Для укрепления стен котлована во время строительных работ применяют разные технологии, среди которых самой распространенной является шпунтовое ограждение из труб. Использование материалов, бывших в употреблении, делает сооружение защитной конструкции намного дешевле, чем применение для этих целей специальных шпунтовых профилей.

Вид шпунтового ограждения с применением труб

Шпунтами принято называть в строительстве забиваемые сваи, которые могут быть деревянными, железобетонными или металлическими.

Суть такого укрепления заключается в том, что сначала по периметру будущего котлована на нужную глубину вбиваются шпунты (сваи), и только после этого производят выемку грунта. Благодаря этому предотвращается обрушение стен по мере его углубления, сама яма получается строго заданной правильной формы, удается избежать смещения конструкций соседних объектов.

Свойства шпунтового ограждения из труб в сравнении с другими типами конструкций

Специалисты единогласно считают единственным преимуществом такого укрепления его низкую стоимость. В отличие от более дорогих материалов, таких как шпунт Ларсена, применение труб имеет существенные недостатки :

• Их применение не позволяет получить монолитную водонепроницаемую поверхность, поэтому в строительстве гидротехнических объектов и в условиях высокого горизонта грунтовых вод ограждение не применяют.
• Из-за тонкого сечения стенок материала и большой площади вхождения в грунт при ее забивании края значительно деформируются.
• Так как элементы устройства не имеют замкового сцепления, трудно добиться их ровного вхождения в грунт, поэтому с увеличением глубины элементы ограждения будут значительно отклоняться от заданной плоскости.

Как правило, шпунтовое ограждение котлована из труб, технология которого предполагает их одноразовое, невыемное использование, одновременно служит в качестве опорных стоек для формирования опалубки для проведения бетонных работ. В этом случае применяется буро-инъекционный способ погружения свай, когда их полость заполняется водно-цементным раствором. При вытаскивании трубы освобождается большая полость, которая будет служить причиной многолетнего проседания придомных дорожек.

Способы выполнения шпунтового ограждения котлована

Вибропогружение шпунта

Самый распространенный способ монтажа шпунта – вибропогружение. Сначала бурится скважина, в нее погружается труба. Для более прочного закрепления скважину предварительно заливают песчано-цементой или глиняной смесью. Устройство шпунтового ограждения котлована из труб, преследующее цель максимальной экономии, предполагает использования метода вибропогружения как самого экономичного из существующих способов. При этом труба испытывает минимальную нагрузку при погружении, что предотвращает ее деформацию на начальном этапе.

Погружение сваи может выполняться методом завинчивания. Для этого на одном конце ее приваривают наконечник, обеспечивающий спиральное движение.

Важно! Перед забивкой свай проводят геодезические изыскания для определения свойств почвы и уровня грунтовых вод.

Забивка при использовании труб может применяться на завершающем этапе погружения для достижения нужной глубины или при отказе прохождения при вибропогружении меньше 1,5 см/мин.

Глубина забивания шпунтов должна быть выше уровня грунтовых вод. При выполнении котлованов большой глубины, шпунтовое ограждение выполняют в два яруса. При этом верхний ярус забивают на несколько метров шире проектных размеров, и когда углубление достигает 2/3 длины забитых свай, вбивают второй ярус, по нужному размеру.

В глубоких котлованах применяют крепление грунтовыми анкерами

• С применением подкосов. Параметры подкосов рассчитывают в каждом случае отдельно.
• Анкерное крепление с дополнительными сваями и тягами. Его применяют в тех случаях, когда крепление изнутри будет мешать проведению работ. Чтобы не мешать движению, тяги утапливаются в грунт.
• Анкерное крепление с бурением дополнительных свай наискосок в стену.
• Консольное крепление. При этом свая удерживается за счет глубокого вхождения в грунт, когда глубина котлована не превышает 2/3 ее длины. Пределы глубины с применением такого способа крепления, выполненных буронабивным методом, составляет 10 м.
• Распорное крепление с применением распорных рам или телескопических трубчатых распорок.

Варианты крепления

По мере углубления за установленные сваи закладываются деревянные бруски, формируя сплошную стенку, или забирку.

Основные правила выполнения шпунтового укрепления

Для выполнения ограждения используют трубы большого диаметра, начиная от 219 мм и заканчивая 630 мм. Перед началом работ производят разбивку осей котлована путем выноса проектных размеров в натуру. Во время забивки опор нужно постоянно контролировать их вертикальное положение. При забивке рекомендуется применение деревянных наголовников. СНиП допускает максимальное отклонение верха сваи от плоскости ограждения в 15 см. Опорные столбы могут раскрепляться горизонтальным поясом, если глубина превышает 4 м. Такие пояса делают из двутавровой балки. Для равномерной нагрузки между каждой сваей и поясом вставляют клинья. Подкосы и распорки крепятся к балкам пояса. При глубине более 10 м делают два и более пояса, причем верхний должен быть не ниже 1 м от верха котлована.

