Шпунтовые ограждения котлованов. Шпунтовое ограждение котлована из труб: доступные цены и высокая эффективность Крепление шпунта ларсена

В условиях слабых грунтов, склонных к потере устойчивости при приложении динамических воздействий при погружении свай, движении строительной техники, разгрузке строительных материалов и т. п., могут происходить как деформации ограждений котлованов, так и распорных конструкций, проседание и выпор грунта внутрь подземного сооружения, сопровождающиеся просадками грунта и деформациями конструкций фундаментов зданий, прилегающих к разрабатываемому котловану.

В этой связи с учетом схем, представленных на рис. 3.3-3.12, рассмотрим наиболее распространенные технические решения обеспечения устойчивости шпунтовых ограждений.

Рис. 3.3.

a - консольное; б - с горизонтальными креплениями стальными балками; в - с анкерными стенками из шпунта; г - с горизонтальными анкерными плитами; 1 - шпунтовое ограждение; 2 3 4 - анкерная стенка из шпунта; 5 - стальные анкерные тяги; 6 - анкерные плиты, уложенные по грунту

А. Открытый котлован

1. Консольные ограждения, в том числе с поясами жесткости из стальных балок различного сечения применяют для котлованов глубиной до 4-5 м с ограничением динамических воздействий при перемещении строительной техники и запретом складирования материалов вблизи ограждения (рис. 3.3, а). При этом в условиях слабых грунтов необходимо обеспечить заглубление шпунта ниже дна котлована не менее 2/3 его глубины. Для обеспечения совместной работы шпунта по верху ограждения обязательно устраивается обвязочная балка из стального проката, в основном двутавров, спаренных швеллеров, или шпунта (рис. 3.3, 2).
2. Временные распорные горизонтальные крепления из металлических банок различною сечения (в основном труб диаметром 450-720 мм, двутавров или соединенных сваркой шпунтин) при ширине котлована до 15-20 м (рис. 3.3, б). Для котлованов с большими размерами применяют промежуточные сваи стойки из шпунта или колонных двутавров, а также конструктивные элементы стен здания, выполняемые до разработки грунта при поэтапной откопке котлована по захваткам (рис. 3.4,3). Распорки устраиваются в один или несколько ярусов с определяемых расчетом шагом, который обычно составляет 4-6 м.

Рис. 3.4.

I - шпунтовые ограждения; 2 - распределительный пояс (обвязочная балка); 3 - горизонтальные стальные балки; 4 - промежуточные опоры (сваи-стойки) из шпунта

Рис. 3.5.

а, в - обвязочными балками из двутавра; б -узел крепления анкерного стержня к обвязочной балке из швеллеров; в - обвязочные балки из двух двутавров; д,е -обвязочные балки из двух и одной шпунтины соответственно; / - шпунт; 2 - двутавр; 3 - стальная шпилька; 4 - стальная труба или деревянный брус; 5 - швеллер; б - стальная поддерживающая косынка; 7 - анкерный стрежень; 8 - упорная стальная пластина; 9 - стальная шайба; 10 - гайка; 11 - фиксирующий стальной клин

Конструктивные решения устройства крепления шпунтовых ограждений котлованов шириной до 10-15 м представлены на рис. 3.5, а, для котлованов шириной до 20-30 м на рис. 3.6 .

3. Для снижения металлоемкости в качестве распорных систем крепления шпунтовых ограждений можно использовать инвентарные стальные рамные элементы с заменяемыми концевыми частями

Рис. 3.6.

(рис. 3.7, а). В крайние стержни, примыкающие к шпунту, включают домкраты, позволяющие рейдировать перемещения ограждения котлована и контролировать усилия в распорках.

Рис. 3.7.

а - стальными инвентарными рамами с домкратами; б - железобетонными фермами; I - шпунт; 2 - обвязочные балки; 3 - стальные инвентарные рамные элементы;

4 - домкраты; 5 - железобетонные фермы (промежуточные опоры условно не показаны)

Рамные конструкции в некоторых случаях изготавливают из горизонтальных железобетонных ферм, имеющих промежуточные стойки

(см. рис. 3.7). После разработки котлована такие конструкции могут быть включены в состав ребристых перекрытий подземных этажей сооружения. На фермах, перекрывающих котлованы больших пролетов, можно располагать строительное и технологическое оборудование, а также скла- дировагь материалы в процессе возведения подземной части здания.
4. Крепление ограждения к вертикальным анкерным стенкам или горизонтальным плитам стальными тягами на расстоянии не менее величины S = Н к tg(45° - Н к - глубина котлована, в, г). Такое конструктивное решение ограждения требует дополнительных площадей за границами котлована. Оно не обеспечивает горизонтальной устойчивости ниже дна котлована. Узел крепления анкерной тяги к ограждению показан на рис. 3.5, б. Анкерные стенки могут также устраиваться из групп шпун- тин (2-3 гит.), погружаемых через 2-5 м вдоль контура ограждения. Анкерные тяги выполняют из арматурных стержней, что позволяет регулировать их натяжение в зависимости от горизонтальных перемещений шпунтового ограждения. При глубине котлована свыше 6 м анкерные тяги устраивают в траншеях с заложением на 2-3 м ниже уровня поверхности земли.
5. «Островной» способ с грунтовыми бермами и подкосными креплениями из стальных балок или ферм, упираемых в участки фундаментной плиты или во временные сваи-колонны из шпунта или двутавров, погружаемых в дно котлована (рис. 3.8, a-е). Котлован разрабатывают по этапам: сначала грунт откапывают на полную глубину, за исключением зон (грунтовых призм или берм), прилегающих к шпунтовому ограждению, затем устраивают угловые горизонтальные распорки из труб, в котловане выполняют участки фундаментных плит, в которые упирают подкосиые крепления, на втором этапе выполняют окончательную доработку котлована и возводят подземные конструкции здания. Крепление шпунтового ограждения при необходимом расчет ном обосновании возможно выполнять опиранием горизонтальных распорок в конструкции строящегося здания (перекрытия или стены) (рис. 3.8, в). Распорные конструкции последовательно демонтируют по мере возведения конструкций здания и обратной засыпки котлована.
6. Крепление шпунтовых ограждений грунтовыми инъекционными анкерами, заглубляемыми в плотные грунты за пределы зон активного давления грунта на ограждения и воспринимающими выдергивающие усилия (рис. 3.8, г). Величина усилий, воспринимаемых одиноч-

ным анкером для глинистых грунтов находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 мН. Анкеры устраивают по периметру котлована с шагом 0,8-3,0 м с углом наклона горизонтали до 30-60°. Анкерные тяги устраивают из буровых труб, арматурных стрежней, канатов или труб, которые используются при бурении и промывке скважины цементным, глинистым или полимерным раствором. Для крепления со шпунтовой стеной в ней устраивают отверстия, а анкерные тяги крепят на стальной обвязочной балке из швеллера или двутавра. В условиях слабых грунтов такое решение имеет ограниченное применение, так как требует заглубления на значительные по величине глубины (свыше 25-30 м), а при устройстве анкеров под существующими инженерными коммуникациями, дорогами или зданиями в конструкциях последних могут возникать дополнительные деформации из-за изменения напряженно-деформированного состояния грунта вследствие его взаимодействия с заделкой анкера. Такое конструктивное решение, несмотря на повышенные требования к качеству работ и квалификации подрядчика, большую стоимость и трудозатраты, эффективно для котлованов больших объемов, когда нет возможности использовать распорные конструкции, устанавливаемые внутри котлована.

7. Укрепление грунта по всей глубине шпунта, а также создание грунтоцементных диафрагм по всей площади ниже заложения котлована по технологии струйной цементации (рис. 3.8, д). Для создания сплошных диафрагм толщиной до 1500 мм грунтоцементные сваи устраивают но сетке 600х 520 мм, проектная прочность материала грунтоцемен- та принимается порядка 1,0 МПа, а модуль деформации 400 МПа . Расход материалов на 1 м бурения составляет: воды 200-350 л, цемента 300-650 кг; комплексных добавок 7-12 кг.

Рис. 3.8.

