Шпунты в строительстве что это

Далеко не все люди знают, что это такое — шпунт, каким он бывает, и где применяется. А между тем металлические и деревянные шпунты в строительстве применяют очень широко. Обязательно надо будет разобраться еще со шпунтованными ВДСП и ПШС, с композитным шпунтом и другими видами, с выполнением расчетов в общем виде.

Что это такое?

Под термином шпунт в строительстве принято подразумевать элементы цельного ограждения. Они продолговаты и имеют замки вида паз/гребень с двух сторон. Именно такие соединительные части и облегчают устройство из отдельных деталей цельной конструкции. На изготовление шпунтов идут различные материалы. Выбор определяется предсказуемо величиной нагрузки и ожидаемыми условиями использования.

Что такое шпунт Ларсена?

В большинстве случаев на строительных объектах используются стальные конструкции. Они в отличие от деревянных или бетонных свай пригодны для многоразового применения. В итоге расходы на их покупку в длительном периоде ограничены. Производство шпунтов развернуто уже в больших объемах. Они могут выглядеть различным образом, но всегда при проектировании внимание уделяется соображениям надежности и устойчивости.

Виды и их характеристики

Металлические

Практически всегда речь идет не об абстрактном металле, а о конкретно стальной конструкции. Среди них наибольшее распространение получили шпунты Ларсена. Внешне такие изделия напоминают профиль в форме корыта. Длина их может составить до 35 м, а ширина до 0,8 м. Наряду с модификациями Л4 и Л5, востребованы также ларсеновские шпунты Л-5УМ и «Омега».

Для выпуска такой продукции предпочтительно использование первосортной стали. Добавление меди позволяет защитить металл от ранней коррозии. Разновидность Л5 отличается наилучшими техническими характеристиками. На изготовление подобной продукции пускают сталь Ст3Кп или 16ХГ. Нормативный уровень прочности достигает 800 килоньютон на 1 м.

Железобетонные

Длина таких свай достигает 16 м. Они имеют большую массу и не всегда удобны. Ограждения могут быть оформлены забивными или буронабивными сваями. Недостатком железобетонных шпунтов является то, что это неизвлекаемые конструкции.

Шканты и нагеля в строительстве домов из бруса. Стройка дома под ключ

Точнее, извлечь их можно, но вот повторно использовать уже не получится.

Деревянные

Защитные ограждения из дерева применяются уже довольно длительное время. Но роль их неуклонно сокращается. На смену приходят более стойкие и надежные материалы. Как и бетонные, деревянные шпунты не могут быть извлечены. Допускается их постоянное или временное использование.

Стоит отметить, что наилучшей породой является лиственница. Несмотря на высокий вес 1 метра, она особенно стойко переносит воздействие почвенных условий.

Пластиковые

Использование композитных материалов в обустройстве шпунтов только набирает обороты. Однако от них надо отличать пластиковые изделия в узком смысле. Если композит по несущим возможностям близок к металлу, то пластик таким свойством похвастаться не может. У него другое преимущество — подобная конструкция весит куда меньше, чем металлический барьер с сопоставимыми размерами. Стоимость синтетического материала — еще один весомый аргумент в его пользу.

Кроме того, такие изделия:

• легко транспортируются на большие расстояния;
• устанавливаются в короткий срок;
• служат долго (поскольку не страдают от коррозии).

Термин ВДСП не имеет прямого отношения к тем шпунтам, которые вводятся в грунт. Он обозначает водостойкую шпунтованную древесно-стружечную плиту. ПШС, или панель шпунтовая сварная, это уже совсем другое дело. Под таким названием продают готовые стальные сборки, созданные при помощи сварки. Их оснащают петлями для переноски краном, что существенно упрощает монтаж.

Металлоемкость у ПШС заметно ниже, чем у аналогов. Типоразмеры очень разнообразны, что позволяет выбирать подходящее решение гибко. Благодаря угловым фасонным частям можно будет оградить котлованы сложной конфигурации. Шпунт СШК (расшифровка — сварной шпунт корытный) также находит довольно широкое применение.

Стоит учесть, что и СШК, и ПШС позиционируются производителями как российские аналоги шпунтов Ларсена. По оборачиваемости они как минимум не хуже, и полностью соответствуют отечественному ГОСТ.

В стандарте описаны:

• исполнения;
• основные конструкции;
• технические положения;
• нормы безопасности;
• предельные отклонения;
• способы сваривания.

Сферы применения

В большинстве случаев шпунты берут, чтобы сооружать сборные стены либо перегородки большой величины. Для котлована под большие здания такие элементы строго обязательны. Именно они помогают:

• избежать обвала земли;
• исключить просачивание почвенных вод;
• предотвратить разрушение соседних построек при строительных работах.

Часто шпунтами пользуются, чтобы организовать укрепление берега (откосов) около набережных, портовых построек, водоемов. Важны они и для гидротехнических работ при ремонте и сооружении:

• плотин;
• дамб;
• насыпей;
• отдельных шлюзов;
• причалов и пристаней.

