Устройство шпунтовых стенок для предотвращения выпора грунта
Шпунтовое ограждения котлована
Практически любые строительные работы, проводимые ниже уровня рельефа, вынуждают решать вопросы устойчивости стенок котлована и защиты от воды. В некоторых специфических направлениях, относимых к гидротехническому строительству, создание непроницаемого барьера между местом проведения работы и водной средой является отправной точкой.
Так выглядит шпунтовое ограждение котлована
В чем отличие
Прекрасно известно, что для защиты от воды и осыпания грунта, строятся стены.
Шпунтовая стенка не нуждается в ленточном фундаменте и не требует учета глубины промерзания. Она заглубляется на величину, превышающую уровень промерзания грунта, и имеет очень незначительное давление на грунт. Шпунтовые сваи удерживаются не прочностью основания, а силой трения грунта, действующего на поверхность. Отличий шпунтовой стены от обыкновенной довольно много. Стоит к этому добавить и то, что элемент в основном работает как защемленная консоль. 
Он способен выдерживать колоссальные изгибающие и смещающие нагрузки, доступные только основательно армированной бетонной стене. При необходимости проводится расчет шпунтовых ограждений, например, на устойчивость и сдвиг.
Где и когда применяют
Хотя шпунтовым ограждением можно назвать и частокол из бревен, труб или бетонных свай, важным качеством настоящего инвентарного изделия является возможность создания герметичной мембраны, отсекающей защищаемую площадку от поступления воды извне. Это свойство делает востребованными шпунтовые работы во всех случаях, когда требуется изоляция территории от грунтовых, поверхностных вод или открытой воды водоемов. Таким способом строятся опоры мостов на дне реки, возводятся набережные, проводятся работы на заболоченных территориях и при высоком уровне грунтовых вод.
Второй причиной применения шпунта обычно служит необходимость удержания грунтовых стенок котлованов или откосов.
Укрепление грунта шпунтовыми стенами
Виды шпунтовых элементов
Первоначально шпунтовые стены выполнялись из бревен или деревянных пластин. Такие шпунтовые ограждения до сих пор широко применяются в мелиорации, благоустройстве территорий и прочих видах работ, не связанных с высокой сложностью и требованиями. Отличает этот материал дешевизна и доступность. Оборачиваемость и долговечность его, естественно, невысокие.
Так выглядят профили для монтажа шпунтовых стен
Однако металлический шпунт Ларсена имеет высокий вес и значительную стоимость. Не всегда есть возможность сохранить элементы без подрезки или деформаций.
При этом дорогие изделия после применения превращаются в металлолом.
В строительную практику внедряется шпунт из полимеров — поливинилхлорида и композита. Помимо малого веса, эти изделия отличаются меньшим коэффициентом трения поверхности, что облегчает их погружение и выемку.
Пример шпунта Ларсена изготовленного из полимеров
Стальной шпунт Ларсена
Представляет собой пространственный элемент коробчатого сечения с линейными замками по краям. Осуществляя погружение, фиксатор одного элемента вставляется в паз другого, что создает неразрывное соединение по всей длине. Элемент изготавливается из высокопрочной легированной стали, что гарантирует высочайшие прочностные характеристики.
В зависимости от выдерживаемых нагрузок толщина шпунта может изменяться от 15 миллиметров до 23 миллиметров в распространенных марках. Оборачиваемость, присущая шпунту Ларсена, хорошо характеризует рекомендация производителя, предлагающего после двадцати установок срезать верхнюю кромку, которая деформируется в процессе погружения, в длину до двадцати сантиметров. 
Хотя зачастую все выглядит не столь радужно. При погружении в тяжелые грунты может происходить деформация замковых стыков и искривление изделий. Отдельные шпунтовые элементы могут заклиниваться между собой, что приводит к необходимости обрезать часть стойки автогеном и «хоронить» на месте установки.
Шпунт Ларсена выпускается нескольких конфигураций профиля и замковых соединений:
Это позволяет точнее подбирать тип изделия к особенностям грунтовых и эксплуатационных условий, роду нагрузок и применяемому оборудованию.
Шпунт из полимеров
Материалы из полимерного сырья проникают в области, казалось бы, монопольно занятые в строительстве металлами. Высочайшие требования к шпунтовым ограждениям оказалось возможным реализовать в изделиях из поливинилхлорида и стеклопластиковых композиций. Несмотря на меньшую жесткость и большую хрупкость, для них доступен значительный сегмент рынка.
