных затрат на строительство и обеспечением необходимого уровня тепловой защиты и безопасности зданий и сооружений, расположенных на месторождениях [3–21].
В результате проведенного анализа всех вариантов ограждающих конструкций в виде
сэндвич-панелей с различными типами теплоизоляционных материалов подобран оптимальный теплоизоляционный материал по энергоэффективности, экономическим показателям и безопасности использования [22]. Экономический эффект от выбора утеплителя
для сэндвич-панелей из пенополиизоцианурата составил 20 %, что значительно снижает
капитальные затраты на строительство.
Библиографический список

1. Беляев B.C., Хохлова Л.П. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных
гражданских зданий: учеб. пособие для вузов по специальности «Пром. и гражд. стр-во». –
М.: Высш. шк., 1991. – 255 с.
2. Теплоизоляционные материалы и конструкции: учебник / Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова. – М.: Инфра-М, 2003. – 265 с.
3. Теплоизоляционные материалы сэндвич-панелей и пожарно-технические характеристики быстровозводимых зданий [Электронный ресурс] / В.С. Мельников, С.В. Кирилллов, С.А. Потемкин [и др.] // Профмодуль. – 2015. – URL: https://profmodul.ru/stati/teploizolyacionnye-materialy-sendvich-paneley-i-pozharno-tehnicheskie-harakteristiki/ (дата обращения: 10.04.2021).
4. Schlomann B., Schleich J. Adoption of low-cost energy efficiency measures in the tertiary
sector – An empirical analysis based on energy survey data // Renewable and Sustainable Energy
Reviews. – 2015. – No. 43. – P. 1127–1133.
5. Characterization of building thermal energy consumption at the urban scale / G. Mutani,
C. Delmastro, M. Gargiulo, S.P. Corgnati // Energy Procedia. – 2016. – No. 101. – P. 384–391.
6. Penetration of particles into buildings and associated physical factors. Part I: Model development and comp./ J. Thornburg, D.S. Ensor, C.E. Rodes, P.A. Lawless, L.E. Sparks, R.B. Mosley.
7. Chow Wan-Ki. A discussion on tall building fire safety in the Asia-Oceania Regions. Fire
Science and Technology 2015 // Proc. of 10th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and
Technology. – Singapore: Springer Singapore, 2017. – P. 61–72.
8. Gertis K. [et al.] Sind neuere Fassadenentwicklungen bauphysikalisch sinnvoll? Teil 1:
Transparente Warmedammung. Bauphysik. – 1999. – No. 21, H. 1. – P. 1–9.
9. Корнилов Т.А., Посельский Ф.Ф., Кардашевский А.Г. Конструктивно-технологические решения в малоэтажном домостроении // Экономика Востока России. – 2014. – № 1 (1). –
С. 42–57.
10. Al-Homoud M.S. Performance characteristics and practical applications of common building
thermal insulation materials // Building and Environment. – 2005. – Vol. 40, № 3. – P. 353–366.
11. Energy efficiency index as an indicator for measuring building energy performance:
A review / Nur Najihah Abu Bakar, Hayati Abdullah, Hasimah Abdul Rahman, Md Pauzi Abdullah, Faridah Hussin, Masilah Bandi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. –
2015. – No. 44. – P. 1–11.
12. Dongmei S. Research and application of energy consumption benchmarking method for public
buildings based on actual energy consumption // Energy Procedia. – 2018. – No. 152. – P. 475–83.
76

Чекардовский М.Н., Жилина Т.С., Афонин К.В., Гусева К.П. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 64–78

13. Юмалин И. PIR-плита: инновационный утеплитель // Mastergrad. Город мастеров:
Ассоциация «НАППАН». – 2016. – URL: http: //www.mastergrad.com/blogs/post/10914/ (дата
обращения: 10.04.2021).
14. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с.
15. Пожарно-структурная экспертиза повреждений теплоизоляционных материалов из
минеральной ваты и пенополиизоцианурату / В.С. Мельников, С.В. Кириллов, М.В. Мельников [и др.]. // Интернет-журнал «Науковедение». – 2016. – Т. 8, № 3. – С. 129.
16. Study on energy consumption ration for office buildings / Z. Zheng, Z. Zhuang, Z. Lian,
Y. Li // Energy Procedia. – 2017. – No. 142. – P. 2317–2322.
17. Jelle B. Traditional, state-of- the-art and future thermal building insulation materials and
solutions – properties, requirements and possibilities // Energy and Buildings. – 2011. – Vol. 43,
№ 10. – P. 2549–2563.
18. Schoch T., Kreft O. the influence of moisture on the thermal conductivity of AAC // 5th
International Conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a Sustainable Future», September, 14–17. – Bydgoszcz, Poland, 2011. – P. 361–370.
19. Вытчиков Ю.С., Черенева А.В. Исследование воздухопроницаемости «теплой»
штукатурки на цементно-перлитовой основе // Традиции и инновации в строительстве и
архитектуре: материалы 69-й Всерос. науч.-техн. конф. по итогам НИР, СГАСУ, 9–13 апреля 2012 г. – Самара: СГАСУ, 2012. – С. 304–306.
20. Кауфман Б.Н. Теплопроводность строительных материалов. – М.: Госстройиздат.
1955. – 160 с.
21. Donglan Zha, Ning Ding Threshold characteristic of energy efficiency on substitution
between energy and nonenergy factors // Economic Modelling. – 2015. – No. 46. – P. 180–187.
22. Karmellos M., Kiprakis A., Mavrotas G. A multi-objective approach for optimal prioritization of energy efficiency measures in buildings: Model, software and case studies // Applied
Energy. – 2015. – No 139. – P. 131–150.
References

1. Belyaev B.S., Khokhlova L.P. Design of energy-efficient and energy-active civil buildings. Moscow, Higher School., 1991, 255 p.
2. Bobrov Yu.L., Ovcharenko E.G., Shoikhet B.M., Petukhova E.Yu. Thermal insulation
materials and structures. Moscow, Infra-M, 2003. – 265 p.
3. Melnikov V.S., Kirillov S.V., Potemkin S.A. [et al.] Thermal insulation materials of sandwich panels and fire-technical characteristics of prefabricated buildings. Profmodul-2015, available at: https://profmodul.ru/stati/teploizolyacionnye-materialy-sendvich-paneley-i-pozharnotehnicheskie-harakteristiki/ (accessed 10 April 2021).
4. Schlomann B., Schleich J. Adoption of low-cost energy efficiency measures in the tertiary
sector – An empirical analysis based on energy survey data. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 2015, no. 43, pp. 1127–1133.
5. Mutani G., Delmastro C., Gargiulo M., Corgnati S.P. Characterization of building thermal
energy consumption at the urban scale. Energy Procedia, 2016, no. 101, pp. 384–991.
6. Thornburg J., Ensor D.S., Rodes C.E., Lawless P.A., Sparks L.E., Mosley R.B. Penetration
of particles into buildings and associated physical factors. Part I: Model development and comp.
77

Chekardovskij M.N., Zhilina T.S., Afonin K.V., Guseva K.P. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 64-78