На этом сфера применения шпунтов, естественно, не заканчивается. С их помощью оборудуют стены тоннелей. Спускаясь в подземный переход или заезжая на подземную парковку, вряд ли многие догадываются, что за стенами скрыты именно такие конструкции. Ни одно очистное сооружение без шпунта, опять же, не обойдется. И даже в ограждении свалок они находят широкое применение.

При обустройстве лестниц под ступени вновь монтируют шпунтовые элементы. Они соединяют блоки с опорными стойками. Заранее готовятся пазы для монтажа, подобные изделия в корне отличаются от тех, которые загоняют в грунт.

При грамотном использовании они обеспечат соединение бруса в течение долгого времени, и проработают стабильно.А при строительстве потолков в домах используют доски со шпунтовыми частями особого вида, и они также проявляют себя с наилучшей стороны.

В данном случае подразумевается всего лишь выступ, идущий вдоль всего ребра пиломатериала. Он при соприкосновении с аналогичной деталью на другой доске «сцепляется в замок». В любом случае все должно быть рассчитано очень тщательно. А также стоит учесть особенности конкретного потолка и типа материала.

Правильно выполнить подобные работы смогут лишь подготовленные профессионалы.

Расчет

К вычислениям также стоит привлекать специалистов. Попытка произвести их самостоятельно вряд ли даст хороший результат. Причем при обращении к специалистам надо выяснять, есть ли у них лицензии (допуски) на такие работы. При вычислениях надо определить:

• насколько велико должно быть сечение шпунта;
• как глубоко следует его забить;
• какие дополнительные шаги надо предпринять, чтобы все было крепко и надежно.

Когда элемент только заколотили в грунт, нагрузка идентична с обеих сторон.

Но при разработке котлована равновесие пропадает, сокращается интенсивность давления изнутри. Этот момент обязательно должен быть учтен при расчетах. Потому без привлечения сложных методов, основанных на теории предельного равновесия грунтов, не обойтись. А также могут применяться графоаналитический метод упругой линии.

Подобные методы вполне доступны профессионалам, а самостоятельно разбираться с ними не стоит, не придется. Обустройство рассчитывают различными методами в зависимости от анкерного либо безанкерного исполнения стенок. В первом варианте точку оборота находят на дне котлована, а во втором — там, где ставится анкерная растяжка. Глубина погружения варьируется в зависимости от:

• водозащитной подушки;
• плотности грунтов;
• химического и механического состава почвы.

Правильные расчеты включают определение:

• параметров устойчивости положения;
• прочности материалов;
• стойкости днищ котлованов;
• глубины забивки шпунтов;
• расчетного сопротивления.

Дополнительно используют:

• расчетные моменты удерживающих и опрокидывающих нагрузок;
• коэффициенты расчета для вязкого грунта;
• индексы надежности;
• коэффициенты условий работы.

Способы погружения в грунт

Правильный монтаж может быть проведен путем забивки шпунта. Это вполне доступный финансово и обеспечивающий экономию времени метод. Однако использовать подобный подход возможно не всегда. Молоты создают много шума и вибрации. Это негативно влияет на соседние конструкции и может даже нарушать закон о тишине, санитарные правила.

При нанесении ударов земля становится плотнее. Оттого глубокое погружение шпунта без предварительного лидерного бурения будет невозможно. Чаще всего забивка производится дизельными молотами. Они оснащаются лепестковыми наголовниками. Еще перед началом работы установки в грунте должны быть проделаны отверстия, обеспечивающие зацеп крюками.

В противном случае строповка и центрирование будут невозможны.

Сама забивка производится за счет ударной и взрывной энергии. Удар определяется массой бойка. Взрывное воздействие обусловлено детонацией топлива. Дизельные молоты даже лучших образцов изнашиваются очень интенсивно. Заколотить шпунт дороже, чем сваю, а технический контроль за процессом должен быть очень строг.

Альтернативой является вибрационное погружение. К нему в основном прибегают, когда работают на умеренно плотном грунте. Такой метод исключает деформирование шпунта (при условии соблюдения технических норм). Погружатели работают с низкой, средней или высокой частотой. Первый тип наиболее широко используется при плотной застройке местности.

Вибрация плоха тем, что рядом со стенками шпунта грунт станет менее плотен. Без проблем можно вогнать изделие на требуемую глубину. Темп погружения определяется различием между силой сопротивления и мощностью вибрационного фактора. Чтобы преодолеть очень сильное сопротивление, зачастую грунт специально размывают.

Для этого металлическую конструкцию дополняют каналами, по которым можно подать воду.