Пример укрепления берега пластиковыми шпунтами
Там, где металл со временем теряет свою несущую способность или требует дополнительной защиты, отлично служат полимерные шпунты. Привлекательной стороной пластиковых шпунтов является их вес. Один метр такого ограждения весит примерно в десять раз меньше, чем металлического. В малом строительстве, ограниченном в применении большегрузной и мощной техники, это оказывается неоценимым достоинством.
Сваи из труб
В качестве не извлекаемых элементов для устройства шпунтовой стенки иногда используются металлические трубы.
Такое решение позволяет утилизировать те, которые были в употреблении. Кроме относительной дешевизны, у них нет положительных качеств. Трубы не позволяют создать плотную непроницаемую для грунтовых вод поверхность. Обычно их применяют для укрепления откосов или в качестве не извлекаемой опалубки для дальнейшего бетонирования столбов. Сваи из труб не имеют замков, поэтому выдерживать геометрическое положение в ряду очень сложно.
Вариант укрепления грунта шпунтовыми сваями
Следует учесть, что стенки труб тоньше и гораздо хуже противостоят деформациям, чем шпунт Ларсена. Поэтому при прохождении трубы через каменистый грунт, нижнее сечение может полностью смяться, сделав невозможным достижение проектной отметки. Обращаться к такому методу устройства шпунтового ограждения стоит только в крайнем случае.
Техника для погружения
Шпунт Ларсена также именуют сваей. Погружение элементов осуществляется со специальным оборудованием, с применением ударных или вибрационных нагрузок. Технология, по которой производится забивка шпунта, и применяемое оборудование в какой-то степени соответствуют вбиванию свай забора. Более архаичным, но эффективным способом погружения является ударный способ: при помощи копра.
Вибрационное погружение производится с использованием специального навесного модуля, передающего нагрузку на оголовок шпунтового элемента.
Помимо вибрационной нагрузки, обычно прикладывается и осевая, позволяющая вдавливать сваю в разжиженный вибрацией грунт. Погружение полимерных свай позволяет применять гораздо более легкое и удобное вибрационное оборудование, выпускаемое даже в ручном варианте.
Процесс монтажа шпунтовой сваи
Как это делается
Забивка шпунта начинается с первой сваи, устанавливаемой в проектное положение. Желательно, чтобы глубина заложения соответствовала заданной. Это не всегда возможно из-за повышенной плотности грунта или каменистых включений. В таком случае уменьшение глубины погружения согласовывается с заинтересованными сторонами, или свая перебивается в другое место. Следующая свая заводится замком в паз установленной, и процесс повторяется.
При возникновении отказа в меньшей глубине, чем требуется, необходимо принять решение по ситуации. Таким же образом выполняется забивка шпунта на требуемую длину. 
Для облегчения установки и улучшения скольжения замка в пазе элемента металлические шпунтовые сваи смазываются густой смазкой. Устраивая шпунтовые ограждения, предотвращающие проникновение грунтовых вод или поступления воды из открытых источников, замковые соединения дополнительно герметизируют. В таких случаях применяют паклю или герметики на основе силикона или других композиций.
Пластмассовые и композитные шпунтовые сваи — с гораздо меньшим трением скольжения, и смазка для улучшения процесса не требуется. Ввиду лучшего прилегания граней элементов полимерные шпунты обычно не требуют дополнительной гидроизоляции.
Благодаря тем же свойствам уровень сопротивления пластиковой сваи при погружении гораздо меньше, чем у стальной. Это дает возможность применять менее мощное и более легкое оборудование. Но шпунты такого вида рекомендуется устанавливать в грунты умеренной плотности, без значительных твердых инородных включений.
Шпунтовое ограждение котлованов
Для многих строительных участков шпунтовое ограждение котлована – жизненно необходимое условие нормального проведения цикла нулевых работ.
Наша компания осуществляет забивку шпунта любого типа (в том числе шпунт Ларсена), обеспечивая тем самым, надежную защиту котлована от осыпания грунта и оползней. Наша мобильная и высоко проходимая техника способна работать даже в стесненных условиях плотной застройки, где без устройства шпунтовых ограждений вообще невозможно проведение работ.
Зачем необходимо шпунтовое ограждение котлованов
Необходимость в обустройстве шпунтового ограждения котлована диктуется несколькими факторами, ключевой из которых — требования техники безопасности при проведении строительных работ ниже нулевого уровня грунта.
