21.05 2026
Қабырғадағы жарық, бетон еденнің шөгуі, есік ойығының қисаюы, жапсарлас салынған бөлік пен негізгі ғимарат арасындағы жіктің ашылуы — мұның бәрі көбіне конструкция ақауы ретінде қабылданады. Бірақ инженерлік тұрғыдан қарағанда жарық бастапқы себеп емес. Бұл — белгі. Бақылаушыға жылдар өткен соң жететін алыс жұлдыздың жарығы сияқты, жарық та тереңде, яғни негізде бұрыннан жүріп жатқан процесті көрсетеді.
Ғимараттың астында жасырын жүйе жұмыс істейді: топырақ, іргетас, еден плитасы, қабырғалар, бағандар, жабдықтар, сөрелер, кран жолдары. Егер негіздің бір бөлігі тығыздығын жоғалтса, шамадан тыс ылғалданса, шайылып кетсе, әлсіресе немесе біркелкі емес жүктемеге ұшыраса, конструкция күштерді қайта бөле бастайды. Соның нәтижесінде жергілікті деформациялар пайда болады: шөгу, қисаю, жарықтардың ашылуы, плита астындағы қуыстар, негіздің босап кетуі.
Қазақстан мен Орталық Азия үшін бұл тақырып ерекше өзекті. Аймақта лёсс тәрізді шөгінді топырақтар, суға қаныққан құмдар, сазды негіздер, үйінді және техногендік топырақтар, сондай-ақ сейсмикалық жауапкершілігі жоғары алаңдар кездеседі. Қазақстандағы сейсмикалық қауіпсіздік бойынша деректерге сәйкес, ел аумағының шамамен 40%-ы сейсмикалық аймақтарға жатады. 2024 жылы 2024–2028 жылдарға арналған сейсмология саласын дамыту бағдарламасы бекітілді, оның ішінде сейсмикалық аудандастыру карталарын және мониторинг әдістерін дамыту қарастырылған.
1-сурет. Жарықтардың жасырын себебі
Сұлба: біртекті емес негіздегі ғимарат. Іргетастың бір бөлігінің астында әлсіз топырақ аймағы, жанында шөгу бағыты, қабырғадағы жарықтың ашылуы және кернеулердің қайта бөлінуі көрсетілген.
GEORESIN Deep Lifting технологиясы топыраққа кеңейетін геополимерлік шайырды жергілікті түрде енгізуге негізделген. Материал шағын инъекциялық тесіктер арқылы іргетастың немесе плитаның астындағы есептік аймаққа беріледі. Компоненттер араласқаннан кейін шайыр тез кеңейіп, қолжетімді қуыстарды толтырады, айналасындағы топырақты тығыздайды және топырақ массивінде топырақ-полимерлік құрылым қалыптастырады.
Инженерлік тұрғыдан үш әсер маңызды.
Біріншісі — қуыстар мен әлсіз аймақтарды толтыру. Егер плита немесе іргетас астында тірекпен байланыс жоғалса, каверналар, босап кеткен учаскелер немесе жарықшақтылық болса, кеңейетін материал ең аз кедергі аймақтарына ұмтылады.
Екіншісі — топырақты тығыздау. Кеңею қоршаған массивке қысым түсіреді. Құмды және қиыршықтасты топырақтарда бұл жергілікті тығыздықтың және деформацияға қарсыласудың артуына әкеледі. Сазды топырақтарда шайыр көбіне жарықтар мен әлсіреген беттер бойымен таралып, арматуралаушы қосындылар түзеді.
Үшіншісі — конструкцияның негізбен жанасуын бақыланатын түрде қалпына келтіру. Еден плиталары немесе іргетастар астында жұмыс істеген кезде инъекциялар лазерлік бақылаумен тіркелетін алғашқы көтерілу белгілері пайда болғанға дейін орындалуы мүмкін. Бұл тұрмыстық мағынадағы «домкратпен көтеру» емес, миллиметрлік орын ауыстырулар қуыстардың толғанын және негіздің жүктемені қайта қабылдай бастағанын көрсететін басқарылатын инженерлік операция.