7. Chow Wan-Ki. A discussion on tall building fire safety in the Asia-Oceania Regions. Fire
Science and Technology 2015. Proc. of 10th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and
Technology. Singapore, Springer Singapore, 2017, pp. 61–72.
8. Gertis K. et al. Sind neuere Fassadenentwicklungen bauphysikalisch sinnvoll? Teil 1:
Transparente Warmedammung. Bauphysik, 1999, no. 21, H. 1, pp. 1–9.
9. Kornilov T.A., Poselsky F.F., Kardashevsky A.G. Constructive and technological solutions in low-rise housing construction. Economy of the East of Russia, 2014, no. 1 (1), pp. 42–57.
10. Al-Homoud M.S. Performance characteristics and practical applications of common building thermal insulation materials. Building and Environment, 2005, vol. 40, no. 3, pp. 353–366.
11. Nur Najihah Abu Bakar, Hayati Abdullah, Hasimah Abdul Rahman, Md Pauzi Abdullah,
Faridah Hussin, Masilah Bandi. Energy efficiency index as an indicator for measuring building energy performance: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, no. 44, pp. 1–11.
12. Dongmei S. Research and application of energy consumption benchmarking method for
public buildings based on actual energy consumption. Energy Procedia, 2018, no. 152, pp. 475–483.
13. Yumalin I. PIR-plate: innovative insulation. Mastergrad. City of Masters: Association
"NAPPAN", 2016, available at: http: //www.mastergrad.com/blogs/post/10914/ (accessed
10 April 2021).
14. Bogoslovsky V.N. Stroitelnaya teplofizika (teplofizicheskie osnovy heating, ventilation
and air conditioning). 2nd ed. Moscow, Higher School, 1982, 415 p.
15. Melnikov V.S., Kirillov S.V., Melnikov M.V. [et al.]. Fire structural examination of
damage to mineral wool and polyisocyanurate foam insulation materials. Naukovedenie, 2016,
vol. 8. no. 3, pp. 129.
16. Zheng Z, Zhuang Z, Lian Z, Li Y. Study on energy consumption ration for office buildings. Energy Procedia, 2017, no. 142, pp. 2317–2322.
17. Jelle B.P. Traditional, state-of-the-art and future thermal building insulation materials
and solutions – properties, requirements and possibilities. Energy and Buildings. 2011, vol. 43,
no. 10, pp. 2549–2563.
18. Schoch T., Kreft O. The influence of moisture on the thermal conductivity of AAC.
5th International Conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a Sustainable Future», 14–17 September. Bydgoszcz, Poland, 2011, pp. 361–370.
19. Bogoslovsky V.N. Fundamentals of the theory of the moisture potential of the material in
relation to the external fences of the shell of buildings. Ed. V.G. Gagarin. Moscow, Moscow
State University of Civil Engineering, EBS DIA, 2013, 112 p.
20. Vytchikov J.S., Chereneva A.V. Investigation of the air permeability warm plaster, cement-perlite-based. Traditions and innovations in construction and architecture. Proceedings of the
69th all-Russian scientific-technical conference on the results of the research, SGASU, 9–13 April
2012, Samara, SHASU, 2012, pp. 304–306.
21. Donglan Zha, Ning Ding Threshold characteristic of energy efficiency on substitution
between energy and nonenergy factors. Economic Modelling, 2015, no. 46, pp. 180–187.
22. Karmellos M., Kiprakis A., Mavrotas G. A multi-objective approach for optimal prioritization of energy efficiency measures in buildings: Model, software and case studies. Applied
Energy, 2015, no 139, pp. 131–150.

78

Полищук А.И., Демченко В.А. Актуальность вопросов подготовки специалистов геотехнического строительства //
Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 79–85. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.07
Polishchuk A.I., Demchenko V.A. The relevance of the issues of training specialists in geotechnical construction. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 79-85. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.07

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.07
УДК 378.14:624.15
АКТУАЛЬНОСТЬ ВОПРОСОВ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ
ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА 
А.И. Полищук, В.А. Демченко
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 10 апреля 2021
Принята: 31 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

В связи с высокими темпами освоения новых территорий под строительство,
которые часто оказываются сложными в инженерно-геологическом отношении, растет потребность в специалистах геотехнического строительства (специалистахгеотехниках). Для их подготовки в России практически отсутствуют специализированные образовательные программы. Формирование специалистов для предприятий геотехнического строительства происходит в основном из числа выпускников
вузов и работников строительного комплекса. В редких случаях имеет место переквалификация специалистов из смежных инженерных или научных видов деятельности. Технический прогресс и всеобщая компьютеризация в значительной мере
способствуют усложнению инженерных решений, а вместе с тем и повышению требований к специалистам-геотехникам. В 2017 г. в соответствии с Приказом Министерства труда и социальной защиты утвержден профессиональный стандарт
16.131 «Специалист в области проектирования оснований, фундаментов, земляных
и противооползневых сооружений, подземной части объектов капитального строительства». Стандарт регламентирует трудовые функции, знания, умения, которыми
должен владеть работник геотехнического строительства. Наличие стандарта и
приведенные в нем требования создают необходимость формирования системного
подхода к решению задач подготовки специалистов-геотехников. Один из возможных системных подходов может быть развит на базе дополнительного профессионального образования. Подготовка при этом должна проводиться как на основе
программ повышения квалификации, так и на основе программ профессиональной
переподготовки. В целом это позволит повысить качество образования за счет разработки специализированных образовательных программ для специалистов геотехнического строительства.

Ключевые слова:
геотехника, специалист, обучение, дополнительное профессиональное образование, профессиональный стандарт, повышение
квалификации,
профессиональная переподготовка.

© ПНИПУ



Полищук Анатолий Иванович – доктор технических наук, профессор, e-mail: ofpai@mail.ru.
Демченко Владимир Анатольевич – старший преподаватель, e-mail: boxdv@mail.ru.
Anatoly I. Polishchuk – Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: ofpai@mail.ru.
Vladimir A. Demchenko – Senior Lecturer, e-mail: boxdv@mail.ru.

79

Polishchuk A.I., Demchenko V.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 79-85

THE RELEVANCE OF THE ISSUES OF TRAINING SPECIALISTS
IN GEOTECHNICAL CONSTRUCTION
A.I. Polishchuk, V.A. Demchenko
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russian Federation
ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 10 April 2021
Accepted: 31 May 2021
Published: 13 July 2021

Due to the high rate of development of new territories for construction, which often
turn out to be difficult in engineering and geological terms, the need for geotechnical construction specialists (geotechnical specialists) is growing. There are practically no specialized educational programs for their preparation in Russia. The formation of specialists for
geotechnical construction enterprises is mainly made up of university graduates and employees of the construction industry. In rare cases, there is a re-qualification of specialists
from related engineering or scientific activities. Technological progress and introduction of
computers significantly contribute to the complexity of engineering solutions, and at the
same time increase the requirements for geotechnical specialists. In 2017, in accordance
with the order of the Ministry of Labor and Social Protection, the professional standard
16.131 "Specialist in the design of foundations, foundations, earth and landslide structures, the underground part of capital construction projects" was approved. The standard
regulates the labor functions, knowledge, and skills that a geotechnical construction
worker must possess. The existence of the standard and the requirements given in it
create the need to form a systematic approach to solving the problems of training geotechnical specialists. One of the possible system approaches can be developed on the
basis of additional professional education. The training should be carried out both on the
basis of advanced training programs and on the basis of professional retraining programs.
In general, this will improve the quality of education through the development of specialized educational programs for geotechnical construction specialists.

Keywords:
geotechnics, specialist, training,
additional professional education,
professional standard, advanced
training, professional retraining.