Действующие строительные нормы определяют максимально возможную глубину котлованов и траншей, в которых можно работать без дополнительного укрепления стенок:
- В условиях песчаной почвы, не обладающей жесткими структурными связями, глубина котлована без шпунтового ограждения не должна превышать 1 м;
- Котлованы в супесях — до 1.25 м;
- Котлованы в глинистой почве и суглинках — 1.5 м;
- Котлованы в высокоплотных грунтах — 2 м.
Главное преимущество использования шпунтового ограждения при вертикальной разработке грунта — защита стенок котлована от оползней и осыпаний почвы, являющихся причиной вынужденной остановки строительных работ с целью очистки завалов.
Рис: Корытообразный шпунт Ларсена для ограждения котлованов
Также шпунтовые стенки рационально применять в качестве альтернативы водопонижающим работам, поскольку обустройство ограждения из стального шпунта, подлежащего повторному использованию, является более эффективным и экономически рентабельным методом.
Замкнутая шпунтовая стенка является полностью герметичной конструкцией — ограждение не пропускает воду в котлован, тем самым препятствуя его затоплению.
Особенности создания шпунтового ограждения
Шпунтовые работы относятся к одним из самых важных строительных процессов, поэтому выполнять их должны исключительно профессионалы. Укрепление котлована шпунтом требует строгой последовательности действий и привлечения специального оборудования и техники. Уплотнение грунта будет надежным лишь при условии соблюдения всех технологий — это необходимое условие для целостности и надежности постройки. При необходимости крепление траншеи шпунтом может быть выполнено на временной основе.
При выборе технологии и типа ограждения котлованов на строительной площадке учитываются:
- габариты котлована
- ксплуатационные условия
- свойства грунта, на котором осуществляется строительство.
Для успешного последующего проведения строительных работ очень важно, чтобы созданием шпунтового ограждения котлована занимались специалисты, способные произвести точные расчеты. Аналогичные требования применяются и при выполнении работ по укреплению берега пластиковым шпунтом.
Полезная для Вас информация:
Шпунтовое ограждения, в зависимости от особенностей работы в грунте и применения дополнительных фиксирующих элементов, классифицируются на следующие группы:
- Независимые стенки, устойчивость которых в грунте достигается исключительно за счет сопротивления почвы. Независимые стенки не укрепляются дополнительными элементами, такой вариант ограждений применяется при обустройстве котлованов в высокоплотных грунтах;
Используемая техника
Погружение шпунта может осуществляться с применением нескольких технологий, для реализации которых используются разные виды спецтехники.
- Ударная забивка;
- Вибрационное погружение;
- Статическое вдавливание.
Для статического погружения шпунта привлекаются мобильные вдавливающие установки, оборудованные гидравлическим узлом, который обжимает шпунтину и перемещается в низ по направляющим рамам, тем самым погружая ее в почву.
Рис: Статическое вдавливание шпунта
Для ударного и вибрационного погружения применяются копровые машины — установки на колесной либо гусеничной самоходной базе. При реализации технологии ударной забивки копры комплектуются навесными дизельными или гидравлическими молотами, при осуществлении вибрационного метода -вибропогружателями.
Молоты для забивки шпунта представляют собой конструкции трубчатого либо штангового типа, по направляющим элементам которых перемещается наносящий удары по шпунтине боек. Дизельные молоты приводятся в действие детонацией топливной смеси в камере сгорания, под воздействием энергии которой боек подлетает в верхнюю часть корпуса и в свободном падении опускается на погружаемую конструкцию.
Монтаж шпунта вибропогружателем осуществляется за счет прикладывания к нему высокочастотных колебаний, под воздействием которых почва под шпунтиной разуплотняется и конструкция опускается в грунт под своим весом и массой погружающего механизма.
Низкоамплитудные колебания вибропогружатель вырабатывает за счет разнонаправленного вращения неотцентрированных дебалансов, которые приводятся в движение электрическим двигателем, закрепленным на корпусе вибропогружателя.
Рис: Вибропогружение шпунта
Устройство шпунтового ограждения
Шпунтовое ограждение представляет собой стенку из забитых шпунтовых свай. Сваи для ограждения котлованов бывают:
- деревянные;
- металлические;
- железобетонные;
- кроме этого могут забиваться с промежутками (с дальнейшей забиркой) или сплошной стеной (впритык друг к другу);
- ограждение котлована так же может быть заанкерованным или незаанкерованным, с распорками или без.