а, б, в - с грунтовыми бермами и подкосами в фундаментную плиту; г -с грунтовыми анкерами; д - с грунтоцементными диафрагмами, выполненными по струйной технологии; 1 - шпунтовое ограждение; 2 - распределительный пояс (обвязочная балка); 3 - временная, грунтовая берма; 4 - стальной подкос или ферма; 5 - фундаментная плита или сваи; 6 - временная анкерная стенка (сплошная или прерывистая); 7 - несущие конструкции подземного этажа; 8 - горизонтальные стальные балки; 9 - грунтовый анкер;

10,11 -вертикальный и горизонтальный грунтоцементный массив

Б. Закрытый котлован, в котором шпунтовые ограждения постоянные конструкции, воспринимающие нагрузки от конструкций здания

I. Крепление ограждения с помощью горизонтальных дисков перекрытий, бетонируемых по технологии «сверху - вниз» (top-down). При такой технологии шпунтовые ограждения могут комбинироваться с траншейными бетонными стенами в грунте. Разработка грунта ведется через технологические проемы в поэтапно устраиваемых перекрытиях, бетонируемых непосредственно по опалубке, уложенной на грунт. Дня опор перекрытий используют постоянные сваи - колонны, устраиваемые до выполнения основного контура ограждения котлована.

Дтя повышения производительности при извлечении грунта и бетонирования перекрытий применяют так называемый « полузакрытый » способ (semi top-down), когда по контуру шпунтового ограждения устраивают консольные участки перекрытий шириной 3-6 м и большими проемами в центре, которые бетонируют после полного извлечения грунта и устройства гидроизоляции нижнего уровня (рис. 3.9, а). Перекрытия по периметру котлована выполняются способом «сверху вниз», а в центральной части после извлечения грунт а по классической схеме - «снизу вверх». Крепление ограждения котлована происходит за счет пространственной работы участков перекрытий по периметру.

При такой схеме возможны два варианта выполнения работ .

Вариант 1. Устройство участков дисков перекрытий по периметру осуществляется в процессе поэтапной экскавации грунта из котлована в следующей последовательности (рис. 3.10):

погружение шпунта по периметру сооружения (рис. 3.10, а);
погружение свай-колони (рис. 3.10, б);
бетонирование плиты перекрытия первого подземного этажа по грунту;
в пределах контура плиты устраивают технологические проемы через которые будет извлекаться грунт и спускаться необходимое оборудование и рабочие (рис. 3.10, в);
извлечение на поверхность грунта в пределах первого подземного этажа и устройство нижележащего монолитного перекрытия с технологическими отверстиями (рис. 3.10, г);
указанные операции последовательного извлечения грунта и уст ройства монолитных перекрытий повторяют до достижения уров-

Рис. 3.9. Способы устройства подземных конструкций по технологии «сверху - вниз»: a - полузакрытый способ; б - с инвентарными стальными фермами; 1 - шпунт; 2 - монолитное перекрытие; 3 - промежуточные сваи-колонны; 4 - технологическое отверстие для извлечения грунта; 5 - инвентарные фермы

ия последнего подземного этажа е устройством монолитной плиты по грунту с горизонтальной гидроизоляцией (рис. 3.10, д). На последнем этапе с последнего подземного уровня извлекают землеройную технику и опалубку через технологические отверстия, которые затем бетонируют.

Вариант 2. Сохранение грунтовых берм, препятствующих перемещениям шпунтового ограждения до устройства перекрытий. Работы ведутся в следующей последовательности (рис. 3.11):

погружают шпунт по периметру сооружения (рис. 3.11, о);
с уровня дневной поверхности грунта выполняют крайние сваи-колонны (рис. 3.11,5) для дальнейшего опирания перекрытий по периметру шпунтового ограждения (рис. 3.11, б);
разрабатывают котлован на проектную отметку с сохранением грунтовых берм по периметру ограждения (рис. 3.11, 7). С уровня дна котлована выполняют сваи (рис. 3.11,9), по которым устраивают гидроизоляцию и фундаментную плиту центральной части здания (рис. 3.10, в);
возводят конструкции каркаса центральной части здания. Параллельно на уровне дневной поверхности грунта бетонируют участки перекрытий по периметру шпунтового ограждения. Для извлечения грунта оставляют технологические отверстия (рис. 3.11, 7);
на участках, примыкающих к шпунту, через технологические отверстия извлекают грунт в пределах первого подземного этажа. Устраивают монолитное перекрытие, которое также соединяю! с конструкцией каркаса центральной части здание (рис. 3.11,6);

Указанные операции последовательного извлечения грунта и устройства участков монолитных перекрытий повторяют до достижения уровня последнего подземного этажа, с устройством монолитной плиты. На последнем этапе с последнего подземного уровня извлекают землеройную технику и опалубку через технологические отверстия, которые затем бетонируют (рис. 3.11, е).

Рис. 3.10. Этапы технологии устройства подземных конструкций по технологии «сверху - вниз» с несущими ограждающими конструкциями из шпунта: а д - этапы устройства подземных конструкций; 1 шпунт; 2 - стреловой кран; 3 - вибрационный погружатель; 4 - промежуточные сваи-колонны; 3 - буровая установка; б - грейфер; 7-технологическое отверстие для извлечения грунта; 8 - монолитное перекрытие; 9 - экскаватор; 10 - опорные столики; 11 -автобетоносмеситель; 12 - автобетононасос; 13 - надземные несущие конструкции; 14 - монолитная плита с горизонтальной гидроизоляцией, устраиваемые по грунту основания 69

Рис. 3.11.

/ - шпунт; 2 - стреловой кран; 3 - вибратор; 4 - буровая установка; 5 - сваи-колонны по периметру ограждения; 6 - грейфер; 7 - грунтовые бермы; 8 - фундаментная плита центральной части здания; 9 - буронабивные сваи, устраиваемые со дна котлована; 10 - монолитные перекрытия по периметру шпунтового ограждения; // - технологическое отверстие для извлечения грунта; 12 - монолитные перекрытия центральной части здания;

13,14 - бетононасос и автобеносмеситель, соответсвенно; 15 - экскаватор

Существуют решения, разработанные МИИОСП им. Герсеванова, при которых в верхнем ярусе котлована монтируют инвентарные металлические конструкции ферм (см. рис. 3.9, 5). Фермы опирают на шпунтовое ограждение, а бетонируемые поэтапно по мере разработки грунта подземные перекрытия подвешивают к конструкциям ферм . После бетонирования элементов каркаса здания временные конструкции подвески и ферм демонтируют.

Способ позволяет минимизировать влияние строительных процессов и разработки грунта подземного объема на напряженно-деформированное состояние фунтового массива и конструкции, расположенных рядом зданий и сооружений. Вместе с тем эта технология является наиболее затратной и требуют высокой квалификации со стороны специализированной строительной организации.

Состав машин, позволяющий реализовать указанные технологии комплексно-механизированным способом, представлен в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Перечень машин и оборудования, применяемых при технологии устройства подземных конструкций по технологии «сверху - вниз» с несущими ограждающими конструкциями из шпунта

Технологический этап	Применяемое оборудование
Погружение шпунта	Вибрационный погружатель на кране, буровой установке или экскаваторе
Устройство промежуточных свай-колонн	Буровая установка, пневмоколесный кран, бетононасос, автобеновоз
Устройство монолитных перекрытий	Пневмоколесный кран, сварочный агрегат, бетононасос, автобетоновоз
Извлечение грунта из- под перекрытий	Мини-экскаватор на пневмоколесном ходу, грейфер на кране. Возможно извлечение грунта на поверхность через технологические отверстия по ленточным транспортерам, устанавливаемым на перекрытиях подземных этажей

Возможные конструктивные решения крепления монолитных перекрытий к шпунтовому офаждения показаны на рис. 3.12 .

