Шпунтовое ограждение котлована

Сфера применения шпунтовых ограждений

Шпунтовое ограждение, в зависимости от назначения и функции, может представлять собой произвольную конструкцию, вид и конфигурация которой полностью зависит от цели ее монтажа. Чаще всего герметичные и полугерметичные конструкции устанавливаются в следующих случаях:

• укрепление стенок котлованов, траншей и при других земляных работах, связанных с риском осыпания грунтов и обрушением конструкций внутрь котлованов;
• устройство насыпей и открытых бункеров, иных объектов, на стенки которых будет оказываться существенное воздействие сыпучих сред;
• обустройство набережных и укрепление/изменение прибрежной линии, а также возведение искусственных водоемов, дамб и иных гидротехнических сооружений;
• усиление фундаментов зданий и построек, в т.ч. перед разработкой котлована в непосредственной близости.

Большинство разновидностей шпунтовых свай обеспечивают высокую герметичность стыков, в том числе за счет использования дополнительно специальных герметизирующих составов при сборке ограждения. Поэтому такими сваями часто укрепляют естественные и искусственные водоемы, из них создаются пожарные пруды, гидротехнические сооружения различного назначения. Водонепроницаемые свойства ограждений предотвращают затопление котлована (иного места работ) грунтовыми и иными водами, что актуально во многих регионах.

Монтаж шпунтового ограждения котлована: целесообразность и особенности

При осуществлении земляных работ действующими СНИП и СП предписано устраивать шпунтовое ограждение котлована. Конструкция, выполняющая роль заграждения, набирается из отдельных шпунтов, сцепляемых между собой замками, расположенными по длинным сторонам металлопроката. Шпунтовый элемент обладает определенным профилем сечения, обеспечивающим максимальное сопротивление сдавливанию. Она должна обладать достаточной прочностью и герметичностью, чтобы сдерживать внешнее давление и распорную нагрузку и проникновение грунтовых вод в котлован.

Если внимательно изучить действующие строительные нормативы и правила, можно прийти к выводу, что ограждение котлована устраивается далеко не всегда. Как правило, стенки возводятся в случае, если:

• разработка ведется на глубине 2 метра и более – насколько твердыми ни были бы почвы (за исключением скальных пород), всегда есть риск обрушения стенок грунтовой выемки;
• разрабатывается рыхлый, несвязанный, сыпучий, обезвоженный или обводненный грунт – стенки могут начать осыпаться даже при меньшем заглублении, что обязательно требует их укрепления для безопасности людей на объекте;
• существует риск подтопления или затопления объекта – грунтовые и паводковые воды, а также верховодка может препятствовать осуществлению строительства;
• рядом со стройплощадкой расположены иные постройки и объекты – грунты при выемке могут «уйти» из-под ранее возведенных объектов, что приводит к их разрушению.

Помимо приведенного списка устройство ограждающих конструкций котлована применяется с целью подготовки выемки под монолитное бетонирование. Нередко шпунт выступает в качестве готовой несъемной опалубки.

Для возведения ограждения при разработке котлована используются немногочисленные виды специальной техники, оборудования и материалов. Определяющим фактором является:

• технология погружения шпунтовых свай – используется забивка, статическое вдавливание (завинчинвание), вибропогружение и комбинированный метод с лидерным бурением или подмывом водой;
• фактическая доступность технологий, оборудования и материалов – оценивается экономическая эффективность доставки необходимого на объект из других регионов;
• используемые шпунтовые сваи – учитываются материалы и их особенности;
• сопутствующие факторы – необходимые для устройства шпунтового ограждения котлована сопутствующие работы, действия и манипуляции.

Все необходимое указывается в проекте и его приложениях. Поэтому от разработки проекта отказываться нельзя в любом случае.

В зависимости от выбранного способа установки потребоваться спецтехника и допоборудование. Выбираются модели на самоходном шасси. Исключение составляют вибропогружатели, которые монтируются на кран, а также установки статического вдавливания. Копровые машины представлены гидро- и дизель-молотами, смонтированными на шасси грузовых машин и тракторов (за редким исключением).

Также при устройстве шпунтового ограждения котлована может потребоваться:

• помпа для подачи воды в случае использования технологии подмыва;
• шнековая буровая установка для устройства предварительных скважин при лидерном бурении;
• краны-манипуляторы и погрузчики для подачи материалов, удаления извлеченного грунта, обустройства проездов спецтехники и расчистки мест под временные склады;
• гидромолотки при погружении полимерных свай;
• сварочные аппараты при устройстве системы кондукторов;
• прочее оборудование и инструменты, применяемые ситуационно по различным технологиям.