Важно! При необходимости выемки свай для их многократного использования важно соблюдать безопасный порядок демонтажа подкосов и распорок.

Для предотвращения коррозии металлические сваи иногда покрывают специальными грунтовками.

По окончании работ по выполнению шпунтового ограждения составляется акт разбивки осей его и котлована, исполнительная съемка, акт приема работ.

Расчет шпунтового ограждения котлована из труб производится при помощи специальных программ, которые в силу дороговизны могут себе позволить крупные специализированные организации. Одна из простейших, программа СпИн, рассчитывает соотношение диаметра сваи, глубины ее забивки и параметры подкосов и распорок. Ручной подсчет займет много времени и требует глубоких знаний.

Скриншот СпИн

Технология выполнения шпунтового укрепления котлована требует применения специального оборудования и знания правил расчета конструкции, что обеспечивает ее прочность и безопасность. Поэтому поручать ее нужно специалистам, имеющим лицензии на проведение таких работ и выпуск официальной документации.

Цена

Стоимость услуг по изготовлению шпунтового ограждения котлована из труб приведена в таблице.

Фирма « СтройАльянсГрупп »

Крепление откосов и стен котлованов шпунтом ларсен и пшс

Данная технологическая карта разработана на основании типовой технологической карт.

Работы производятся в теплое время года.

Формат doc

В настоящей технологической карте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Организация и технология выполнения работ по устройству шпунтового ограждения из шпунта Ларсен

До начала устройства шпунтовой стенки из шпунта Ларсен должны быть выполнены следующие мероприятия:

Решены вопросы производства работ с подземными и надземными коммуникациями.

Устроены:

Временное электроосвещение зоны производства работ;

Завезены инвентарь, инструмент, оборудование, шпунт.

Шпунт Ларсен уложен в штабель на бруски 100х100 мм.

Требования к организации рабочей зоны

Рис. 1

Технологическая последовательность устройства шпунтового ограждения из шпунта Ларсен

1 Разметить рабочую зону и места погружения элементов шпунта с помощью рулетки в соответствии с ПСД.

2 Установить автокран в рабочее положение в соответствии с ППР.

3 Разгрузить элементы Л5-УМ в пределах рабочей зоны в штабель на бруски 100х100 мм и разметить первый элемент шпунта рулеткой, отмерив 0,5 м от зажимаемого торца элемента, нанести риску.

Подсоединить кабели питания в соответствии с инструкцией по эксплуатации;

Подключить к источнику питания в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

5 Завести вручную захват вибропогружателя на торец ближайшего элемента шпунта и зафиксировать. Поднять с помощью автокрана первый элемент шпунта Ларсен Л5-УМ.

6 Установить первый элемент шпунта Ларсен на место погружения с помощью автокрана.

7 Погрузить с помощью вибропогружателя первый элемент шпунта Ларсен в грунт до заранее отмеченной риски, при этом контролировать вертикальность с помощью теодолита и уровня.

8 Завести вручную захват вибропогружателя на торец ближайшего элемента шпунта и зафиксировать. Поднять с помощью автокрана второй элемент шпунта Ларсен Л5-УМ.

9 Вставить второй элемент замковой частью в замковую часть установленного элемента (Рис. 2).

10 Погрузить с помощью вибропогружателя второй элемент шпунта Лерсен в грунт (до совмещения верхних торцов с ранее установленным элементом).

11 Остальные элементы погрузить в грунт в соответствии с п. 5.4.8 - 5.4.10 (Рис. 2).

Рис. 2

Произвести освидетельствование с оформлением акта освидетельствования ответственных конструкций и исполнительной схемы .

Примечания:

При устройстве стенки из шпунта Ларсен в особых условиях:

Для сохранения прямолинейности шпунтовой стенки погружение элементов шпунта надлежит производить в переставляемых инвентарных навесных или плавучих направляющих;

Для ускорения работ по погружению стального шпунта следует при достаточной мощности погружающего оборудования производить заблаговременную укрупнительную сборку элементов шпунта в пакеты с закреплением их сваркой;

При погружении шпунтового ряда из отдельных элементов или набранных пакетов для предотвращения его наклона по ходу забивки следует устанавливать стенку в направляющие, и после этого производить погружение шпунта в стенке периодическими повторными проходами;

При устройстве замкнутого контура шпунтового ограждения угловые элементы могут быть изготовлены на месте путем сварки стандартных элементов;

Перечень исполнительной документации

		ТУ 14-2-879-89.