На основании представленных технологических схем с учетом анализа опыта работ в сложных грунтовых условиях по устройству шпунтовых офаждений и их креплений авторами выполнен расчет технологичное™ нескольких вариантов крепления офаждений условного КОТлована глубиной 6 м с размерами в плане 40x30 м. Длина шпунта 18 м. Рассматривались следующие технологические варианты:

вариант 1 - устройство временных распорных горизонтальных балок из стальных труб диаметром 630 мм, монтируемых с шагом 6 м, с промежуточным опиранием на сваи-стойки из шпунта; по периметру ограждения для всех вариантов устраивается обвязочный пояс из стального двутавра высотой 400 мм;
вариант II - «островной» способ с грунтовыми бермами и подкосными креплениями из стальных труб длиной 12 м диаметром 426 мм, устанавливаемыми с шагом 6 м и закрепляемыми к участкам фундаментной плиты в котловане;
вариант III - крепление шпунтовых ограждений грунтовыми инъекционными анкерами из штанг диаметром 73 мм длиной 30 м, выполняемыми в один ряд с шагом 2 м; анкера предусмотрены по технологии Титан (Ishebeck GMBH) ;
вариант IV - крепление ограждения стальными тягами к прерывной анкерной стене из шпунта (по три шпунтины марки 4Z-36-700 Арселор на сваю) длиной 9,5 м. Тяги диаметром 75 мм, длиной 15 м укладываются с шагом 5 м в траншеи глубиной 2,0 м;

Рис. 3.12.

a - на стальных опорных столиках; б, в - на монолитных железобетонных поясах; 1 - шпунт; 2 - балка или плита перекрытия, 3 - горизонтальная стальная балка, 4 - опорный столик, привариваемый к шпунту, 5-монолитный

железобетонный пояс

вариант V - цементация грунта по всей глубине погружения шпунта, а также создание грунтоцементных диафрагм мощностью 2 м под дном котлована с шагом 600х 520 мм (вплотную к шпунтовому ограждению с шагом 500x440 мм).

Показатели стоимости были приняты на основании территориальных действующих единичных расценок и данных поставщиков строительных материалов. Сроки работ рассчитывались по нормам ЕНиР с учетом производительности современного оборудования. Критерии технологичности рассчитывались по формулам (2.1)-(2.3).

Дифференциальные (простые) критерии технологичности устройства креплений шпунтовых ограждений представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Простые критерии технологичности устройства укреплений шпунтовых ограждений

Варианты		Простые критерии технологичности х.
Варианты		Стоимость, тыс. р.	Металлоемкость, т	Стоимость материалов, тыс. р.	Трудозатраты,	Коэффициент увеличения площади	Продолжительность, дн
	С горизонтальными распорками
	С грунтовыми бермами
	Грунтовыми анкерами
	С анкерной стеной
	Струйной цементацией

Примечание : в таблице выделены наилучшие значения по рассматриваемому показателю технологичности; коэффициент увеличения площади рассчитывался как отношение площади занимаемой конструкциями ограждения к площади котлована; при расчете производительности для варианта 3 учитывались работы по разработке котлована и устройству участков фундаментной плиты.

Результаты приведения простых критериев х в безразмерные величины приведены в табл. 3.6

Таблица 3.6

Простые критерии в безразмерном виде

Варианты		Простые критерии в безразмерном виде: т„ = х„ /хГ % , т„ = хГ/х«
Варианты		Стоимость	Металлоемкость	Стоимость материалов	Трудозатраты	Увеличение	Продолжительность
	С горизонтальными распорками
	С грунтовыми бермами
	Г рунтовыми анкерами
	С анкерной стеной
	Струйной цементацией

Для расчета обобщенных и интегральных критериев технологичности коэффициенты весомости /-х, /^.определялись в зависимости от значимости каждого критерия по методике Гмошинского В. Г., принятой в инженерном прогнозировании .

Например, для опытного котлована при строительстве второй сцены Мариинского театра с раскреплением шпунтового ограждения стальными труба величина/^ составила 1,3 %, что потребовало дополнительного усиления шпунтового ограждения в виде закрепления грунтов методами струйной цементации .

Следует отметить, что при устройстве шпунтовых ограждений котлованов, устраиваемых вблизи исторической застройки в слабых грунтах, величин}" эквивалентной жесткости следует принимать^

С учетом вышеизложенного в табл. 3.10 представлен современный опыт устройства шпунтовых ограждений котлованов глубиной свыше 6 м в Санкт-Петербурге, показывающий, что применение специальных, преимущественно вибрационных, технологий погружения шпунта в комплексе с дополнительными мероприятиями по устройству разнообразных удерживающих систем, обеспечивает надлежащее качество и устойчивость ограждений котлованов.

Выбор технолог ических параметров устройства ш пунтовых ограждений и систем обеспечения их устойчивости в условиях слабых динамически неустойчивых грунтов является важной технической задачей, требующей в первую очередь грамотного расчетного обоснования на основании современных методик и программных комплексов. Основные принципы и методики расчета шпунтовых ог раждений рассмотре- ны в следующем разделе.

Примеры устройства шпунтовых ог раждений котлованов в Санкт-Петербурге

Таблица 3.10

	Технология погружения
ТРК Галерея, Литовский пр.	Вибрационная	Грунтовые анкера и грунтовые бермы и подкосы, опертые на фундаментную плиту
ТЦ Стокман, Невский пр.		Г рунтоцементная диафрагма на глубине 17-20 м. Стена в грунте, перекрытия, устраиваемые по технологии «сверху-вниз»
Административное здание банка, Малоохтинский пр.
Вторая сцена Мариинского театра, Крюков канал		Перекрытия по технологии «сверху-вниз», струйная технология
Гостиничный комплекс Парк Инн, Гончарная ул.		Стена в грунте. Горизонтальные распорные балки
Офисный центр, Почтамтская ул.		Грунтоцементная i диафрагма на глубине 7-10 м. Горизонтальные распорные балки
Реконструкция здания под гостиничный комплекс, наб. р. Мойки, д. 73, 75, 77, 79	Вдавливание	Перекрытия по технологии «сверху-вниз»
Жилой дом, Депутатская ул., д. 34А	Вибрационная	Грунтовые бермы и горизонтальные распорные балки

Окончание табл. 3.10

	Технология погружения		Технология устройства крепления шпунтового ограждения
Офисный центр, Невская ратуша, Дегтярный нер.	Вибрационная		Грунтовые анкера длиной 30 м
Жилой комплекс, пр. Медиков, д. 10			Горизонтальные распорные балки
Жилой дом, Рыбацкий пр.,		12-20	Г рунтовые бермы и подкосы, опертые на фундаментную плиту
Жилой дом, ул. Победы у дома 18 ГГ по Московскому пр.	Вдавливание Вибрационная		Г оризонтальные распорные балки в два яруса на промежуточных колоннах
Жилой дом, ул. Смольного, д. 4, корп. Б-2, Б-5, Б-6	Вибрационная		Горизонтальные распорные балки на промежуточных колоннах
Автомобильный завод «Магна» в пос. Шушары, Московское ш.			Горизонтальные распорные балки

Примечание : //.. L - глубина котлована и длина шпунта соответственно.

— 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.

СТО-ГК "Трансстрой"-019-2007

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

Шпунт типа "Ларсен". Применение в транспортном строительстве

Дата введения 2007-04-10

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН РОО "Научно-техническая ассоциация ученых и специалистов транспортного строительства", ОАО "Научно-исследовательский институт транспортного строительства (ОАО ЦНИИС)" (кандидаты техн. наук Н.А.Ефремов, Л.Н.Лосев, инженеры Д.М.Долганов, М.Б.Смирнов, Р.В.Ступников) по заказу ООО "Группа компаний "Трансстрой".

2 ВНЕСЕН Департаментом развития технологии и стандартизации ООО "Группа компаний "Трансстрой"

3 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ ООО "Группа компаний "Трансстрой" распоряжением от 09 апреля 2007 г. N ГК/ПН-15.

4 СОГЛАСОВАН ОАО "ЛенморНИИпроект" (исх. N ОГС от 13.02.2007 г.), Ассоциация "Гидропроект" (исх. N 3.2.4-20/284 от 28.12.2006 г.), ОАО "СоюзморНИИпроект" (исх. N 8/17 от 11.01.2007 г.), "Подводречстрой-4" Федерального агентства морского и речного транспорта Минтранса РФ (исх. N 264 от 28.12.2006 г.), ОАО "Трансмост" (исх. N 09/10-125 от 31.01.2007 г.), Департаментом капитального строительства ОАО "РЖД" (исх. N ЦУКСи-20/643 от 15.03.2007 г.)

