Шпунтовое ограждение котлованов - устройство, виды и монтаж. Устройство шпунтового ограждения котлована из труб Методы погружения шпунта
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. |
||||||
|
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« |
||||||
|
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., |
|
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.
Для укрепления стен котлована во время строительных работ применяют разные технологии, среди которых самой распространенной является шпунтовое ограждение из труб. Использование материалов, бывших в употреблении, делает сооружение защитной конструкции намного дешевле, чем применение для этих целей специальных шпунтовых профилей.
Вид шпунтового ограждения с применением труб
Шпунтами принято называть в строительстве забиваемые сваи, которые могут быть деревянными, железобетонными или металлическими.
Суть такого укрепления заключается в том, что сначала по периметру будущего котлована на нужную глубину вбиваются шпунты (сваи), и только после этого производят выемку грунта. Благодаря этому предотвращается обрушение стен по мере его углубления, сама яма получается строго заданной правильной формы, удается избежать смещения конструкций соседних объектов.
Свойства шпунтового ограждения из труб в сравнении с другими типами конструкций
Специалисты единогласно считают единственным преимуществом такого укрепления его низкую стоимость. В отличие от более дорогих материалов, таких как шпунт Ларсена, применение труб имеет существенные недостатки :
- Их применение не позволяет получить монолитную водонепроницаемую поверхность, поэтому в строительстве гидротехнических объектов и в условиях высокого горизонта грунтовых вод ограждение не применяют.
- Из-за тонкого сечения стенок материала и большой площади вхождения в грунт при ее забивании края значительно деформируются.
- Так как элементы устройства не имеют замкового сцепления, трудно добиться их ровного вхождения в грунт, поэтому с увеличением глубины элементы ограждения будут значительно отклоняться от заданной плоскости.
Как правило, шпунтовое ограждение котлована из труб, технология которого предполагает их одноразовое, невыемное использование, одновременно служит в качестве опорных стоек для формирования опалубки для проведения бетонных работ. В этом случае применяется буро-инъекционный способ погружения свай, когда их полость заполняется водно-цементным раствором. При вытаскивании трубы освобождается большая полость, которая будет служить причиной многолетнего проседания придомных дорожек.
Способы выполнения шпунтового ограждения котлована
Вибропогружение шпунта
Самый распространенный способ монтажа шпунта – вибропогружение. Сначала бурится скважина, в нее погружается труба. Для более прочного закрепления скважину предварительно заливают песчано-цементой или глиняной смесью. Устройство шпунтового ограждения котлована из труб, преследующее цель максимальной экономии, предполагает использования метода вибропогружения как самого экономичного из существующих способов. При этом труба испытывает минимальную нагрузку при погружении, что предотвращает ее деформацию на начальном этапе.
Погружение сваи может выполняться методом завинчивания. Для этого на одном конце ее приваривают наконечник, обеспечивающий спиральное движение.
Важно! Перед забивкой свай проводят геодезические изыскания для определения свойств почвы и уровня грунтовых вод.
Забивка при использовании труб может применяться на завершающем этапе погружения для достижения нужной глубины или при отказе прохождения при вибропогружении меньше 1,5 см/мин.
Глубина забивания шпунтов должна быть выше уровня грунтовых вод. При выполнении котлованов большой глубины, шпунтовое ограждение выполняют в два яруса. При этом верхний ярус забивают на несколько метров шире проектных размеров, и когда углубление достигает 2/3 длины забитых свай, вбивают второй ярус, по нужному размеру.
В глубоких котлованах применяют крепление грунтовыми анкерами
- С применением подкосов. Параметры подкосов рассчитывают в каждом случае отдельно.
- Анкерное крепление с дополнительными сваями и тягами. Его применяют в тех случаях, когда крепление изнутри будет мешать проведению работ. Чтобы не мешать движению, тяги утапливаются в грунт.
- Анкерное крепление с бурением дополнительных свай наискосок в стену.
- Консольное крепление. При этом свая удерживается за счет глубокого вхождения в грунт, когда глубина котлована не превышает 2/3 ее длины. Пределы глубины с применением такого способа крепления, выполненных буронабивным методом, составляет 10 м.
- Распорное крепление с применением распорных рам или телескопических трубчатых распорок.
Варианты крепления
По мере углубления за установленные сваи закладываются деревянные бруски, формируя сплошную стенку, или забирку.
