Шпунтовое ограждение котлованов – что это, применение, устройство

Шпунтовое ограждение котлована — конструкция из специальных элементов - шпунтов, заглубляемых в грунт для предотвращения осыпания и обрушения стенок котлована. Шпунты – металлические, железобетонные или деревянные профили с замковыми соединениями, образующими сплошную стенку.

Применение шпунтованного ограждения котлована необходимо в случаях:

• Сложных грунтов, склонных к обрушению. Шпунтовые сваи препятствуют осыпанию и обрушению грунта – это актуально в рыхлых, песчаных или водонасыщенных почвах.

• Для защиты котлована от грунтовых вод и обводнения. Герметичные шпунтовые конструкции не дают просачиваться воде в котлован, снижая вероятность затопления.

• Строительство вблизи существующих зданий и сооружений. В условиях плотной городской застройки шпунтовое ограждение предотвращает оседание и деформацию соседних зданий, дорог и инженерных коммуникаций.

• Обеспечение безопасности. Крепкие стены котлована уменьшают количество несчастных случаев на стройке. Это защита для рабочих и для строительной техники, которая может оказаться в зоне обрушения.

• Упрощение строительных работ. Надежно закрепленные стенки котлована создают безопасные условия для работы, особенно на значительной глубине.

• Повышение устойчивости котлована к внешним нагрузкам. Шпунтовая стенка снижает вибрацию, динамические нагрузки от транспорта и строительной техники, защищает котлован от деформаций.

• Высокая прочность и надежность.
• Многоразовое использование (для металлических шпунтов).
• Эффективная защита от грунтовых вод.
• Экономичность при больших объемах строительства.

Устройство шпунтового ограждения котлована – надежный способ обеспечения безопасности строительных работ, предотвращающий разрушение грунта.

Шпунтовый ряд свай формируется из разных материалов в зависимости от условий строительства. Рассмотрим основные виды свай, используемые для крепления котлована шпунтом.

1. Металлические шпунтовые сваи

Металлический шпунт — наиболее распространённый вариант. Изготавливается из прочной стали и имеет удобные замковые соединения, создающие герметичное и устойчивое укрепление стенок котлована.

Шпунт Ларсена — лучший тип металлического шпунта. Ларсен имеет корытообразную форму, что обеспечивает прочное сцепление свай между собой. Монтаж осуществляют вибропогружателями, поэтому можно устанавливать шпунт даже в сложных грунтовых условиях – в рыхлых или болотистых почвах.

Преимущества металлического шпунта:

• Прочный и долговечный; можно использовать несколько раз;
• Устойчивый к агрессивным средам;
• Способен выдерживать значительные нагрузки.

Недостатки: стоимость материала и сложность монтажа, требующую использования специализированной техники.

2. Деревянный шпунт

Деревянный шпунт для котлована – простой и бюджетный вариант. Изготавливается из деревянных досок или бруса. Возможно установить вручную, без тяжелой техники. Применяют для небольших котлованов и временных ограждений.

Преимущества деревянного шпунта:

• Низкая цена в сравнении с металлическими и железобетонными аналогами;
• Установка без тяжелой спецтехники;
• Экологичность.

Однако есть и недостатки – деревянный шпунт трудозатратен при монтаже, непрочный и плохо сопротивляется воздействию влаги, поэтому не такой долговечный.

3. Железобетонные шпунтовые сваи

Железобетонные шпунты изготавливают из армированного бетона. Каждая секция имеет пазы, чтобы соединять элементы в прочную конструкцию. Обладают высокой несущей способностью.

Преимущества железобетонных шпунтов:

• Жёсткость конструкции, способность выдерживать значительные нагрузки;
• Долговечность и устойчивость к коррозии.

Недостатки железобетонных шпунтов:

• Большой вес – нужно использовать спецтехнику при монтаже;
• Подверженность растрескиванию при механических ударах;
• Невозможность демонтажа – после окончания работ шпунтовое ограждение становится частью фундамента.