© PNRPU

Введение
Геотехническое строительство – это область строительной деятельности, в которой
рассматривается взаимодействие строительных (инженерных) конструкций зданий и сооружений с грунтами. Геотехническое строительство включает в себя вопросы инженерных
изысканий, проектирования, технологий производства работ и мониторинга технического
состояния зданий и сооружений (в ходе их строительства и эксплуатации) [7, 10, 12].
Объектами геотехнического строительства являются подземные части зданий, сооружений, объекты инженерной защиты (включая устройство глубоких котлованов), грунтовые
сооружения и др. Специалисты, работающие на объектах геотехнического строительства,
обычно называются геотехниками.
Основная часть

В последние десятилетия наблюдается появление новых строительных машин и механизмов, обеспечивающих совершенствование технологий производства работ в фундаментостроении и других областях геотехнического строительства. Развитие компьютерной техники и специализированного программного обеспечения позволяет в массовом
порядке реализовывать проектные решения, которые ранее относились к исключительно
сложным [8, 9, 11]. Таким образом, в настоящее время происходит интенсивное развитие
геотехнического строительства, что в первую очередь вызвано развитием городов и других густонаселенных мест (рисунок).
80

Полищук А.И., Демченко В.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 79–85

Рис. Устройство глубокого котлована в глинистых грунтах на объекте
геотехнического строительства (по данным компании ООО «ИнжПроектСтрой»)
Fig. Excavation of a deep pit in clay soils at a geotechnical construction site
(according to the company LLC «InzhPtroektStroy»)

Для обеспечения возрастающей потребности в квалифицированных кадрах требуется
системный подход к их подготовке. На сегодняшний день практически отсутствуют специализированные образовательные программы подготовки специалистов-геотехников [1].
В большинстве случаев кадры для геотехнического строительства формируются из среды
людей, которые уже работают в промышленном, гражданском, гидротехническом и дорожном строительстве, а также из выпускников вузов общестроительных специальностей (закончивших в настоящее время) [13, 14, 15].
Образовательные программы в строительстве по направлению подготовки бакалавров
(08.03.01 Строительство), регулируемые соответствующим федеральным государственным
образовательным стандартом высшего образования [3], как правило, содержат минимально
необходимый комплекс дисциплин для формирования специалистов-геотехников. К таким
дисциплинам относятся «Инженерная геология», «Механика грунтов», «Основания и фундаменты» и др. Однако в рамках рассматриваемого комплекса удается реализовать только
базовую часть необходимых знаний, навыков и умений (часто в сжатом виде). Текущий
уровень знаний, требуемый строительной практикой, подразумевает владение основами
таких дисциплин, как «Теория упругости», «Теория пластичности», «Теория ползучести» и
других, а также владение методами вычислительной математики (метод конечных элементов, метод конечных разностей и др.) и специализированными программными продуктами.
Все вышеперечисленное не может быть реализовано в полной мере в рамках существующего подхода подготовки бакалавров из-за недостатка выделяемого учебного времени.
Подготовка специалистов-геотехников может быть решена на базе дополнительного
профессионального образования путем реализации программ повышения квалификации
и профессиональной переподготовки кадров. Согласно Приказу Минобрнауки РФ [2]
срок освоения программ устанавливается образовательным учреждением и должен быть не
менее 16 и 250 часов соответственно для программ повышения квалификации и программ
профессиональной переподготовки. Решением ученого совета образовательного учреждения срок освоения образовательных программ повышения квалификации и профессиональной переподготовки может быть увеличен при соответствующем обосновании. При
81

Polishchuk A.I., Demchenko V.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 79-85

успешном освоении программы и прохождении итоговой аттестации слушателям выдается
удостоверение (свидетельство) о повышении квалификации и (или) диплом о профессиональной переподготовке установленного образца. Документы выдаются от лица образовательной организации, прошедшей аккредитацию в установленном порядке. Эти документы
позволяют заниматься определенными видами профессиональной деятельности и (или)
выполнять конкретные трудовые функции с учетом полученной квалификации [4, 5].
Переподготовка специалистов-геотехников в России может выполняться с присвоением и без присвоения дополнительной квалификации. Если переподготовка выполняется
без присвоения квалификации, то срок обучения должен быть не менее 250 часов. В дипломе о переподготовке при этом указывается направление деятельности специалиста,
прошедшего обучение. Образовательные программы переподготовки (без присвоения квалификации) могут иметь следующие названия: «Геотехническое строительство», «Обследование и проектирование особо опасных, технически сложных объектов геотехнического
строительства», «Разработка специальных разделов проектной документации на объектах
геотехнического строительства» и др. Если переподготовка специалистов-геотехников выполняется с дополнительным присвоением квалификации, то срок обучения должен быть
увеличен, как правило, до 650–1000 часов. При этом количество часов на переподготовку
должно устанавливаться образовательной организацией. Образовательные программы переподготовки (с присвоением квалификации) могут иметь следующие названия: «Городское геотехническое строительство», «Промышленное геотехническое строительство»,
«Уникальные объекты геотехнического строительства», «Проектирование объектов геотехнического строительства» и др. В дипломе о переподготовке указывается дополнительная квалификация, которая присваивается обучающемуся. Название дополнительной квалификации должно соответствовать названию образовательной программы переподготовки. Образовательная программа с присвоением или без присвоения квалификации
утверждается на ученом совете образовательного учреждения.
В 2017 г. приказом Министерства труда и социальной защиты РФ [6] утвержден профессиональный стандарт 16.131 «Специалист в области проектирования оснований, фундаментов, земляных и противооползневых сооружений, подземной части объектов капитального строительства». В его разработке принимали участие: АО «НИЦ «Строительство»
(г. Москва), НП «Национальное объединение экспертов градостроительной деятельности»
(г. Москва), Российское общество по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению
(РОМГГиФ), а также ряд ведущих профильных вузов (ФГАОУ ВО «Северный арктический
федеральный университет имени М.В. Ломоносова», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»).
Согласно общим сведениям, приведенным в профессиональном стандарте 16.131, область его применения распространяется на инженерные изыскания, проектирование в области механики грунтов, геотехники и фундаментостроения. Это один из первых нормативных
документов РФ, где указывается направление геотехники как одно из основных при проектировании и строительстве объектов. Считаем, что рассматриваемый стандарт должен
учитываться при составлении образовательных программ переподготовки кадров строительной отрасли.
82

Полищук А.И., Демченко В.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 79–85

Заключение

Для подготовки специалистов геотехнического строительства в России практически отсутствуют специализированные образовательные программы. Однако в настоящее время
имеется профессиональный стандарт 16.131 «Специалист в области проектирования оснований, фундаментов, земляных и противооползневых сооружений, подземной части объектов
капитального строительства» (2017 г.), который создает условия для подготовки специалистов-геотехников. Их подготовка может выполняться на базе дополнительного профессионального образования путем повышения квалификации или переподготовки специалистов.
Такой подход позволит в целом разработать специализированные образовательные программы и обеспечить потребность в специалистах геотехнического строительства.
Библиографический список