Основные правила выполнения шпунтового укрепления
Для выполнения ограждения используют трубы большого диаметра, начиная от 219 мм и заканчивая 630 мм. Перед началом работ производят разбивку осей котлована путем выноса проектных размеров в натуру. Во время забивки опор нужно постоянно контролировать их вертикальное положение. При забивке рекомендуется применение деревянных наголовников. СНиП допускает максимальное отклонение верха сваи от плоскости ограждения в 15 см. Опорные столбы могут раскрепляться горизонтальным поясом, если глубина превышает 4 м. Такие пояса делают из двутавровой балки. Для равномерной нагрузки между каждой сваей и поясом вставляют клинья. Подкосы и распорки крепятся к балкам пояса. При глубине более 10 м делают два и более пояса, причем верхний должен быть не ниже 1 м от верха котлована.
Важно! При необходимости выемки свай для их многократного использования важно соблюдать безопасный порядок демонтажа подкосов и распорок.
Для предотвращения коррозии металлические сваи иногда покрывают специальными грунтовками.
По окончании работ по выполнению шпунтового ограждения составляется акт разбивки осей его и котлована, исполнительная съемка, акт приема работ.
Расчет шпунтового ограждения котлована из труб производится при помощи специальных программ, которые в силу дороговизны могут себе позволить крупные специализированные организации. Одна из простейших, программа СпИн, рассчитывает соотношение диаметра сваи, глубины ее забивки и параметры подкосов и распорок. Ручной подсчет займет много времени и требует глубоких знаний.
Скриншот СпИн
Технология выполнения шпунтового укрепления котлована требует применения специального оборудования и знания правил расчета конструкции, что обеспечивает ее прочность и безопасность. Поэтому поручать ее нужно специалистам, имеющим лицензии на проведение таких работ и выпуск официальной документации.
Цена
Стоимость услуг по изготовлению шпунтового ограждения котлована из труб приведена в таблице.
Фирма « СтройАльянсГрупп »
Для многих строительных участков шпунтовое ограждение котлована – жизненно необходимое условие нормального проведения цикла нулевых работ.
любого типа (в том числе шпунт Ларсена), обеспечивая тем самым, надежную защиту котлована от осыпания грунта и оползней. Наша мобильная и высоко проходимая техника способна работать даже в стесненных условиях плотной застройки, где без устройства шпунтовых ограждений вообще невозможно проведение работ.
Зачем необходимо шпунтовое ограждение котлованов
Необходимость в обустройстве шпунтового ограждения котлована диктуется несколькими факторами, ключевой из которых - требования техники безопасности при проведении строительных работ ниже нулевого уровня грунта.Действующие строительные нормы определяют максимально возможную глубину котлованов и траншей, в которых можно работать без дополнительного укрепления стенок:
- В условиях песчаной почвы, не обладающей жесткими структурными связями, глубина котлована без шпунтового ограждения не должна превышать 1 м;
- Котлованы в супесях - до 1.25 м;
- Котлованы в глинистой почве и суглинках - 1.5 м;
- Котлованы в высокоплотных грунтах - 2 м.
Рис
Важно : особенно важным является применение шпунтовых ограждений при разработке котлованов с наклонным стенками, поскольку вероятность осыпания почвы на откосах максимальна.
Также шпунтовые стенки рационально применять в качестве альтернативы водопонижающим работам, поскольку обустройство ограждения из стального шпунта, подлежащего повторному использованию, является более эффективным и экономически рентабельным методом.
Замкнутая шпунтовая стенка является полностью герметичной конструкцией - ограждение не пропускает воду в котлован, тем самым препятствуя его затоплению.
Рис
Особенности создания шпунтового ограждения
Шпунтовые работы относятся к одним из самых важных строительных процессов, поэтому выполнять их должны исключительно профессионалы. Укрепление котлована шпунтом требует строгой последовательности действий и привлечения специального оборудования и техники. Уплотнение грунта будет надежным лишь при условии соблюдения всех технологий - это необходимое условие для целостности и надежности постройки. При необходимости крепление траншеи шпунтом может быть выполнено на временной основе.
Рис: Ограждение территории стройки шпунтовым ограждением
При выборе технологии и типа ограждения котлованов на строительной площадке учитываются:
- габариты котлована
- ксплуатационные условия
- свойства грунта, на котором осуществляется строительство.