5 Разработка стандарта организации предусмотрена статьей 13 Федерального закона "О техническом регулировании" от 27.12.2002 N 184-ФЗ .

6 Настоящий стандарт разработан в соответствии с СТО-ГК "Трансстрой"-002-2006 "Правила построения, изложения и обозначения при разработке стандартов организации Группы компаний "Трансстрой".

7 В настоящем стандарте использованы ТУ 14-102-8-03*, профили "LARSSEN" фирмы "HOESCH" (Германия) и "ESP VL" фирмы "NIPON STEEL" (Япония).
________________
* ТУ, упомянутые здесь и далее по тексту, не приводятся. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке . - Примечание изготовителя базы данных.

8 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ФГУП "Стандартинформ" 11.04.2007 г. N 200/103119 и ООО "Группа компаний "Трансстрой" 24.04.2007 г. N ГК/ 218.

9 ДЕРЖАТЕЛЬ ПОДЛИННИКА - ООО "Группа компаний "Трансстрой"

10 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на производство работ по строительству капитальных и временных транспортных сооружений различного назначения из шпунта типа "Ларсен" по ТУ 14-102-8-03 "Шпунт Л5-У. Нижнетагильский металлургический комбинат (НТКМ)".

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты и нормативные документы:

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки.

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия.

ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия.

ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация.

ГОСТ 12.3.009-76 ССБТ Работы погрузо-разгрузочные. Общие требования безопасности.

ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения.

ГОСТ 17.4.3.02-85 Охрана природы. Почвы. Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ.

ГОСТ 17.5.3.04-83 Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.

ГОСТ 17.5.3.06-85 Охрана природы. Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ.

ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.

СНиП II-23-81 Стальные конструкции.

СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.

СНиП 3.01.04-87 Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения.

СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты.

СНиП 3.04.03-85 Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

СНиП 3.07.02-87 Гидротехнические морские и речные транспортные сооружения.

СНиП 12-01-2004 Организация строительства.

СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.

СП 53-101-98 Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций.

ВСН 34-91 Правила производства и приемки работ на строительстве новых, реконструкции и расширении действующих гидротехнических морских и речных транспортных сооружений.

ТУ 14-102-8-03 Шпунт Л5-У. Нижнетагильский металлургический комбинат (НТКМ).

При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты".

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 анкерная крепь: Крепь из металлических стержней, расположенных в грунтовом массиве, скрепляющая и удерживающая грунты от обрушения.

3.2 анкерная свая (плита): Свая (плита), закрепленная в грунтовом массиве и служащая для удерживания шпунтовой стенки и анкерной крепи.

3.3 больверк: Шпунтовая стенка морского или речного причального сооружения в виде забитых шпунтовых свай, связанных поверху специальной конструкцией.

3.4 вибропогружатель: Строительная машина виброударного действия для погружения шпунтовых свай в грунтовый массив.

3.5 грунтовый массив: Массив грунта, обеспечивающий общую устойчивость шпунтовой стенки по схеме глубинного сдвига и вращательного перемещения.

3.6 заанкерованная шпунтовая стенка: Стенка из шпунтовых свай, снабжённых одним или несколькими ярусами анкерной крепи.

3.7 незаанкерованная шпунтовая стенка: Стенка из шпунтовых свай без анкерной крепи.

3.8 свайный молот: Строительная машина ударного действия для забивки шпунтовых свай в грунтовый массив.

3.9 шпунтовые работы: Совокупность технологических операций (работ), выполняемых со шпунтовыми сваями при возведении шпунтовой стены.

3.10 шпунтовая свая (шпунтина): Отдельный монтажный элемент шпунтовой стены, стальной шпунт типа "Ларсен".

3.11 шпунтовая стена: Сплошная тонкая вертикальная или наклонная стена из забитых в грунт шпунтовых свай (шпунтин); предназначена для восприятия, в основном, горизонтальных нагрузок и, прежде всего, давления находящегося за ней грунта.

3.12 ПОС: Проект организации строительства.

3.13 ППР: Проект производства работ.

4 Классификация (Основные параметры и размеры)

4.1 Стенка из стального шпунта типа "Ларсен" с анкерным креплением (рисунок 1) предназначена для удерживания грунтового массива от сдвига или его вращательного перемещения. Стенка состоит из шпунта типа "Ларсен", "шапочного" или колесоотбойного бруса, распределительной балки, анкерных тяг и анкерных свай.

Рисунок 1 - Шпунтовая стенка из шпунта "Ларсен" с анкерным креплением

1 - массив грунта; 2 - шпунт типа "Ларсен"; 3 - шапочный брус; 4 - распределительная балка; 5 - анкерная тяга; 6 - анкерная свая

4.2 Заанкерованная стенка из шпунта типа "Ларсен" снабжена анкерными устройствами, препятствующими перемещению верхнего конца шпунта. Конструкция заанкерованной стенки может иметь один или несколько ярусов анкеров.

Глубина забивки и сечение шпунта, конструкция анкерной крепи, анкерных свай и число ярусов анкеров принимается в соответствии с проектом.

Наиболее распространены стенки из шпунта типа "Ларсен" с одним ярусом анкеров, возводимые при глубине водотока 5-14 м.

4.3 Безанкерная стенка (рисунок 2) имеет более простую конструкцию. Стенка состоит из забитого в грунт ряда шпунтин, верх которых объединён шапочным брусом.

Свободную высоту безанкерной стенки и глубину забивки шпунта определяют расчётами, в соответствии с требованиями проекта. В ординарных условиях свободная высота безанкерной стенки не превышает 6,5 м.

Рисунок 2 - Шпунтовая стенка из шпунта типа "Ларсен"

1 - массив грунта; 2 - шпунт типа "Ларсен"; 3 - шапочный брус

4.4 Шпунт изготавливают длиной от 6 до 24 м. Для производства шпунта используют углеродистую сталь с пределом текучести до 420 МПа и нормируемой ударной вязкостью при температуре минус 40 °С.

4.5 Шпунт изготавливается на Нижнетагильском металлургическом комбинате.

4.6 Сортамент и характеристики шпунта типа "Ларсен" и шпунтовых стен приведены в приложении А.

4.7 Отечественные шпунтовые стенки, выполненные из горячекатаного корытного шпунта типа "Ларсен", не уступают аналогичным зарубежным профилям "LARSSEN" фирмы "HOESCH" (Германия) и "ESP VL" фирмы "NIPON STEEL" (Япония), что подтверждают результаты сравнительного анализа, приведенные в Приложении Б настоящего Стандарта.

4.8 Сравнительные характеристики шпунтовых стен из шпунта типа "Ларсен" приведены в приложении Б.

5 Транспортирование и хранение шпунта, анкерных тяг и свай

5.1 Шпунт типа "Ларсен", анкерные тяги и сваи могут перевозиться транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозок, действующими на транспорте конкретного вида.

5.2 В пределах акватории шпунт типа "Ларсен", анкерные сваи и тяги следует транспортировать на палубных баржах, понтонах, имеющих необходимую плавучесть и остойчивость, проверенных расчетом на восприятие сосредоточенных нагрузок от массы шпунта. Разрешается транспортировка шпунта на палубе плавкранов на расстояние до 4 км по защищенной от волнения акватории.

5.3 Транспортирование и хранение шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай в части воздействия климатических факторов внешней среды должно соответствовать требованиям ГОСТ 15150-69 . Допускается хранение шпунта, анкерных свай и тяг на открытом воздухе.

5.4 Шпунт типа "Ларсен" допускается хранить в штабелях, высота которых исключает остаточные деформации конструкций.

5.5 При хранении, погрузке, транспортировке и разгрузке шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай должны применяться подкладки и строповочные устройства, исключающие остаточные деформации и повреждения замков и обеспечивающие сохранность их формы.