Материалы для монтажа стенки ограждения

В почву устанавливаются шпунтовые сваи, выполненные из различных материалов.

1. Железобетонные изделия применяют в случае сооружения постоянной стенки на объекте, поскольку их извлечение экономические нецелесообразно и ЖБИ невозможно использовать повторно.
2. Металлические элементы – сваи Ларсена, трубошпунт и другие разновидности шпунтовых профилей – применяются максимально широко. Они долговечны, оборачиваемы, не вызывают сложности при монтаже и извлечении.
3. Системы полимерных профилей погружают при осуществлении работ по возведению ограждения котлована низкого заложения. Их жесткости достаточно для сдерживания нагрузки почвы, а при необходимости полимерные сваи можно можно использовать на других объектах.

В настоящее время применяются только 3 разновидности, поскольку технологическую оправданность использования деревянных конструкций проектировщики поставили под сомнение ввиду недолговечности шпунтин.

После определения всего необходимого для шпунтования проектируемого объекта приступают непосредственно к осуществлению работ. Монтаж осуществляется в несколько этапов.

Как шпунтуют котлованы?

Стенки из металлопрофиля монтируются на начальном этапе земляных работ. То есть сначала погружаются металлоконструкции, и только потом изымается грунт. Обратная последовательность недопустима, поскольку установка шпунтин оказывает дополнительную нагрузку на почвы, в связи с чем возрастает риск обрушения стенок.

При осуществлении земляных работ необходимо ответственно подойти к разработке проектной документации. Это позволяет существенно снизить стоимость реализации ограждающей конструкции, а также верно рассчитать нагрузки на профиль. По завершении проектных изысканий приступают к созданию конструкции на стройплощадке. Это происходит в 3 этапа.

Технология возведения шпунтового ограждения котлована

Поскольку установка оградительных стенок нарушает равновесие сил взаимодействия в земле, обязательно проводятся проектные изыскания, включающие в себя расчет устойчивости. Он производится графоаналитическим методом по СНиП 3.02.01-87 и обязательно учитывает:

• глубину погружения шпунтового ограждение фундамента;
• опрокидывающее давление;
• противодействие моменту;
• вертикального давления.

Конструктивно, в зависимости от конкретной задачи и выбранной технологии, возводимая стенка устраивается по периметру здания или по одной из его сторон с расчетным заходом за углы подошвы. Шпунт погружается с помощью виброустановки или методом статического вдавливания. В первом случае нередко приходится выполнить дополнительный спектр работ по лидерному бурению, которое позволяет снизить вибронагрузки на почву или отвести их глубоко в грунт.

Подготовка к шпунтовому ограждению котлована

Расчищается строительная площадка, доставляются шпунтины и спецтехника. Также подготовка включает в себя:

• удаление веток, деревьев и кустарников, прочего мусора с объекта;
• организация и укрепление подъездных путей;
• при необходимости – устройство временной или постоянной дренажной системы;
• монтаж ограждений вокруг проектируемого котлована;
• доставка строительных бытовок, санитарных кабинок и пр. вспомогательных объектов;
• организация охраны и патрулирования объекта для обеспечения безопасности 3-их лиц.

Нанесение разметки

В места разработки грунта наносится разметка, на которую будут ориентироваться операторы кранового и погружного оборудования. Разметка может представлять собой физические линии, образуемые системой цветных лент, краски на грунте, колышков и флажков. Конкретная разновидность определяется проектом.

Подготовка разметки будущей конструкции осуществляется специалистами с максимальным качеством. Этот важный этап определяет геометрию конечной стенки и в случае ошибок шпунтовое ограждение котлована потребует дополнительных нерасчетных свай.

Погружение шпунтин

Производится согласно проекта на расчетную глубину с помощью молотобойной, вибрационной и статической техники.

1. Забивка свай в почву осуществляется копрами. Она допустима при устройстве котлованов на большом удалении от других построек. Это связано с тем, что из-за динамической нагрузки возрастает риск разрушения фундаментов и узлов зданий, так как динамическое воздействие на грунт будет передаваться на строительные конструкции.
2. Вибропогружение производится вибропогружателями. Технология вибропогружения допускает использование на более близком расстоянии к соседним постройкам в сравнении с забивкой. Тем не менее, вибропогружение возможно на расстоянии от 20 м, либо при сообщении вибронагрузки на большую глубину относительно основания другого здания.
3. Статическое вдавливание позволяет вести строительство вплотную к другим постройкам. Оно не оказывает столь разрушительного воздействия на почву. Но вдавливание может привести к изменению напряжений в грунте, за чем может последовать изменение его пластичности. Поэтому ответственные компании-застройщики осуществляют тщательную подготовку, которая включает в себя устройство предварительных геологических скважин для более точной оценки предельных состояний грунтов.