GEORESIN ғылыми материалдарында топыраққа енгізілгеннен кейін кеңейетін геополимерлік шайырдың кеңею қысымын дамытатыны, алдымен қоршаған массивті тығыздайтыны, ал қажет болған жағдайда конструкцияның бақыланатын көтерілуін тудыруы мүмкін екені сипатталған; процесс лазерлік аспаптармен бақыланады.
Орыс тілді инженерлік тәжірибеде топырақты нығайту үшін «цементтеу», «инъекциялау», «ағынды цементтеу», «силикаттау», «топырақты бекіту» деген терминдер жиі қолданылады. Бірақ геополимерлік инъекциялар басқаша жұмыс істейді.
Цементтеу кезінде топыраққа ерітінді беріледі. Ол кеуектерге, жарықтарға енуі немесе цементті дене қалыптастыруы керек. Әдетте бұл үшін ерітіндінің едәуір көлемі, бұрғылау жабдығы, су-цемент қоспасы, қатаю уақыты және беріктік жинауға қажетті жағдайлар керек. Кейбір жағдайларда бұл орынды, әсіресе терең геотехникалық міндеттерде немесе жаңа құрылыста.
Геополимерлік инъекция міндеттердің басқа тобын шешеді: қолданыстағы ғимараттың немесе плитаның негізін топырақты жаппай қазусыз жылдам жергілікті нығайту. Тесіктердің шағын диаметрі, ылғалды процестердің болмауы, реакцияның жоғары жылдамдығы және жұмыс істеп тұрған объектінің ішінде жұмыс істеу мүмкіндігі бұл технологияны қоймалар, сауда орталықтары, өнеркәсіптік ғимараттар, логистикалық терминалдар, әкімшілік ғимараттар, жеке нысандар және тарихи құрылыстар үшін әсіресе тиімді етеді.
Қазақстан үшін мұның қолданбалы маңызы жоғары. Алматы, Шымкент, Тараз, Өскемен, Түркістан, Астана, Қарағанды және басқа қалаларда объектіні пайдалануды тоқтату жөндеудің өзінен қымбатқа түсетін нысандар көп. Қойма еденді демонтаждауды апталап күте алмайды. Өндірістік желіні әрдайым басқа жерге көшіру мүмкін емес. Сауда орталығы шұңқыр қазу үшін галереяны жаба алмайды. Мұндай жағдайларда ауқымды ашусыз орындалатын технология жай ғана ыңғайлы емес, экономикалық тұрғыдан ұтымды шешімге айналады.
2-сурет. Еден плитасының астындағы геополимерлік инъекция
Қимадағы сұлба: қойманың бетон плитасы, оның астындағы қуыс және босап кеткен аймақ. Шағын диаметрлі тесік арқылы инъекциялық түтік енгізілген. Кеңейетін материал қуысты толтырып, айналасындағы топырақты тығыздайды.
Қарапайым түрде процесті былай елестетуге болады: топырақта шағын қуыс пайда болады, оған материал беріледі. Шайыр кеңейіп, осы қуысты үлкейтеді, ал айналасындағы топырақ оған қарсыласу көрсетеді. Егер кеңею қысымы топырақтың жергілікті кедергісінен асып кетсе, инъекция айналасындағы аймақ деформацияланып, тығыздалып, жаңа кернеулі күйге өтеді.
Мұндай процесті инженерлік модельдеу үшін көбіне сфералық немесе цилиндрлік қуыстың кеңею теориясы қолданылады. Егер инъекция жеке орындалса, модель сфералық қуысқа жақын болады. Егер бірнеше инъекция бір тік ось бойымен орындалса, мінез-құлық цилиндрлік схемаға жақындауы мүмкін. GEORESIN ғылыми материалдарында шайырдың топырақтағы кеңеюін квазистатикалық жағдайдағы сфералық немесе цилиндрлік қуыстың кеңеюі ретінде қарастыруға болатыны, ал топырақ серпімді-пластикалық орта ретінде модельденетіні көрсетілген.
Бұл теорияның практикалық мәні қарапайым: инъекция «көзсіз» жүргізілмеуі керек.
Мыналарды түсіну қажет:
іргетастың астында қандай топырақ жатқанын;
әлсіз аймақ қандай тереңдікте орналасқанын;
ғимараттан түсетін жүктеме қандай екенін;
табан астындағы кернеулер қалай таралатынын;
қанша материал қажет болатынын;
объектіде қандай нәтижені бақылауға болатынын.