Операционный контроль качества устройства шпунтового ограждения из шпунта Ларсен

	Предмет контроля	Инструмент и способ контроля	Периодичность контроля
Разметка элементов шпунта	Расстояние нанесения риски		Первый элемент		В соответствии с п.1
Погружение элементов шпунта	Вертикальность погружения	Теодолит, уровень	Первый элемент		± 0,5%
	Глубина погружения	Визуально	Каждый элемент		В соответствии с СНиП 3.02.01-87

		Ед. изм.	Кол-во
	Автомобиль бортовой - 10 т (КамАЗ-5320) с прицепом роспуском
	Автомобильный кран - 25 т (КС-55713-1)
	Электростанция 80 кВт
		Ед. изм.	Кол-во
	Нивелир в комплекте
	Рукавицы
	Рулетка 50 м
	Подстропник
	Теодолит
	Лопата штыковая
	Уровень строительный

2. Устройство шпунтового ограждения из шпунта ПШС

До начала устройства стенки из шпунта ПШС должны быть выполнены следующие мероприятия:

Выполнена и освидетельствована геодезическая разбивочная основа с оформлением акта освидетельствования геодезической разбивочной основы объекта капитального строительства.

Решены вопросы производства работ с подземными и надземными коммуникациями.

Устроены:

Площадки для стоянки и ремонта техники;

Подъездные автодороги;

- временное электроосвещение зоны производства работ;

- временное защитное ограждение зоны производства работ.

Проведена линия временного электроснабжения.

Завезены инвентарь, инструмент, оборудование, панели ПШС.

Выполнен отвод поверхностных вод (по необходимости).

Панели ПШС сложены в штабель на бруски 100х100мм.

Требования к организации рабочей зоны

Рис. 3

Технологическая последовательность устройства шпунтового ограждения из шпунта ПШС

1 Разметить рабочую зону и места погружения панелей шпунта с помощью рулетки в соответствии с ПСД.

2 Установить автокран в рабочее положение в соответствии с ППР.

3 Разгрузить панели ПШС в пределах рабочей зоны в штабель на бруски 100х100 мм и разметить первую панель рулеткой, отмерив 0,5 м от зажимаемого торца панели, нанести риску.

4 Навесить на крюк автокрана вибропогружатель В-16-60 и привести его в рабочее состояние:

Подсоединить кабели питания в соответствии с инструкцией по эксплуатации;

Подключить к источнику питания в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

5 Завести вручную захват вибропогружателя на торец ближайшей панели ПШС и зафиксировать. Поднять с помощью автокрана первую панель ПШС.

6 Установить первую панель ПШС на место погружения с помощью автокрана.

7 Погрузить с помощью вибропогружателя первую панель ПШС на 11,5 м в грунт до заранее отмеченной риски, контролируя вертикальность погружения с помощью теодолита и уровня.

8 Завести вручную захват вибропогружателя на торец ближайшей панели ПШС и зафиксировать. Поднять с помощью автокрана вторую панель ПШС.

9 Вставить вторую панель замковой частью на кулачок (или кулачком в замковую часть) установленной панели (рис. 4).

10 Погрузить с помощью вибропогружателя вторую панель ПШС на 11,5 м в грунт (до совмещения верхних торцов с ранее установленной панелью).

11 Остальные три панели погрузить в грунт в соответствии с п. 10.4.8 - 10.4.10 (рис. 4).

12 Привести машины и механизмы в транспортное положение в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

Рис. 4

Произвести освидетельствование с оформлением акта освидетельствования ответственных конструкций и исполнительной схемой.

Примечания:

Питание электродвигателя вибропогружателя должно быть от самостоятельной сети, не имеющей нагрузок.

Данный комплект шпунтового ограждения предназначен для многократного использования.

При устройстве стенки из шпунта ПШС в особых условиях:

Для сохранения прямолинейности шпунтовой стенки погружение шпунта надлежит производить в переставляемых инвентарных навесных или плавучих направляющих;

Для ускорения работ по погружению стального шпунта следует при достаточной мощности погружающего оборудования производить заблаговременную укрупнительную сборку панелей ПШС в пакеты с закреплением их сваркой;

При погружении шпунтового ряда из отдельных панелей или набранных пакетов для предотвращения его наклона по ходу забивки следует устанавливать стенку в направляющие и после этого производить погружение панелей ПШС в стенке периодическими повторными проходами;

При устройстве замкнутого контура шпунтового ограждения угловые элементы могут быть изготовлены на месте путем сварки стандартных панелей;

Необходимость раскрепления шпунта от воздействий волнения и льда, а также принципиальные схемы его раскрепления должны быть определены в ПОС.

