Коротко. Шпунтовое ограждение делают так: сначала проект с расчётом нагрузок и глубины погружения, потом разметка и подготовка площадки, затем сваи гонят в грунт по периметру вибропогружением или вдавливанием со сцеплением замков. Дальше грунт вынимают слоями и по ходу ставят распорки или анкеры, чтобы стенку не выгнуло. В конце возводят фундамент, а временный шпунт извлекают. Стенка получается сплошной — держит грунт, не пускает воду и защищает соседние здания от осадки.
Что такое шпунтовое ограждение котлована
Шпунтовое ограждение — это сплошная стенка из длинных свай (шпунтин) с замками по краям, погружённых в грунт по периметру котлована. Замки сцепляются друг с другом, и стенка получается водонепроницаемой: она держит и грунт, и воду за пределами выемки.
Задача у неё одна — не дать стенкам котлована обрушиться, а соседним фундаментам осесть. Шпунт ставят там, где вертикальную стенку нельзя оставить открытой, а места под откос нет: глубокий котлован, высокий уровень грунтовых вод, слабые грунты, плотная городская застройка.
Из чего бывает шпунт:
- Стальной — профили Ларсена (корытные), трубные или двутавровые сваи. Держат глубину до 20 м, используются много раз.
- ПВХ — лёгкий, не ржавеет, идёт на постоянные ограждения глубиной до 8 м (набережные, дамбы).
- Композитный (стеклопластик) — не корродирует, выручает в агрессивной среде. По прочности стали уступает, поэтому область применения уже.
Временное стальное ограждение после стройки извлекают и ставят на другом объекте. За счёт этого оно обходится дешевле.
Когда применяется шпунтовое ограждение
Шпунт нужен или удобен в таких случаях:
| Ситуация | Почему шпунт |
|---|---|
| Глубина больше 3–5 м, места под откос нет | Безопасный откос требует много места. Вертикальная стенка из шпунта его экономит |
| Высокий уровень грунтовых вод | Замковая стенка герметична — не пускает воду в котлован и держит грунт от вымывания (суффозии) |
| Слабые или водонасыщенные грунты | Откос не держится, грунт течёт. Шпунт удерживает массив механически |
| Стройка рядом со зданиями и коммуникациями | Не даёт основанию соседа осесть, бережёт трубы и кабели |
| Стеснённая площадка | Места под откосы нет, а шпунт позволяет работать на минимальной площади |
| Берегоукрепление и набережные | Постоянно защищает берег от размыва, волн, ледохода |
Проектирование шпунтового ограждения
Всё начинается с проекта. Его считают инженеры-геотехники по данным инженерно-геологических изысканий участка.
Что определяют в проекте:
- Тип и профиль шпунта. Выбирают по несущей способности, жёсткости, стойкости к коррозии. Для глубоких котлованов берут профили с высоким моментом сопротивления (например, Ларсен 4, 5).
- Глубину погружения. Шпунт уходит на 2–5 м ниже дна котлована. Эта заделка (пассивная зона) держит стенку и не пускает воду под низ ограждения.
- Способ раскрепления. Распорки (горизонтальные балки между стенками) или грунтовые анкеры (наклонные тяги в устойчивые слои грунта).
- Шаг и ярусность распорок. Обычно ярус через каждые 1,5–2 м по глубине, шаг по периметру — 3–6 м.
- Нагрузки. Давление грунта и воды, нагрузка от складированных материалов, транспорта, соседних зданий.
В проекте — чертежи раскладки шпунта, схемы распорок, расчёты устойчивости и деформаций. Для ответственных объектов проект проходит экспертизу.
Этапы устройства шпунтового ограждения
Часть работ идёт до выемки грунта, часть — по ходу.
- Подготовка площадки.
Расчищают территорию, демонтируют старые конструкции. Выносят или переподключают коммуникации, попавшие в зону работ. Выравнивают поверхность под технику.
- Геодезическая разметка.