5.6 При хранении шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай должна быть обеспечена хорошая видимость маркировки конструкций. По желанию заказчика могут быть нанесены следующие типы маркировки:

- цветные маркировки в голове каждой шпунтины, определяющие профиль, длину и марку стали;

- наклейки, содержащие название заказчика, место назначения, номер заказа, тип и длину профиля.

5.7 Размеры проходов и проездов в месте хранения конструкций между штабелями или отдельными конструкциями должны соответствовать требованиям строительных норм.

6 Приемка, подготовка и складирование шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай

6 Приёмка, подготовка и складирование шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай

6.1 Каждая партия шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай, поступившая на строительную площадку, должна сопровождаться документацией (паспортом) согласно требованиям СНиП 12-01-04 , ВСН 34-91 , ГОСТ 7566-94 , ТУ и иметь сертификаты соответствия, отвечающие требованиям Федерального Закона "О техническом регулировании" (N 184-ФЗ, глава 4).

6.2 Документ (паспорт) о качестве шпунта типа "Ларсен", анкерных тяг и свай должен содержать:

- наименование предприятия-изготовителя, его адрес и товарный знак;

- обозначение шпунта, анкерных свай и тяг;

- номер паспорта и дату его составления, информацию о марке стали шпунта, анкерных тяг и свай;

- параметры изделий;

- тип антикоррозийного покрытия и его характеристики;

- количество поставленных изделий;

- паспорт, подписанный начальником ОТК или другим ответственным представителем предприятия-изготовителя;

К документу о качестве прилагаются:

- исполнительные чертежи отгружаемых изделий;

- ведомость документов о качестве материалов, применяемых для изготовления изделий;

- копии или номера дипломов (удостоверений) о квалификации газорезчиков и сварщиков, изготовивших изделия;

- ведомость результатов контроля качества сварных соединений в изделиях.

6.3 Допускаются к приемке шпунт и анкерные тяги, если их размеры и формы профилей отличаются от проектных в пределах, указанных в соответствующих ТУ и нормативных документах.

6.4 Защитное антикоррозийное покрытие шпунта анкерных тяг и анкерных свай должно иметь не более двух отслоений площадью поверхности до 20 см на 1 м. Отклонения по толщине защитного покрытия не должны превышать ±10%. При проверке качества защитных покрытий рассматриваются документы, характеризующие составляющие компоненты в отношении соблюдения сроков их годности.

6.5 Для электрической сварки шпунта, анкерных тяг и свай на строительной площадке следует применять сварочные материалы в соответствии с требованиями проекта и СНиП II-23-81 .

6.6 Сварные соединения надлежит выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 14771-76 .

6.7 Сварочные стыки шпунта типа "Ларсен" выполняют в соответствии с проектом из условия обеспечения равнопрочности стыкового соединения основному сечению. Сварочные стыки соседних шпунтин допускается иметь не ближе 2 м один от другого, при этом напряжения на данном участке не должны превышать 50% расчётных.

6.8 Перед погружением на всех шпунтинах проверяют геометрические размеры замковых соединений, прямолинейность формы и возможность взаимного беспрепятственного прохождения соседних замковых соединений.

6.9 Геометрические размеры замков шпунта рекомендуется проверять на стенде и с применением шаблонов длиной не менее 2 м. Выявленные дефекты замков шпунта типа "Ларсен" (изгибы, вмятины) надлежит исправлять механической правкой. Для одной шпунтины допускается замена одного дефекта замка на участке длиной не более 0,5 м.

6.10 На каждой шпунтовой свае должен быть нанесён несмываемой краской порядковый номер, указана длина и глубина погружения сваи в грунт по проекту.

6.11 Шпунт типа "Ларсен" обычно поставляется без монтажных отверстий. При необходимости шпунтовые сваи могут быть снабжены монтажными отверстиями по центральной линии сваи. Монтажное отверстие шпунтовой сваи типа "Ларсен" стандартного размера имеет диаметр 50 мм и выполнено в 250 мм от торца на продольной оси корытного профиля.

6.12 Все подъёмно-транспортные операции надлежит выполнить в соответствии с требованиями ППР, соблюдая меры предосторожности против повреждения антикоррозийного покрытия, замков и возникновения прочих дефектов элементов конструкции.

Перевод элементов шпунтовых стен из горизонтального положения в вертикальное должен осуществляться с помощью траверс.

6.13 Места складирования запаса элементов необходимо выбирать возможно ближе к копрам или кранам. Элементы следует перекладывать в штабели с таким расчётом, чтобы не производить перекантовку при строповке.

Места складирования элементов шпунтовой стены должны быть удобными для проезда кранов и транспортных средств и производства погрузо-разгрузочных работ.

7 Подготовительные работы

7.1 Сооружения с применением шпунта типа "Ларсен" следует возводить в соответствии с требованиями рабочей документации, СНиП 3.01.01-85 , СНиП 12-01-04 , ВСН 34-91 , ПОС, ППР, а также настоящего стандарта организации. Все отступления от проектной документации должны быть предварительно согласованы с проектной организацией.

7.2 Погружению шпунта типа "Ларсен" должно предшествовать выполнение и принятие по акту следующих работ:

- проверка наличия комплекта проектно-сметной документации на объекте; ознакомление ИТР и рабочих с проектной документацией по возведению шпунтовой стены и ППР;

- разбивка и закрепление главных осей сооружения, вынос в зону работ высотного репера, создание строительной сети, закрепление в натуре границ строительной площадки;

- приёмка (входной контроль) шпунта типа "Ларсен" и других элементов шпунтовой стены и соответствующая подготовка их к погружению;

- подготовка и опробование механизмов и машин (грузоподъёмных средств, молотов, вибропогружателей) и вспомогательных устройств (шаблонов, направляющих, кондукторов), предусмотренных к использованию на строительстве шпунтовой стены;

- промеры глубин на строительстве причального сооружения в зоне возведения шпунтовой стены с целью проверки соответствия подводного откоса проекту и уточнения объема работ по засыпке застенного пространства. В случае значительного отклонения фактического профиля откоса от проектного необходимо привести его в проектное положение дополнительной разработкой или досыпкой грунта;

- подготовка грунтового основания (снятие и складирование растительного слоя), обследование (в том числе геофизическими методами и т.п.) грунтового массива на наличие камней и валунов в створе погружения шпунта и анкерных свай (если они приняты в проектной документации в виде стальных труб);

- водолазное обследование дна акватории у причала с целью выявления и удаления предметов, которые могут препятствовать погружению шпунта и анкерных свай;

- устройство в соответствии с ППР подъездных дорог, площадок складирования, линий электроснабжения, наружного освещения строительной площадки, служебно-бытовых помещений и спасательного поста.

7.3 При возведении шпунтовой стены в морских условиях, на реке или другом водном объекте дно акватории обследуют силами водолазов или иными методами: подводными телевизионными установками и тому подобным оборудованием. В случае обнаружения каких-либо предметов, препятствующих погружению шпунта в грунт, выполняют мероприятия по устранению этих препятствий.

7.4 Пробное погружение и извлечение шпунта типа "Ларсен" (если оно предусмотрено в проекте) выполняют по программе, составленной проектной организацией, с целью отработки технологии производства работ, уточнения конструкции строповочных устройства, кондукторов, шаблонов, режима работы основного и вспомогательного оборудования, определения длины и несущей способности свай типа "Ларсен".

8 Выбор оборудования для погружения шпунта и анкерных свай

8.1 Способ погружения шпунтовых свай типа "Ларсен" и применяемое оборудование должны соответствовать решениям ПОС, ППР и проектной документации для данного сооружения и указаниям настоящего Стандарта. Погружающее оборудование следует выбирать, руководствуясь принятым методом производства работ, указаниями проектной документации, местными технологическими и природными условиями настоящего раздела Стандарта.