Перечень исполнительной документации

Контроль качества и приемка выполненных работ

Панели ПШС должны иметь документ, удостоверяющий их качество и соответствовать требованиям следующей нормативной документации:

Наименование процесса, подлежащего контролю	Предмет контроля	Инструмент и способ контроля	Периодичность контроля	Лицо ответствен- ное за контроль	Технические критерии оценки качества
Разметка элементов шпунта	Расстояние нанесения риски		Первую панель		В соответствии с п.2
Погружение элементов шпунта	Вертикальность погружения	Теодолит, уровень	Первую панель		В соответствии с СНиП 3.02.01-87 ± 0,5%
	Глубина погружения	Визуально	Каждую панель		В соответствии с СНиП 3.02.01-87

Перечень оборудования, инструмента, инвентаря

	Наименование машин и механизмов	Ед. изм.	Кол-во
	Автомобиль бортовой - 10 т (КамАЗ-5320) с прицепом роспуск
	Автомобильный кран - 16 т (КС-55317-1)
	Вибропогружатель В-16-60 (с комплектом кабелей)
	Электростанция 80 кВт
	Наименование инструмента и инвентаря	Ед. изм.	Кол-во
	Нивелир в комплекте
	Рукавицы
	Рулетка 50 м
	Строп удавка
	Теодолит
	Лопата штыковая
	Уровень строительный

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

1- панель;

3- кулачок;

4, 5- сварной шов;

6- ось замкового соединения.

Вибропогружатель В-16-60

Вибропогружатель предназначен для погружения в водонасыщенные песчаные и пластинчатые грунты и извлечения из них различных свайных элементов массой до 3,5 т. Данный вибропогружатель сконструирован с использованием эффекта самосинхронизации двух динамически связанных вибрационных систем, что позволяет исключить использование жесткой кинематической связи (цепной, ременной и т.д.) и повысить КПД приводных электродвигателей. См также выбор вибропогружателя

1 При работе с вибромашинами, оснащенными амортизаторами, скорость опускания крюка крана должна быть такой, чтобы вибропогружение частично тормозилось краном. Этим обеспечивается вертикальность погружения шпунта. На последнем этапе погружения (1,5-2 м) трос можно ослабить и погружение вести без торможения.

2 При погружении шпунта вибропогружателем без амортизатора скорость спуска крюка крана должна быть такой, чтобы кран не тормозил погружение шпунтины (пакета).

3 Шпунтовые ограждения котлованов следует рассчитывать на устойчивость положения и на прочность по материалу их элементов не только на стадии полного удаления грунта и воды из котлована, но и в процессе разработки котлована и установки распорных креплений, а также обратной засыпки грунта и снятия креплений.

4 Для шпунтовых ограждений, заглубленных в пески или супеси, кроме указанных расчетов, необходимо проверить глубину забивки шпунта ниже проектного уровня дна котлована, исходя из условия предотвращения возможности выноса (наплыва) грунта в котлован при откачивании из него воды без устройства водозащитной подушки и принимать (независимо от результатов расчетов) не менее 2 м, а в остальных грунтах или при устройстве бетонной водозащитной подушки в котловане - не менее 1 м.

5 Верх шпунтового ограждения необходимо располагать выше максимально возможного уровня грунтовых вод на 0,2-0,4 м и выше принятого рабочего горизонта воды в реке не менее чем на 0,7 м.

2. Отклонения шпунта и способы их устранения

1 Отклонен ие шпунта от вертикали в плоскости створа (веерность).

Для предотвращения веерности вибропогружатель рекомендуется устанавливать со сдвижкой от центра тяжести погружаемой шпунтины (или пакета в сторону, противоположную отклонению на величину, равную примерно 10-20 % от ширины шпунтины или пакета). Необходимая величина смещения оси погружающего снаряда уточняется опытным путем. В качестве одного из мероприятий по устранению веерных отклонений стального шпунта в плоскости шпунтовой стенки, рекомендуется свободный замок закрывать снизу заглушкой, защищающей его от засорения грунтом и одновременно создающей восстанавливающий момент шпунтине.

2 Откло нение шпунта от вертикали в направлении, перпендикулярном створу (уход из створа).

Выправка наметившегося наклона шпунтовой стенки, если он не превышает допустимой величины, выполняется постепенно при погружении последующих шпунтин посредством отклонения в противоположную сторону несущего троса крана, поддерживающего вибропогружатель или подвесную направляющую молота, или усилием специальных оттяжек.

Если наклон шпунта превышает допустимый, его следует выдернуть и погрузить вновь. При невозможности извлечения шпунта вопрос о его выправлении решается по согласованию с проектной организацией.

3 По гружение шпунтины ниже проектной отметки вследствие увода ее смежной погружаемой шпунтиной.

Для предотвращения этого отклонения, погруженные до проектных отметок, следует объединять между собой с помощью сварки или временными накладками на болтах.

Уход шпунтины ниже проектной отметки исправляется ее наращиванием отрезком шпунта с соединением с помощью сварки с накладками.

4 Недопогруже ние шпунта до проектной отметки.

Недопогружение шпунта до проектной отметки, вызванное возрастанием сопротивления в замке, рекомендуется устранять путем одно-, двухрядного подъема шпунтины на 0,5-0,8 м и последующего ее нового погружения. Если недопогружение вызвано встречей с препятствием, что характеризуется резким замедлением процесса погружения, следует прекратить погружение данной шпунтины и перейти к погружению соседних шпунтин, характер погружения которых может позволить установить причину и степень случайности данного явления. В случае, если погружение последующей шпунтины не встретило затруднений, следует вернуться к остановившейся шпунтине и попытаться допогрузить ее по двум соседним направляющим шпунтинам.