Выносят на местность оси ограждения по проекту. Ставят реперы и обноску, чтобы контролировать положение каждой сваи. Точность по горизонтали — около ±2 см.
- Доставка и раскладка шпунта.
Сваи привозят, разгружают краном и раскладывают вдоль линии погружения. Проверяют замки, целостность профилей, маркировку.
- Погружение первой сваи.
Ставят направляющую раму или кондуктор. Первую сваю гонят особенно аккуратно — она задаёт направление всей стенке. Вертикальность держат теодолитом или нивелиром, отклонение — не больше 1% от длины.
- Погружение остальных свай.
Каждую следующую сваю заводят замком в паз предыдущей, приподнимают краном и гонят вибропогружателем или вдавливанием. Замки смазывают графитовой смазкой или битумной мастикой — для герметичности и чтобы потом легче было вытащить. Идут до проектной отметки по меткам на свае.
- Контроль погружения.
После каждой сваи смотрят вертикальность, зазоры в замках, глубину. Если есть отклонения — сваю добивают или подтягивают соседние.
- Обвязка (пояс жёсткости).
По верху шпунта монтируют горизонтальный пояс — стальной или железобетонный. Он связывает сваи в одну конструкцию и служит опорой для распорок. К стальному шпунту его варят, к ПВХ или бетону крепят анкерами.
- Выемка первого слоя.
Экскаватор снимает грунт внутри ограждения на 1,5–2 м — до отметки первого яруса распорок. Грунт вывозят или складируют за линией возможного обрушения.
- Первый ярус распорок или анкеров.
Между противоположными стенками ставят горизонтальные распорки (трубы или двутавры), опирая их на обвязку. Либо бурят наклонные скважины под анкеры, заводят тяги, закрепляют инъекцией цементного раствора, натягивают домкратом и фиксируют на обвязке.
- Слой за слоем до дна.
Дальше по кругу: выемка на 1,5–2 м, следующий ярус распорок или анкеров, контроль деформаций. Так доходят до проектной отметки дна.
- Водопонижение, если нужно.
Когда вода выше дна, по периметру ставят иглофильтры, скважины с насосами или дренаж. Откачивают до окончания бетонирования фундамента.
- Фундамент и подземные конструкции.
В сухом и закреплённом котловане ставят опалубку, арматуру, бетонируют плиту и стены подвала. Шпунт тут работает как несъёмная опалубка и защита от воды.
- Засыпка и снятие распорок.
Когда бетон набрал прочность, пазухи между фундаментом и шпунтом засыпают слоями с уплотнением. Распорки снимают снизу вверх по мере засыпки.
- Извлечение шпунта (если временный).
Сваи вытаскивают вибропогружателем в режиме вибровыдёргивания или экстрактором. Шпунт очищают, осматривают, при нужде правят и варят — и на склад под следующий объект.
Методы погружения шпунта
Способ выбирают по грунту, глубине, требованиям к шуму и тому, есть ли рядом то, что боится вибрации.
Вибропогружение
Самый частый метод. На голову сваи навешивают вибропогружатель — он создаёт вертикальные колебания частотой 20–40 Гц. Вибрация разжижает грунт вокруг сваи, трение падает, и свая идёт вниз под своим весом и весом погружателя.
Плюсы:
- Быстро — 10–20 свай в смену.
- Годится для песков, супесей, суглинков.
- Не нужно предварительное бурение.
Минусы:
- Сильная вибрация — нельзя рядом с ветхими зданиями и чувствительным оборудованием.
- Плохо берёт плотные глины, скалу, грунт с валунами.
Статическое вдавливание
Сваю вдавливают гидравлическими домкратами, опираясь на анкерную раму или массу самой машины. Без шума и вибрации.
Плюсы:
- Нулевая вибрация — можно работать вплотную к зданиям и действующим объектам.
- Точный контроль усилия и глубины.
- Берёт плотные суглинки и глины.
Минусы:
- Нужна мощная установка (усилие вдавливания до 200–400 тонн).