Сваи системы ограждения вставляются одна в другую непосредственно в самом грунте. Это обеспечивает не только надежное соединение, но и максимальное сопряжение элементов стенки. По мере выемки почвы из котлована сваи ограждения дополнительное обрабатываются ЛКМ, при необходимости герметизируются и усиливаются обвязочными поясами. Монтаж распорной системы осуществляется согласно проекта.

Если за периметр ограждения поступает верхняя или грунтовая вода, подключаются помпы, которые осушают котлован до тех пор, пока не будет достигнута глубина по проекту. Стыки свай герметизируются. Это исключит затопление котлована. Водооткачивающая установка отключается после застывания герметика.

Разборка ограждения и извлечение шпунтовых свай

По окончании работ, связанных со строительством объектов внутри котлована, производится обратная засыпка грунта. Насыпанная почва исключит обрушение стенок выемки, что предотвратит динамический удар на строительную конструкцию. После этого приступают к работам по разборке ограждения. Они включают в себя:

• расчистку путей проезда техники;
• выемку почвы на глубину до 0,5 м по обе стороны шпунтового ограждения, если оно утоплено в грунт;
• доставку вибропогружателя и крана.

Извлечение шпунтовых свай производится вибропогружателем. При его включении в работу происходит разжижение грунта на всю глубину. Это позволяет крану вытаскивать сваи ограждения с минимальным усилием. Но крану придется давать большее усилие в случае, если весь шпунт погружался статическим вдавливанием. Такой монтаж дает максимальное защемление свай в грунте.

Кроме того, в случае применения герметиков из-за большого уровня грунтовой воды, все ограждение образует гидротехническое сооружение, элементы которого склеены между собой. При выемке свай потребуется более мощный кран. В случае, когда герметики не применялись, будет достаточно обычного крана-манипулятора для разборки ограждения.

В работах по строительству, ремонту и реконструкции зданий и сооружений часто применяется шпунтовое ограждение фундамента в качестве одной из мер обеспечения безопасности людей и сохранения рядом стоящих построек. Оградительное сооружение в данном случае представляет собой сплошную металлоконструкцию, собранную из отдельных элементов – шпунтованных профилей. Их особенность – наличие замков по длинным сторонам. При необходимости стенка после сборки герметизируется. Это уберегает фундамент здания от подтопления верхними и грунтовыми водами.

Шпунтовое ограждение фундамента

Главная задача, которую выполняет возведение сплошного ограждения фундамента, заключается в отсечении напряжения грунта. За счет металлической сплошной стенки ниже и на уровне подошвы фундамента удается:

• за счет монтажа шпунтового ограждения фундамента укрепить грунт при проведении строительных работ в непосредственной близости от уже построенных объектов;
• отсечь грунтовые и паводковые воды от основания;
• исключить осадку здания вследствие разуплотнения грунта.

Установка металлоконструкции без расчета недопустима. При отсечении нагрузки возрастает напряжение основания. Оно может достичь столь высоких значений, что грунт перейдет в пластичное состояние. Возможный исход нерасчетного применения шпунта – осадка, смещение и даже опрокидывание постройки. То есть ограждение не укрепит грунт под фундаментом, а приведет к утрате несущей способности основания под зданием.

Именно поэтому выбор профиля и его погружение применяется только по окончанию проектных изысканий и исключительно силами специалистов.

Образуемая система из шпунтовых свай должна:

• укрепить основание и сохранить/повысить несущую способность грунта;
• обеспечить безопасную эксплуатацию постройки при осуществлении работ в непосредственной близости;
• уберечь от обрушения разрабатываемый котлован.

Отказ от расчета проекта приведет к негативным последствиям, поскольку в этом случае существенно возрастает риск разрушения фундамента, осыпания стенок котлована, затопления разработки.

Основной документ, на основании которого ведется расчет и составляется проект, – СНиП III-Б.6-62. Помимо этого используются положения СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», СНиП III-18-75  «Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки» и ряд других документов.

Для разработки проекта инженеру необходимо:

• получить результаты геологической, гидрогеологической, строительной и некоторых других экспертиз;
• изучить проект соседнего здания (по возможности);
• ознакомиться с планом коммуникаций, инженерных систем и сетей;
• исследовать градостроительный план и СПОЗУ в месте проведения работ.