Если недопогружение шпунта устранить не удалось, вопрос о дальнейших мероприятиях решается совместно с проектной организацией.

Полную версию технологической карты в редактируемом формате качайте после регистрации

— важный этап нулевого цикла работ в многоэтажном строительстве. В промышленных масштабах рытье котлованов производят при помощи экскаватора. Согласно положениям СНиП № 3.02.01 «Земляные сооружения», все котлованы глубиной более 2 м должны укрепляться шпунтовыми ограждениями, препятствующими их обрушению и затоплению грунтовыми водами.

В данной статье представлена технология ограждения котлованов шпунтом. Вы узнаете, какие виды шпунта используются и как выполняется их монтаж. Также будет рассмотрены особенности проектирования шпунтовых ограждений и приведены примеры расчетов.

Когда и зачем необходимо ограждение котлованов шпунтом?

Потребность укрепления котлованов шпунтовыми ограждениями обуславливается требованиями техники безопасности и нормативами СНиП, согласно положениям которых укреплению шпунтовыми стенками подлежат следующие виды котлованов:

• все котлованы глубиной более 1 м. в песчаной почве;
• котлованы глубиной от 1.25 м в супесях;
• котлованы глубиной от 1.5 м в глинистом грунте и суглинке;
• котлованы глубиной от 2 м. в грунтах высокой плотности.

Функциональное назначение шпунтового ограждения — защита стенок котлована от обрушения, которое может произойти при проведении на строительной площадке работ по забивке свай (на свайных фундаментах стоит свыше 80% многоэтажных зданий).

Технология шпунтового ограждения также может рассматриваться в качестве альтернативы водопонижающим работам. Используемый для монтажа ограждения шпунт имеет пазовые замки, посредством которых отдельные шпунтины соединяются в герметичную, не пропускающую воду стенку, что сводит к минимуму риск затопления котлована грунтовыми водами.

Виды шпунта для ограждения котлованов

В современной строительной практике для ограждения котлованов применяется два вида шпунтового металлопроката — шпунт Ларсена и трубопшунт . Деревянный и железобетонный шпунт практически не используется ввиду финансовой нецелесообразности.

Шпунт Ларсена представляет собой корытообразный профиль, длина которого может доходить до 35 метров, а ширина до 80 см. Существует несколько модификаций шпунта Ларсена, отличающихся в плане габаритных характеристик:

• шпунт Л4;
• шпунт Л5;
• шпунт Л5-УМ;
• шпунт Ларсена «Омега»;
• шпунт Л5.

Чаще всего используется шпунт Л5, изготовленный из сталей марок СТ3КП либо 16 ХГ. Ширина профиля Л5 составляет 42 см, вес 1 п.м. — 100 кг, вес 1 м 2 — 217 кг. Нормативная прочность шпунтового ограждения из профиля Л5 составляет 800 кНм/м.

Ограждения из шпунтовых труб применяются в условиях нестабильных, склонных к горизонтальным сдвигам грунтов, в которых стенки из корытообразного профиля не имеют требуемой устойчивости. За счет большего сечения труб, которое дает увеличенную площадь защемления шпунта грунтовыми массами, момент сопротивления и прочность стенки из труб значительно выше.

Диаметр шпунтовых труб варьируется в пределах 530-1420 мм. Трубы, используемые для ограждения котлованов, имеют унифицированную в соответствии с нормативами СНиП маркировку типа Т1420×12 , в которой:

• Т — трубчатый шпунт;
• 1420 — диаметр (мм);
• 2 — толщина стенки (мм).

Как и шпунт Ларсена, трубошпунт имеет пазовые замки, расположенные на боковых контурах труб, посредством которых конструкции соединяются в сплошную стенку. При монтаже ограждений дополнительно используются стальные поворотные элементы, посредством которых стенке придается требуемая пространственная конфигурация.

Широкое распространение в строительной практике стального шпунта обуславливается возможностью его повторного использования, которому не подлежат железобетонные и деревянные конструкции. Строительная организация получает возможность сделать временное шпунтовое ограждение и по завершению фундаментных работ демонтировать шпунт и реализовать его на вторичном рынке, возместив тем самым часть финансовых затрат. Согласно нормам СНиП, оборачиваемость шпунтовых труб и шпунта Ларсена может доходить до 20 циклов.

Расчет шпунтового ограждения

Расчет шпунтовых ограждений выполняется профильными специалистами в соответствии с требованиями СНиП № 2.09.03 «Проектирование подпорных стен». Целью расчетов ограждения является:

• определения требуемого типоразмера шпунта;
• определение глубины погружения шпунта исходя из соответствия расчетной устойчивости и сопротивлению стенки нормативным данным;
• проектирование дополнительных мер по укреплению шпунтовой стенки.