- Медленнее вибропогружения.
- Не работает в скале и плывунах.
Забивка (редко)
Погружение ударами дизель- или гидромолота. Для шпунта Ларсена почти не применяют — бьёт по замкам, шумит и трясёт. Иногда так гонят трубошпунт большого диаметра в плотных грунтах.
Лидерное бурение
Сначала бурят скважину чуть меньше профиля, потом в неё гонят сваю вибрацией или вдавливанием. Нужно там, где есть валуны, плотная глина или мерзлота.
Распорные и анкерные системы
Погружённая стенка принимает на себя давление грунта и воды. Без раскрепления её выгнет внутрь котлована. Держат её распорками или анкерами.
| Параметр | Распорки | Анкеры |
|---|---|---|
| Как работает | Горизонтальные распорки упираются в противоположные стенки и держат раму враспор | Наклонные тяги уходят в грунт за линию обрушения и держат стенку на растяжение |
| Из чего | Стальные трубы Ø 300–600 мм, двутавры, швеллеры | Стальные тяги (арматура, канаты), закреплённые цементацией или анкерными плитами |
| Плюсы | Просто монтировать, не нужно бурение, легко снять | Не занимают место внутри котлована, технике свободно |
| Минусы | Загромождают котлован, мешают экскаватору и опалубке | Нужны бурение, инъекция, натяжение; дороже; нужна полоса грунта за котлованом под заделку |
| Когда | Небольшие котлованы шириной до 20 м, площадка свободна | Широкие котлованы, тесно внутри, нужен свободный проход |
Часто методы совмещают: верхние ярусы на анкерах, нижние на распорках.
Что такое обвязка котлована
Обвязка (пояс жёсткости) — это горизонтальная конструкция по верху шпунта, которая связывает сваи в одно целое. Зачем она:
- Распределяет нагрузку. Если одну сваю прогибает или по ней пришёлся удар, обвязка передаёт часть усилия на соседние.
- Добавляет жёсткости. Не даёт сваям смещаться и поворачиваться.
- Держит распорки и анкеры. Их крепят к обвязке, а не к отдельным сваям.
- Закрывает край. Заодно это ограждение по периметру — люди и техника не упадут вниз.
Делают обвязку из стальных двутавров, швеллеров и труб, приваренных к головам шпунта, или из монолитного железобетона по верху свай.
Контроль качества
Контроль идёт на каждом этапе:
- Входной контроль шпунта. Сертификаты на сталь, геометрия профилей, состояние замков, отсутствие трещин и коррозии.
- Геодезия. Вынос осей, вертикальность каждой сваи (теодолит, нивелир), глубина погружения.
- Герметичность замков. Осмотр, при необходимости — опрессовка водой.
- Усилия и деформации. Прогибы стенки меряют инклинометрами, натяжение анкеров — динамометрами, сжатие распорок — тензодатчиками.
- Осадки соседних зданий. Геодезические марки на фасадах и регулярные наблюдения нивелиром.
Результаты пишут в исполнительную документацию: журналы работ, акты на скрытые работы, геодезические схемы.
Нормативная база
- СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты». Устойчивость стенок котлованов, выбор крепления, допустимые деформации.
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Расчёт давления грунта и прогноз осадок.
- СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты». Методы погружения свай, несущая способность, требования к материалам. (Заменил редакцию 2011 года.)
- СП 126.13330.2017 «Геодезические работы в строительстве». Точность разбивки осей, контроль вертикальности и глубины погружения.
- Правила по охране труда при строительстве (приказ Минтруда России № 883н). Предельные глубины открытых стенок и крутизна откосов по грунтам.
- ГОСТ Р 53629-2009 «Шпунт и шпунт-сваи из стальных холодногнутых профилей». Сортамент и характеристики шпунта.
- ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества». Марки стали (обычно Ст3сп, для усиленных — низколегированная 09Г2С).
Если объект ответственный или работы идут вблизи существующей застройки, проект ограждения проходит экспертизу.