Сондықтан жұмыстар алдында зерттеу, инженерлік-геологиялық деректер, жарықтарды талдау, нивелирлеу, ғимараттың конструктивтік схемасын бағалау және объект тарихын түсіну маңызды. Өнеркәсіптік және коммерциялық ғимараттар үшін сөрелерден, жүк тиегіштерден, жабдықтардан, станоктардан, кран жолдарынан және динамикалық әсерлерден түсетін жүктемелер туралы деректер де маңызды.
Топырақ — біртекті орта емес. Ол ішкі құрылымы бар ғарыш денесіне көбірек ұқсайды: кеуектер, қосындылар, жарықтар, қабатшалар, су, әлсіз горизонттар, ескі үйінділер, құрылыс қалдықтары, лёсс бөлшектері, саз, құм, қиыршықтас. Сондықтан инъекцияның мінез-құлқы инженерлік-геологиялық жағдайларға байланысты.
Құмды және қиыршықтасты топырақтарда шайыр кеуек кеңістігіне ішінара еніп, топырақ-полимерлік композит қалыптастыруы мүмкін. Негізгі әсер — қуыстарды толтыру және қоршаған массивтің тығыздығын арттыру.
Сазды топырақтарда өткізгіштік төмен болады. Шайыр көбіне жарықтар, әлсіреген аймақтар және ашылу беттері бойымен таралады. Бұл маусымдық ылғалдылық өзгерістері ісіну, шөгу және жарықшақтылықтың дамуын туғызатын негіздер үшін маңызды.
Шөгінді лёсс тәрізді топырақтарда негізгі қауіп ылғалдану кезінде беріктіктің жоғалуымен және күрт деформациямен байланысты. Қазақстанда мұндай жағдайлар іргетастар, топырақ үстіндегі едендер, инженерлік желілер және су бұруы бұзылған алаңдар үшін қауіпті болуы мүмкін. Мұндай объектілерде «плитаны көтеру» ғана емес, ылғалданудың не себептен болғанын түсіну ерекше маңызды: су құбырының апаты, нашар нөсерлік кәріз, арық жүйесінен сүзілу, технологиялық судың ағуы, соқыр аймақтың болмауы немесе тік жоспарлаудың бұзылуы.
Үйінді және техногендік топырақтарда мәселе көбіне біртекті еместікпен байланысты. Бір учаске тығыздалған қиыршықтастан, екіншісі бос үйіндіден, үшіншісі құрылыс қалдықтарынан тұруы мүмкін. Мұнда инъекциялық технология нақты деформация аймағында жергілікті жұмыс істеуге мүмкіндік беретінімен пайдалы, бірақ оны тек зерттеуден кейін жобалау қажет.
3-сурет. Шайырдың әртүрлі топырақтағы мінез-құлқы
Үш шағын сұлба: құмды топырақ — кеуектерді толтыру және тығыздау; сазды топырақ — жарықтар бойымен таралу; үйінді топырақ — қуыстар мен әлсіз қосындыларды толтыру.
Геополимерлік шайыр тек кеңею жылдамдығымен ғана құнды емес. Жобалаушы үшін оның физикалық-механикалық сипаттамалары маңызды. GEORESIN ғылыми материалдарында материалдың көлемдік салмағы шамамен 0,50–3,50 кН/м³ диапазонында болған кезде сығылуға беріктігі шамамен 0,25–6,50 МПа құрағаны, ал бастапқы серпімділік модулі 15–80 МПа диапазонында болғаны көрсетілген. Бұл мәндер бірқатар топырақ негіздерінің деформация модулімен салыстыруға келеді.
Бұл маңызды жайт. Негізді нығайтудың міндеті әрқашан ғимарат астында «тас блок» жасау емес. Кейде шамадан тыс қатты қосынды кернеулердің жаңа шоғырлануына әкелуі мүмкін. Неғұрлым дұрыс тәсіл — көтергіш қабілетті қалпына келтіру, қуыстарды толтыру, әлсіз аймақты тығыздау және «топырақ — іргетас — конструкция» жүйесінің бірлескен жұмысын сақтау.