Наиболее востребованным является ограждение котлованов металлическим шпунтом. В отличие от железобетонных и деревянных конструкций, стальной шпунт после проведения цикла нулевых работ может извлекаться из грунта и применяться повторно либо продаваться на вторичном рынке, что значительно сокращает финансовые затраты на реализацию проекта.
Монтаж шпунтового ограждения выполняется в следующей последовательности:
- Доставленный на объект шпунт разгружается стреловым краном и складируется по расходным складам по периметру котлована;
- Производится разметка шпунтовой стенки;
- Копровая установка перемещается на место монтажа, вспомогательный персонал фиксирует на шпунтине захватный механизм и копр подтягивает шпунт к точке погружения;
- Осуществляется строповка шпунта крановой лебедкой копра, после чего конструкция устанавливается в забивочное положение;
- Шпунт сопрягается с наголовником молота, затем проверяется вертикальность его положения и молот начинает наносить по шпунтине удары, под воздействием которых конструкция погружается в почву на проектную глубину.
Далее копр перемещает к месту монтажа следующую шпунтину, производится ее строповка и установка в забивочное положение. Пазовые замки шпунта соединяются с замками уже забитой конструкции, после чего осуществляется процесс погружения.
Аналогичным образом создается вся шпунтовая стенка пока ограждение не сомкнется вокруг котлована.
Устройство шпунтового ограждения сплошной стенкой позволяет не только избежать осыпаний и оползней , но и обеспечить защиту от грунтовых и паводковых вод.
В условиях, когда недопустима вибрация грунта, способная повредить имеющиеся неподалеку здания и сооружения, шпунтовые ограждения устанавливаются методом лидерного бурения скважин под шпунты.
Ограждение котлованов: преимущества
Рассмотрим, чем выгодно отличается шпунтовое ограждение котлованов:
- ограждение котлованов – обязательное условие при строительстве по соседству с эксплуатируемыми зданиями и без применения шпунтовых свай здесь попросту не обойтись
- способность выдерживать намного большие нагрузки, в сравнении с любыми другими конструкциями
- надежная защита котлована от оползней (особенно актуально на участках со слабыми грунтами и плывунами)
- возможность погружения шпунта различными методами
- возможность многократного использования шпунта (кроме деревянного)
Рис: Шпунтовое ограждение свайного поля
Полезные материалы
Шпунтовые сваи
Шпунт Ларсена – это профиль из металла, сформированный в виде жёлоба, имеющего на боковых стенках закруглённые края, выполняющие функцию пазов.
Расчет шпунта и шпунтовых ограждений
Возведение шпунтового ограждения начинается с проектирования, на этом этапе производится оценка условий строительной площадки и возможность геотехнических рисков
Технологии погружения шпунта
Шпунт Ларсена используется в промышленном строительстве на протяжении более сотни лет.
Работы по устройству шпунтовых ограждений
Наша компания обеспечена мощной техникой для устройства шпунтовых ограждений. Мы можем осуществлять погружение свай, забивая их дизель-молотом, в том числе и с предварительным (лидерным) бурением скважин.
Мы применяем сваебойные установки на автомобильной базе с поворотной платформой. Это обеспечивает высокую производительность бригады и короткие сроки проведения работ при неизменно высоком качестве.
Участки с ограниченным местом для маневра – для нас не помеха, а к выполнению работ мы готовы приступить уже на следующий день после получения заявки. Обращайтесь – и безопасные условия работы в Вашем котловане будут обеспечены!
Шпунтовые ограждения представляют собой забитые в грунт по всему периметру котлована сваи, выполненные из дерева или металла.
Установка таких конструкций проводится в тех местах, где невозможно проводить работы по откосам.
Назначение сооружений – это защита котлована и жизни рабочих от обрушения грунта. Грунт надежно удерживается и не рушится при строительстве даже самых сложных объектов.
Шпунт Ларсена
Защита от ливневых и грунтовых вод, а также от обрушения грунта осуществляется специальными сваями – шпунтом Ларсена. Они носят имя своего основателя и разработчика такой технологии.
Шпунт Ларсена представляет особо пространственный элемент с коробчатым сечением и замочными элементами по краям изделия.
При погружении в грунт фиксатор, стоящий на одном элементе устанавливается в специальный паз другого. Такое выполнение конструкции гарантирует надежную стыковку.
Строительные шпунты изготавливают из прочного металла с примесями углерода. Для защиты от коррозии производители добавляют в изделие металла частицы меди.