Для успешного последующего проведения строительных работ очень важно, чтобы созданием шпунтового ограждения котлована занимались специалисты, способные произвести точные расчеты. Аналогичные требования применяются и при выполнении работ по укреплению берега пластиковым шпунтом.
Полезная для Вас информация:
Шпунтовое ограждения, в зависимости от особенностей работы в грунте и применения дополнительных фиксирующих элементов, классифицируются на следующие группы:
- Независимые стенки, устойчивость которых в грунте достигается исключительно за счет сопротивления почвы. Независимые стенки не укрепляются дополнительными элементами, такой вариант ограждений применяется при обустройстве котлованов в высокоплотных грунтах;
Рис
- Шпунтовые стенки, укрепленные поперечными распорками, в качестве которых используются стальные трубы . Данный способ укрепления реализуется при ограждении глубоких, но узких котлованов. Трубы фиксируются за счет давления противоположных стенок, вертикальные подпорки не применяются;
Рис
- Шпунтовые стенки, укрепленные с помощью анкерных свай. Используются для ограждения глубоких котлованов (свыше 7 м), разрабатываемых в условиях низкоплотного грунта, несущей способности которого недостаточно для получения требуемой устойчивости шпунтовой стенки. В качестве анкеров применяются винтовые сваи, которые погружаются с шагом 3-4 м.на расстоянии 5 м. от стенок котлована по его периметру. После завинчивания ограждение привязывается к сваям с помощью стальных тросов.
Рис
Важно : в почве, обладающей высокой плотностью, для ограждение котлована используется плоский, зетовый либо корытообразный шпунт. В низкоплотной почве чаще применяются шпунтовые трубообразные сваи, которые, за счет большего диаметра, имеют лучшую устойчивость в грунте.
Используемая техника
Погружение шпунта может осуществляться с применением нескольких технологий, для реализации которых используются разные виды спецтехники.Для статического погружения шпунта привлекаются мобильные вдавливающие установки, оборудованные гидравлическим узлом, который обжимает шпунтину и перемещается в низ по направляющим рамам, тем самым погружая ее в почву.
Рис
Для ударного и вибрационного погружения применяются копровые машины - установки на колесной либо гусеничной самоходной базе. При реализации технологии ударной забивки копры комплектуются навесными дизельными или гидравлическими молотами, при осуществлении вибрационного метода -вибропогружателями .
Важно : наиболее экономически выгодным и быстрым в реализации способом погружения шпунта является забивка, однако данный метод не может быть реализован в условиях плотной городской застройки, поскольку в процессе работы ударных молотов возникают сильные динамические воздействия на фундаменты близстоящих зданий, которые могут стать причиной их деформации.
Важно : работам по обустройству шпунтового ограждения должны предшествовать расчеты, направленные на определение требуемой устойчивости стенки к давлению грунтовых масс. На основании расчетов подбираются размеры используемого шпунта, глубина его погружения и необходимость применения фиксации стенки анкерами.
Рис
Монтаж шпунтового ограждения выполняется в следующей последовательности:
- Доставленный на объект шпунт разгружается стреловым краном и складируется по расходным складам по периметру котлована;
- Производится разметка шпунтовой стенки;
- Копровая установка перемещается на место монтажа, вспомогательный персонал фиксирует на шпунтине захватный механизм и копр подтягивает шпунт к точке погружения;
Рис
- Осуществляется строповка шпунта крановой лебедкой копра, после чего конструкция устанавливается в забивочное положение;
- Шпунт сопрягается с наголовником молота, затем проверяется вертикальность его положения и молот начинает наносить по шпунтине удары, под воздействием которых конструкция погружается в почву на проектную глубину.
Аналогичным образом создается вся шпунтовая стенка пока ограждение не сомкнется вокруг котлована.
Рис
Устройство шпунтового ограждения сплошной стенкой позволяет не только избежать осыпаний и оползней , но и обеспечить защиту от грунтовых и паводковых вод.
В условиях, когда недопустима вибрация грунта, способная повредить имеющиеся неподалеку здания и сооружения, шпунтовые ограждения устанавливаются методом лидерного бурения скважин под шпунты.
Ограждение котлованов: преимущества
Рассмотрим, чем выгодно отличается шпунтовое ограждение котлованов :
- ограждение котлованов – обязательное условие при строительстве по соседству с эксплуатируемыми зданиями и без применения шпунтовых свай здесь попросту не обойтись
- способность выдерживать намного большие нагрузки, в сравнении с любыми другими конструкциями бурением скважин .
