Шпунтовые ограждения представляют собой забитые в грунт по всему периметру котлована сваи, выполненные из дерева или металла.
Установка таких конструкций проводится в тех местах, где невозможно проводить работы по откосам.
Назначение сооружений – это защита котлована и жизни рабочих от обрушения грунта. Грунт надежно удерживается и не рушится при строительстве даже самых сложных объектов.
[contents]
Шпунт Ларсена
Защита от ливневых и грунтовых вод, а также от обрушения грунта осуществляется специальными сваями – шпунтом Ларсена. Они носят имя своего основателя и разработчика такой технологии.
Шпунт Ларсена представляет особо пространственный элемент с коробчатым сечением и замочными элементами по краям изделия.
При погружении в грунт фиксатор, стоящий на одном элементе устанавливается в специальный паз другого. Такое выполнение конструкции гарантирует надежную стыковку.
Строительные шпунты изготавливают из прочного металла с примесями углерода. Для защиты от коррозии производители добавляют в изделие металла частицы меди.
При необходимости сэкономить можно воспользоваться пластиковыми шпунтами, выполненными из поливинилхлорида, которые не уступают в прочности и надежности металлическим и железобетонным конструкциям.
Среди главных достоинств шпунта Ларсена можно выделить удобство монтажа при установке материала на объекте.
Обладая высокой прочностью и устойчивостью к внешним факторам, шпунт Ларсена, в отличие от обычных шпунтовых свай, применяется при возведении сложных объектов. Среди примеров применения можно отметить следующие:
- строительство сооружений для очистки;
- защита площадок для строительных работ от воды;
- укрепление береговой линии рек и водоемов;
- ограждение мест стенками с производственными отходами;
- строительство плотин, мостов и причалов;
- укрепление грунта с угрозой оползня.
Надежность достигается благодаря изготовлению шпунта из легированной стали, обладающей повышенной прочностью. Производители по-разному устанавливают толщину шпунта при изготовлении. У известных брендов она варьируется от 15 до 23 мм.
Изготовители рекомендуют срезать верхнюю кромку после последовательных двадцати установок, потому что она деформируется после длительного использования в строительных работах.
Иногда при эксплуатации случаются непредвиденные ситуации, и изделие, погруженное в тяжелый грунт, начинает давать сбои: соединения в замковых элементах деформируются, а сама конструкция искривляется.
Мастерам остается лишь один выход – отрезать часть конструкции автогеновой установкой и оставить на месте проведения работ.
Погружение шпунта Ларсена проводится с применением спецтехники путем ударных и вибрационных воздействий. Технология установки во многом напоминает установку свай забора.
Погружение с использованием вибрационного элемента производится за счет навесного модуля, через который передается нагрузка к месту оголовка навесного элемента.
Дополнительной техникой для установки служит осевая технология, позволяющая вставлять сваю в грунт, разжиженный под воздействием вибрационной машины.
Установку начинают с первой сваи, установленной в проектное положение, но ровное введение в землю усложняется каменистым и слишком плотным грунтом на объекте.
Если происходит такая непредвиденная ситуация, перенесение свай в другое место или уменьшение глубины погружения должно согласовываться с высшим руководством. Вторая и последующие сваи заводятся замками в пазы предыдущей.
Облегчение в скольжении замков и установке конструкции достигается путем смазывания изделия густой смазкой.
Установка шпунта Ларсена на объектах с повышенным содержанием грунтовых вод производится с дополнительной герметизацией замочных соединений.
Сваи из пластмассы или композита обладают меньшим трением, и смазывание отдельных элементов в такой установке не требуется.
В пластиковой конструкции уровень погружения гораздо меньше, чем в металлической, что обеспечивает удобное вхождение в грунт. В почве с примесями инородного состава рекомендуется возводить только металлические шпунты.
Применение свай и досок
Применение шпунтовых свай различно: ограждение гидрологических объектов, предохранение от поступления вод в зону проведения строительных работ и обеспечение сохранности сооружений и зданий.
В зависимости от сложности проведения работ подбирают подходящий материал для шпунтирования: дерево, металл или железобетон.
В котлованах, где есть вероятность проникновения грунтовых вод, устанавливают различные виды свай. Раньше строители применяли только деревянные ограждения, но современные технологии установки позволяют надежно держать грунт металлическими и бетонными ограждениями.
Сваи из дерева
Изделия из дерева и стали начали применяться раньше остальных материалов. Внешне конструкция напоминает деревянный частокол из бруса со шпунтовкой, и бревен. Иногда строители применяют толстые доски в сборной конструкции.
Монтаж деревянного ограждения производится путем забивания досок в грунт. Использование шпунтовых сооружений из дерева ложится большой экономической нагрузкой на строительную компанию.
Деревянные конструкции после проведенных работ практически невозможно извлечь из грунта не повредив поверхности.
Повторное использование такого изделия исключается пониженной сохранностью после использования.