При необходимости сэкономить можно воспользоваться пластиковыми шпунтами, выполненными из поливинилхлорида, которые не уступают в прочности и надежности металлическим и железобетонным конструкциям.
Среди главных достоинств шпунта Ларсена можно выделить удобство монтажа при установке материала на объекте.
Обладая высокой прочностью и устойчивостью к внешним факторам, шпунт Ларсена, в отличие от обычных шпунтовых свай, применяется при возведении сложных объектов. Среди примеров применения можно отметить следующие:
- строительство сооружений для очистки;
- защита площадок для строительных работ от воды;
- укрепление береговой линии рек и водоемов;
- ограждение мест стенками с производственными отходами;
- строительство плотин, мостов и причалов;
- укрепление грунта с угрозой оползня.
Надежность достигается благодаря изготовлению шпунта из легированной стали, обладающей повышенной прочностью. Производители по-разному устанавливают толщину шпунта при изготовлении. У известных брендов она варьируется от 15 до 23 мм.
Изготовители рекомендуют срезать верхнюю кромку после последовательных двадцати установок, потому что она деформируется после длительного использования в строительных работах.
Иногда при эксплуатации случаются непредвиденные ситуации, и изделие, погруженное в тяжелый грунт, начинает давать сбои: соединения в замковых элементах деформируются, а сама конструкция искривляется.
Мастерам остается лишь один выход – отрезать часть конструкции автогеновой установкой и оставить на месте проведения работ.
Погружение шпунта Ларсена проводится с применением спецтехники путем ударных и вибрационных воздействий. Технология установки во многом напоминает установку свай забора.
Погружение с использованием вибрационного элемента производится за счет навесного модуля, через который передается нагрузка к месту оголовка навесного элемента.
Дополнительной техникой для установки служит осевая технология, позволяющая вставлять сваю в грунт, разжиженный под воздействием вибрационной машины.
Установку начинают с первой сваи, установленной в проектное положение, но ровное введение в землю усложняется каменистым и слишком плотным грунтом на объекте.
Если происходит такая непредвиденная ситуация, перенесение свай в другое место или уменьшение глубины погружения должно согласовываться с высшим руководством. Вторая и последующие сваи заводятся замками в пазы предыдущей.
Облегчение в скольжении замков и установке конструкции достигается путем смазывания изделия густой смазкой.
Установка шпунта Ларсена на объектах с повышенным содержанием грунтовых вод производится с дополнительной герметизацией замочных соединений.
Сваи из пластмассы или композита обладают меньшим трением, и смазывание отдельных элементов в такой установке не требуется.
В пластиковой конструкции уровень погружения гораздо меньше, чем в металлической, что обеспечивает удобное вхождение в грунт. В почве с примесями инородного состава рекомендуется возводить только металлические шпунты.
Применение свай и досок
Применение шпунтовых свай различно: ограждение гидрологических объектов, предохранение от поступления вод в зону проведения строительных работ и обеспечение сохранности сооружений и зданий.
В зависимости от сложности проведения работ подбирают подходящий материал для шпунтирования: дерево, металл или железобетон.
В котлованах, где есть вероятность проникновения грунтовых вод, устанавливают различные виды свай. Раньше строители применяли только деревянные ограждения, но современные технологии установки позволяют надежно держать грунт металлическими и бетонными ограждениями.
Сваи из дерева
Изделия из дерева и стали начали применяться раньше остальных материалов. Внешне конструкция напоминает деревянный частокол из бруса со шпунтовкой, и бревен. Иногда строители применяют толстые доски в сборной конструкции.
Монтаж деревянного ограждения производится путем забивания досок в грунт. Использование шпунтовых сооружений из дерева ложится большой экономической нагрузкой на строительную компанию.
Деревянные конструкции после проведенных работ практически невозможно извлечь из грунта не повредив поверхности.
Повторное использование такого изделия исключается пониженной сохранностью после использования.
Чем руководствоваться при выборе подходящей краски по дереву читайте по ссылке.
Сваи из железобетона
Сваи, выполненные из железобетонной конструкции, устанавливаются при помощи замков, герметизирующих всю конструкцию. Трапециевидные шпунты и пазы – составляющие элементов замка. Сваи при проведении установочных работ устанавливаются методом одна в другую.
Монтаж свай проводят с применением забивной техники с повышенной технической мощностью. Сваи из железобетонного материала не извлекают для повторной работы, так как они служат в качестве внешней оболочки фундамента.
