О шпунтовых ограждениях

Любые строительные работы приводят к тому, что увеличивается нагрузка на грунт, который в результате может «поплыть». Нередко возникает серьезный риск разрушения находящихся рядом строений. Во время строительных работ в застроенной зоне или черте города в целях безопасности котлованы ограждаются шпунтом.

В соответствии с 3.02.01 СНиП шпунтовые ограждения следует устанавливать во всех котлованах, глубина которых составляет от двух метров и более.

Возведение шпунтовых ограждений не дает грунту осыпаться, а стенкам котлована – обвалиться.

Шпунтовое ограждение – это стенка, несущая часть которой состоит из погруженных в землю винтовых свай. Она способствует уплотнению грунта, локализует проблемные участки. Ограждения могут быть временными или устанавливаться на постоянной основе. В последнем случае они используются в качестве несъемной опалубки для цоколей, подвальных стен, фундаментов. Такая стенка превращается в барьер для грунтовых вод.

Шпунтовые стенки можно использовать для:

1. Укрепления котлованов и предотвращения осыпания стенок;
2. Укрепления береговой линии;
3. Ограничения строительной площадки;
4. Монтажа различных гидротехнических объектов;
5. Усиления фундаментов;
6. Создания предназначенных для хранения промышленных отходов герметичных резервуаров;
7. Ограждения свалок;
8. Устройства очистных сооружений;
9. Защиты расположенных под землей коммуникаций;
10. Укрепления железнодорожных путей и т.д.

Глубина котлована, на которой необходимо возводить шпунтовое ограждение зависит от типа грунта. Если нужно работать на песчаных почвах, то она составляет от одного метра, на супесях от 1,25 метра, на глинах и суглинках – от полутора метров, на твердых грунтах – не менее двух метров.

Шпунтовые ограждения могут быть деревянными, железобетонными, или металлическими, однако в современном строительстве для их возведения чаще всего используют шпунт Ларсена или трубошпунт.

Деревянные шпунты сколачиваются из досок, толщина которых составляет не меньше четырех сантиметров, или соединяют пазогребневым способом из брусков. Такой шпунт можно применять только в случаях, если глубина погружения составляет не больше трех метров. Деревянные сваи сильно деформируются в процессе погружения, поэтому они используются только однократно.

Железобетонные сваи делают из квадратного сечения. Их сложнее всего погружать в грунт, поэтому они чаще всего используются для возведения стационарных ограждений, а после завершения работ их включают в состав фундамента.

Металлические сваи делают из труб, металлопроката или двутавра. Их можно многократно использовать. Чаще всего в современном строительстве применяется шпунт Ларсена и трубошпунт.

Шпунт Ларсена в профиль выглядит очень похоже на букву Л с закругленными концами. Трубчатый шпунт обычно используют на отличающихся нестабильностью грунтах, если имеет место риск горизонтальных подвижек. В этих случаях устойчивости шпунта Ларсена может оказаться недостаточно.

Трубы отличаются повышенной устойчивостью, благодаря толстой стенке и большому сечению. Трубошпунт тоже снабжен по краям пазогребневыми замками, которые позволяют скреплять его в единую конструкцию. За счет специальных поворотных элементов стенке придается нужная пространственная конфигурация.

О технологии шпунтового ограждения котлованов

Шпунт погружают в грунт методом:

• Забивки;
• Вдавливания;
• Вибропогружения;
• Комбинации вышеперечисленных способов.

Вдавливание является самым безопасным для расположенных по соседству сооружений способом погружения шпунта. Она не требует постоянного жесткого контроля в процессе работ. Вдавливание без проблем применяется в условиях плотной застройки и на нестабильных, заболоченных и рыхлых грунтах. Недостаток этого метода в том, что оборудование является настолько громоздким, что его транспортируют в демонтированном виде и собирают непосредственно на объекте.