Расчет сопротивление шпунтовой стенки к опрокидыванию выполняется по формуле: , в которой:

• Оu — нормативное сопротивление;
• Oz — сила защемления шпунта в грунте;
• К — коэфф. условий работы шпунта (зависит от типа грунта);
• Cn — коэфф. запаса надежности (1.2).

Расчет прочности шпунтового ограждения ведется по формуле: , где:

• Lk — величина нагрузки на м2 ограждения;
• Pck — расчетное сопротивление стенки;
• Du — момент сопротивления стенки;
• К — коэфф. работы шпунта в грунте.

Расчет глубины погружения шпунта осуществляется по формуле: T = t0 + ∆t, в которой ∆t = :

• Fn — эпюра распределения нагрузок по шпунтовой стенке;
• qtO — момент максимальной нагрузки на ограждение, исходящей от давления почвы;
• d — коэфф. пассивного давления почвы на стенку (l — активное воздействие).

На погружение шпунта в каждом конкретном случае составляется технологическая карта, в которой указываются сведения и инструкции по реализации работ для персонала, выполняющего шпунтовое ограждение.

Технологическая карта создается на основе ТТК (типовой карты) №4-104-1 «Устройство металлических шпунтовых стенок» (обновленная версия ТТК выпущена в 21.05.2015 г). Технологическая карта на временное шпунтовое ограждение должна утверждаться главным инженером строительной компании подрядчика и лицом, ответственным за технику безопасности.

Вибропогружение трубчатого шпунта (видео)

Технология монтажа шпунтовых стенок

Устройство шпунтового ограждения выполняется с привлечением строительной спецтехники — копровых установок. Копр представляет собой самоходную машину на гусеничной либо колесной базе, которая укомплектована необходимым для погружения шпунта оборудованием.

Функциональная оснастка копра включает:

• копровую мачту — стальная направляющая , на которой фиксируется погружающее оборудование и шпунтовая конструкция;
• погружающий механизм — ударный молот либо вибпропогружатель;
• лебедочные блоки — для понятия и установки шпунта в исходное положение.

Существует три метода монтажа шпунта: ударная забивка, вибропогружение и статическое вдавливание . В строительной практике наиболее распространен метод забивки — это наиболее эффективная и недорогая технология, однако действующие СНиП запрещают забивать шпунт в условиях плотной застройки, поскольку динамические нагрузки, вырабатываемые молотом в процессе забивки, могут стать причиной деформации и разрушений фундаментов близстоящих зданий.

Вибропогружение — метод, при реализации которого шпунт углубляется в землю под воздействием высокочастотных низкоамплитудных колебаний. Вибропогружатель вырабатывает колебания, которые передаются на зафиксированный в нем шпунт, далее вибрация переходит на контактирующие со шпунтиной пласты почвы, которые под воздействием колебаний разуплотняются, что приводит к углублению шпунта под своим весом и массой давящего на него вибопрогружателя.

Практически любые строительные работы, проводимые ниже уровня рельефа, вынуждают решать вопросы устойчивости стенок котлована и защиты от воды. В некоторых специфических направлениях, относимых к гидротехническому строительству, создание непроницаемого барьера между местом проведения работы и водной средой является отправной точкой.

Так выглядит шпунтовое ограждение котлована

В большинстве случаев эти проблемы решаются через устройство шпунтового ограждения.

В чем отличие

Пример укрепления стен котлована от осыпания грунта

В чем тогда состоит особенность шпунтовой стенки, и чем она отличается от иных? Прежде всего, тем, что для ее устройства нет необходимости проводить земляные работы. Шпунтовые элементы предварительно погружаются в грунт, надежно закрепляются в нем, и лишь потом почва вынимается. Как видите, шпунтовые работы совершенно противоположны обычному строительству. Готовая стена появляется из грунта, а не возводится на нем.

Шпунтовая стенка не нуждается в и не требует учета глубины промерзания. Она заглубляется на величину, превышающую уровень промерзания грунта, и имеет очень незначительное давление на грунт. Шпунтовые сваи удерживаются не прочностью основания, а силой трения грунта, действующего на поверхность. Отличий шпунтовой стены от обыкновенной довольно много. Стоит к этому добавить и то, что элемент в основном работает как защемленная консоль.
Он способен выдерживать колоссальные изгибающие и смещающие нагрузки, доступные только основательно армированной бетонной стене. При необходимости проводится расчет шпунтовых ограждений, например, на устойчивость и сдвиг.

Где и когда применяют

Хотя шпунтовым ограждением можно назвать и , труб или бетонных свай, важным качеством настоящего инвентарного изделия является возможность создания герметичной мембраны, отсекающей защищаемую площадку от поступления воды извне. Это свойство делает востребованными шпунтовые работы во всех случаях, когда требуется изоляция территории от грунтовых, поверхностных вод или открытой воды водоемов. Таким способом строятся опоры мостов на дне реки, возводятся набережные, проводятся работы на заболоченных территориях и при высоком уровне грунтовых вод.