Вибрационные машины в нашей стране начали применять для введения шпунтов еще в 1950-е годы. Тогда это стало возможно благодаря продвинутым инженерным разработкам и высокому уровню технических наук. С тех пор уровень машин существенно вырос. Наряду с ростом производительности, внимание уделяли, конечно, безопасности для самого грунта и сокращению вибрационной, шумовой нагрузки на внешнюю среду. Вибрационное погружение шпунтов помогает бороться с формированием воронок оседания, с продольным прогибом длинных построек.

Благодаря ему сводится к минимуму осадка гибких построек на слабом грунте. Несмотря на воздействия, при грамотно подобранном режиме работы обычно нет необходимости рассчитывать предварительно или оценивать инструментально колебания в грунтах. При этом критически важно выдерживать расстояния до зданий или до подземных коммуникаций.

Если эти расстояния по стандарту выдержать нельзя, обязательно должно проводиться исследование последствий вибрации. Оно в норме сопровождается геотехническим мониторингом состояния грунтов.

Чем скорее вводятся погружаемые элементы, тем меньше суммарное негативное воздействие на внешнюю природную среду. Особенно важно работать быстро вблизи охраняемых природных зон и памятников культуры. В этом случае даже высокочувствительные биоценозы или аварийные здания не испытают ощутимого вреда. В стесненных условиях заменять кран копром невозможно.

Это удается только на обширных стройплощадках. Очень актуально снижение исходного уровня колебаний. Еще стоит отметить, что современные вибропогружатели все чаще работают с помощью дистанционного управления.

В местах с плотной застройкой часто рекомендуется статическое вдавливание. Такой вариант использования шпунтов самый молодой, но он уже хорошо зарекомендовал себя. Вибрация полностью отсутствует. Нет и какого-либо шума. Однако минусом является недостаточная производительность работ.

Правда, такой недостаток компенсируется отсутствием необходимости в крупногабаритной технике. Вдавливание может сочетаться с гидроразмывом скважин. Но это достижимо не всегда, а лишь при условии, что сопротивление грунта относительно мало. Вдавливание позволяет преодолеть сопротивление даже очень твердого грунта.

Во многих случаях можно вовсе обойтись без бурения скважин.

Вдавливающие установки находят широкое применение в промышленно развитых странах. Благодаря им внедрение шпунтов возможно даже рядом с густонаселенными кварталами, линиями метрополитена или железной дороги. Погружение конструкций таким методом гибко корректируется. С экологической точки зрения вдавливающая методика наиболее щадяща. И стоит еще подчеркнуть, что подобный вариант гарантирует повышенную надежность установленных шпунтов.

Особенности извлечения

Необходимость удалять шпунты связана преимущественно с их использованием на других площадках. Вынимать ограждения котлованов помогают вибрационные погружатели безрезонансного типа. Они ставятся в подвешенном состоянии на крановой крюк. Техника конструируется так, чтобы легко корректировались амплитуда и частота колебаний. Подобный подход позволяет почти исключать негативные воздействия вибраций.

Шпунты вынимают раньше всего там, где они выдергиваются с наименьшим сопротивлением. Лишь затем переходят на более сложные участки. Начинают с подготовки площадки для установки автокрана. Заранее готовят и площадки для накопления вынутых деталей. Затем монтируется и налаживается оборудование.

При помощи гидравлического зажима на одном крае шпунта фиксируют вибропогружатель. При включении устройства одновременно тянут крюк вверх. Этого обычно достаточно, чтобы вытянуть шпунт наружу. Но если обнаружены какие-то недостатки, их надо устранять при помощи металлообработки. Чтобы стрела крана не страдала от вибрации, используют амортизаторы.

Скорость подъема крюка более 5 м за минуту не допускается.

Сначала сжимаются нижние пружины погружателя. Это обеспечивается слабым натягиванием подъемного троса. Когда погружатель включен, ровно 60 секунд идет вибрация без роста подъемного усилия. Как следствие, сила упругости сорвет шпунт с грунта. Необходимо усилие, равное двойному весу сваи и погружателя вместе.

Извлеченную деталь разблокируют, помещают на отведенное для хранения место и освобождают от вибропогружателя.

Источник stroy-podskazka.ru

Шпунтовое ограждение котлована

Шпунтовое ограждение – это своеобразный забор, выстроенный из идентичных элементов, объединенных друг с другом и вкопанных в землю. Благодаря прочному соединению, строение способно выдерживать существенное давление и большие нагрузки. Надежность таких ограждений позволяет применять их при строительных работах на разных типах почв.