Вибропогружение – универсальный способ. В некоторых случаях он является единственно возможным (например, при работе на насыщенных водой песчаных грунтах. Недостатком данной технологии является необходимость использования дорогостоящей техники.

Забивку производят с применением копровых установок. В плотных грунтах пробуриваются лидерные скважины. Забивку не применяют в условиях плотной застройки, так как производимые вибрации могут нанести повреждения расположенным поблизости сооружениям.

На легких грунтах допустимо комбинирование вышеперечисленных способов. Например, сваю погружают в грунт вибропогружателем и добивают молотом до необходимой проектной отметки.

О расчетах шпунтового ограждения

Рытье котлованов приводит к нарушениям равновесия сил взаимодействия в грунте. В момент выемки возрастает давление на ограждение со стороны стенок. Чтобы не произошло их разрушения ограждение должно иметь определенные характеристики. Устойчивость зависит от глубины погружения, величины сил воздействия, способа ограждения и размеров используемого шпунта.

Расчет осуществляют графоаналитическим методом или с помощью формул. Вся нужная для вычислений техническая информация содержится в 3.02.01-87 СНИП. Расчетная формула составляется с учетом:

• Глубины котлована;
• Опрокидывающего давления грунта;
• Противодействия крутящему моменту;
• Давления грунта по вертикали.

Формула расчета прочности в общем виде – М1 < m/γ * M2, где

М1 – момент силы опрокидывания;

M2 – противодействие опрокидыванию;

m – коэффициент условий работы (из таблиц СНиП, для слабых грунтов – 0,7);

γ – коэффициент надежности (СНиП: 1,1 для сухого грунта, 1,2 – при высоких грунтовых водах).

Расчеты делают по нижней точке шпунта, так как при давлении он опрокидывается именно относительно этой точки.

О некоторых особенностях устройства ограждений

В ходе обустройства котлованов его стены крепятся забиркой, сделанной из обрезных досок или металлических листов. После завершения запланированных работ материалы, из которых сделана забирка, можно использовать как опалубку при заливке расположенных под землей конструкций. Забирка пропускает воду, поэтому при высоком уровне грунтовых вод выполняются мероприятия по водопонижению. Не пропускающую влагу забирку делают из шпунта Ларсена. Их соединяют пазогребневыми замками между собой. Получается водонепроницаемая стенка.

Нередко перед началом работ выполняют лидерное бурение. Оно позволяет снизить ударную нагрузку, уменьшить деформации грунта, что минимизирует риск повреждения соседних зданий из-за вибрации.

Лидерное бурение применяют:

1. На плотных грунтах, если имеется риск того, что при погружении шпунта соседние строения пострадают от вибрационных или ударных воздействий;
2. Если в разрезе грунта имеются песчаные слои, толщина которых составляет не менее двух с половиной метров, и они могут стать причиной смещения грунта;
3. Если необходимо снизить ударные или вибрационные нагрузки, чтобы уменьшить опасность повреждения находящихся рядом с местом проведения строительных работ сооружений;
4. Если нельзя погрузить сваи до проектной отметки, не выполнив лидерное бурение.

О технологии распределительного пояса

Распределительный пояс необходим для того, чтобы дополнительно укрепить шпунтовую стенку. Он выполняет функцию равномерного распределения нагрузки между расположенными по соседству сваями. Обвязку выполняют металлическими балками или швеллером. Ставят распределительный пояс не глубже, чем в двух метрах от поверхности.

Если стенки есть анкерное крепление, то ее можно опустить до середины глубины котлована. При сооружении глубоких котлованов. Кроме поясов, можно использовать подкосы и распорки. Подкосы ставятся наклонно и опираются на фундаментную плиту, а если ее нет, то упор делается на сваи. Распорки ставят горизонтально, и они упираются в противоположные стенки ограждения.

Стоимость работ зависит от их объема, степени сложности и от удаленности объекта.

Статическое вдавливание шпунта Ларсена