Второй причиной применения шпунта обычно служит необходимость удержания грунтовых стенок котлованов или откосов.

Укрепление грунта шпунтовыми стенами

Стена котлована всегда делается пологой, чтобы избежать обрушения грунта под собственным весом. Но при значительной глубине выемки или при стесненных условиях, обеспечить необходимый угол откоса не всегда удается. Ограждение котлована шпунтом дает возможность избежать устройства любых откосов и создавать котлован с вертикальными стенками. Иногда это является единственным способом уберечь расположенные рядом с котлованом фундаменты существующих зданий от разуплотнения и смещения грунта, явившегося следствием проводимых работ.

Виды шпунтовых элементов

Первоначально шпунтовые стены выполнялись из бревен или деревянных пластин. Такие шпунтовые ограждения до сих пор широко применяются в мелиорации, благоустройстве территорий и прочих видах работ, не связанных с высокой сложностью и требованиями. Отличает этот материал дешевизна и доступность. Оборачиваемость и долговечность его, естественно, невысокие.

Так выглядят профили для монтажа шпунтовых стен

Наиболее универсальными и распространенными являются металлические элементы коробчатого сечения, называемые «шпунт Ларсена». С их помощью можно выполнить любой комплекс работ, связанных с устройством шпунтовой стенки. Стальные элементы позволяют погружать его даже в тяжелую и каменистую почву. Этот вид шпунта можно применять многократно. После завершения работ элементы удаляются из проектного положения и могут использоваться снова.

Однако металлический шпунт Ларсена имеет высокий вес и значительную стоимость. Не всегда есть возможность сохранить элементы без подрезки или деформаций.

При этом дорогие изделия после применения превращаются в металлолом.
В строительную практику внедряется шпунт из полимеров - поливинилхлорида и композита. Помимо малого веса, эти изделия отличаются меньшим коэффициентом трения поверхности, что облегчает их погружение и выемку.

Пример шпунта Ларсена изготовленного из полимеров

Меньшая прочность приводит к ограничениям по выдерживаемым нагрузкам и прохождению тяжелых грунтов. В то же время существует множество ситуаций, когда их применение оправдано, а свойства полностью удовлетворяют требованиям.

Стальной шпунт Ларсена

Представляет собой пространственный элемент коробчатого сечения с линейными замками по краям. Осуществляя погружение, фиксатор одного элемента вставляется в паз другого, что создает неразрывное соединение по всей длине. Элемент изготавливается из высокопрочной легированной стали, что гарантирует высочайшие прочностные характеристики.

В зависимости от выдерживаемых нагрузок толщина шпунта может изменяться от 15 миллиметров до 23 миллиметров в распространенных марках. Оборачиваемость, присущая шпунту Ларсена, хорошо характеризует рекомендация производителя, предлагающего после двадцати установок срезать верхнюю кромку, которая деформируется в процессе погружения, в длину до двадцати сантиметров.
Хотя зачастую все выглядит не столь радужно. При погружении в тяжелые грунты может происходить деформация замковых стыков и искривление изделий. Отдельные шпунтовые элементы могут заклиниваться между собой, что приводит к необходимости обрезать часть стойки автогеном и «хоронить» на месте установки.

Шпунт Ларсена выпускается нескольких конфигураций профиля и замковых соединений:

• Тип Z;
• Тип S;
• Тип LP;
• Тип OMEG.

Это позволяет точнее подбирать тип изделия к особенностям грунтовых и эксплуатационных условий, роду нагрузок и применяемому оборудованию.

Шпунт из полимеров

Материалы из полимерного сырья проникают в области, казалось бы, монопольно занятые в строительстве металлами. Высочайшие требования к шпунтовым ограждениям оказалось возможным реализовать в изделиях из поливинилхлорида и стеклопластиковых композиций. Несмотря на меньшую жесткость и большую хрупкость, для них доступен значительный сегмент рынка.

Пример укрепления берега пластиковыми шпунтами

Во многих случаях шпунтовые ограждения применяются как стационарное сооружение, без извлечения из грунта после установки. Таким образом, укрепляют откосы, создают террасы, защищают береговую линию от размыва и выполняют иные шпунтовые работы. Востребованным свойством при этом оказывается долговечность конструкции, невосприимчивость к коррозии. Именно им полимерные материалы обладают в полной мере.

Там, где металл со временем теряет свою несущую способность или требует дополнительной защиты, отлично служат полимерные шпунты. Привлекательной стороной пластиковых шпунтов является их вес. Один метр такого ограждения весит примерно в десять раз меньше, чем металлического. В малом строительстве, ограниченном в применении большегрузной и мощной техники, это оказывается неоценимым достоинством.

Сваи из труб

В качестве не извлекаемых элементов для устройства шпунтовой стенки иногда используются .
Такое решение позволяет утилизировать те, которые были в употреблении. Кроме относительной дешевизны, у них нет положительных качеств. Трубы не позволяют создать плотную непроницаемую для грунтовых вод поверхность. Обычно их применяют для укрепления откосов или в качестве не извлекаемой опалубки для дальнейшего . Сваи из труб не имеют замков, поэтому выдерживать геометрическое положение в ряду очень сложно.