Виды ограждений

Для котлована могут применяться разные виды шпунтов, в зависимости от особенностей грунта. Каждый вид имеет свои достоинства и недостатки. Ограждения, которые можно встретить на строительной площадке:

• Шпунт Ларсена. Создается из металлического профиля, по форме напоминающего корыто. Края каждого шпунта оснащены замками, позволяющими надежно скреплять элементы конструкции. На рынке представлены разные модели, отличающиеся длиной, шириной, толщиной профиля и даже формой. Монтаж производится с помощью специального вибрационного оборудования. Данный вид шпунта используют на сложных строительных объектах – на рассыпчатом грунте или болотистой почве. Недостаток – высокая стоимость, сложность монтажа.
• Трубчатый. Создается из металлических труб, которые скрепляются между собой при помощи сварки. Конструкция отличается устойчивостью к увеличенным нагрузкам.
• Деревянный. Самый простой вид, делаются из дерева. Монтируют в 1 или 2 ряда впритык друг к другу и погружаются в грунт на глубину 4-6 м. Это дешевый вид ограждений, который можно установить без использования спецтехники. Недостатком деревянного шпунта является трудозатратность монтажа, низкие прочностные характеристики, плохая устойчивость к воздействию окружающей среды.
• Полимерный. Выступает альтернативой металлическим конструкциям. Характеризуются устойчивостью к механическим воздействиям и коррозии. Они имеют малый вес, что значительно упрощает их сборку и сокращает срок монтажа. Используются на объектах, на которых есть повышенный уровень влажности.
• Железобетонный. Ограждение, выполненное из армированного бетона. Край каждого элемента имеет пазы, предназначенные для соединения деталей в единую конструкцию. Такое ограждение имеет большой вес, а также может трескаться при механических воздействиях. Шпунтовое ограждение этого типа невозможно демонтировать, поэтому после окончания работы оно становится элементом фундамента.

Это популярные шпунтовые ограждения, применяемые для обустройства котлованов при строительных работах разного уровня сложности и масштаба.

Особенности возведения шпунтового ограждения

Процесс шпунтирования может осуществляться следующими способами:

• Вибрационным. Спецтехнику, оснащенную навесной виброголовкой, соединяют со шпунтом, запускают в работу. Оборудование создает вибрации, которые постепенно уменьшают плотность грунта, за счет чего сваи проникают в землю на необходимую глубину.
• Ударным. В данном случае при помощи спецтехники сваи вбиваются в грунт на нужную глубину.
• Вдавливающим. Если существует риск, что вибрационный и ударный монтаж негативно скажется на местности, то применяется вдавливающий метод погружения шпунтов.

Способы монтажа могут комбинироваться. Для выполнения работ используются специальная техника, например, вибромашины, вдавливающие системы, механические молоты и многое другое.

Оборудование для установки шпунта

Самым популярным оборудованием для погружения шпунта является навесной вибропогружатель на экскаватор или кран. Оборудование применяется для погружения различных элементов — свай, шпунта Ларсена, труб разного сечения. Применение навесного вибропогружателя широко распространено в строительстве.

Если говорить о технологии, то она достаточно проста: высокочастотный вибропогружатель своим вертикальным или боковым захватом берет погружаемый элемент и передает ему вибрацию. Сопротивление грунта снижается, и под своей массой и массой оборудования шпунт погружается в грунт. На рынке навесного оборудования представлено два типа вибропогружателей – электрические (на КМУ) и гидравлические (на полноповоротный экскаватор). Необходимо так подобрать машину-носитель и само оборудование, чтобы для поставленных задач хватило мощности.

Этапы проведения работ

Независимо от метода организации шпунтового ограждения, общий порядок работ практически не меняется и включает в себя следующие этапы:

1. Формирование котлована.
2. Подготовка территории.
3. Подгон и размещение спецтехники.
4. Завоз выбранного материала.
5. Распределение материала внутри котлована.
6. Нанесение разметки.
7. Определение точки монтажа каждого элементов.
8. Выравнивание шпунта.
9. Монтаж свай.

При проведении строительных работ, существует риск деформации и даже обрушения готового ограждения. Поэтому в некоторых случаях целесообразно дополнительно выполнить его укрепление анкерами или распорными креплениями.

Источник www.tradicia-k.ru

Необходимость, виды и способы установки шпунтового ограждения

Процесс создания котлована включает в себя много важных этапов. Одним из них является создание ограждение для стенок, чтобы предотвратить обрушение.

Укрепление стенок шпунтами – надежный способ защиты котлована.

Рассмотрим технологию шпунтового ограждения котлована подробнее.

Что это такое?

Шпунтовое ограждение представляет собой сплошную стенку, составленную из одинаковых элементов, соединенных друг с другом.

Связь отдельных шпунтов позволяет конструкции выдерживать большие нагрузки и оставаться надежным укреплением для стен котлована.

Повышенная прочность и устойчивость позволяют применять шпунтовое ограждение на слабых почвах:

• песчаных,
• болотистых,
• с высоким уровнем грунтовых вод.

Некоторые разновидности шпунтов используются при укреплении береговой линии. Они широко применяются для широких котлованов с глубиной более пяти метров.

Строительные нормы и правила

СП 45.13330.2017 регламентирует обустройство земляных сооружений. В соответствии с требованиями документа при обустройстве шпунтовых ограждений, а также других строительных работах, необходимо учитывать пересечения с действующими коммуникациями. Особенное внимание следует уделять линиям связи, силовым кабелям и магистральным трубопроводам.

СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве» не требует применения каких-то конкретных методов укрепления отвесных стенок котлованов и траншей, но запрещает осуществление работ в таких выемках без дополнительного укрепления стен, если их глубина превышает:

• 1 метр, при работе на песчаной почве;
• 1,25 метра, при строительстве в супесях;
• 1,5 метра для глин и суглинков;
• не более 2 метров для плотных грунтов.

Также обустройство конструкций ограждений регламентируются с помощью ГОСТ Р 57365—2016 «Стены шпунтовые. Правила производства работ».

Согласно данному документу, рекомендуется заранее проводить предварительную подготовку строительного участка к размещению шпунтов, маркировать отдельные сваи, а также проводить инженерные изыскания для определения необходимости использования шпунтового ограждения.

Разновидности

Для создания ограждений котлованов применяется несколько видов шпунтов. Каждая разновидность имеет свои особенности и назначение, вид шпунта также может ограничивать возможности применения технологий монтажа.

Шпунт Ларсена

Представляет собой металлический профиль особой формы, называемой «корытообразной». Края шпунта снабжены замками, которые делают ограждение цельной конструкцией. Размеры профиля могут достигать 35 метров в длину. Ширина составляет 0,8 м, а толщина варьируется от 1,5 до 2,3 см.

Существуют различные модели данного вида шпунта, которые могут отличаться как размерами, так и формой. Одна из моделей – Л5:

1. Прочность – 800 кН/м.
2. Один погонный метр профиля имеет вес 100 кг.
3. В качестве материала используется Ст3 или 16ХГ.

Как правило, шпунт Ларсена монтируется с помощью вибрационного оборудования. Сфера применения – сложные и повышенной сложности объекты. Хорошо показывает себя на неплотных грунтах, болотистой почве, защищает котлованы от грунтовых вод.

К недостаткам изделия можно отнести высокую стоимость и то, что при установке требуется более высокая точность монтажа, чем при работе с другими видами шпунтов.

Все современные стальные шпунты представляют собой различные аналоги шпунта Ларсена. Могут отличаться от него формой и конструкцией замков, которые улучшают прочностные характеристики, а также упрощают забивку свай.

По функциональному же назначению и свойствам стальные шпунты других конфигураций совершенно идентичны шпунту Ларсена.

Металлические трубчатые сварные

Особый вид металлических стальных шпунтов – трубчатые сварные. За счет своей формы они выделяются среди аналогов и отличаются от шпунтов Ларсена повышенной в несколько раз устойчивостью к нагрузкам. Другое достоинство – большие сроки службы. К недостаткам относится высокая цена крепления устройства из стальных труб.

Деревянные

Шпунты, изготовленные из древесины – самая старая разновидность. Допускается делать ограждения из бревен, досок, бруса. Элементы погружают в почву на глубину до 6 метров, монтируют в один или два ряда, вплотную друг к другу.

При обустройстве ограждения из специально обработанного бруса, в каждом элементе имеется выступ и паз, что позволяет связать между собой элементы конструкции.

Основные преимущества:

• доступность материала,
• относительно невысокая его цена,
• возможность установки без использования специальной техники.

К отрицательным качествам стоит отнести трудоемкость монтажа, низкие прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды в сравнении с металлическими и пластиковыми шпунтами.

Полимерные

В качестве альтернативы металлическим шпунтам, можно применять элементы из полимерных материалов. Наиболее популярны ограждения из ПВХ.

Они обладают повышенной сопротивляемостью к коррозии, стойки к механическому воздействию. Панели из ПВХ обладают небольшим весом, а потому облегчается их установка, что уменьшает сроки монтажа.

Данный вид шпунтов преимущественно устанавливают в местах, где наблюдается повышенное воздействие агрессивных сред, в первую очередь около водоемов, для укрепления береговой линии, для обустройства объектов рядом с соленой морской водой и в других аналогичных случаях. Метод установки – вдавливание или вибрирование. Не применяются для забивного погружения.

Железобетон

Изготовлены из армированного бетона. По краям имеют пазы, которые позволяют соединять соседние шпунты в ограждении. Максимальная длина – 16 метров. Отличаются большим весом, а также склонностью к растрескиванию, потере целостности при механическом повреждении.

Нет возможности демонтажа, после возведения здания становятся внешним периметром фундамента. Применяются при постройке гидротехнических сооружений.

Применяемые технологии шпунтирования

Основные разновидности методик погружения шпунта, которые могут применяться как по отдельности, так и комбинироваться в различных сочетаниях:

• ударный способ;
• вибрационный способ;
• вдавливание.