Зерттеулерде қалыптасқан материалдың тығыздығы мен шектелу жағдайларына байланысты кеңею қысымының 10 МПа-ға дейін жететін мәндері де келтіріледі. Практикада бұл материалдың қоршаған топыраққа әсер етуге жеткілікті қысым дамыта алатынын білдіреді. Бірақ түпкі нәтиже паспорттағы санмен емес, алаң жағдайларымен анықталады: инъекция тереңдігімен, топырақ түрімен, ылғалдылықпен, ғимарат жүктемесімен, әлсіз аймақтардың орналасуымен және жұмыстар кезіндегі бақылаумен.
Инженерлік инъекцияның қуысты жай толтырудан басты айырмашылығы — конструкция реакциясын бақылау. Жұмыс кезінде ғимаратқа немесе плитаға лазерлік датчиктер немесе басқа мониторинг құралдары орнатылады. Олар тік орын ауыстыруларды жоғары дәлдікпен тіркейді.
Егер материал қуыстарды толтырса, бірақ конструкция әлі реакция бермесе, процесс жалғасады. Ал алғашқы бақыланатын көтерілу пайда болған кезде, бұл жанасудың қалпына келгенін және қысымның конструкцияға беріле бастағанын білдіреді. Осы кезеңде нақты нүктедегі инъекцияны тоқтатуға немесе түзетуге болады.
Қойма үшін бұл жүк тиегіш плита жігінде соққы жүктемесін алатын еден учаскесін тегістеуді білдіруі мүмкін. Ғимарат үшін — жарықтар ашылған іргетас учаскесін тұрақтандыру. Өнеркәсіптік алаң үшін — кран жолының немесе жабдықтың геометриясының одан әрі бұзылу қаупін азайту.
Бірақ лазерлік бақылау жобалауды алмастырмайды. Ол объектінің нақты реакциясын көрсетеді, ал жоба инъекциялардың қай жерде, қандай тереңдікте, қандай ретпен және қандай мақсатпен орындалатынын анықтайды.
4-сурет. Инъекциялар кезіндегі мониторинг
Көрініс: оператор едендегі шағын тесіктер арқылы инъекция орындайды; бағандар мен қабырғаларға лазерлік шағылдырғыштар бекітілген; сұлбада миллиметрмен бақыланатын көтерілу көрсетілген.
Қазақстанның оңтүстігі, оңтүстік-шығысы және шығысы үшін негіз мәселесін сейсмикадан бөлек қарастыруға болмайды. Алматы және Алматы агломерациясы, Шығыс Қазақстан, Жетісу, оңтүстік өңірлердің бір бөлігі ғимарат пен топырақтың өзара әрекетін ерекше мұқият бағалауды талап етеді.
Жобалау нормалары бойынша ғылыми жарияланымдарда Қазақстанда негіздер және сейсмикалық аудандардағы құрылыс бойынша ұлттық ережелер жинақтары қолданылатыны атап өтіледі. Олардың қатарында ҚР ЕЖ 5.01-102-2013* «Ғимараттар мен құрылыстардың негіздері» және ҚР ЕЖ 2.03-30-2017* «Сейсмикалық аудандардағы құрылыс» бар. Сондай-ақ сейсмикаға төзімді жобалау бойынша Еурокод 8-ге байланысты тәсілдер де қарастырылады.
Қолданыстағы ғимараттар үшін бұл мынаны білдіреді: егер объект сейсмикалық ауданда орналасса, негізді нығайту тек жарықты жабу немесе плитаны көтеру тәсілі ретінде қарастырылмауы керек. Әлсіз топырақтың динамикалық әсерлер кезінде ғимараттың жалпы жұмысына қалай ықпал ететінін бағалау маңызды. Іргетас астындағы әлсіреген аймақ деформациялардың біркелкі еместігін күшейтуі мүмкін, ал табан мен топырақ арасындағы байланыстың жоғалуы жүктемелердің берілуін нашарлатады.
Мұндай жағдайда геополимерлік инъекциялар конструкцияларды сейсмикалық күшейтуді алмастырмайды, бірақ кешенді шешімнің бөлігі бола алады: негізді тұрақтандыру, жанасуды қалпына келтіру, қуыстарды толтыру, жергілікті деформацияланғыштықты азайту және объектіні кейінгі конструктивтік іс-шараларға дайындау.
Қазақстан үшін ең практикалық сценарийлер:
Қоймалар мен логистикалық кешендер.