Сваи из железобетона
Сваи, выполненные из железобетонной конструкции, устанавливаются при помощи замков, герметизирующих всю конструкцию. Трапециевидные шпунты и пазы – составляющие элементов замка. Сваи при проведении установочных работ устанавливаются методом одна в другую.
Монтаж свай проводят с применением забивной техники с повышенной технической мощностью. Сваи из железобетонного материала не извлекают для повторной работы, так как они служат в качестве внешней оболочки фундамента.
Такие сваи чаще применяют при строительстве мостов и плотин. Транспортировка усугубляется появлением трещин на поверхности изделия. Длина таких изделий не превышает шестнадцати метров.
Шпунтовые опоры из стали
Материал из металла используют многократно, и, к тому же, он прост в перевозке и монтаже на новом объекте. Шпунтовые опоры из стали применяют в современном строительстве, руководствуясь рядом причин:
- Высокая прочность к механическим повреждениям.
- Удобная транспортировка и монтаж, по сравнению с железобетонными конструкциями.
- Многократное применение и удобное извлечение из почвы.
- Широкий выбор материалов из профиля, ориентированный по цене на различные виды объекта по сложности.
- Монтаж профилей проводится техникой с применением вибрационных и ударных технологий.
Устройство шпунтового ограждения котлована из труб
Шпунтовое ограждение котлована из труб производится на начальном этапе строительных работ в транспортном, жилищном или гидротехническом сооружении.
На начальном этапе работы котлован может осыпаться и повредить строителей и технику.
Предотвращение таких ситуаций успешно достигается техникой трубошпунта, состоящей из плотной стены, где скрепляющие элементы соединены между собой замками в пазах.
Проведение работ по ограждению котлована заключается в установке конструкции для опоры, это может быть корытообразный шпунт Ларсена или трубчатый шпунт.
Шпунт из труб имеет единственный недостаток, в котором он уступает шпунту Ларсена, — высокая стоимость на металлические изделия с повышенной массой, а в остальных показателях лучшей защиты котлована не найти.
Основные достоинства установки шпунтов из труб в котловане:
- высокая устойчивость изделия позволяет использовать трубчатый шпунт как несъемную опалубку;
- монтаж становится удобнее благодаря возможности дробить валуны и другие инородные тела внутри трубы;
- устойчивость материала гораздо выше, чем у шпунта Ларсена;
- наличие возможности устанавливать внутри трубы дополнительные балки и швеллеры;
- Использованные трубы можно демонтировать и использовать в других строительных работах или продать на вторичном рынке.
Нормы в технологической карте и СНИП
Нормы ограждения шпунтовым методом прописаны в технологической карте.
Карта разработана на основе опыта строительства на подобных объектах с повторяющейся структурой зданий, сооружений с частями, а так же для зданий с унифицированными схемами по габаритам и типовыми конструкциями.
В ней освещаются основы качественного выполнения работы, пожарной и экологической безопасности и других важных моментов и вопросов, возникающих при проведении строительных работ повышенной сложности.
Карта разработана для бригадиров, производителей строительных работ и инженеров, занимающихся техническим аспектом в возведении шпунтовых сооружений.
Качество проводимых работ оценивается по СНИП – «строительным нормам и правилам», по которому можно ориентироваться и говорить о грамотности работ и возведения ограждения в котловане.
В нем отражены требования к пожарной и экологической безопасности работ и материально технической составляющей, которая обязательно должна быть направлена именно на норму, а не на отклонение от нее.
Формула для расчета
При разрытии грунта равновесие сил во взаимодействии существенно нарушается. Давление при вынимании грунта увеличивается со стороны охлаждения стенок.
Предотвращение разрушения стенок ограждением должно быть просчитано с помощью специфических расчетных характеристик: способа ограждения, глубины, на которую погружают материал, размеров шпунта и сил взаимодействия.
Расчет производится графоаналитическим путем (пример на фото ниже) или по определенной формуле. Для подсчета используют специальную программу. Техническая информация, необходимая для правильного устройства и погружения инструмента, приведена в пункте 3.02.01-87 СНИП.
Характеристики, учитывающиеся в формуле:
- Давление грунта под опрокидыванием.
- Сила давления грунта по вертикали.
- Противодействие крутящемуся элементу.
- Выбранная глубина котлована.
Формула вычисления прочности выглядит так: М1 ≤ m/γ * M2, где
- М1 — основной момент опрокидывающей силы.
- М2 — противодействие силе опрокидывания (удерживающий момент).
- m — коэффициент условий работы (в общем порядке он равен 0,95, для слабых грунтов 0,7)
- γ — коэффициент надежности (1,1 для территории, покрытой водой).
Основные моменты прочности можно вычислить, исходя из формулы:
- М1 (опрокидывающий момент) = Еа*Са.
- М2 (удерживающий момент) = Еn*Сn.
- Еа и Еn – эпюрные равнодействующие давлений активного и пассивного типов; Са и Сn – равнодействующие плечи в отношении точки 0.
Расчет проводят, исходя из нижней точки шпунта, так как на высоте он может подвергаться повороту или опрокидыванию.