Для работы применяются разнообразные машины. Каждая из технологий предъявляет к технике особые требования. Наибольшее распространение имеют следующие установки:

1. Низкочастотные вибромашины (9-10 Гц, усилие до 1700 кН).
2. Среднечастотные (10-30 Гц, усилие 270 кН).
3. Высокочастотные агрегаты с возможностью регулировки дисбаланса.
4. Вибраторы высокой частоты с настройкой дисбаланса и нерезонансными фазами включения-выключения.
5. Вдавливающие системы.
6. Механические молоты.
7. Воздушные молоты.
8. Гидравлические молоты.
9. Дизельные молоты.

Наиболее эффективным являются вибрационные методы, а использование свайного копра позволяет вибраторам достичь превосходной точности при монтаже шпунта на заданную глубину.

Вибропогружатель

Методика вибропогружения улучшает точность установки свай и уменьшает их склонность к перекашиванию. Для работы применяются строительные машины с навесной виброголовкой.

Перед началом работы ее соединяют со шпунтом. За счет вызываемых оборудованием частотных колебаний плотность грунта уменьшается, и свая постепенно проникает в землю, уходя на требуемую глубину.

Основные части агрегата:

• вибровозбудитель с двумя или четырьмя электродвигателями;
• гаситель динамического воздействия;
• гидравлический наголовник.

Хоть работа вибромашин и меньше влияет на окружающее пространство, чем действие забивных свайных агрегатов, но вибрация также может оказывать отрицательное действие на окружающие сооружения. Передаваясь через грунт, она хорошо воспринимается фундаментами зданий и передается на несущие конструкции, что может приводить к их разрушению.

Для снижения эффекта, вызываемого вибрациями, используют высокочастотные установки, их негативное воздействие на близлежащие строения оказывается существенно меньше.

Забивка гидравлическим молотом

Вибрационные методы плохо действуют, если требуется устанавливать шпунтовое ограждение в плотный песок, гравий, в случае, если они расположены выше грунтовых вод, а также в связанный грунт. В этом случае более действенными являются ударные способы монтажа свай.

Для работы может использоваться гидравлический молот, который представляет собой вертикально установленную штангу с бойком. Боек перемещается по штанге и ударяет по шпунту, загоняя его в землю.

Это наиболее простой и дешевый способ монтажа шпунта, однако данная методика неприменима в густозаселенных районах, рядом с историческими и архитектурными памятниками.

Через грунт на окружающие сооружения передаются ударные нагрузки, которые приводят к снижению прочности фундаментов, несущих конструкций и может вызывать деформацию сооружений.

Забивка с лидерным бурением

Чтобы сваи было проще устанавливать, работа шла быстрее применяется технология лидерного бурения.

Для этого применяется шнековый бур, который осуществляет локальное разрыхление земли, создавая скважину с низкой плотностью грунта. Процесс бурения осуществляется с помощью специальных агрегатов – мобильных буровых установок.

Данный метод успешно используется при работе на мерзлых и плотных грунтах, где необходимость его применения очевидна. Лидерное бурение востребовано при строительстве на почвах с низкой плотностью – здесь это обусловлено невозможностью применять вибрационные и ударные методы погружения из-за высокого риска обрушения стен котлована.

В местах с высоким уровнем грунтовых вод предварительное бурение помогает обеспечить точность установки сваи, заранее задавая траекторию ее погружения.

Завинчивание и вдавливание, статическое вдавливание

Вибрационные и шумовые воздействия, оказываемые при забивке и вибропогружении могут далеко распространяться и оказывать негативное воздействие на окружающую местность.

Если недалеко находятся строительные конструкции, чувствительные к данным типам воздействий, то они будут повреждаться. Особенно ощутимо воздействие, если здания расположены на песчаных, рыхлых грунтах.

Водонасыщенный песок при вибрации склонен уплотняться, а значит грунт будет проседать, что приведет к разрушению фундамента близлежащих сооружений.

В таком случае безопаснее применять способы завинчивания или вдавливания шпунта. Хорошо подходит для глин, суглинков, песчаных грунтов, а также других почв, обладающих низкой плотностью.

Главные достоинства метода:

1. Отсутствие ударных и вибрационных воздействий на близлежащие здания.
2. Низкий уровень шума при работе.
3. Снижается вероятность повреждения сваи, как, например, при забивном методе установки.

К недостаткам стоит отнести большую массу и размеры оборудования, что затрудняет подготовку его к работе и перевозку. Все элементы агрегата транспортируются несколькими грузовыми автомобилями, что сказывается на стоимости строительства, поэтому данный метод используется исключительно при строительстве крупных объектов или возведении больших массивов зданий.

Погружение с подмывом

В сложных случаях, когда проход почвы затруднен могут применяться вспомогательные методы, такие как взрывное бурение или подмыв.

Погружение с подмывом, когда вода идет под высоким давлением, является эффективным способом при установке шпунтов в грунты высокой плотности.

Методика предполагает введение небольшого количества воды или специального раствора через форсунки, расположенные около подошвы сваи.