Только на основании всех этих данных возможен комплексный расчет шпунтового ограждения фундамента рядом с котлованом. Причем проектировщик подробно описывает весь процесс – от типа шпунта для ограждения до системы распорок, технологии погружения шпунтовых свай и реализации отдельных элементов строительства вкупе с характеристиками герметика и объемом земляных работ.

Игнорирование требований проекта и несоблюдение технологии монтажа всегда приводит к негативным последствиям вплоть до разрушения зданий и человеческих жертв.

Ограждение траншеи: назначение, монтаж и демонтаж

Строительство и устройство шпунтовых герметичных систем ограждений траншей и котлованов – комплекс мероприятий, направленный на обеспечение безопасности проведения работ. Шпунт представляет собой профиль проектного сечения, по боковым частям которого располагается замки. Шпунтины соединяются в сплошную конструкцию. За счет замкового соединения шпунтовых свай удается достичь высокой прочности и герметичности конечного ограждения. При необходимости смены направления ограждающей конструкции монтируются специальные поворотные профили, вставляемые в замки.

Назначение металлоконструкций

Шпунтовое ограждение траншеи – целая система. Применяется в соответствии со СНиПами и нужно для достижения следующих целей:

• шпунтовое ограждение траншеи необходимо для предотвращения частичного обваливания и полного обрушения стенок грунта как во время проведения земляных работ, так и после них;
• исключение подтопления выемки грунтовыми водами или верховодкой при обильных осадках или таянии снега, в низинах в рядовых условиях;
• снижение риска затопления объекта при разработке траншеи вблизи водоема на грунтах с водоупорными свойствами;
• стенками укрепляют склоны при разработке траншей в зонах с повышенным риском оползней;
• создаются скрытые траншеи под коммуникации и подобные объекты, осыпание стенок которых недопустимо;
• обеспечение защитных мер и техники безопасности при работе людей и спецтехники на объекте;
• укрепления почвы, если земля изымается на глубину равную или ниже нулевой отметки фундаментов близлежащих построек.

При глубоком заложении основания траншеи шпунтины выполняют функцию полноценных стен, но в этом случае требуется введение стальных распорок из надежных труб. Диаметры, сечения и сопряжения распорной системы выполняются по расчету проектировщика.

В зависимости от целей создания системы ограждения и особенностей проекта подбирается материал, профиль сечения и длина элементов конструкции.

Разновидности используемых шпунтов

Осуществляя проектирование инженер определяет целесообразность использования того или другого вида свай, при этом обязан рассмотреть все варианты. Выбор шпунта для возведения ограждения траншеи/котлована полностью зависит от результатов геологической и строительной экспертиз при наличии фундаментов рядом, а также от назначения ограждения. Сама свая выбирается по материалу и профилю сечения.

Классификация простая:

• деревянные системы – в наши дни практически не используются, поскольку стенки из дерева не отличаются высокой прочностью и считаются недолговечными в грунте;
• железобетонные изделия промышленного изготовления – монтаж осуществляют в случае, если устанавливаются шпунтовые ограждения траншеи/котлована в почве на неопределенно долгий или постоянный срок, т.к. они отличаются высокой надежностью и устойчивы к коррозии;
• металлические шпунтовые сваи – используются в случае монтажа конструкции, которые в последующем подлежат демонтажу, в течение срока службы предотвращают подтопление и выдерживают огромное давление;
• экономичный полимерный элемент – используется в строительстве при выемке грунта на небольшую глубину, рекомендуется, когда боковая нагрузка на стенки из пластиковых свай по расчетам невелика и не требует дополнительного усиления конструкции.

Поскольку шпунтование траншей, как правило, носит временный характер, значительно чаще остальных применяется именно металлический элемент, легко монтируемый близ фундаментов зданий. Сваи из высокопрочной стали могут иметь различный профиль сечения, в зависимости от того, как их будут использовать. Для дополнительной герметизации стыки обрабатываются соответствующими герметиками.

Их несомненным преимуществом является высокая прочность готовой стенки, характеристики и простота монтажа элементов при возможности извлечения и повторного использования на другом объекте всех видов профилей. Чаще всего используют профиль Ларсена и ряд аналогичных и популярных по сечению шпунтов, трубошпунт с высокой устойчивостью к деформациям. Причем из последнего часто устраивают несъемную опалубку. Недостаток металлошпунта – подверженность коррозии.

Установка свай при возведении шпунтового ограждения траншеи производится в соответствии с действующими СНиП и СП, особенно вблизи фундаментов и водоемов. Перед монтажом выполняют проектные изыскания. Проект подробно описывает конструкцию, дает варианты исполнения всех узлов и примыканий.