Особенности на разных объектах
Глубокие котлованы (больше 10 м)
Нужен шпунт повышенной жёсткости (Ларсен 4, 5 или трубошпунт большого диаметра) и многоярусное раскрепление — обычно 3–5 ярусов. Деформации контролируют особенно тщательно, распорки часто совмещают с анкерами.
Котлованы вплотную к зданиям
Шпунт гонят вдавливанием, без вибрации. Заглубляют ниже подошвы соседнего фундамента и постоянно следят за осадками по маркам. Если надо — фундамент соседа усиливают инъекционными анкерами или микросваями.
Берегоукрепление и набережные
Шпунт остаётся навсегда, поэтому берут стойкие к коррозии материалы — ПВХ или сталь с покрытием. Считают волновые и ледовые нагрузки, размыв у подошвы. Перед шпунтом нередко делают каменную наброску или бетонную подготовку.
Водонасыщенные грунты и плывуны
Тут обязательны герметичные замки со смазкой и водопонижение (иногда — замораживание грунта). Погружают непрерывно, чтобы грунт не выдавило в котлован.
Коротко о главном
Шпунтовое ограждение — отработанный способ защитить котлован от обрушения и воды. Главное в нём — нормальный проект с расчётом нагрузок, точная разметка, ровное погружение с контролем замков и вертикальности, послойная выемка с распорками или анкерами и наблюдение за деформациями.
Метод погружения, тип шпунта и схему раскрепления подбирают под грунт, глубину, близость застройки и бюджет. Если предстоит глубокий котлован или работа вплотную к зданиям, расчёт и монтаж стоит доверить тем, кто уже делал шпунтовые ограждения — здесь цена ошибки высокая.
Часто задаваемые вопросы
-
Сколько времени занимает монтаж шпунтового ограждения?
Для типового котлована периметром 100–150 м и глубиной 5–7 м — обычно 7–14 дней. Из них погружение шпунта 3–5 дней, обвязка и первый ярус распорок 2–3 дня, послойная разработка с остальными ярусами ещё 5–7 дней. Многое зависит от грунта, техники и погоды.
-
Можно ли использовать шпунт повторно?
Да. Стальной шпунт выдерживает порядка 10–20 циклов, если его аккуратно извлекать, чистить и ремонтировать. Поэтому аренда заметно дешевле покупки нового — ориентировочно 30–50% от его цены.
-
Что выбрать — вибропогружение или вдавливание?
Вибропогружение быстрее и дешевле, годится для песков и суглинков, но сильно трясёт — рядом с ветхими зданиями его не применяют. Вдавливание бесшумное и без вибрации, но требует мощной техники и стоит дороже. Его берут в плотной застройке и плотных грунтах.
-
Нужна ли обвязка, если шпунт погружён ровно?
Да. Обвязка связывает сваи в систему, распределяет нагрузку, держит распорки и анкеры, добавляет жёсткости. Без неё сваи смещаются каждая сама по себе, и стенка теряет устойчивость.
-
Что делать, если шпунт упёрся в препятствие?
Валун, старый фундамент, коммуникация — обычное дело. Варианты: пробурить скважину в обход, раздробить препятствие гидромолотом, сместить ось ограждения (если проект позволяет). В крайнем случае на проблемном участке шпунт заменяют буросекущими сваями.
-
Как проверить герметичность ограждения?
Осматривают замки после погружения и следят за притоком воды при водопонижении. Для ответственных объектов делают опрессовку: заливают в котлован воду на 0,5–1 м и смотрят за уровнем и просачиванием. Сильную течь глушат инъекцией бентонита или полиуретана в замки.
-
Можно ли оставить шпунт в грунте навсегда?
Да, если так заложено в проекте — например, для набережной или постоянной защиты от грунтовых вод. Временные ограждения извлекают: шпунт используется повторно и стоит заметную часть сметы, оставлять его без причины — выбрасывать металл и деньги.