Малый расход жидкости дает возможность хорошо контролировать степень размытия грунта. Поэтому негативное воздействие оказывается лишь на небольшом участке, по ходу движения шпунта, и незначительно влияют на прочность почвы.

При работе на плотном грунте используют воды под низким давлением. В таком случае вода оказывает незначительное действие на свойства грунта и не приводит к его просадке.

Промывку здесь, как правило, используют в качестве вспомогательной функции при вибрационном погружении свай. Особенно эффективна промывка в сочетании с высоковибрационным воздействием.

Расчеты

Шпунтовое ограждение делают перед началом работ по созданию котлована. Элементы, которые примут на себя основную нагрузку, забивают в землю. На начальном этапе система находится в равновесии и на шпунт грунт давит с обеих сторон с одинаковой силой.

После того, как начата разработка выемки, давление с одной стороны – с внутренней стороны котлована – снижается по мере того, как уменьшается количество грунта в этой зоне. Баланс нарушается, грунт с внешней стороны начинает давить на ограждение. Поэтому необходимо заранее произвести расчет шпунта, чтобы понимать какую нагрузку он сможет выдержать.

В ходе вычислений определяют необходимые размеры поперечного сечения и требуемую глубину погружения. Они должны быть такими, чтобы ограждение не просто оставалось устойчивым и сохраняло равновесие грунтов, но и оставался определенный запас прочности.

Расчеты могут производится одним из двух методов: графоаналитическим и аналитическим.

Параметры шпунтового ограждения определяются из условия Mu≤(m/yn)Mz, где:

• Mu – момент вызываемый усилием давления грунта на шпунтовое ограждение и способствующий его опрокидыванию;
• Mz – момент сопротивления опрокидыванию, работающий за счет защемления шпунтового ограждения в грунте;
• m – коэффициент, характеризующий условия работы шпунта в грунте, для слабых грунтов значение принимается равным 0,7;
• yn – показатель надежности, для сухого грунта принимается равным 1,1, для случая высоких грунтовых вод – 1,2.

Для определения момента сопротивления опрокидыванию необходимо вычислить несущую способность шпунта согласно общей формуле для расчета несущей способности свай F= yc(ycrR·d + V·∑ ycri·fi·li), где:

• yc – коэффициент, характеризующий работу сваи в грунте;
• ycr – коэффициент, определяющий сопротивление почвы, находящейся под шпунтом;
• R – сопротивление грунта под шпунтом;
• d – диаметр опорной подошвы;
• V — периметр сечения шпунта;
• ycri – коэффициент, характеризующий работу грунта на боковых поверхностях шпунта;
• fi – сопротивление грунта на боковых поверхностях шпунта;
• li – длина боковых граней шпунта.

Значения коэффициентов берутся из соответствующих нормативных документов и определяются отдельно для каждой разновидности шпунта. Окончательные расчеты проводятся путем составления эпюр и подбора глубины забивки таким образом, чтобы выполнялось условие (1). В ходе вычислений также необходимо дополнительно проверить стенку, балки и распорки на прочность, а сам шпунт на разрыв замка.

Этапы работ

Установка шпунта может осуществляться несколькими способами:

• забивкой,
• с помощью низкочастотных или высокочастотных вибраций,
• вдавливанием,
• завинчиванием,
• методом размыва.

Технологии отличаются по характеру воздействия и выбираются в зависимости от типа грунта, а также условий строительства. Но принципы установки в основном схожи и представляют собой погружение, тем или иным способом, сваи в почву.

Поэтому общий порядок действий сохраняется, а изменения касаются немногочисленных особенностей применения той или иной технологии:

1. Подготовка площадки, размещение спецтехники, завоз шпунта;
2. По периметру котлована осуществляют распределение материала. Затем делают разметку, определяют место монтажа каждого элемента, выполняют стропирование и каждую сваю доставляют к намеченному месту установки;
3. Шпунт выравнивают строго по вертикали, монтируют наголовник погружателя;
4. Монтаж сваи производится ударным методом, запрессовыванием или вибропогружением ее в почву. В процессе установки осуществляется центрирование;
5. Если применяется шпунт Ларсена, то пазы каждой последующей сваи вставляются в предыдущую, таким образом формируется замок. Чтобы минимизировать трение в замке, используется смазка.

При многократном использовании шпунта Ларсена верхняя часть профиля может деформироваться. Рекомендуется ее обрезать, чтобы продолжить эксплуатацию элемента.

После завершения установки шпунта, осуществляется контроль глубины его погружения. Разница между фактическим залеганием элементов и проектным значением не должна превышать предельно допустимые отклонения иначе производится выемка шпунта и повторный его монтаж.

Укрепление

В ходе строительных работ, проводимых на слабых грунтах, существует высокая вероятность проседания, деформации и даже обрушения шпунтового ограждения. Поэтому его необходимо дополнительно укреплять. Разработано несколько эффективных технологий, которые повышают устойчивость шпунтов.