8.2 Комплект оборудования для возведения шпунтовой стены выбирают на основе результатов анализа исходных данных, основными из которых являются:

- назначение шпунтовой стенки, требования к обеспечению её безопасности, временные и эксплуатационные нагрузки;

- инженерно-геологические условия на площадке строительства;

- характеристики шпунтовых свай типа "Ларсен", в том числе длина, площадь поперечного сечения;

- гидрометеорологические условия (глубина воды, скорость течения, колебания уровня воды, роза ветров, защищённость акватории от волнения);

- местные технические условия (наличие оборудования, электроэнергии, транспортных путей и т.п.);

- принятая технология производства работ (последовательность забивки шпунта, время выполнения работ и т.п.).

8.3 При возведении сооружений, содержащих шпунтовые стены, шпунт типа "Ларсен" погружают в грунт молотами или вибропогружателями. Допускается также комбинированная схема погружения шпунта в грунтовый массив (вибропогружение с добивкой молотом).

8.4 Тип молота для забивки шпунта типа "Ларсен" и анкерных свай следует выбирать в соответствии с указаниями СНиП 3.02.01-87 (Приложение 5) и Приложения В настоящего Стандарта.

Тип вибропогружателя для погружения шпунта типа "Ларсен" и анкерных свай следует выбирать в соответствии с указаниями СНиП 3.02.01-87 (Приложение 6) и Приложения Г настоящего Стандарта.

8.5 Критерием правильности выбора погружающего механизма является успешное пробное погружение не менее трех шпунтовых свай типа "Ларсен" в наиболее характерных пунктах площадки возведения сооружения.

8.6 В случае тяжелых условий погружения шпунтовых свай типа "Ларсен" и анкерных свай (отказ при забивке менее 0,2 см или скорость вибропогружения менее 2 см/мин) необходимо осуществлять дополнительные мероприятия, облегчающие погружение шпунта, в том числе подмыв шпунтовых свай, устройство грунтовой прорези.

9 Погружение и извлечение шпунта и анкерных свай

9.1 Шпунт типа "Ларсен" при возведении шпунтовой стенки сооружения следует погружать с применением направляющего устройства, конструкцию которого разрабатывают в зависимости от типа сооружения, местных условий, ПОС и ППР.

В качестве направляющей при сооружении шпунтовой стены рекомендуется использовать устройство (рисунок 3) в виде двух параллельных балок, расставленных на расстояние (Приложение А) плюс зазор не более 0,01-0,02 м. Балки направляющих изготавливают из профильной стали и крепят болтами к уже забитым шпунтовым сваям, а спереди - к временным вертикальным сваям или специальным переставным опорам.

Рисунок 3 - Инвентарные подмости-кондуктор для забивки шпунта типа "Ларсен"

1 - направляющие шпунтины; 2 - маячные сваи; 3 - забитый шпунт типа "Ларсен", 4 - деревянные предохранители; 5 - деревянные подмости, 6 - перильное ограждение; 7 - крепление направляющих

Рисунок 4 - Устройство для защиты анкерных тяг и шпунта и направляющий экран для отсыпки каменной призмы

1 - шпунт типа "Ларсен"; 2 - распределительный пояс; 3 - анкерная тяга; 4 - защитная конструкция; 5 - направляющий экран; 6 - деревянные насадки; 7 - анкерная свая

Плавучие направляющие, как правило, закрепляются не менее чем на четырёх прикольных сваях. Величина их предельного перемещения не должна превышать 0,02 м.

Если длина шпунтовой сваи типа "Ларсен" при забивке превышает в два раза расстояние от дна акватории до направляющих, их устраивают в два и более яруса. Расстояние между ярусами принимают не менее 3 м.

Для обеспечения сохранности антикоррозийного покрытия каждую шпунтовую сваю при погружении надлежит оснащать переставными обрезиненными роликами.

9.2 Шпунтовые сваи типа "Ларсен", как правило, погружают захватками. Длина захватки зависит от производительности оборудования и гидрологических условий на площадке строительства и определяется в проектной документации.

9.3 При погружении первой шпунтовой и анкерной сваи необходимо особое внимание уделять соблюдению вертикальности или заданного наклона. Правильность забивки шпунтовой и анкерной сваи контролируют в двух плоскостях и в последующем контроль повторяют не реже, чем через каждую вторую шпунтину или анкерную сваю.

9.4 При наличии слабых грунтов в грунтовом массиве и в основании шпунтовой стенки возможен уход ранее погруженной шпунтовой сваи ниже проектной отметки. Для предотвращения этого явления шпунтины, погруженные до проектных отметок, рекомендуется объединять с помощью сварки.

9.5 Более мощное оборудование для забивки шпунта или дополнительные средства, например, подмыв, следует применять, если шпунтина не достигает проектной отметки. При этом предпочтение следует отдавать молоту с более тяжёлой ударной частью.

9.6 При погружении шпунта и анкерной сваи вибропогружателем необходимо обеспечить жесткую и постоянную связь шпунтины и вибромашины. Для погружения шпунтовых свай типа "Ларсен" предпочтение следует оказывать вибропогружателям с гидравлическими наголовниками.

9.7 В процессе вибропогружения шпунта следует осуществлять контроль за положением каната и крюка крана, на котором подвешен вибропогружатель.

При работе с вибропогружателем, оснащенным амортизатором, скорость спуска крюка крана должна исключать зависание вибромашины.

При работе с вибропогружателем без амортизатора скорость спуска крана не должна являться причиной торможения погружения шпунтовой сваи.

9.8 При погружении шпунтовых свай типа "Ларсен" вибропогружателем, снабжённым амортизатором, недопогружение шпунтин может быть устранено путём одно-двукратного подъёма шпунтины на 0,5-1 м и последующего погружения.

Если недопогружение вызвано встречей шпунта с препятствием, процесс погружения следует прекратить и решать вопрос совместно с представителем проектной организации.

9.9 При производстве работ по погружению шпунтовых свай типа "Ларсен" и забивке анкерных свай следует вести журнал погружения шпунтовых и анкерных свай. По данным журнала составляется сводная ведомость погружения шпунта. К журналу следует прилагать плановые и профильные схемы проектного и фактического положения шпунтовой стены и анкерных свай.

9.10 Срезку шпунтовых свай допускается проводить только с разрешения представителя авторского надзора и (или) заказчика, о чем в журнале производства работ должна быть произведена соответствующая запись.

9.11 Забивку шпунтовых свай и анкерных свай молотами и их погружение вибропогружателями следует производить с применением специальных наголовников в виде распределительных плит, снабжённых в верхней части кольцевой обоймой для размещения в ней амортизатора, а в нижней части - системой выступов для фиксации головы шпунтовой сваи и определения положения относительно молота.

Наголовник предназначен для равномерного перераспределения нагрузки на шпунтовую сваю при ударе молота и для смягчения ударного импульса.

9.12 Плановые размеры плиты наголовника и её нижняя поверхность должны обеспечивать плотный контакт с торцовой поверхностью шпунта по всей площади.

9.13 Амортизатор изготавливают из цельного бруска ствола дерева, из резины или набирают по высоте из отдельных элементов квадратного сечения.

Ориентировочный срок службы амортизатора из твердых пород древесины - до 8000 ударов, и до 5000 ударов при его выполнении из сосны.

9.14 Минимальный отказ шпунтовой и анкерной сваи при забивке должен составлять 0,2 см, но не менее приведенного в паспорте фирмы-изготовителя молота и в инструкции по его эксплуатации.

9.15 Подмыв облегчает условия погружения шпунтовых и анкерных свай до проектных отметок. Этот метод допускается к применению на площадке строительства, если расстояние между шпунтовой стенкой и существующими сооружениями составляет не менее двукратной глубины погружения шпунтовых свай.

9.16 Применение подмыва наиболее эффективно в сочетании с вибропогружением шпунтовых свай. Параметры подмыва следует определять на основе соответствующих гидравлических расчётов с учётом скорости размыва грунта и расхода воды для его гидротранспорта.

9.17 Для извлечения шпунтовых свай типа "Ларсен" рекомендуется применять краны грузоподъёмностью 500 кН и более, краны, оснащенные вибропогружателями, шпунтовыдергиватели ударного действия, молоты двойного действия.

Рекомендуется также комбинированный способ выдергивания шпунтовых свай типа "Ларсен" в сочетании с подмывом.

