Технологія шпунтового огородження котловану

Шпунтові огорожі використовуються для того, щоб захистити котловани. Вони являють собою сталеві або дерев’яні забиті в грунт палі.

Ці огорожі використовуються лише в тих випадках, коли немає можливості проводити роботи в котлованах, розташованих в укосах. Шпунтові огорожі надійно захищають грунт, не дозволяючи йому обрушитися під час спорудження навіть найсерйозніших конструкцій.

Види огорож даного типу

Зазвичай їх поділяють на кілька видів:

• Шпунт Ларсена можна по праву вважати самим застосовуваним на практиці. Цей шпунт виконаний у вигляді профілю з високоякісного металу. Він має жолобоподібну форму, а кінці його закруглені. Їх ще називають “замками” через те, що з’єднуючись, вони надійно захищають грунт в котловані від зсувів і схожих явищ під час проведення будівництва.

  Ці профілі утворюють своєрідну стіну, яка послужить надійним захистом під час спорудження мостів, дамб, причалів та інших видів робіт, які потребують огорожі.

• Звичайні залізні шпунти. Так як шпунт Ларсена має на увазі собою складну конструкцію і є кілька витратним, для огородження котлованів використовуються більш дешеві аналоги.

  Залізні шпунти універсальні за своєю натурою. Після закінчення будівництва вони витягуються з землі і можуть бути використані при проведенні іншої роботи. В цьому і полягає дешевизна цього методу: такі шпунти не є одноразовими, на відміну від першого виду.

• Бетонні шпунти обходяться трохи дорожче залізних. Їх не витягують після закінчення роботи, і вони стають єдиним цілим з фундаментом майбутньої споруди. Такий вид практично постійно використовується під час будівництва багатоповерхових будинків.
• Дерев’яні шпунти хоч і економічні, але не раз підтверджували свою марність: повторне використання їх неможливо.

Залежно від виду шпунтового огорожі доречним є питання і про способи занурення шпунта в грунт. Їх всього чотири:

• ударний спосіб (застосовується незалежно від типу грунтів, самий універсальний, виконується за рахунок забивання паль в грунт молотами);
• вібраційний спосіб (палі занурюються в грунт за допомогою віброзанурювачі). Цей спосіб є незамінним при роботі з сухим, піщаним грунтом;
• вдавлення паль в землю (використовується при зануренні паль в грунт переважно глинистого і рідкого типу);
• спосіб комбінованого вибровдавливания (здійснюється за рахунок суміші вібраційного способу з додаванням ваги від машини, яка буде виконувати роботу). Підходить для м’яких і пластичних видів грунту.

Пристрій шпунтового огородження

Пристрій такого огородження буде залежати від матеріалу, з якого воно споруджене.

Дерев’яна шпунтова огорожа використовується тільки при впевненості, що в грунті немає каменів, залишків дерев та іншого подібного. Глибина, на яку буде забиватися огорожу, не може бути більше 6 метрів. В іншому випадку воно може бути малоефективним. Шпунти занурюють в грунт впритул один до одного на всю довжину. Дуже важливо виключити наявність навіть дрібних щілин. При використанні подвійного огородження ширина між шпунтами не повинна перевищувати 1 метра.

Якщо шпунт занурюють на дно річки, то глибина не повинна бути менш ніж 2 метри. Для того щоб звести до мінімуму або зовсім виключити випадки вимивання засипки, потрібно подбати про зовнішній ряді шпунта, який повинен бути обов’язково щільним. Якщо глибина колишеться в межах 3-5 метрів, то виїмки між стінками шпунтового огорожі заповнюються сумішшю з вмістом глини мінімум в 15%.

Сталеві шпунти використовуються для огорожі тільки в міцному грунті. Забивати їх бажано на глибину не менше 7 метрів. Сталевий шпунт годиться для повторного використання, якщо його використовувати строго за призначенням і витягти відразу ж по закінченню будівельних робіт. Забиваючи шпунти, потрібно не забувати про щільність прилягання по всьому периметру огорожі. Зазвичай подібні огорожі розміщують таким чином, щоб рівень грунтових вод був нижче на половину метра, а по відношенню до горизонту води – на 0,7 метрів.