1. Об образовании в Российской Федерации: Федер. закон от 29 дек. 2012 года
№ 273-ФЗ: принят Гос. Думой 21 дек. 2012 г.: одобрен Советом Федерации 26 дек. 2012 г.:
[ред. от 24 марта 2021 г.] // Собрание законодательства Российской Федерации. – 2012. –
№ 53, ч. 1. – Ст. 7598.
2. Российская Федерация. Министерство науки и высшего образования. Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным профессиональным программам: Приказ Минобрнауки России от 01.07.2013 г.
№ 499 (ред. 15.11.2013 г.): [зарегистрировано в Минюсте России 20.08.2013 г. № 29444]. –
Доступ из системы ГАРАНТ.
3. Российская Федерация. Министерство науки и высшего образования. Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования – бакалавриат по направлению подготовки 08.03.01 Строительство: Приказ Минобрнауки России от 31.05.2017 г. № 481: [зарегистрировано в Минюсте России 21.06.2017 г. № 47139]. –
Доступ из системы ГАРАНТ.
4. Российская Федерация. Министерство труда и социальной защиты. Об утверждении
уровней квалификации в целях разработки проектов профессиональных стандартов: Приказ Минтруда России от 12.04.2013 г. № 148н: [зарегистрировано в Минюсте России
27.05.2013 г. № 28534]. – Доступ из системы ГАРАНТ.
5. Российская Федерация. Министерство труда и социальной защиты. О реестре профессиональных стандартов (перечне видов профессиональной деятельности): Приказ Минтруда России от 29.09.2014 г. № 667н: [зарегистрировано в Минюсте России 19.11.2014 г.
№ 34779]. – Доступ из системы ГАРАНТ.
6. Российская Федерация. Министерство труда и социальной защиты. Об утверждении
профессионального стандарта «Специалист в области проектирования оснований, фундаментов, земляных и противооползневых сооружений, подземной части объектов капитального строительства»: Приказ Минтруда России от 13.04.2017 г. № 355н: [зарегистрировано
в Минюсте России 04.05.2017 г. № 46590]. – Доступ из системы ГАРАНТ.
7. Мангушев Р.А., Осокин А.И., Сотников С.Н. Геотехника Санкт-Петербурга. Опыт
строительства на слабых грунтах: научное издание. – М.: Изд-во АСВ, 2018. – 386 с.
8. Полищук А.И. Основания и фундаменты, подземные сооружения: учебник. – М.:
Изд-во АСВ, 2020. – 498 с.
83

Polishchuk A.I., Demchenko V.A. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 79-85

9. Полищук А.И., Демченко В.А. О подготовке специалистов по вопросам геотехнического строительства // Институциональные преобразования АПК России в условиях глобальных вызовов: сб. тезисов по материалам V Междунар. конф. – Краснодар: КубГАУ,
2020. – С. 15.
10. Пономарев А.Б., Винников Ю.Л. Подземное строительство: учеб. пособие. – Пермь:
Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 262 с.
11. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения: издание второе, дополненное и переработанное / под общ. ред. В.А. Ильичева и Р.А. Мангушева. – М.: Изд-во АСВ, 2016. – 1040 с.
12. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Гид по геотехнике (путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям): монография. – СПб.: ПИ «Геореконструкция», 2010. – 208 с.
13. Some remarks on experience based geotechnical education / J. Rybak, A. Ivannikov,
A. Egorova, K. Ohotnikova, I. Fernandes // 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2017, 29 June – 5 July. – Sofia, 2017. – P. 1003–1012. DOI: 10.5593/
sgem2017/12/S02.127
14. Siddhpura A., Indumathi V., Siddhpura M. Current state of research in application of disruptive technologies in engineering education // 9th World Engineering Education Forum, WEEF
2019 – Proceedings: Disruptive Engineering Education for Sustainable Development, 13–16 November. – Chennai, 2019. – P. 494–501. DOI: 10.1016/j.procs.2020.05.163
15. Sitanyiova D., Masarovicova S., Drusa M. Advanced forms of education in geotechnics
from Erasmus intensive programme to European training networks // 14th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2014, 19–25 June. – Sofia, 2014. – P. 547–554. DOI:
10.5593/SGEM2014/B53/S22.072
References

1. Ob obrazovanii v Rossiyskoy Federatsii: Feder. zakon ot 29 dek. 2012 goda № 273-FZ: prinyat Gos. Dumoy 21 dek. 2012 g.: odobren Sovetom Federatsii 26 dek. 2012 g.: [red. ot 24 marta
2021 g.] // Sobraniye zakonodatel'stva Rossiyskoy Federatsii. – 2012. – № 53, ch. 1. – St. 7598.
2. Rossiyskaya Federatsiya. Ministerstvo nauki i vysshego obrazovaniya. Ob utverzhdenii
Poryadka organizatsii i osushchestvleniya obrazovatel'noy deyatel'nosti po dopolnitel'nym professional'nym programmam: Prikaz Minobrnauki Rossii ot 01.07.2013 g. № 499 (red. 15.11.2013 g.):
[zaregistrirovano v Minyuste Rossii 20.08.2013 g. № 29444]. – Dostup iz sistemy GARANT.
3. Rossiyskaya Federatsiya. Ministerstvo nauki i vysshego obrazovaniya. Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovaniya – bakalavriat po
napravleniyu podgotovki 08.03.01 Stroitel'stvo: Prikaz Minobrnauki Rossii ot 31.05.2017 g. № 481:
[zaregistrirovano v Minyuste Rossii 21.06.2017 g. № 47139]. – Dostup iz sistemy GARANT.
4. Rossiyskaya Federatsiya. Ministerstvo truda i sotsial'noy zashchity. Ob utverzhdenii urovney kvalifikatsii v tselyakh razrabotki proyektov professional'nykh standartov: Prikaz Mintruda
Rossii ot 12.04.2013 g. № 148n: [zaregistrirovano v Minyuste Rossii 27.05.2013 g. № 28534]. –
Dostup iz sistemy GARANT.
5. Rossiyskaya Federatsiya. Ministerstvo truda i sotsial'noy zashchity. O reyestre professional'nykh standartov (perechne vidov professional'noy deyatel'nosti): Prikaz Mintruda Rossii ot
29.09.2014 g. № 667n: [zaregistrirovano v Minyuste Rossii 19.11.2014 g. № 34779]. – Dostup iz
sistemy GARANT.
84

Полищук А.И., Демченко В.А. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 79–85