Еден плиталарының шөгуі жүк тиегіштердің соққысына, жіктердің бүлінуіне, сөрелер жұмысының бұзылуына, персонал мен техника үшін қауіптің артуына әкеледі. Инъекциялар көбіне бүкіл қойманы пайдаланудан шығармай-ақ жергілікті жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Өндірістік ғимараттар.
Жабдық астындағы еденнің шөгуі дірілге, қисаюға, желілер дәлдігінің бұзылуына, механизмдердің жедел тозуына себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдайда беткі косметикалық жөндеу емес, плитаның астындағы негізді қалпына келтіру маңызды.
Сауда орталықтары және қоғамдық ғимараттар.
Жұмыс істеп тұрған объектілер үшін шу, шаң, мерзім, келушілер қауіпсіздігі және ауқымды демонтаждың мүмкін еместігі шешуші мәнге ие.
Жеке үйлер мен коттедждер.
Су басудан кейінгі жарықтар, су бұрудағы қателіктер, жапсарлас құрылыстардың шөгуі, кіреберіс немесе гараж астындағы әлсіз негіз — бұлар топырақ пен іргетасты зерттеуді талап ететін типтік жағдайлар. Мұнда жарықты жай ғана бітеу жеткіліксіз.
Тарихи ғимараттар.
Діріл беретін техниканы, кең шұңқырларды және ауыр машиналарды қолдануға болмайтын жерлерде шағын тесіктер мен нүктелік жұмыс айтарлықтай артықшылық береді. GEORESIN бастапқы ғылыми материалдарында тарихи шіркеу қоңырау мұнарасының негізін нығайту мысалы сипатталған: жұмыстар инвазиялық қазусыз және жарықтарды аспаптық мониторингпен орындалған.
Сапалы жоба үшін жарықтың фотосуреті жеткіліксіз. Минималды инженерлік жиынтық мыналарды қамтиды:
Мұнсыз инъекциялар «белгі бойынша жөндеуге» айналып кетуі мүмкін. Дұрыс тәсіл басқа: алдымен себепті диагностикалау, содан кейін деформацияға нақты қатысатын аймақты нығайту.
Тапсырыс берушіге ғажайып уәде берудің қажеті жоқ. Оған инженерлік көріністі түсіндіру керек.
Егер жарық жалғасып жатқан су ағуынан пайда болса, алдымен суды тоқтату қажет.
Егер плита қуыстар салдарынан шөксе, қуыстарды толтырып, тірелуді қалпына келтіру керек.
Егер іргетас біркелкі емес шөгуге ұшыраса, негізді тұрақтандырып, жер үсті конструкцияларын жөндеу қажеттілігін бағалау қажет.
Егер объект сейсмикалық ауданда орналасса, негізге және конструкцияларға қойылатын талаптарды кешенді түрде ескеру керек.
Егер топырақ шөгінді болса, жұмыстардан кейін алаңның су режимін бақылау маңызды.
Геополимерлік инъекциялар объектінің инженерлік логикасына енгізілген кезде тиімді болады. Бұл «іргетас астындағы көбік» емес, конструкция реакциясын бақылаумен орындалатын басқарылатын негізді нығайту технологиясы.
Көзге көрінетін жарық — мәселенің үстіңгі қабаты ғана. Нақты жұмыс төменде жүреді: топырақта, іргетас табанының негізбен жанасуында, плита астындағы қуыстарда, зерттеусіз көрінбейтін әлсіз қабатшаларда.
GEORESIN Deep Lifting технологиясы деформацияның себебі қалыптасатын аймаққа дәл араласуға мүмкіндік беретінімен пайдалы. Шұңқырсыз, ауқымды демонтажсыз, ылғалды процестерсіз және көбіне объектіні толық тоқтатусыз. Күрделі топырақтар, белсенді құрылыс, жұмыс істеп тұрған өнеркәсіптік алаңдар және сейсмикалық талаптар қатар кездесетін Қазақстан үшін мұндай тәсіл әсіресе практикалық мәнге ие.
Болашақ құрылысында жарықтарды жай ғана бітейтіндер емес, ғимарат сигналдарын оқи алатын, негіздегі әлсіз орбитаны табатын және жүйеге тұрақтылықты дәл, жылдам әрі инженерлік бақылаумен қайтара алатындар ұтады.