Процес кріплення відбувається строго в залежності від методу розробки грунту, а встановлюються кріплення в залежності від глибини котловану. Для того щоб полегшити процес кріплення, доцільно використовувати огорожі у формі циліндра, а не прямокутника. Вони виготовляються зі сталі і не мають поперечних розпірок.

За допомогою математичних розрахунків можна легко визначити, скільки поясів потрібно використовувати, спроектувати їх конструкцію. Також необхідно визначити місця установки в залежності від висоти котловану.

При установці шпунтових огороджень не можна забувати і про те, що вони повинні бути стійкими і міцними не тільки під час видалення землі і рідини з котловану, але і під час зворотного засипання землі. Важлива також стійкість під час зняття кріплення.

Для огородження котлованів використовують також збірні і розбірні перемички з дерева, металу або дерев’яно-металеві, які розташовуються по периметру кріплення і вказують напрямок, у якому варто занурювати палі. Такі перемички є одноразовими, а тому їх дно містить дерев’яні або металеві отвори для паль діаметром більшим, ніж діаметр паль, на 5 сантиметрів. Щити спираються на консолі дна, яке прикріплюється до перемички так, щоб внаслідок не виникло труднощів з від’єднанням перемички, а після її можна було залишити на місці в кінці всіх робіт. Рекомендується повністю ізолювати нижню частину перемички, щоб шар бетону і щити мали менше зчеплення між собою.

Що нам говорить СНиП

Основні вимоги Сніпа до шпунтових огорож наступні:

1. Оснащення вибирається відповідно до довжини пальових складових. Якщо вони досягають довжини в 26 метрів, то необхідно забезпечити фундамент спеціальними відмітками для шпунтів. Оснащення, що використовується для забивання шпунтів, можна вибрати за допомогою комп’ютерних програм, які видають результат в залежності від теорії удару хвиль.
2. Такі заходи, як підмив або лідерні свердловини, не рекомендується використовувати самовільно. Вони допомагають полегшити занурення паль і шпунта, але їх слід узгодити з організацією проектів, якщо швидкість вибропогружения становить менш ніж 5 сантиметрів в хвилину або якщо відбувається відмова елементів, менш ніж 0,2 сантиметри.
3. Підмив, використовуваний для зручного занурення шпунтів, можливий тільки на ділянках, які розташовуються далеко від будівель. Мінімальна відстань – 20 метрів. Глибина занурення повинна бути як мінімум подвоєна. Після того, як палі будуть занурені, підмив потрібно усунути, а шпунт занурюють за допомогою молотка або віброзанурювачі до потрібної глибини.
4. Якщо відстань становить менше 5 метрів, то занурення палі, гідністю 40 на 40 сантиметрів, категорично заборонено. Шпунти з перетином в 1 метр і порожні круглі палі з діаметром менше 0,7 м не допускаються до сталевих трубопроводів з тиском не більше 2 МПа. Якщо тиск вище, то палі і шпунти варто занурювати на менші відстані тільки при проведенні обстеження.

   Важливим етапом є оцінка небезпеки динамічного впливу на будівлі від застосування віброзанурювачі, необхідного для установки паль. Оцінка відбувається в залежності від спотворення грунту, якості технологічних інструментів і прийнятності коливань за санітарними вимогами.

5. Обстеженню підлягають такі види паль: довжиною до 8 м, недовантажені більше, ніж на 10% запланованого занурення. З’ясовуються причини, за якими відбувається процес ускладнення спуску, і виноситься вердикт про використання інших шпунтів або використання додаткових.
6. Роботи, що стосуються пристрою пальових підстав і пальових огорож зобов’язані бути строго проконтрольовані відповідно до необхідних норм.