6. Rossiyskaya Federatsiya. Ministerstvo truda i sotsial'noy zashchity. Ob utverzhdenii professional'nogo standarta "Spetsialist v oblasti proyektirovaniya osnovaniy, fundamentov, zemlyanykh i protivoopolznevykh sooruzheniy, podzemnoy chasti ob"yektov kapital'nogo stroitel'stva":
Prikaz Mintruda Rossii ot 13.04.2017 g. № 355n: [zaregistrirovano v Minyuste Rossii 04.05.2017
g. № 46590]. – Dostup iz sistemy GARANT.
7. Mangushev R.A. Geotekhnika Sankt-Peterburga. Opyt stroitel'stva na slabykh gruntakh:
nauchnoye izdaniye / R.A. Mangushev, A.I. Osokin, S.N. Sotnikov. – M.: Izd-vo ASV, 2018. – 386 s.
8. Polishchuk A.I. Osnovaniya i fundamenty, podzemnyye sooruzheniya: uchebnik / A.I. Polishchuk. – M.: Izd-vo ASV, 2020. – 498 s.
9. Polishchuk A.I. O podgotovke spetsialistov po voprosam geotekhnicheskogo stroitel'stva /
A.I. Polishchuk, V.A. Demchenko // Institutsional'nyye preobrazovaniya APK Rossii v usloviyakh global'nykh vyzovov: sb. tezisov po materialam V Mezhdunar. konf. – Krasnodar: KubGAU,
2020. – S. 15.
10. Ponomarev A.B. Podzemnoye stroitel'stvo: uchebnoye posobiye / A.B. Ponomarev,
YU.L. Vinnikov. – Perm': Izd-vo Perm. nats. issled. politekhn. un-ta, 2014. – 262 s.
11. Spravochnik geotekhnika. Osnovaniya, fundamenty i podzemnyye sooruzheniya: izdaniye vtoroye, dopolnennoye i pererabotannoye / Pod obshchey red. V.A. Il'icheva i R.A. Mangusheva. – M.: Izd-vo ASV, 2016. – 1040 s.
12. Ulitskiy V.M. Gid po geotekhnike (putevoditel' po osnovaniyam, fundamentam i
podzemnym sooruzheniyam): monografiya / V.M. Ulitskiy, A.G. Shashkin, K.G. Shashkin. –
SPb: PI «Georekonstruktsiya», 2010. – 208 s.
13. Some remarks on experience based geotechnical education / J. Rybak, A. Ivannikov,
A. Egorova, K. Ohotnikova, I. Fernandes // 17th International Multidisciplinary Scientific
GeoConference SGEM 2017, 29 June – 5 July. – Sofia, 2017. – P. 1003–1012. DOI:
10.5593/sgem2017/12/S02.127.
14. Siddhpura A. Current state of research in application of disruptive technologies in engineering education / A. Siddhpura, V. Indumathi, M. Siddhpura // 9th World Engineering Education Forum, WEEF 2019 – Proceedings: Disruptive Engineering Education for Sustainable Development, 13–16 November. – Chennai, 2019. – P. 494–501. DOI: 10.1016/j.procs.2020.05.163.
15. Sitanyiova D. Advanced forms of education in geotechnics from Erasmus intensive programme to European training networks / D. Sitanyiova, S. Masarovicova, M. Drusa // 14th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2014, 19–25 June. – Sofia, 2014. –
P. 547–554. DOI: 10.5593/SGEM2014/B53/S22.072.

85

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. Анализ причин появления подземной и атмосферной
воды в подвальных помещениях эксплуатируемого здания // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 86–96.
DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.08
Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. Analysis of causes of underground and atmospheric
water in basements of the building in operation. Construction and Geotechnics. 2021. Vol. 12. No. 2. Pp. 86-96. DOI:
10.15593/2224-9826/2021.2.08

CONSTRUCTION AND GEOTECHNICS
Т. 12, № 2, 2021
http://vestnik.pstu.ru/arhit/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9826/2021.2.08
УДК 624.151.5
АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОЯВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОЙ И АТМОСФЕРНОЙ ВОДЫ
В ПОДВАЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ 
А.И. Полищук1, Д.А. Чернявский1, В.В. Гуменюк2, Г.Г. Солонов1
1

Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, Краснодар, Россия
Казахская головная архитектурно-строительная академия Международной образовательной
корпорации, Казахстан
2

О СТАТЬЕ

АННОТАЦИЯ

Получена: 10 января 2021
Принята: 31 мая 2021
Опубликована: 13 июля 2021

Рассматриваются основные причины появления подземной и атмосферной
воды в подвальных помещениях здания школы, которое эксплуатируется более
трех лет с момента ввода его в эксплуатацию. Здание трехэтажное, кирпичное, с
подвалом и чердачной крышей. Фундамент здания выполнен в виде двух монолитных железобетонных плит, устроенных на разных отметках (по высоте) и разделенных между собой деформационным швом. Данные геодезической съемки
свидетельствуют, что место посадки здания расположено в наиболее низкой части дворовой территории. Анализируются инженерно-геологическое строение и
гидрогеологические особенности площадки строительства, а также состояние
рельефа и конструктивные решения сооружений дворовой территории. Приводятся результаты обследования строительных конструкций, наблюдений за положением уровня подземных вод в основании здания и атмосферных вод на дворовой
территории. На основании результатов обследования, оценки грунтовых условий
строительства, наблюдений за гидрогеологическим режимом в основании установлены основные причины появлений подземной и атмосферной воды в подвале
эксплуатируемого здания.

Ключевые слова:
здание, фундамент, подземная и
атмосферная вода, инженерногеологические условия, состояние
подвала, дефекты и повреждения,
оценка технического состояния
строительных конструкций и грунтов основания.

© ПНИПУ



Полищук Анатолий Иванович – доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: ofpai@mail.ru.
Чернявский Денис Алексеевич – кандидат технических наук, старший преподаватель, e-mail: asp93@mail.ru.
Гуменюк Валерия Владимировна – кандидат технических наук, докторант, e-mail: v. gumenyuk@kazgasa.kz.
Солонов Геннадий Геннадьевич – магистрант, e-mail: t_i_@mail.ru.
Anatoly I. Polishchuk – Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department, e-mail: ofpai@mail.ru.
Denis A. Chernyavskii – Ph.D. in Technical Sciences, Senior Lecturer, e-mail: asp93@mail.ru.
Valeriia V. Gumenyuk – Ph.D. in Technical Sciences, Doctoral Candidate, e-mail: v. gumenyuk@kazgasa.kz.
Gennadii G. Solonov – Master Student, e-mail: t_i_@mail.ru.

86

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 86–96

ANALYSIS OF CAUSES OF UNDERGROUND AND ATMOSPHERIC WATER
IN BASEMENTS OF THE BUILDING IN OPERATION
A.I. Polishchuk1, D.A. Chernyavskii1, V.V. Gumenyuk2, G.G. Solonov1
1

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russian Federation
Kazakh Leading Academy of Architecture and Construction, International Education Corporation,
Kazakhstan
2

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 10 January 2021
Accepted: 31 May 2021
Published: 13 July 2021

The main reasons for the appearance of underground and atmospheric water in
the basements of the school building, which has been in operation for more than two
years since its commissioning, are considered. The building is three-story, brick, with
a basement and attic roof. The building foundation is made in the form of two monolithic reinforced concrete slabs arranged at different elevations (in height) and separated by a deformation joint. Geodetic survey data indicate that the site of the building
is located in the lowest part of the courtyard. The engineering and geological structure
and hydrogeological features of the construction site, as well as the state of the relief
and structural solutions of the yard structures are analyzed. The results of the survey of
building structures, observations of the position of the ground water level at the base of
the building and atmospheric waters on the courtyard territory are given. Based on the
results of the survey, assessment of the ground conditions of construction, observations of the hydrogeological regime, the main reasons for the appearance of underground and atmospheric water in the basement of the operated building were established in the base.

Keywords:
building, foundation, underground
and atmospheric water, engineering
and geological conditions, basement
condition, defects and damages,
assessment of technical condition of
building structures and foundation
soils.

© PNRPU

Общие сведения

Рассматриваемый объект – эксплуатируемое здание школы. Исходный материал для
написания статьи получен по результатам обследования дворовой территории и строительных конструкций подвальной части здания, оценки грунтовых условий строительства,
наблюдений за изменениями уровня подземных вод в основании и направлений перемещений атмосферной воды на поверхности земли, анализа и обобщения полученных данных. Необходимость подготовки статьи обусловлена выяснением причин периодического
появления воды в подвале здания, которая покрывала пол в помещениях на высоту от 1 до
10 см. Вода стала поступать в подвальные помещения здания примерно через два месяца
после ввода его в эксплуатацию (2018 г.).
Здание школы трехэтажное, кирпичное, с подвалом и чердачной крышей, размером
в плане 102,220,2 м (близкой к прямоугольной). По конструктивной схеме здание является каркасным, с заполнением межкаркасного пространства блоками из легкого бетона, облицованными снаружи красным (частично желтым) керамическим кирпичом. Фундамент
здания выполнен в виде двух монолитных железобетонных плит толщиной 700 мм, которые устроены на двух разных отметках с перепадом 700 мм. Место примыкания фундаментных плит разделено деформационным швом (оси 8–9) [1, 10, 15]. По периметру наружных стен здания устроены приямки глубиной 600–700 мм от поверхности тротуара
(рис. 1). Основное назначение приямков – обеспечить поступление света и атмосферного
воздуха в помещения подвала здания.