Перед работами площадку очищают от деревьев, мусора, бревен, укрепляют подъездные пути. Работы проводят специалисты, которые обладают соответствующей квалификацией и являются ответственными лицами, полномочия которых подтверждены соответствующим документом.

Документы для устройства ограждения из шпунта

Перед началом процесса строительства ограждения необходимо получить следующие материалы:

• данные инженерно-геологических изысканий в зоне, для которой выполняют проектирование шпунтового ограждения;
• данные о залегании грунтовых вод и их составе;
• сведения о поведении грунта при деформации и стабилизации, результаты вибрационных и ударных испытаний в зоне, где устанавливают ограждение;
• сведения о сооружениях, находящихся вблизи стройплощадки;
• данные об инженерных коммуникациях, пролегающих рядом с территорией застройки;
• информацию о финансовых вложениях в строительство, о сроках работы и прочих факторах, влияющих на целесообразность проекта.

Согласно требованиям СНиП, к проектированию временных конструкций можно приступать только при наличии генерального плана участка с чертежом подземных коммуникаций, заключения о геологическом состоянии территории, а также перечня сооружений и коммуникаций вблизи стройплощадки. Все эти сведения позволят определить, как поведет себя грунт при выемке котлована, какое влияние земляные работы окажут на прилегающие строения и коммуникации, и подобрать тип и материал шпунтов, их количество и способ погружения в грунт.

С помощью удобного калькулятора вы можете выполнить приблизительный расчет шпунтового ограждения.

Какие виды шпунтов используются для устройства ограждающих стенок?

В большинстве случаев при укреплении стен котлованов применяется шпунт Ларсена. Профили корытообразного сечения составляют основной объем оборота металлических свай. Особенность свай заключается в больших моментах сопротивления при малой металлоемкости. За счет этого удается сократить:

• расходы на доставку и монтаж элементов;
• сроки возведения шпунтового ограждения котлована;
• издержки на извлечение металлопрофилей и их транспортировку на другой объект.

Существующая классификация шпунта U-образного сечения (Л-, V- и пр.) представляет собой частные случаи все того же типа Ларсена, но с некоторыми вариациями ширины, толщины и усиления рабочих плоскостей, полок и замковых элементов. Именно из аналогичных профилей чаще всего устраивают несъемную опалубку на объектах, где она предусмотрена проектом.

Трубошпунт

Также популярен при укреплении котлованов трубошпунт. Он представляет собой профиль О-образного сечения, обеспечивающий больший момент сопротивления в сравнении с изделиями типа Ларсен. Однако трубчатые профили обладают некоторыми другими преимуществами:

• допускает армирование ограждения котлована за счет заполнения внутренней полости шпунтины бетоном;
• выдерживает значительное боковое давление, особенно при правильной организации обвязочных и распорных систем, и/или применении крепления грунтовыми анкерами при устройстве котлована;
• упрощает монтаж конструкций с применением лидерного бурения/подмыва на сложных грунтах.

Помимо этих популярных разновидностей в продаже встречаются Z-образные сваи. Шпунтины образуют ребристые стенки, способные выдерживать огромное боковое давление, при этом ускоряют монтажные работы и снижают общую материалоемкость. Это сокращает издержки на укрепление котлована.

Конкретный вид, тип и сечение элементов конструкции определяется проектировщиком после проведения соответствующих изысканий.

Материалы, из которых изготавливаются профили

Шпунтовое ограждение котлована или траншей обычно собирается из металлических или железобетонных шпунтов.

Первые – отличаются более высокой прочностью, и, соответственно, долговечностью. Их используют в строительстве неоднократно, ремонтируя для повторного применения.

Вторые – имеют ограниченную сферу применения. Это:

• строительство мостов, дамб, пирсов, причалов;
• укрепление берегов;
• другие подобные работы.

Ж/б сваи погружаются только при помощи специального молота, отличающегося большой энергией удара. Нередко используется лидерное бурение, если грунтовые условия не позволяют прибегнуть к динамической забивке с помощью одного лишь копра. Благодаря особенностям (низкая цена и большой вес) Ж/Б шпунтины не извлекаются после проведения работ и оставляются в грунте навсегда.

Есть еще один популярный вид шпунта – пластиковые и композитные элементы, нередко объединяемые в один вид.

Профили из ПВХ и композитных материалов

Есть еще один популярный вид шпунта – пластиковые и композитные элементы, нередко объединяемые в один вид.