Вариант укрепления грунта шпунтовыми сваями

Обеспечение вертикальности погружения также представляет большую проблему. Площадь контакта сечения трубы с грунтом на один метр сооружения существенно выше, чем у инвентарного шпунта. Это требует использования мощной техники, способной обеспечить необходимое усилие.

Следует учесть, что стенки труб тоньше и гораздо хуже противостоят деформациям, чем шпунт Ларсена. Поэтому при прохождении трубы через каменистый грунт, нижнее сечение может полностью смяться, сделав невозможным достижение проектной отметки. Обращаться к такому методу устройства шпунтового ограждения стоит только в крайнем случае.

1. Вибропогружение – использование этой технологии подразумевает применение специального оборудования. Именно оно формирует нужную частоту погружения сваи, а также задает направление амплитуды. Все работы выполняются посредством вибропогружателя – специального механизма, в состав которого входят электродвигатель, возбудитель и наголовник. Последний оснащается механическим либо гидравлическим захватом, что гарантирует надежное соединение шпунта с оборудованием. Существует несколько разновидностей вибропогружателей.
   • Низкочастотные – данная модель специально разработана для монтажа шпунта Ларсена в однородные неплотные грунты. Этот вибропогружатель характеризуется крупными габаритами, большой массой, малой частотой колебаний (обычно не более 9,17 Гц) и приличной центробежной силой. Динамическое усилие агрегата достигает 1700 кН.
   • Среднечастотные – большинство вибропогружателей, представленных сегодня на рынке, относятся именно к этому типу. Рабочая частота таких агрегатов составляет 10-30 Гц, наибольшее динамическое усилие – 270 кН. Это оборудование хорошо подходит для погружения не только шпунта, но и труб.
   • Высокочастотные – это агрегаты, относящиеся к новому поколению оборудования. Их рабочая частота превышает 30 Гц. В конструкцию этой техники входят двух- или четырехвальный вибровозбудитель (здесь тип элемента связан с количеством электродвигателей), гидравлический наголовник и гаситель динамических нагрузок. Данные системы могут работать самостоятельно или со стреловым краном, способным поднять до 25 т груза.Также можно отметить безрезонансный высокочастотный метод погружения (его иногда называют щадящим). Он активно используется в местах плотной застройки: например, в центре города или в непосредственной близости к жилым домам.
2. Забивание – это наиболее быстрая и недорогая технология погружения шпунта Ларсена. Процесс осуществляется посредством гидравлического либо дизельного молота. Перед началом работ также обследуется грунт. Если геологические условия тяжелые, то проводится предварительное бурение т. н. лидерной скважины. Стоит заметить, что ее наличие делает процесс забивки практически бесшумным. Далее в металлической свае проделывают отверстие для того, чтобы ее зацепить крюком и зафиксировать в наголовнике с лепестковым захватом, который надевается на молот. Забивку необходимо проводить осторожно: даже небольшая ошибка может вырвать шпунт из замка, что уже не исправить. Данный метод погружения не рекомендуется применять на обводненном песке, т. к. он затягивает скважину.
3. Вдавливание – самый тихий метод, зачастую используемый при погружении свай в густонаселенных спальных микрорайонах. Однако у технологии есть и минусы. В первую очередь это громоздкость оборудования, что требует специальной подготовки стройплощадки. Большая масса агрегата вызывает сложности с его транспортировкой. Достаточно сказать, что для перевозки оборудования в разобранном виде понадобится 5-6 грузовиков, при этом демонтированная платформа весит 60-80 т (т. е. является негабаритным грузом). Поэтому стоимость транспортировки иногда соизмерима с оплатой самой работы, что особенно важно при заказе небольшого объема работ. Также нужен соответствующий мощный источник энергии: 380 вольт на 50 кВт.Тем не менее, статическое вдавливание применяется, и не так уж редко. Это связано с тем, что данная технология исключает вибрацию, лишний шум, а также чрезмерное динамическое воздействие на грунт. Есть и другие плюсы, среди которых можно отметить отсутствие повреждений на свае, что характерно, например, для метода забивки (остаются следы от молота). И еще: вдавливание можно использовать на песчаных и влагонасыщенных почвах.
4. Технология размыва – этот метод обычно используют совместно с одним из способов, описанных выше. Суть технологии заключается в установке на шпунте специальных трубок, по которым под давлением (не менее 0,5 МПа) подается вода. Она и размывает грунт прямо под нижним наконечником сваи. Трубки могут располагаться по бокам шпунта или по его центру. При использовании этого метода необходимо строго контролировать равномерность размыва: в противном случае сваи могут отклониться от вертикали. Данную технологию нельзя применять, если существует риск просадки сооружений, находящихся поблизости.