87

Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 86-96

Рис. 1. Общий вид эксплуатируемого здания школы и прилегающей
к нему дворовой территории
Fig. 1. General view of the maintained school building and the surrounding
courtyard area

Оценка грунтовых условий строительства

Из архивных материалов по грунтовым условиям строительства (ООО «РосСтройИзыскания», 2017 г.) выявлено, что место посадка здания школы расположено в наиболее
низкой части дворовой территории. В пределах глубины до 20 м от поверхности залегают
насыпные грунты (до глубины 0,4–0,5 м), представленные суглинком темно-серым с включениями строительного и бытового мусора. Затем, до глубины 3,0–3,6 м от поверхности,
залегает суглинок бурый, желто-бурый, слабогумусированный, твердый с включениями
карбонатов. Далее находится слой суглинка коричневато-бурого цвета, твердого до глубины 5,2–5,3 м и тугопластичного ниже по разрезу, который в целом залегает до глубины
7,3–8,1 м. Ниже подстилается суглинок коричневато-бурый, тугопластичный с включением гравия и других пород до 45–50 %. Этот слой суглинка коричневато-бурого цвета
вскрыт до глубины 10–20 м. Подземные воды при изысканиях (октябрь 2016 г.) были
вскрыты на глубине 3,6–3,7 м от поверхности. В предоставленных материалах при этом
отмечено, что в течение года отметка уровня подземных вод меняет свое положение (поднимается и понижается). Такое изменение носит сезонный характер и находится в прямой
зависимости от количества выпадающих осадков. Максимальный подъем уровня подземных вод был зафиксирован на глубине 2,6–2,7 м от поверхности основания, что соответствует примерно отметке пола подвала здания школы.
Анализируя имеющиеся материалы, можно отметить, что инженерно-геологические
условия строительства характеризуются как сложные [8, 16]. Рассматриваемая площадка
относится ко второй (средней) категории сложности (СП 47. 13330.2012, прил. А) [9, 13, 14].
Ее поверхность на месте посадки здания слабонаклонная. Основание площадки на глубину
до 10 м представлено преимущественно глинистыми грунтами различного состояния.
Несущим слоем фундаментов являются суглинки тяжелые, преимущественно тугопластичные, что соответствует нормальным условиям для эксплуатации здания. Но грунты в
основании здания (согласно материалам изысканий [2, 15]) относятся к потенциально под88

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 86–96

топляемым. Поэтому при эксплуатации здания необходимо вести наблюдения за положением уровня подземных вод и исключать условия попадания их в подвальные помещения
здания, что не всегда выполнялось.
Результаты обследования поверхности дворовой территории

Было установлено, что дворовая территория здания школы занимает площадь примерно
2,4 га (рис. 2). На дворовой территории, кроме здания школы, размещены два здания исторической постройки (которые являются составной частью школы и используются под административно-хозяйственные нужды), беговая дорожка, три спортивные площадки, опытно-тепличное хозяйство и др. Для обследования положения поверхности рельефа на дворовой территории была проведена геодезическая съемка с использованием прибора нивелир марки Bosch
GOL 26D. Было выявлено, что поверхность дворовой территории имеет уклон преимущественно в восточном направлении от автомобильной дороги в направлении основного здания
школы. Данные геодезической съемки свидетельствуют о том, что здание школы было посажено при проектировании на наиболее низком участке дворовой территории. Если отметку
пола первого этажа здания школы принять за 0,000, то отметка поверхности дороги будет составлять +0,7…1,0 м. Уклон поверхности земли от дороги в направлении здания школы составляет в среднем 1,5 %. Таким образом, данные обследования поверхности дворовой территории свидетельствуют об уклоне поверхности земли в направлении основного здания школы,
что способствует накоплению атмосферной воды на участке его расположения [5–7].

Рис. 2. Ситуационная схема дворовой территории здания школы: 1 – здание школы;
2, 3 – каменные здания исторической постройки; 4, 5, 6 – спортивные площадки; 7 – участок
автомобильной дороги; 8 – отметки поверхности земли; 9 – ограда дворовой территории
Fig. 2. Schematic diagram of the yard area of the school building: 1 – school building;
2, 3 – historic stone buildings; 4, 5, 6 – sports grounds; 7 – stretch of road; 8 – ground surface
marks; 9 – fence of the yard area
89

Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 86-96

Данные о подземной и атмосферной воде на площадке
дворовой территории

Для уточнения положения уровня подземных вод (УПВ) на дворовой территории здания школы было устроено 7 наблюдательных скважин (шпуров) СН 1…СН 7 [15]. Скважины (шпуры) устраивались так, чтобы их нижний конец доходил до отметки уровня подземных вод. Глубина скважин при этом составляла 3,5–4,0 м от поверхности земли. Одна
скважина (СН 2) была устроена на глубину 1,6 м в непосредственной близости от наружной стены здания (расстояние 400 мм). Ее нижний конец соответствовал отметке верха
монолитной железобетонной плиты фундамента, которая выступала на 1,0 м от наружной
стены здания. Диаметр наблюдательных скважин составлял 130 мм. Для предотвращения
обрушения стенок скважин и попадания в них строительного мусора в скважины погружались пластиковые перфорированные трубы диаметром 60 мм. Перфорация труб выполнялась в виде отверстий на их боковой поверхности диаметром 5–6 мм; расстояние между
отверстиями принималось в пределах 150–200 мм (рис. 3).

Рис. 3. Схема продольного разреза наблюдательной скважины и ее посадка в грунт
основания на территории здания школы: 1 – насыпной грунт; 2 – суглинки тяжелые,
твердые; 3 – суглинки тяжелые, твердые и тугопластичные; 4 – суглинки тяжелые,
тугопластичные, 5 – суглинки гравелистые, тугопластичные, 6 – уровень подземных вод,
7 – наблюдательная скважина
Fig. 3. Schematic of the longitudinal section of the observation well and its planting into the basement
of the school building: 1 – bulk soil; 2 – heavy, hard loam; 3 – heavy, hard and rigid loam; 4 – heavy,
rigid loam; 5 – gravely, rigid loam; 6 – groundwater table; 7 – observation well

90

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 86–96

Контроль положения уровня подземных вод выполнялся еженедельно (1–2 раза в неделю). Было выявлено, что подземная вода находится на глубине порядка 3,6–3,7 м от
уровня отметки планировки дворовой территории (ноябрь–декабрь 2019 г.). При этом также было установлено, что на отметке фундаментной плиты, выступающей за контур здания, имеется атмосферная (поверхностная) вода, покрывающая поверхность фундамента
на высоту порядка 80–100 мм. Это свидетельствует о ее накоплении в застенном пространстве вокруг подвальной части здания. Накопление атмосферной воды вокруг здания происходит за счет уклона поверхности дворовой территории.
Визуальное обследование отмостки по периметру здания показало, что она устроена
из тротуарной плитки, которая изготовлена из цементно-песчаных брусков (разного цвета)
по специальной технологии. Тротуарная плитка смонтирована по слою песчаной (частично
цементно-песчаной) подготовки (из песка средней крупности и мелкого), толщина которого составляет 100–150 мм. Ниже рассматриваемого слоя устроен еще один слой песка мелкого с включением строительного мусора. Можно полагать, что отмостка в настоящее
время полностью не выполняет свою функцию, так как практически беспрепятственно
фильтрует атмосферную воду в основание фундаментов здания школы.
Данные о строительных конструкциях подвала