9.18 Сопротивление грунта при выдергивании шпунтовых свай типа "Ларсен" слагается из сопротивления в замках, веса шпунта и трения по боковой поверхности и в замках.

Эффективность выдергивания шпунта повышается при предварительном промачивании грунтового массива на участке работ.

10 Водоотвод и устройство дренажа

10.1 Для повышения надежности работ на этапах возведения и эксплуатации шпунтовых стен должен выполняться комплекс мероприятий по организации отведения поверхностных и грунтовых вод с площадки строительства.
автоматически обновлена

Шпунт Ларсена используется в промышленном строительстве на протяжении более сотни лет. Компактный профиль с округлыми кромками в форме желоба представляет собой металлическую сваю для укрепления разнообразных строительных конструкций, превышающих ее во много раз. Шпунты надежно соединяются замками, обеспечивая герметичность, а устойчивость к коррозии и прочность делает их незаменимым элементом в строительстве.

Для забивки шпунтов используются различные технологии , такие как:

Выбор конкретной технологии определяется геофизическими особенностями и местоположением стройплощадки.

Технологии забивки шпунтов

Вибрационный и виброударный способы

Шпунтовое ограждение такими способами производят на песчаных и мягких грунтах при помощи вибропогружателей (электромеханических машин вибрационного действия).

Ограждение котлована вибрационными методами забивки наиболее эффективно на водонасыщенных несвязных грунтах. Более универсальный виброударный метод погружения осуществляется при помощи вибромолотов, в зависимости от вида привода они бывают с двигателем внутреннего сгорания, пневматические, электрические, гидравлические.

Вдавливание и вибровдавливание

Установки, воздействующие на сваю массой или одновременно и массой, и вибрацией, обычно состоят из двух механизмов, которые оборудованы опорной плитой, наголовником, направляющей рамой, передающими давление и вдавливающим полиспастом. Плюсом такого способа является легкость монтажа на стройплощадке, а минусом – малая маневренность и, следовательно, низкая производительность.

Более эффективным оказывается метод вибрационного вдавливания шпунтов. Воздействие вибропогружателя и лебедки агрегата приводит к погружению шпунта Ларсена за счет массы вибропогружателя, собственной массы, массы трактора, которая передается на сваю вдавливающим канатом. Одновременно с этим на шпунт воздействует вибрация от низкочастотного погружателя с подрессорной плитой.

Смотрите так же:

Погружение шпунтов завинчиванием

Этот метод наиболее эффективен для создания фундаментов для мачт линий электропередач, он осуществляется при помощи механизмов, оснащенных четырьмя выносными опорами (аутригерами), приводом вращения и наклона, гидросистемой, пультом управления и вспомогательным оборудованием.

Эти машины втягивают винтовую сваю вместе с инвентарной металлической оболочкой внутрь и погружают ее в грунт под заданным углом. Вращение во время погружения комбинируется с осевым усилием.

Технология погружения подмывом

Перед началом погружения грунт взрыхляется и отчасти вымывается струями воды из укрепленных на шпунте трубок. В этом случае у острия сваи уменьшается сопротивление грунта, стальной шпунт размывается водой. При необходимости подмывные трубки располагаются сбоку или по центру, при боковом расположении они могут быть деформированы или заполнены грунтом.

При этой технологии важно контролировать равномерность размыва, чтобы шпунты не отклонялись от проектного положения. Вода в трубки подается под давлением от 0,5 МПа. Эта технология неприменима при угрозе просадки построек, находящихся поблизости.

Нормативные документы

Как и все остальные строительные процессы, забивка шпунтов выполняется в полном соответствии с нормативными документами, в которых описаны основные правила по проведению и приемке работ. Организация процесса погружения шпунтов в обязательном порядке должна быть описана в технологической карте и ППР – проекте на производство работ, который детально изложен в СНиП 3.01.01 - 85 и вспомогательном пособии к этому документу.

Значительное количество справочников, нормативов и законов представлено на портале «Помощь по ГОСТам » (сайт гостхелп ру).

Наиболее востребованными при составлении сметы , проектной документации, ведения журналов являются:

СНиП 3.02.01 - 87 и СП 45.13 330-2012 «Земляные сооружения, фундаменты и основания»
СП 50.101-2004 «Проектирование и устройство фундаментов и оснований зданий и сооружений» и другие документы

Необходимо отметить, что производство шпунта Ларсена и шпунтовых ограждений должно выполняться в полном соответствии с ГОСТом Р 53 629-2009 , в котором указаны все стандарты, параметры материалов, оборачиваемость изделия.

Технология шпунтового ограждения котлована

Шпунтовые ограждения используются для того, чтобы оградить котлованы. Они представляют собой стальные либо деревянные забитые в грунт сваи.

Эти ограды используются лишь в тех случаях, когда нет возможности проводить работы в котлованах, расположенных в откосах. Шпунтовые ограждения надёжно защищают грунт, не позволяя ему обрушиться во время сооружения даже самых серьёзных конструкций.

Виды ограждений данного типа

Обычно их разделяют на несколько видов:

Шпунт Ларсена можно по праву считать самым применяемым на практике. Этот шпунт выполнен в виде профиля из высококачественного металла. Он имеет желобообразную форму, а концы его закруглены. Их ещё называют «замками» из-за того, что соединяясь, они надёжно защищают грунт в котловане от оползней и похожих явлений во время проведения строительства.
Эти профили образуют своеобразную стену, которая послужит надёжной защитой во время постройки мостов, дамб, причалов и других видов работ, нуждающихся в ограждении.
Обыкновенные железные шпунты . Так как шпунт Ларсена подразумевает собой сложную конструкцию и является несколько затратным, для ограждения котлованов используются более дешёвые аналоги.
Железные шпунты универсальны по своей натуре. После окончания стройки они извлекаются из земли и могут быть использованы при проведении другой работы. В этом и заключается дешевизна этого метода: такие шпунты не являются одноразовыми, в отличие от первого вида.
Бетонные шпунты обходятся несколько дороже железных. Их не извлекают по окончании работы, и они становятся единым целым с фундаментом будущей постройки. Такой вид практически постоянно используется во время стройки многоэтажных домов.
Деревянные шпунты хоть и экономичные, но не раз подтверждали свою бесполезность: повторное использование их невозможно.

Шпунт Ларсена

В зависимости от вида шпунтового ограждения уместным является вопрос и о способах погружения шпунта в грунт. Их всего четыре:

ударный способ (применяется вне зависимости от типа грунтов, самый универсальный, выполняется за счёт забивания свай в грунт молотами);
вибрационный способ (сваи погружаются в грунт с помощью вибропогружателя). Этот способ является незаменимым при работе с сухим, песчаным грунтом;
вдавливание свай в землю (используется при погружении свай в почву преимущественно глинистого и жидкого типа);
способ комбинированного вибровдавливания (осуществляется за счёт смеси вибрационного способа с добавлением веса от машины, которая будет выполнять работу). Подходит для мягких и пластичных видов почвы.

Погружение шпунта в грунт

Устройство шпунтового ограждения

Устройство такого ограждения будет зависеть от материала, из которого оно сооружено.

Деревянное шпунтовое ограждение используется только при уверенности, что в грунте нет камней, остатков деревьев и прочего подобного. Глубина, на которую будет забиваться ограждение, не может быть больше 6 метров. В противном случае оно может быть малоэффективным. Шпунты погружают в грунт вплотную друг к другу на всю длину. Очень важно исключить наличие даже мелких щелей. При использовании двойного ограждения ширина между шпунтами не должна превышать 1 метра.

Если шпунт погружают на дно реки, то глубина не должна быть менее чем 2 метра. Для того чтобы свести к минимуму или совсем исключить случаи вымывания засыпки, нужно позаботиться о наружном ряде шпунта, который должен быть обязательно плотным. Если глубина колышется в пределах 3-5 метров, то выемки между стенками шпунтового ограждения заполняются смесью с содержанием глины минимум в 15%.