Мы применяем сваебойные установки на автомобильной базе с поворотной платформой. Это обеспечивает высокую производительность бригады и короткие сроки проведения работ при неизменно высоком качестве.
Участки с ограниченным местом для маневра – для нас не помеха, а к выполнению работ мы готовы приступить уже на следующий день после получения заявки . Обращайтесь – и безопасные условия работы в Вашем котловане будут обеспечены!
Наша компания предоставляет услуги погружения шпунта -
Шпунтовое ограждение котлована представляет собой временное ограждение, которое состоит из забитых в грунт (по периметру котлована) деревянных или стальных шпунтовых свай.
Они применяются для любого типа сооружений при устройствах фундамента в случаях, когда невозможно производить разработку самих котлованов в откосах. Ограждение котлованов помогает защитить конструкции (и жизни людей) от обвала грунта.
Обратите внимание! В целях экономии средств, многие строительные организации изготавливают шпунтовые ограждения из труб.
Что касается профиля для свай из шпунта, то его изготавливают из специальной углеродистой стали марок Ст3пс и Ст3сп согласно ГОСТ 380. При покупке, обратите внимание на поверхность профиля – в местах торцовых и замковых частей не должно быть закатов, прокатных плен и раскатанных пузырей.
Технология монтажа такого ограждения подразумевает собой погружение его элементов в заранее пробуренные скважины и предварительно заполненные цементно-песчаным раствором. Получается, что в пробуренные скважины, до определенной отметки (под напором) заливается раствор и только после этого в отверстие монтируют трубы или балки.
Данная технология позволяет защитить возводимые конструкции от осыпаний грунта, а также значительно повысить несущие способности шпунта.
Варианты установки шпунта
Помимо стандартного способа заливки труб или балок, существует еще несколько видов монтажа, которые адаптированы под различные условия и типы грунта:
- Вибропогружение – при использовании данного метода, осуществляется предварительное бурение скважин под шпунты, а затем установка свай при помощи вибропогружателей. На мягком грунте лучше использовать шнековые буры. По подсчетам, цена на данный метод установки ограждений самая низкая, ввиду экономичности технологии и минимального использования технических средств;
- Закручивание – данный способ подразумевает собой погружение шпунта в грунт (на сваях установлены специальные наконечники) путем вдавливания и вращения. Этот метод востребован при наличии уже готовых, расположенных рядом сооружений. Таким образом можно предотвратить выбуривание грунта из фундамента;
Закручивание шпунта
- Ударный метод – осуществляется путем забивания свай в грунт при помощи копра. При использовании данного метода существует ряд ограничений в плотно застроенных городских районах.
В процессе разработки, стенки котлована, как правило, укрепляют забиркой, изготовленной из обрезной доски или металлического листа. Дабы попусту не расходовать материал, после обустройства ограждающей конструкции, забирку можно использовать как элемент опалубки для бетонирования подземных сооружений и конструкций.
Шпунтовое ограждение котлована с забиркой не является водонепроницаемым, поэтому при расположении грунтовых вод выше уровня дна котлована, следует позаботиться об системе водопонижения.
Предусмотрев такое ограждение, вы сможете организовать безопасный участок на строительной площадке, тем самым значительно ускорив процесс возведения здания или же сооружения.
Также, хотелось бы отметить тот факт, что использование шпунтовых свай не ограничивается укреплением одних лишь котлованов.
Они широко используются для укрепления береговых линий и траншей, нередко применяются при строительстве эстакад, мостов и путепроводов, используются для возведения ГЭС и сооружений аналогичных направлений (шлюзы, гидроузлы, причалы, больверки).
Помимо этого, шпунты применяются при строительстве складов для хранения жидких и твердых отходов промышленности.
Вообще, шпунтовые ограждения котлованов выглядят как сплошная стенка, образованная из стальных свай (шпунты типа «Ларсен», двутавровые балки, зетовый профиль, труба и плоский шпунт) путем их погружения в грунт одним из вышеприведенных способов.
По своей сути, подобная ограда водонепроницаема и служит в качестве водонепроницаемой перегородки. Но все же основная функция ограждения – предотвращение обвала грунта.