Обследованием установлено, что каркас здания школы устроен из монолитных железобетонных колонн и ригелей. Перекрытие над подвалом здания также монолитное, железобетонное, устроенное поверх ригелей. Ограждающие конструкции подвала – монолитные железобетонные стены толщиной 200 мм. Фундаменты здания мелкого заложения
в виде двух монолитных железобетонных плит толщиной 700 мм, устроенных на различных отметках с перепадом высот 700 мм [3, 4, 11]. На участке примыкания фундаментных
плит устроен деформационный шов (оси 8–9) по всей высоте здания. Полы в помещениях
подвала выполнены бетонными.
При обследовании подвальной части здания были выявлены участки со следами замачивания мест стыка (сопряжения) строительных конструкций. Такие участки были обнаружены в местах примыкания наружных подвальных стен здания с полом подвальных помещений (оси А, Е, 17 и др.). Причина их замачивания обусловлена действием капилярного давления подземной воды, которая накапливается в основании фундаментов здания.
За счет капилярного давления подземная вода фильтруется в местах сопряжения бетонных
(железобетонных) строительных конструкций и проникает в подвальные помещения здания. Проникновению подземной воды способствует также некачественно выполненная
гидроизоляция подвальных стен здания [7, 9, 12, 17].
Для периодической оценки объема поступающей подземной воды в помещения подвала в его наружных стенах были устроены сквозные наблюдательные отверстия (рис. 4).
Всего было устроено пять контролируемых участков с отверстиями. На каждом участке
пробуривалось по шесть наблюдательных отверстий диаметром 30 мм, которые были расположены на одной вертикальной оси с шагом 200 мм. Для анализа и обобщения полученных данных по результатам мониторинга составлялся журнал наблюдений, данные которого помогали оценить положение и уровень подземной воды в застенном пространстве
подвала здания (рис. 5). По результатам проведенных наблюдений выявлено, что одной из
основных причиной появления подземной воды в подвальных помещениях здания является отсутствие дренажа вокруг здания и некачественно выполненные работы по гидроизоляции подвальных участков наружных стен.
91

Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 86-96

Рис. 4. Схема устройства наблюдательных отверстий для оценки поступления подземной воды
в подвальные помещения здания: 1 – фундаментная плита; 2 – наружная стена подвальной
части здания; 3 – плита перекрытия подвала, отм. ±0,000; 4 – наружная стена первого этажа;
5 – наблюдательные отверстия
Fig. 4. Schematic of observation openings to assess groundwater ingress into the building basement:
1 – Foundation slab; 2 – Exterior wall of the building basement; 3 – Basement floor slab,
elevation ±0.000; 4 – Exterior wall of the ground floor; 5 – Observation openings

Рис. 5. Общий вид наблюдательных отверстий в наружной стене здания
по оси Ж (между рядами 2–3) на контролируемом участке 4
Fig. 5. General view of the observation holes in the outer wall of the building
along the G-axis (between rows 2–3) in supervised area 4

92

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 86–96

По результатам обследования подвальной части здания школы было выявлено его
техническое состояние, которое оценивается в настоящее время как ограниченно работоспособное [5, 7]. Установленные дефекты и повреждения строительных конструкций подвальной части здания, включая грунты основания (периодическое замачивание пола подвала, стен, колонн, некачественные стыки монолитных железобетонных стен и перекрытий, некачественно устроенная гидроизоляция и др.), существенно снижают их несущую
способность. Однако в настоящее время при действующих нагрузках пока отсутствует реальная возможность разрушения здания [10, 14]. Для повышения эксплуатационной надежности здания школы и продления срока его службы необходимо в ближайшее время
выполнить мероприятия по отводу подземной воды от здания и защите подземных строительных конструкций (стен, фундаментов, приямков и др.) от замачивания.
Основные причины появления атмосферной и подземной воды
в подвале здания

Появление атмосферной и подземной воды в подвальных помещения здания школы
связано со следующими обстоятельствами:
1. Посадка здания школы запроектирована в наиболее низком месте дворовой территории. Было установлено, что дворовая территория школы (площадь 2,4 га) имеет уклон
порядка 1,5 % от своих границ к зданию (разница в отметках 0,7–1,0 м). Это способствует
накоплению атмосферной поверхностной воды на участке расположения здания и ее
фильтрации в основание.
2. Отмостка вокруг здания школы практически не выполняет свою основную функцию по
защите грунтов основания и фундаментов здания от замачивания. Причина этого – отсутствие
конструктивных решений у отмостки, препятствующих попаданию атмосферной воды в грунт
обратной засыпки (пазух фундаментов), основание здания и помещения подвала.
3. Наличие дефектов бетонных (железобетонных) строительных конструкций на участках стыка наружных стен и фундаментных плит, которые способствуют проникновению
воды (подземной, атмосферной) в помещения подвала здания.
4. Отсутствие дренажа вокруг здания школы и некачественно выполненные работы по
гидроизоляции подвальных стен здания.
Таким образом, на основании результатов обследования дворовой территории и подвальной части школы, оценки грунтовых условий строительства, наблюдений за гидрогеологическим режимом в основании установлены главные причины появления атмосферной
и подземной воды в подвальных помещениях эксплуатируемого здания.
Основные выводы

1. Установлено, что рассматриваемое здание школы трехэтажное, кирпичное, сложной
формы в плане (близкой к прямоугольной), с подвальным этажом и чердачной крышей. По
габаритным осям размеры здания 102,220,2 м. По конструктивной схеме – является каркасным с заполнением ограждающих стен блоками из легкого бетона, облицованными керамическим кирпичом. Фундаменты здания плитные из двух монолитных железобетонных
плит, устроенных на различных отметках. Здание введено в эксплуатацию в 2018 г. и в настоящее время эксплуатируется в условиях периодического замачивания водой подвальных помещений.
93

Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 86-96

2. Из архивных материалов выявлено, что инженерно-геологические условия рассматриваемой площадки характеризуются как сложные и относятся ко второй (средней) категории сложности (по СП 47.13330.2012). Основание рассматриваемого здания школы сложено глинистыми грунтами на глубину более 10 м. Несущим слоем фундаментов являются
суглинки тяжелые, преимущественно тугопластичные (ИГЭ 2) и вполне могут выполнять
роль несущего элемента. Установлено, что уровень подземной воды находится на глубине
3,6–3,7 м от поверхности земли (у здания) и за счет ее капилярного поднятия, инфильтрации атмосферных осадков может подниматься до отметки 2,4–2,5 м, что соответствует
примерно отметке пола подвала. Согласно архивным данным рассматриваемая площадка
относится к потенциально подтопляемым.
3. Установлено, что основной причиной появления подземной и атмосферной воды
в подвальных помещениях является ее фильтрация через наружные стены и отверстия
(приямки) в бетонном полу здания. Накопление подземной воды в пазухе стен (в грунте
обратной засыпки) и основании фундамента обусловлено строительством здания школы на
низком участке дворовой территории, поверхность которой имеет уклон к месту посадки
здания. Накоплению подземной воды способствует также устройство водопроницаемой
отмостки по периметру здания, которая фильтрует ее в основание.
4. Выявлено, что техническое состояние подвальной части здания школы в настоящее
время оценивается как ограниченно работоспособное (по ГОСТ 31937.2011). Установленные дефекты и повреждения строительных конструкций подвальной части здания, включая грунты основания, существенно снижают их несущую способность. Однако в настоящее время при действующих нагрузках пока отсутствует реальная возможность разрушения здания. Для повышения эксплуатационной надежности здания школы и продления
срока его службы необходимо в ближайшее время разработать проект и выполнить мероприятия по отводу подземной воды от здания и защиты подземных строительных конструкций (стен, фундаментов, приямков и др.) от замачивания.
Библиографический список