Выбор типа шпунтовых свай зависит от условий стройплощадки, глубины котлована и требований к его защите.

1. Подготовка территории. Перед началом работ очищают территорию, удаляют мусор и рыхлый грунт. Определяют тип почвы, глубину котлована и уровень грунтовых вод, чтобы оптимально выбрать материал шпунтов.

2. Выбор и погружение шпунтов.

• Деревянные шпунты применяют на мягких грунтах без крупных включений. Их погружают на глубину до 6 метров.
• Стальные шпунты подходят для плотных грунтов и забиваются на глубину от 7 метров вибропогружателем или молотом.

3. Монтаж шпунтовой стенки.

• Забивка шпунта производится молотом, вибропогружателем или вдавливающей установкой. При этом шпунты плотно соединяются друг с другом, образуя шпунтовую стенку без зазоров.
• При двойной установке между рядами шпунтов оставляют расстояние до 1 метра, что повышает устойчивость конструкции.
• При монтаже в водоемах шпунты погружают не менее чем на 2 метра для предотвращения размывания грунта.

4. Закрепление и герметизация. После завершения установки шпунтового ограждения котлована пространство между шпунтовой стенкой и грунтом герметизируют. Чтобы вода туда не проникала, пространство заполняют смесью с добавлением ~15 % глины. Иногда используют армирование и уплотнение.

5. Контроль и эксплуатация. При эксплуатации следят за целостностью шпунтов и плотностью прилегания. Стальные шпунты демонтируют и используют повторно, если состояние соответствует нормам безопасности.

Устройство шпунта и метод установки шпунтового ограждения котлована напрямую влияют на его надежность. Грамотный монтаж обеспечивает безопасность работ и устойчивость конструкции даже в сложных геологических условиях.

Существует несколько технологий погружения шпунта. Их выбирают по характеристикам грунта, глубины котлована и окружающей застройки.

1. Вдавливание шпунта

Метод применяют в плотной городской застройке, чтобы минимизировать вибрации и шум. Гидравлические домкраты медленно вдавливают шпунт в грунт. Это способ подходит для слабых и водонасыщенных грунтов.

2. Вибропогружение

Шпунт погружают в грунт вибропогружателем – он создает колебания, которые уменьшают сопротивление грунта. Вибропогружение эффективно в песчаных и глинистых грунтах. Метод не рекомендуется для плотных или скальных пород.

3. Забивка шпунта

Применяется при работе с плотными грунтами. Копры или дизельные молоты наносят удары по шпунтине, погружая её в грунт. Забивка сопровождается шумами и вибрациями, поэтому использование вблизи существующих зданий ограничено.

Чтобы установить шпунтовые элементы, используются машины, которые обеспечивают надежное погружение.

1. Вибропогружатели

• Работают за счет вибрации, снижая сопротивление грунта.
• Используются при погружении шпунтов в мягкие и средние грунты.
• Бывают навесными (крепятся к экскаватору) и автономными.

2. Дизельные и гидравлические молоты

• Применяются для забивки шпунта ударным способом.
• Дизельные молоты работают на топливе, создавая серию ударов.
• Гидравлические – мощнее и точнее, работают в сложных условиях.

3. Статические домкраты

• Погружают шпунты вдавливанием.
• Используются в городской застройке, не создают вибраций и шума.

4. Ковши и экскаваторы с направляющими

• Помогают позиционировать шпунт перед погружением.
• Используются вместе с вибропогружателями и молотами.

Согласно СНиП 12-04-2002, установка шпунтового ограждения обязательна при разработке котлована на глубины:

• 1 м – в песчаных грунтах;
• 1,25 м – в супесчаных грунтах;
• 1,5 м – в глине и суглинке;
• 2 м – в плотных грунтах.

Соблюдение этих норм обеспечивает безопасность строительных работ и предотвращает аварийные ситуации.