Технологія монтажу огорожі

Монтаж в свердловини труб може відбуватися різними способами, але в будь-якому з них першим етапом буде буріння літерних свердловин.

Найпоширеніший спосіб буріння – шнековий і шарочный. У цих видах стінки свердловин закріплюються за допомогою глинистого розчину під певним рівнем тиску. Велика щільність посадки труби буде забезпечена завдяки глині. Ціна за такий вид роботи буде залежати від глибини, на яку будуть опускатися труби, якості грунту і трудомісткості. Якість монтажу безпосередньо залежить від способу занурення шпунтів.

Існують наступні способи занурення шпунтів:

• Шпунт забивають за допомогою коперів. Наприклад, маятникового копера. Але він не використовується в місті через щільне розташування будівель.
• Шпунт занурюють в заздалегідь пробурені свердловини.
• Шпунтина загвинчується і вдавлюється. В даному випадку вона являє собою сталеву трубу.
• Шпунтина опускається в заздалегідь пробурену свердловину, яку одночасно заповнюють цементом.

Приклад розрахунку шпунтового огородження

Розрахунки проводяться на всіх стадіях роботи, щоб достовірно переконатися в надійності сировини і конструкції в цілому.

Міцність огорожі на предмет перекидання знаходять наступним чином: розрахунковий момент перекидання сил повинен бути менше, ніж відношення коефіцієнта даних роботи, ділене на коефіцієнт надійності за призначенням і помножене на розрахунковий мить утримуючих сил.

Для того щоб перевірити шпунт на твердість, потрібно перевірити стіну, колоди і обв’язки.

Наскільки міцна шпунтова стінка, можна дізнатися таким чином: відношення моменту в перерізі шпунтової стінки від розрахункових навантажень до моменту опору повинно бути менше або дорівнює розрахунковому опору матеріалу обв’язки, помноженому на коефіцієнт умов роботи.

Після потрібно перевірити міцність обв’язки: ставлення стискає зусилля в обв’язці до площі перетину обв’язки, плюс відношення миті в розрізі до моменту опору обв’язки, має бути менше або дорівнює розрахунковому опору матеріалу обв’язки, помноженому на Коефіцієнт умов роботи.

Далі необхідно перевірити шпунт циліндричного огородження на розрив замків: розрахункове горизонтальне радіальне зусилля в контурі огородження повинно бути менш або рівним відношенню коефіцієнта умов роботи, помноженого на розрахункове опір розриву до коефіцієнта надійності.

Зовсім інша ситуація розрахунків у разі занурення шпунта в пісок. Не можна забувати, що шпунтова стінка буде сприймати весь вплив води зовні. Для перевірки на міцність шпунтову стіну обліку, щоб знайти згинальні моменти і поперечні сили в балках або опорах. Якщо необхідно знайти згинальні моменти в опорах, то використовується метод сил.

Якщо шпунт занурюється в глину, то вважається, що тиск на його стінку викликано лише тиском води, яка проникає на певну глибину, яку також можна розрахувати: потрібно 0,7 помножити на глибину занурення шпунта.

Глибина забивання визначається точно таким же чином, як і стійкість стінки. Рівняння буде вирішуватися до тих пір, поки не буде підібрана відповідна глибина навантаження.

Наскільки міцна стінка огорожі, і чи зможе вона витримати тиск, перевіряється способом розгляду стінки як балки з двома опорами або великою їх кількістю. Можна розрахувати тиск води і землі, якщо помножити їх нормативні тиску на коефіцієнти надійності за діючої навантаженні. Вони є незмінними величинами: 1,2-якщо тиск грунту активне, 0,8-якщо пасивне.

Який би не був результат розрахунків, але глибина забивання для глинистого і пісочного ґрунту повинна прийматися не менше 2 метрів, а в огорожі з шаром бетону – не менше 1 метра. Стійкість повинна перевірятися попередньо, під час відкачування води з котловану.