Пластиковые и композитные шпунтины, как правило, изготавливаются в U-образном сечении. Сваи почти полностью повторяют типичный профиль типа Ларсен. Специфическая особенность в данном случае – материал, который:

• обладает отличной долговечностью – изделие может прослужить более 100 лет даже если под поверхностью земли будет агрессивная среда;
• отличается высокой пластичностью – ограждающая конструкция может выдержать не только расчетные, но и краткосрочные нерасчетные нагрузки;
• весит мало в сравнении с ЖБ-изделиями и металлошпунтом – падают затраты не только на доставку шпунтин, но и на их монтаж;
• не требует обслуживания – элемент не теряет свойств под воздействием окружающей среды.

Еще одна отличительная характеристика ограждений, собираемых из полимерных свай – возможность монтажа без спецтехники без потери производительности. Перемещение профилей по стройплощадке легко осуществляется на руках, а для их погружения достаточно применить забивку мобильным ручным гидромолотком. Изредка применяют лидерное бурение, особенно в местах, где устраивается котлован на сложном грунте с многочисленными включениями несвязанных грунтов или крупных обломочных пород.

Благодаря этим и некоторым другим отличиям от ЖБ и металлоизделий полимерные сваи нашли широчайшее применение в частной малоэтажной застройке. Установка элементов полностью оправдана при обустройстве небольших лодочных станций и прочих схожих объектов. Нередко сваи используют при устройстве подпорных стенок, а также при разработке котлованов небольшой глубины.

Из недостатков можно отметить, пожалуй, лишь необходимость сборки кондуктора при работе на сложных грунтах.

Важно! Накладываются ограничения по применению полимерных свай на пожароопасных объектах, поскольку под воздействием высокой температуры изделие можно утратить прочность.

Тем не менее, наибольшей популярностью при устройстве котлованов пользуются именно металлические шпунтовые сваи. Дело в том, что на большинстве объектов они применяются краткосрочно, затем извлекаются из грунта с целью использования в другом месте.

В каком случае собирают ограждающие конструкции из стальных шпунтин?

Сфера применения шпунтовых конструкций довольно обширна. Их используют, если:

• необходимо укрепить береговую линию, предотвратить ее подмыв и разрушение;
• ведутся земляные работы на глубине более 2 м, либо на несвязанных, обводненных или обезвоженных грунтах;
• возводится объект рядом с существующими постройками, хрупкими объектами природного характера;
• нужно исключить попадание вод любого происхождения к месту ведения строительства котлованов, ремонта или реконструкции, в том числе гидрологических сооружений.

Сфера применения более чем обширна – вышеприведенный список не включает в себя другие варианты использования шпунтин. Тем не менее, он наглядно демонстрирует возможности шпунтования, которое производится в соответствии с определенными стандартами и правилами. И чаще всего применяется достаточно ограниченное количество разновидностей металлошпунта.

Документация по результатам проектирования шпунтового ограждения

В ходе работы над проектом формируется следующий пакет документов:

• обоснование методологии установки ограждения со списком необходимого оборудования;
• рабочие чертежи, а также технологические схемы, в которых указана последовательность работы;
• чертежи с наглядным представлением каждого этапа работы.

В каком случае собирают ограждающие конструкции из стальных шпунтин?

Сфера применения шпунтовых конструкций довольно обширна. Их используют, если:

• необходимо укрепить береговую линию, предотвратить ее подмыв и разрушение;
• ведутся земляные работы на глубине более 2 м, либо на несвязанных, обводненных или обезвоженных грунтах;
• возводится объект рядом с существующими постройками, хрупкими объектами природного характера;
• нужно исключить попадание вод любого происхождения к месту ведения строительства, ремонта или реконструкции, в том числе гидрологических сооружений.

Сфера применения более чем обширна – вышеприведенный список не включает в себя другие варианты использования шпунтин. Тем не менее он наглядно демонстрирует возможности шпунтования, которое производится в соответствии с определенными стандартами и правилами.

Как осуществляется устройство шпунтового ограждения?

Шпунтованию всегда предшествуют проектные изыскания. Они должны ответить на такие вопросы, как техническая и экономическая оправданность устройства металлоконструкции, определить типоразмер используемого шпунта, форму всей конструкции и способы усиления.

Перед монтажом защитных конструкций производятся подготовительные работы. Они включают в себя 4 этапа.

1. Очистка территории под котлован. Удаляются кусты и пни деревьев, крупные объекты, которые помешают установке шпунтов или передвижению людей и техники по площадке.
2. Разметка ограждения. Устанавливаются вешки и иные указатели, отмечающие линии монтажа конструкций.
3. Устройство подъездных дорог и путей передвижения спецтехники. Грунт укрепляется по всем линиям движения.
4. Доставка материалов и устройство временных складов. Сваи складируются в местах, откуда установочная техника сможет забирать их без лишней траты времени.