1. Отдельные чертежи марки КР, КЖ, ГЧ по объекту: «Реконструкция МБОУ СОШ
№ 43 по адресу Северской район, ст. Северская, ул. Ленина 120, с увеличением вместимости и выделением блока начального образования на 400 мест». – Краснодар: ИП Галстян
(шифр 16035-1-КР.КЖ.ГЧ), 2017.
2. Заключение по инженерно-геологическим изысканиям: «Реконструкция МБОУ
СОШ № 43 по адресу Северской район, ст. Северская, ул. Ленина 120, с увеличением вместимости и выделением блока начального образования на 400 мест». – Краснодар:
ООО «РосСтройИзыскания» (шифр 61-10/2016ИИ, 61-10/2016ИИ-СМР), 2017.
3. Полищук А.И. Основания, фундаменты и подземные сооружения: учебник. – 2-е изд.,
доп. – М.: Изд-во АСВ, 2020. – 498 с.
4. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий и сооружений. – 3-е изд. доп. – Нордхэмптон: STT; Томск: STT, 2007. – 476 с.
5. СП 13-102–2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий
и сооружений. – М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003. – 27 с.
6. ГОСТ 26433.2–89. Система обеспечения точности геометрических параметров
в строительстве. Правила выполнения измерений параметров зданий и сооружений. – М.:
Стандартинформ, 1989. – 27 с.
94

Полищук А.И., Чернявский Д.А., Гуменюк В.В., Солонов Г.Г. /
Construction and Geotechnics, т. 12, № 2 (2021), 86–96

7. ГОСТ 31937–2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга
технического состояния. – М.: ГУП МНИИТЭП, 2011. – 95 с.
8. Полищук А.И. Анализ грунтовых условий строительства при проектировании фундаментов зданий: Научно-практическое пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2016. – 104 с.
9. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / под
ред. В.А. Ильичева и Р.А. Мангушева. Глава 16. Усиление оснований и фундаментов зданий и сооружений / А.И. Полищук, А.А. Лобанов, А.А. Тарасов. – М.: Изд-во АСВ, 2014. –
С. 627–665.
10. СП 14.13330.2014. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП П-7–81*. – М.: Минстрой, 2015. 55 с.
11. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ». – М.: 2004. – 154 с.
12. СП 22. 13330. 2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция
СНиП 2.02.01–83*. – М.: Минстрой России, 2016. – 213 с.
13. СП 47. 13330. 2012. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11.02.96. – М., 2012. – 117 с.
14. ГОСТ 25100.2011. Грунты. Классификация. – М., 2012. – 67 с.
15. Заключение по теме: «Результаты обследования строительных конструкций цокольной части здания для выяснения причин появления воды в подвальных помещениях /
А.И. Полищук, Д.А. Чернявский, Г.Г. Солонов [и др.]. – Краснодар: АСП-Проект, 2020. – 73 с.
16. Мангушев Р.А., Осокин А.И., Сотников С.Н. Геотехника Санкт-Петербурга. Опыт
строительства на слабых грунтах: монография. – М.: Изд-во АСВ, 2018. 386 с.
17. Пономарев А.Б., Винников Ю.Л. Подземное строительство. – Пермь: Изд-во Перм.
нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 262 с.
References

1. Separate drawings of КR, КZh, GCh for the facility: "Reconstruction of SOSH No. 43 at
Severskaya district, Severskaya, Lenina str. 120, with increase of capacity and allocation of primary education block for 400 places". Krasnodar, IE Galstyan (code16035-1), 2017.
2. Conclusion on engineering and geological surveys: "Reconstruction of SOSH No. 43 at
the address Severskaya district, Severskaya village, 120 Lenina street, with an increase in capacity and allocation of primary education block for 400 places". Krasnodar, RosStroyIzyskania
LLC (code number 61-10/2016ИИИ, 61-10/2016ИИ-СМР), 2017.
3. Polishchuk A.I. Bases, foundations and underground structures. 2nd ed. Moscow, Publishing house ASV, 2020, 498 p.
4. Polishchuk A.I. Fundamentals of design and arrangement of foundations of re-constructed
buildings and structures. 3rd ed. Northampton, STT; Tomsk, STT, 2007, 476 p.
5. STP 13-102-2003. The Rules of the survey of the bearing building structures of the buildings and constructions. Moscow, Gosstroi Rossii, State, 2003, 27 p.
6. GOST 26433.2-89. System of maintenance of accuracy of geometrical parameters in
building constructions. Rules for realization of measuring of parameters of buildings and constructions. Moscow, Standardinform, 1989, 27 p.
7. GOST 31937-2011. Buildings and structures. Rules for inspection and monitoring of
technical conditions. Moscow, GUP MNIITEP, 2011, 95 p.
95

Polishchuk A.I., Chernyavskii D.A., Gumenyuk V.V., Solonov G.G. /
Construction and Geotechnics, vol. 12, no. 2 (2021), 86-96

8. Polishchuk A.I. Analysis of soil conditions of construction in the design of foundations of
buildings: A scientific and practical guide. Moscow, Publishing house ASV, 2016, 104 p.
9. Handbook of geotechnicians. Bases, foundations and underground structures. Eds.
V.A. Ilyichev, R.A. Mangushev. Chapter 16. Polishchuk A.I., Lobanov A.A., Tarasov A.A. Strengthening of baes and foundations of buildings and structures. Moscow, Publishing house ASV, 2014,
pp. 627-665.
10. SP 14.13330. 2014. Construction in seismic areas. Moscow, Ministry of Construction,
2015, 55 p.
11. Manual for inspection of building structures of buildings. Moscow, ZNIIPROMZDANI,
2004, 154 p.
12. SP 22. 13330. 2016. Bases of buildings and structures. Moscow, Ministry of Construction, 2016, 213 p.
13. SP 47. 13330. 2012. Engineering surveys for construction. Basic provisions. Мoscow,
2012, 117 p.
14. GOST 25100.2011. Soils. Classification. Мoscow, 2012, 67 p.
15. Polishchuk A.I., Chernyavskiy D.A., Solonov G.G. et al. Conclusion on "The results of
the survey of the building structures of the basement to find out the causes of water in the basement. Krasnodar, ASP Project, 2020, 73 p.
16. Mangushev R.A., Osokin A.I., Sotnikov S.N. Geotechnical engineering of Saint Petersburg. Construction experience on weak soils. Moscow, Publishing house ASV, 2018, 386 p.
17. Ponomarev A.B., Vinnikov Y.L. Underground construction. Perm, Perm National Research Polytechnic University, 2014, 262 p.

96