Такие сваи чаще применяют при строительстве мостов и плотин. Транспортировка усугубляется появлением трещин на поверхности изделия. Длина таких изделий не превышает шестнадцати метров.
Шпунтовые опоры из стали
Материал из металла используют многократно, и, к тому же, он прост в перевозке и монтаже на новом объекте. Шпунтовые опоры из стали применяют в современном строительстве, руководствуясь рядом причин:
- Высокая прочность к механическим повреждениям.
- Удобная транспортировка и монтаж, по сравнению с железобетонными конструкциями.
- Многократное применение и удобное извлечение из почвы.
- Широкий выбор материалов из профиля, ориентированный по цене на различные виды объекта по сложности.
- Монтаж профилей проводится техникой с применением вибрационных и ударных технологий.
Устройство шпунтового ограждения котлована из труб
Шпунтовое ограждение котлована из труб производится на начальном этапе строительных работ в транспортном, жилищном или гидротехническом сооружении.
На начальном этапе работы котлован может осыпаться и повредить строителей и технику.
Предотвращение таких ситуаций успешно достигается техникой трубошпунта, состоящей из плотной стены, где скрепляющие элементы соединены между собой замками в пазах.
Проведение работ по ограждению котлована заключается в установке конструкции для опоры, это может быть корытообразный шпунт Ларсена или трубчатый шпунт.
Шпунт из труб имеет единственный недостаток, в котором он уступает шпунту Ларсена, — высокая стоимость на металлические изделия с повышенной массой, а в остальных показателях лучшей защиты котлована не найти.
Основные достоинства установки шпунтов из труб в котловане:
- высокая устойчивость изделия позволяет использовать трубчатый шпунт как несъемную опалубку;
- монтаж становится удобнее благодаря возможности дробить валуны и другие инородные тела внутри трубы;
- устойчивость материала гораздо выше, чем у шпунта Ларсена;
- наличие возможности устанавливать внутри трубы дополнительные балки и швеллеры;
- Использованные трубы можно демонтировать и использовать в других строительных работах или продать на вторичном рынке.
Возможно вас заинтересует статья о том, как построить гараж своими руками.
Нормы в технологической карте и СНИП
Нормы ограждения шпунтовым методом прописаны в технологической карте.
Карта разработана на основе опыта строительства на подобных объектах с повторяющейся структурой зданий, сооружений с частями, а так же для зданий с унифицированными схемами по габаритам и типовыми конструкциями.
В ней освещаются основы качественного выполнения работы, пожарной и экологической безопасности и других важных моментов и вопросов, возникающих при проведении строительных работ повышенной сложности.
Карта разработана для бригадиров, производителей строительных работ и инженеров, занимающихся техническим аспектом в возведении шпунтовых сооружений.
Качество проводимых работ оценивается по СНИП – «строительным нормам и правилам», по которому можно ориентироваться и говорить о грамотности работ и возведения ограждения в котловане.
В нем отражены требования к пожарной и экологической безопасности работ и материально технической составляющей, которая обязательно должна быть направлена именно на норму, а не на отклонение от нее.
Формула для расчета
При разрытии грунта равновесие сил во взаимодействии существенно нарушается. Давление при вынимании грунта увеличивается со стороны охлаждения стенок.
Предотвращение разрушения стенок ограждением должно быть просчитано с помощью специфических расчетных характеристик: способа ограждения, глубины, на которую погружают материал, размеров шпунта и сил взаимодействия.
Расчет производится графоаналитическим путем (пример на фото ниже) или по определенной формуле. Для подсчета используют специальную программу. Техническая информация, необходимая для правильного устройства и погружения инструмента, приведена в пункте 3.02.01-87 СНИП.
Характеристики, учитывающиеся в формуле:
- Давление грунта под опрокидыванием.
- Сила давления грунта по вертикали.
- Противодействие крутящемуся элементу.
- Выбранная глубина котлована.
Формула вычисления прочности выглядит так: М1 ≤ m/γ * M2, где
- М1 — основной момент опрокидывающей силы.
- М2 — противодействие силе опрокидывания (удерживающий момент).
- m — коэффициент условий работы (в общем порядке он равен 0,95, для слабых грунтов 0,7)
- γ — коэффициент надежности (1,1 для территории, покрытой водой).
Основные моменты прочности можно вычислить, исходя из формулы:
- М1 (опрокидывающий момент) = Еа*Са.
- М2 (удерживающий момент) = Еn*Сn.