Установка металлоизделий производится одним из 4-х способов. Допускается как поштучное погружение, так и установка цельными секциями из 2-3 профилей, что также обязательно прописывается в проектной документации.

Монтаж шпунтового ограждения вибропогружателем

Технологичный способ, основанный на тиксотропии. Допускается для погружения в районах с плотной застройкой, но на удалении не менее 20 м от построек.

Принцип отчасти напоминает работу гидротрансформатора, но разница заключена в воздействии на среду: в гидротрансформаторе вязкость растет под воздействием оборотов, при вибропогружении она падает под воздействием вибрации. Соответственно свая буквально проваливается в землю под собственным весом и весом установки, развивающей строго дозированный эксцентриковый момент.

Метод вибропогружения не используют, если:

• работы осуществляются в сейсмоопасных районах или в локациях схода лавин, оползней и пр.;
• геологические изыскания определили неоднородный состав материкового грунта с существенными прослойками несвязанных и/или разуплотненных сред;
• нет ТЭО – в ряде ситуаций доставка оборудования будет неоправданной при условии доступности других технологий погружения.

Установка динамической забивкой

Старинный метод обустройства ограждения котлованов и траншей с помощью молотобойного оборудования. Не допускается на неустойчивых грунтах, а также в районах с плотной застройкой.

Суть забивания заключается в направленной динамической нагрузке на шпунтину. Погружение ведется либо до полного отказа шпунта (сопротивление грунта превышает максимальное прикладываемое усилие), либо до достижения проектного положения. Из-за большого динамического воздействия на почву сваи не забивают в грунт, не отличающийся устойчивостью, поскольку сообщаемые нагрузки могут привести к негативным последствиям.

Забивка шпунтин связана с существенным шумом, что исключает применение молотобойного оборудования в спальных районах городов, в местности с повышенной опасностью схода оползней и лавин.

Вдавливание статическим способом

Самый современный прием установки, заключается в давлении гидромашины на шпунтину. Для предотвращения опрокидывания погружного оборудования применяется система противовесов. Допускается монтаж вплотную к существующим зданиям.

Принцип основан на статических вертикальных нагрузках на сваю. Погружение осуществляется также как и при динамической забивке – либо до проектного положения, либо до отказа, связанного с повышенным сопротивлением грунтов. Метод статической установки позволяет проходить несвязанные грунты с применением минимального усилия, что во многом упрощает и удешевляет работы.

Поскольку метод не связан с существенным воздействием на почвы, его можно применять практически в любых условиях. Ограничение – скальные грунты, наличие крупных обломочных пород в почве.

Комбинированный

Последний способ установки свай является сочетанием какой-либо технологии с другой, либо применение дополнительных методов. Он рекомендуется на сложных грунтах, при встречающихся песчаных или скальных «линзах». Чаще всего дополнительно используется один из двух методов:

• метод лидерного бурения – выборка грунта за счет завинчивания бура на 3/4 или более глубины с установкой шпунтового профиля с помощью другой технологии и обратной засыпкой образовавшейся скважины, если не предусмотрена разработка котлована;
• метод подмыва – подача воды под высоким давлением перед шпунтиной с целью обеспечения низкой вязкости, уменьшения сопротивления земли.

Зачастую при установке свай применяются комбинации, когда разными технологиями в рамках одного проекта осуществляется погружение. Чаще всего используется забивка + вибрация, вдавливание + вибрация, вдавливание + забивка. Выбор конкретной связки методов рассчитывается при проектировании и решение о наиболее подходящей технологии принимает инженер-проектировщик.

В определенных случаях после завершения работ осуществляется подрезка выступающих профилей. Она необходима, если:

• произошел отказ сваи при забивке или вибропогружении выше проектного положения;
• при укреплении котлована использовались шпунтины ненормативной длины;
• шпунтовая стенка возводилась в качестве постоянной конструкции.

Соединение и раскрепление ограждения

Сама по себе шпунтовая свая хоть и обладает значительной рабочей поверхностью, но шпунтовые стенки имеют протяженность, превосходящую самую широкую «панель». Поэтому при монтаже конструкций шпунт соединяется между собой. Монтируют стенки с помощью следующих соединений:

• коннекторы – технологические замки непосредственно на профиле, которые соединяют изделия в сплошную секцию, шпунтины могут сомкнуться под углом до 5^о;
• поворотные профили – специальные готовые элементы, обеспечивающие изменение направление стенки за счет поворота на угол более 5^о;
• сварку – сварными швами соединяют сваи с поврежденными замками, причем после их установки, что на большинстве объектов не допускается.