Установка анкеров

При обустройстве шпунтового ограждения часто применяется метод, заключающийся в использовании для укрепления конструкции специальных анкеров. Их закладывают в грунт, находящийся за пределами зон активного взаимодействия почвы и шпунта. Один такой анкер способен выдерживать нагрузку до 500 кН.

Монтаж упрочняющих элементов производится по всему периметру котлована, промежутки между соседними анкерами делают 1-3 метра. Для максимизации эффекта элементы устанавливают под углом (от 30° до 60°).

Каждый анкер представляет собой железобетонную конструкцию, заглубленную в грунт. Для его закладки делается скважина, в которой затем размещается металлическая арматура и тяга. Затем скважина заливается бетоном. Когда раствор застынет, тягу крепят к шпунту, проводя её через специально сделанное для данной цели отверстие и фиксируя с помощью крепежных элементов.

Для успешной реализации данного метода необходимо выполнять все работы тщательно, с большой точностью, что требует больших трудозатрат и повышает финансовые расходы на строительство объекта. Поэтому анкеры устанавливают только в тех случаях, когда размеры котлована не позволяют применять распорные элементы.

Распорные крепления

Распорки устанавливаются, если это позволяет сделать расстояние между противоположными стенками котлована. Максимальное допустимое расстояние зависит от типа грунта и вида применяемых распорных элементов.

Обычно в этом качестве используют металлические трубы, которые устанавливают в несколько ярусов с промежутками от 4 до 6 метров. Если длина распоров велика, то применяют специальные стойки из двутавровой балки или шпунта.

Такой метод укрепления отличается повышенной металлоемкостью. Чтобы снизить данный параметр, можно применять инвентарные рамы. При этом на шпунты ограждения накладываются инвентарные щиты. Если размеры котлована невелики, а почва плотная, то можно обойтись без распоров, применив консольное закрепление шпунтов.

Ограждения консольного типа

Если глубина котлована составляет менее пяти метров, то допустимо использовать шпунты, закрепленные в грунте. Нижняя часть элемента погружается в почву ниже днища выемки – следует убедиться, что она надежно защемлена и не имеет тенденции к обрушению.

При установке шпунтов в слабых грунтах, их заглубляют более чем на две трети высоты котлована. Для повышения прочности конструкции по верхней части ограждения монтируют обвязочную раму, сделанную из балок различных сечений.

При таком методе укрепления необходимо запретить перемещение тяжелой техники рядом с котлованом. Также вблизи ограждения нельзя размещать и хранить стройматериалы.

Типичные ошибки

Чаще всего при обустройстве крепления котлована появляются сложности, которые трудно устранить. Поэтому следует заранее позаботится о соблюдении требований строительных норм и правил:

1. Иногда, после установки шпунта, обнаруживается, что глубина его погружения не соответствует проектной. Это приводит к уменьшению устойчивости конструкции, что повышает опасность обрушения стенок котлована. В таком случае необходимо вынимать шпунт и монтировать его заново.
2. Щели между соседними элементами ограждения – нет прочного соединения замка. Это приводит не только к ухудшению гидроизоляции объекта, но и снижает прочность ограждения. Устранить недостаток можно, переустановив элементы ограждения.
3. Как правило шпунт проникает в почву на несколько метров глубже того уровня, где обустроено дно котлована. Это представляет опасность, если под котлованом находятся коммуникации или конструкции, о которых неизвестно строителям.

Необходимость исправлять ошибки может значительно повысить расходы на строительство, а значит каждый этап работы необходимо тщательно готовить. Также следует ответственно подходить к выполнению всех технологических операций установки шпунтового ограждения котлована.

Стоимость создания

Для расчета стоимости создания шпунтового ограждения необходимо знать тип шпунта, периметр и глубину котлована. Тогда не составит труда вычислить количество элементов, которые понадобятся во время строительства.

Так, например, для обустройства котлована периметром 120 метров, применяя шпунт Ларсена Л5, понадобится порядка 240 элементов общим весом около 657 тонн.

Полученные значения позволят определить затраты на доставку – количество рейсов вычисляется исходя из грузоподъемности автомобиля, километраж, определяется по дальности расположения строящегося объекта. Аналогично определяется стоимость погрузочно-разгрузочных работ.

Цена же монтажа шпунта зависит от количества погонных метров погружаемого шпунта – здесь пригодится знание глубины проектируемого котлована – а также от тарифов строительных организаций, предоставляющих услуги монтажа шпунтового ограждения.

В среднем стоимость работ составляет от 450 рублей за погонный метр.

Все самое важное и полезное о котловане и его разработке найдете в этом разделе.

Заключение

При всем многообразии разновидностей, материалов и технологий укрепления грунта во время строительных работ, обустройство шпунтованного ограждения остается самым эффективным способом упрочнения котлованов.

Источник stroim-domik.org