- Еа и Еn – эпюрные равнодействующие давлений активного и пассивного типов; Са и Сn – равнодействующие плечи в отношении точки 0.
Расчет проводят, исходя из нижней точки шпунта, так как на высоте он может подвергаться повороту или опрокидыванию.
Пример расчета
Согласно расчетным данным для ограждений из шпунта с количеством ярусов, равному двум и более «ВСН 136-78», для песчаного грунта коэффициент активного бокового грунтового давления составляет 0,7, пассивного 1,42, расстояние от верха шпунта до низа слоя будет равно 9 м.
Для минимальной глубины шпунта 28,9 м эпюры боковых давлений составляют: активное 16,6 тс/м2, активное 23,8 тс/м2.
Установка и укрепление шпунта Ларсена
Шпунты Ларсена легко устанавливаются и скрепляются, но для монтажа потребуется помощь специальной техники. Перед началом установки нужно пригласить бригаду рабочих из троих, а лучше четырех человек, обученных навыкам проведения подобных работ.
При установке невозможно обойтись без вибропогружателя. Если вибропогружателя нет в наличии, допускается применение вибромолота. Это устройство, без которого не обходится ни одна работа по забиванию свай или укреплению забора.
Если финансовые возможности не позволяют приобрести такое полезное оборудование, можно взять его в аренду.
С помощью такого молотка шпунт погружается в землю. Благодаря резкому удару и технической силе пропадает необходимость пользования тяжелой техникой.
Шпунты устанавливаются последовательно, так, чтобы второй четко входил в паз к первому. При этом разворот нужен в радиусе 180 градусов по отношению к первой с образованием непрерывной конструкции.
Технология качественного вдавливания шпунта наиболее приемлемая техника установки. Она не наносит существенного вреда почве и близлежащим зданиям, чего не избежать с применением работы молотом.
Процесс погружения и выемки трубошпунта показан в видео ниже:
Зачем и когда необходимо шпунтовое ограждение?
В ряде случаев шпунтовое ограждение в обязательном порядке сооружается на нулевом цикле работ. Это необходимо в целях соблюдения техники безопасности, когда требуется произвести работы ниже нулевого уровня грунта. Действующие СНиП устанавливают, что без установки ограждений можно выполнять работы:
- На песчаном грунте без жестких структурных связей, при этом котлован должен быть не глубже одного метра;
- В супесях, при этом котлован должен быть не глубже 1,25 метра;
- В суглинках и глинистой почве, при этом котлован должен быть не глубже полутора метров;
- На грунтах высокой плотности, при этом котлован должен быть не глубже двух метров.
Если выполняется вертикальная разработка грунта, то шпунтовое ограждение надежно защищает стенки котлована от оползней и осыпаний почвы. Котлованы с наклонной стенкой имеют повышенный риск осыпания, поэтому их укрепляют в обязательном порядке.
Шпунт можно впоследствии использовать повторно, поэтому сооружение стенок из этого материала является более рентабельным, чем выполнение работ по водопонижению. Замкнутая стенка из шпунта не пропустит воду в котлован и предотвратит его затопление.
Некоторые особенности установки шпунтовых ограждений
Шпунтовые работы относят к важнейшим строительным процессам. Выполнять их следует в строгой и последовательности и только тем, кто имеет соответствующий опыт и документально подтвержденную квалификацию. Только соблюдение всех технологических нюансов позволяет гарантировать прочность и надежность ограждения. В некоторых случаях укрепление траншеи шпунтом может быть не постоянным, а временным.
На выбор технологии сооружения котлована влияют:
- Свойства грунта на участке работ;
- Габариты котлована;
- Условия эксплуатации.
Перед началом укрепления котлованов необходимо произвести предварительные расчеты. Аналогично требование действует для работ по берегоукреплению.
В зависимости от особенностей грунта и необходимости использовать дополнительные фиксирующие элементы шпунтовые ограждения делят на:
- Независимые стенки, которые устойчивы исключительно за счет естественного сопротивления грунта. Дополнительные укрепляющие элементы в этом случае не используются. Такие стенки ставят только на имеющих высокую плотность грунтах;
- Шпунтовые стенки со сделанными из стальных труб. Такие ограждения используют, чтобы укреплять узкие, но достаточно глубокие котлованы. Вертикальные подпорки не используются. Трубы фиксируются, благодаря давлению противоположных стенок;
- Шпунтовые стенки, укрепленные анкерными сваями. Используются при ограждении находящихся в низкоплотных грунтах котлованов, глубина которых составляет более семи метров. Анкерами служат винтовые сваи, которые погружают в грунт по периметру котлована, на расстоянии пяти метров от него. Расстояние между сваями составляет от трех до четырех метров. После завинчивания свай в грунт их привязывают к ограждению стальными тросами.