Монтаж шпунтового ограждения различных видов
Как и говорилось ранее, шпунтовые ограждения – это металлические сваи, установленные согласно проекту по краю котлована (для их сооружения обычно используется уже отработанный материал, бывший в употреблении). Наиболее часто употребляемые диаметры труб – 219, 273, 325, 377, 426, 530 и 630 мм.
Ограждение котлована по СНиП производится одним из трех вышеуказанных способов: закручиванием, вбиванием или вибропогружением свай (см.также статью ). В любом из вышеперечисленных случаев требуется предварительно пробурить литерные скважины.
Если говорить о ценах, то на территории Москвы и области наиболее доступным и дешевым вариантом является шарошечное и шнековое бурение с дальнейшим укреплением стенок скважины глинистым раствором под высоким давлением.
Обратите внимание! С помощью данных методов можно заказать скважины глубиной до 25 м! Глина, которая выпадает в осадок, в значительной степени способствует укреплению стенок и гарантирует плотность посадки трубы.
Небольшое пояснение:
- Колебание цен зависит исключительно от глубины бурения, категоричности грунта и условий работ;
- При заказе монтажных работ по установке шпунтовых ограждений, обратите внимание на тот факт, что цена указана только на работы, без учета стоимости самих труб. Прежде всего, это связано с тем, что подрядчик не знает, какие трубы вы пожелаете устанавливать в качестве шпунта, и какова их толщина стенок.
Буронабивные сваи
Буронабивные сваи представляют собой пробуренные скважины, в которые опускаются различные виды металлокаркасов. После установки их заливают: ЦПС (цементно-песчаная смесь), бетоном или цементно-водной основой под высоким давлением.
Совет! Буронабивные сваи могут состыковываться между собой при помощи буро-касательных и буро-секущих свай, которые в совокупности с простыми сваями образуют монолитную сверхпрочную конструкцию.
Что касается ценовой политики на буронабивные сваи, то тут нет однозначного ответа. Подрядчик сможет вам озвучить цену только после личного присутствия на объекте, после оценки сложности работ и типа грунта.
Обратите внимание! Помимо закачки бетона, ЦСП и цементно-водянистой основы, в основу буронабивных сваи могут вводится специальные инъекции, с помощью которых можно значительно усилить и укрепить конструкцию.
Шпунты в наклонном бурении
Если вы решили построить дом на возвышенности (холме, горе, косогоре), то вам никак не обойтись без данной строительной операции. Этот вид работ производится при помощи специальной буровой установки, способной бурить скважины под углом. Расчет шпунтового ограждения котлована производится специалистами на месте (своими руками это делать не рекомендуется, так как небольшая ошибка может привести к фатальным последствиям).
Устройство шпунтовой ограды
Итак, выше мы рассмотрели способы установки шпунтов, их виды и некоторые особенности при работе с ними. Но что они собой представляют? Как они выглядят?
Если заглянуть в старую добрую советскую энциклопедию, в раздел «устройство шпунтового ограждения котлована», вам попадется два значения слова шпунт:
- Шпунт – шпунтовая свая, которая получила в строительной практике более короткое и лаконичное название. Применяется при строительстве котлованов, траншей и гидротехнических сооружений;
- Шпунт – продольный выступ, который входит в соответствующий ему по форме паз. Служит для соединения элементов деревянных конструкций (щитов, брусьев, досок и пр.).
Знание устройства и пример расчета шпунтового ограждения котлована – пожалуй, самые важные элементы в данном деле. Вообще, шпунтовые ограждения представляют собой временные конструкции, которые формируются из забитых (в заранее пробуренные скважины) свай.
Расчет шпунтового ограждения
Итак, расчет заключается в определении необходимого сечения шпунта, в глубине забивки шпунта ниже основания котлована, а также в подборке распорок.
Существует специальная инструкция для строителей, которая поможет вам рассчитать шпунтовую ограду для различных типов почв (даже на болотистой или затопленной местности).
Обратите внимание! Если вы устанавливаете шпунтовое ограждение в супеси или песке, то помимо основных расчетов, необходимо проверить глубину забивки самого шпунта ниже дна котлована или отметку его размыва по условиям наплыва грунта в котлован при дожде или откачке из него воды.
Вывод
Аренда ограждения для стройплощадок поможет вам значительно сэкономить и при этом выполнить все требования инженеров по технике безопасности. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме. Успехов!
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
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
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"
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"
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
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