Раскрепление не сваренных между собой свай осуществляется вибромашиной, которая смонтирована на подъемном механизме. Вибрации вызывают эффект тиксотропии, поэтому крановому оборудованию достаточно развить усилие, необходимое для подъема веса сваи. При использовании герметиков усилие необходимо развить больше, поскольку герметизирующие составы обладают свойством сильного клея.

Проектирование и расчеты

Шпунтованию всегда предшествуют проектные изыскания. Они должны ответить на такие вопросы, как техническая и экономическая оправданность устройства металлоконструкции, определить типоразмер используемого шпунта, форму всей конструкции и способы усиления.

Если игнорировать проектирование, у возведенного ограждения будет низкая надежность и безопасность. Также нельзя исключать и «перезаклад», т.е. неоправданно высокую стоимость всей конструкции.

Основной документ, которым пользуется проектировщик при осуществлении проектных изысканий установки, является СНиП III-Б.6-62 «Фундаменты и опоры из свай и оболочек. Шпунтовые ограждения. Правила производства и приемки работ». Также при изысканиях проводят расчеты по дополнительным нормативам, таким как СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и пр.

Для осуществления расчетов проектировщику потребуются результаты соответствующих исследований и экспертиз, некоторые другие документы:

• различные планы – застройки, прохождения инженерных сетей, дорог и пр.;
• заключение строительной экспертизы – при осуществлении работ в непосредственной близости от других построек;
• геологическое и гидрогеологическое заключение – для определения грунтов, уровня вод (грунтовых, паводковых и пр.);
• заключение экологов – при осуществлении работ в местности, находящейся под защитой или особым контролем природоохранных органов.

С учетом действующих нормативов и заключений профильных экспертиз проектировщик разрабатывает документацию, подробно отвечающую на наиболее актуальные вопросы, связанные с возведением временных или постоянных ограждений котлованов.

Когда не нужны дополнительные расчеты?

В следующих случаях проектирование выполняется без предварительных расчетов воздействий на имеющиеся сооружения:

• шпунты планируется погружать в грунт котлована методом забивки, при этом расстояние до ближайших каркасных конструкций превышает 25 метров;
• используется вибропогружение, при этом котлован удален от каркасных конструкций не менее чем на 20 метров;
• забивка выполняется при расстоянии до сооружений с несущими стенами не менее 30 метров;
• вибропогружение выполняется при расстоянии до сооружений с несущими стенами не менее 25 метров;
• забивка выполняется при расстоянии до жестких конструкций не менее 25 метров;
• вибропогружение выполняется на расстоянии до жестких конструкций не менее 20 метров.

Оборачиваемость шпунта как возможность сэкономить на материале

Важное отличие шпунтовых металлоконструкций от прочих – оборачиваемость. Это дает возможность вернуть часть вложенных средств. Повторный цикл избавляет и от проблем, связанных с хранением изделий.

Сразу после обратной засыпки места разработки траншеи/котлована профиль можно изъять. Производят очистку путей площадки для проезда спецтехники и приступают к работам. Для этого применяется виброустановка и крановое оборудование. Вибропогружатель, как и при монтаже шпунта, генерирует вибрации. Крану остается лишь поднять зацепленный шпунт на поверхность.

Если все ограждение дополнительно гидроизолировалось герметизирующим раствором, для работ по извлечению потребуется более мощный кран с усиленными креплениями. Дело в том, что герметизирующие составы «работают» как сильный клей, в связи с чем подъемной установке придется развивать большее усилие для выемки элемента стенки. А вибропогружатель подойдет и тот, с помощью которого осуществлялось шпунтование. Если шпунтину опускали статическим вдавливанием, вибропогружателю придется развивать большее усилие для извлечения из-за сильного защемления элемента в грунте.

После демонтажа обвязочных поясов и разборки стенки и извлечения всех профилей выполняется ряд работ:

• очистка профилей от загрязнений – специалисты удаляют остатки грунта, пластины отслоившегося металла и пр.;
• дефектовка шпунта – комплекс работ по исследованию замков и плоскостей на предмет деформаций и глубокой коррозии, если монтаж шел методом забивки, отрезают поврежденные оголовки;
• удаление шпунтин с объекта – пригодные к повторному использованию отправляются на реновацию или на монтаж на другой объект строительства (при хорошем техническом состоянии), непригодные незамедлительно вывозятся на слом.

Монтаж шпунтового ограждения в Казахстане

Мы выполняем шпунтовые работы, в том числе и возведение шпунтового ограждения, в Казахстане. Гарантируем оптимальную цену и кратчайшие сроки выполнения.