При работе в грунтах высокой плотности используют плоский, корытообразный или Z-образный шпунт. В почвах с низкой плотностью чаще делают ограждения из трубошпунта, имеющего больший диаметр и более устойчивого в грунте.
Различные технологии погружения шпунта
В современном строительстве применяют три основных технологии погружения шпунта в грунт:
- Ударная забивка;
- Использование вибропогружателей;
- Использование установок статического вдавливания.
Статическое погружение предусматривает применение специальных мобильных вдавливающих установок. Они снабжены особым гидравлическим узлом, обжимающим шпунтину и перемещающимся вниз по направляющим рамам, что приводит к ее погружению.
При вибропогружении и при забивке используют копровые установки. Они работают на самоходной базе. При вибропогружении установка комплектуется вибропогружателем, при забивке – навесными молотами гидравлического или дизельного типа.
Забивка является самым быстрым и дешевым способом погружения, но ее нельзя осуществлять в условиях плотной застройки. Работа ударный молотов приводит к динамическому воздействию на фундаменты находящихся рядом зданий, что может спровоцировать их обрушение.
Используемые для забивки молоты относятся к конструкциям штангового или трубчатого типа. По их направляющим элементам перемещается боек, производящий удары по шпунтине. Дизельные молоты работают под воздействием детонации находящейся в камере сгорания топливной смеси. В результате боек подлетает в верхнюю часть корпуса и в свободном падении опускается на погружаемый в грунт шпунт.
Вибропогружение подразумевает воздействие на шпунт колебаний высокой частотности. Под их воздействием почва делается менее плотной. Погружение конструкции в грунт происходит под тяжестью механизма и под ее собственным весом. Колебания низкой амплитуды вырабатываются вибропогружателем за счет разнонаправленного вращения неотцентрированных дебалансов. Их приводит в движение закрепленный на корпусе вибропогружателя электрический двигатель.
Об устройстве шпунтовых ограждений
Шпунтовые ограждения делают из деревянных, металлических или железобетонных свай. Их можно забивать с определенными промежутками (тогда потребуется забирка) или вплотную друг к другу. Ограждение может иметь дополнительное анкерное крепление или распорки или сооружаться без них. Чаще всего шпунтовая стенка делается из металлического шпунта, который после окончания работ извлекается и повторно используется на другом объекте. Это значительно снижает расходы заказчика, так как строительные компании выкупают использованный шпунт обратно.
Перед выполнением запланированных работ очень важно произвести точные расчеты, чтобы определить степень устойчивости стенки к давлению грунта. Полученные данные позволяют определить необходимую глубину погружения, подобрать оптимальный размер шпунта, выяснить необходимость выполнения анкерных креплений.
Монтаж шпунтовых ограждений состоит из следующих стадий:
- Разгрузка доставленного на объект шпунта и его складирование по периметру участка;
- Выполнение разметки участка;
- Перемещение копровой установки на участок, фиксация захватного механизма на шпунтине, подтягивание шпунта копром к месту погружения;
- Строповка шпунта лебедкой копра, установка конструкции в забивочное положение;
- Сопряжение шпунта с наголовником молота, проверка вертикальности положения, непосредственно забивка, приводящая к погружению шпунта в грунт на указанную в проекте глубину.
Затем производится перемещение копром следующей шпунтины к месту монтажа. Ее стропуют и ставят в забивочное положение. Пазовые замки соединяют с замками уже забитой в грунт шпунтины. Далее выполняется погружение вышеописанным способом. Аналогично создают и всю шпунтовую стенку, пока она не сомкнется вокруг котлована.
Сплошная шпунтовая стенка не только предохраняет от оползней и осыпаний, но и не дает грунтовым водам проникнуть на участок.
Если условия работ не допускают вибраций, то предварительно пробуриваются лидерные скважины под шпунт.
Шпунтовые ограждения имеют следующие преимущества:
- В некоторых предусмотренных СНиП случаях их сооружение является обязательным условием и единственным способом выполнить запланированных работ;
- Выдерживают высокие нагрузки;
- Защищают котлован от оползней;
- Любой шпунт, кроме деревянного, можно использовать многократно;
- Возможность подобрать оптимальный способ погружения.