Стальные шпунты используются для ограждения только в прочном грунте. Забивать их желательно на глубину не менее 7 метров. Стальной шпунт годится для повторного использования, если его использовать строго по назначению и извлечь сразу же по окончанию строительных работ. Забивая шпунты, нужно не забывать о плотности прилегания по всему периметру ограды. Обычно подобные ограждения размещают таким образом, чтобы уровень грунтовых вод был ниже на половину метра, а по отношению к горизонту воды – на 0,7 метров.

Шпунтовые ограждения разбираются достаточно просто: при помощи поясов-обвязок, которые размещают по периметру котлована, и распорок, расположенных на углах.

Процесс крепления происходит строго в зависимости от метода разработки грунта, а устанавливаются крепления в зависимости от глубины котлована. Для того чтобы облегчить процесс крепления, целесообразно использовать ограждения в форме цилиндра, а не прямоугольника. Они изготавливаются из стали и не имеют поперечных распорок.

С помощью математических расчётов можно легко определить, сколько поясов нужно использовать, спроектировать их конструкцию. Также необходимо определить места установки в зависимости от высоты котлована.

При установке шпунтовых ограждений нельзя забывать и о том, что они должны быть устойчивыми и прочными не только во время удаления земли и жидкости из котлована, но и во время обратной засыпки земли. Важна также устойчивость во время снятия крепления.

Ограждения, которые вбиваются в песок, должны быть устойчивы к возможности наплыва воды или грунта в котлован, потому нужно проверить, насколько глубоко забивается шпунт.

Для ограждения котлованов используют также сборные и разборные перемычки из дерева, металла или деревянно-металлические, которые располагаются по периметру крепления и указывают направление, в котором стоит погружать сваи. Такие перемычки являются одноразовыми, а потому их дно содержит деревянные или металлические отверстия для свай диаметром большим, чем диаметр свай, на 5 сантиметров. Щиты опираются на консоли дна, которое прикрепляется к перемычке так, чтобы вследствие не возникло трудностей с отсоединением перемычки, а после её можно было оставить на месте в конце всех работ. Рекомендуется полностью изолировать нижнюю часть перемычки, чтобы слой бетона и щиты имели меньшее сцепление между собой.

Фото шпунтового ограждения из труб

Что нам говорит СНиП

Основные требования СНиПа к шпунтовым ограждениям следующие:

Оснащение выбирается в соответствии с длиной свайных составляющих. Если они достигают длины в 26 метров, то необходимо обеспечить фундамент специальными отметками для шпунтов. Оснащение, используемое для забивания шпунтов, можно выбрать с помощью компьютерных программ, которые выдают результат в зависимости от теории удара волн.
Такие меры, как подмыв или лидерные скважины, не рекомендуется использовать самовольно. Они помогают облегчить погружение свай и шпунта, но их следует согласовать с организацией проектов, если скорость вибропогружения составляет менее чем 5 сантиметров в минуту или если происходит отказ элементов, менее чем 0,2 сантиметра.
Подмыв, используемый для удобного погружения шпунтов, возможен только на участках, которые располагаются вдалеке от зданий. Минимальное расстояние – 20 метров. Глубина погружения должна быть как минимум удвоенная. После того, как сваи будут погружены, подмыв нужно устранить, а шпунт погружают с помощью молотка или вибропогружателя до нужной глубины.
Если расстояние составляет менее 5 метров, то погружение сваи, достоинством 40 на 40 сантиметров, категорически запрещено. Шпунты с сечением в 1 метр и пустые круглые сваи с диаметром менее 0,7 м не допускаются до стальных трубопроводов с давлением не больше 2 МПа. Если давление выше, то сваи и шпунты стоит погружать на меньшие расстояния только при проведении обследования.
Важным этапом является и оценка опасности динамического воздействия на здания от применения вибропогружателя, необходимого для установки свай. Оценка происходит в зависимости от искажения почвы, качества технологических инструментов и приемлемости колебаний по санитарным требованиям.
Обследованию подлежат такие виды свай: длиной до 8 м, недогруженные больше, чем на 10% запланированного погружения. Выясняются причины, по которым происходит процесс затруднения спуска, и выносится вердикт об использовании иных шпунтов или использования дополнительных.
Работы, касающиеся устройства свайных оснований и свайных оград обязаны быть строго проконтролированы в соответствии с необходимыми нормами.

Технология монтажа ограждения

Монтаж в скважины труб может совершаться разными способами, но в любом из них первым этапом будет бурение литерных скважин .

Самый распространённый способ бурения – шнековый и шарочный . В этих видах стенки скважин закрепляются с помощью глинистого раствора под определённым уровнем давления. Большая плотность посадки трубы будет обеспечена благодаря глине. Цена за такой вид работы будет зависеть от глубины, на которую будут опускаться трубы, качества грунта и трудоёмкости. Качество монтажа напрямую зависит от способа погружения шпунтов.

Существуют следующие способы погружения шпунтов:

Шпунт забивают с помощью коперов. Например, маятникового копера. Но он не используется в городе из-за плотного расположения зданий.
Шпунт погружают в заранее пробуренные скважины.
Шпунтина завинчивается и вдавливается. В данном случае она представляет собой стальную трубу.
Шпунтина опускается в заранее пробуренную скважину, которую одновременно заполняют цементом.

На видео — процесс вибропогружения шпунта в грунт:

Пример расчета шпунтового ограждения

Расчёты проводятся на всех стадиях работы, чтобы достоверно убедиться в надёжности сырья и конструкции в целом.

Прочность ограды на предмет опрокидывания находят следующим образом: расчётный момент опрокидывания сил должен быть меньше, чем отношение коэффициента данных работы, делённое на коэффициент надёжности по назначению и умноженное на расчётное мгновение удерживающих сил.

Для того чтобы проверить шпунт на твёрдость, нужно проверить стену, брёвна и обвязки .

Насколько прочна шпунтовая стенка, можно узнать таким образом: отношение момента в сечении шпунтовой стенки от расчётных нагрузок к моменту сопротивления должно быть меньше или равно расчётному сопротивлению материала обвязки, умноженному на коэффициент условий работы.

После нужно проверить прочность обвязки: отношение сжимающего усилия в обвязке к площади сечения обвязки, плюс отношение мгновения в разрезе к моменту сопротивления обвязки, должно быть меньше или равно расчётному сопротивлению материала обвязки, умноженному на коэффициент условий работы.

Далее необходимо проверить шпунт цилиндрического ограждения на разрыв замков: расчётное горизонтальное радиальное усилие в контуре ограждения обязано быть менее или равным отношению коэффициента условий работы, умноженного на расчётное сопротивление разрыву к коэффициенту надёжности.

Необходимо помнить, что количество горизонтального давления на стенку котлована можно определить только исходя из данных о грунте. Давление у песчаного и грунта из глины несколько иное.

Совершенно другая ситуация расчётов в случае погружения шпунта в песок. Нельзя забывать, что шпунтовая стенка будет воспринимать всё воздействие воды снаружи. Для проверки на прочность шпунтовую стену обсчитывают, чтобы найти изгибающие моменты и поперечные силы в балках или опорах. Если необходимо найти изгибающие моменты в опорах, то используется метод сил.

Если шпунт погружается в глину, то считается, что давление на его стенку вызвано лишь давлением воды, которая проникает на определённую глубину, которую также можно рассчитать: нужно 0,7 умножить на глубину погружения шпунта.

Глубина забивки определяется точно таким же образом, как и устойчивость стенки. Уравнение будет решаться до тех пор, пока не будет подобрана подходящая глубина погрузки.

Насколько прочна стенка ограждения, и сможет ли она выдержать давление, проверяется способом рассмотрения стенки как балки с двумя опорами или большим их количеством. Можно рассчитать давление воды и земли, если умножить их нормативные давления на коэффициенты надёжности при действующей нагрузке. Они являются неизменными величинами: 1,2 – если давление грунта активное, 0,8 – если пассивное.

Какой бы ни был результат расчётов, но глубина забивки для глинистого и песочного грунта должна приниматься не менее 2 метров, а в ограждении со слоем бетона – не менее 1 метра. Устойчивость должна проверяться предварительно, во время откачивания воды из котлована.

Главная > Утепление