Строительство шпунтового ограждения котлованов на слабых грунтах

Строительство любого сооружения начинается с рытья котлована. В своем первоначальном виде грунт бывает рыхлым и неплотным. При увеличении на него нагрузки от нового здания или ближайших построек грунт начинает уплотняться. В результате этого ближайшие строения могут деформироваться и даже частично разрушаться. Чтобы этого не произошло, применяют «шпунтовую стенку», или ограждение из шпунтов для котлованов.

Ограждение котлована

Ограждение котлована, отрываемого на слабых грунтах, насыщенных подземными водами, плывунами и пр., имеет вид вертикальной стенки, расположенной по периметру всего котлована. Обычно ее строят из готовых элементов (металлопроката, труб, свай, специальных конструкций – шпунтовых элементов и т. п.), забиваемых или вдавливаемых в грунт. Стены могут дополняться элементами жесткости, распорными балками и даже целыми распорными системами, забирками – элементами стены, предотвращающими прохождение грунта между сваями, и т. д.

Основное назначение ограждающих стен котлована:

  • предотвращение осыпания стен котлована или подземного сооружения, а также обеспечение их устойчивости;
  • уменьшение количества грунта, удаляемого при разработке котлована;
  • уменьшение или полное предотвращение отрицательного влияния устроенного котлована на близстоящие сооружения, здания (как соседние здания, так и подземные тоннели, и другие сооружения);
  • полная защита от поступления грунтовых подземных вод в котлован или значительное их уменьшение.

Технология применения

Сегодня остается всем меньше строительных площадок, которые обеспечивают идеальные условия для проведения строительных работ. Часто строительство ведется на сыпучих или подтопленных грунтах, в условиях возможного схождения оползней, а также негативного влияния близко расположенных рек, озер, водохранилищ и других водоемов. Чтобы обезопасить строителей и повысить устойчивость фундаментного основания используются различные технологии, в том числе шпунтовое ограждение.

По своему устройству шпунты делятся на несколько видов: пластиковые, железобетонные, металлические и даже деревянные. Вне зависимости от типа, работы по устройству шпунтового ограждения проводятся по отработанной технологии:

  • проведение разметки строительной площадки или местности для установки направляющих;
  • доставляется оборудование для бурения скважин и установки шпунтовой ограды;
  • шпунты погружаются на проектную глубину в заданном месте и дополнительно укрепляются;
  • осуществляется общее крепление конструкции по заранее подготовленному проекту.

Погружение опорных свай проводится несколькими методами. Современные буровые компании применяют как буронабивные, так и буроинъекционные технологии в зависимости от особенностей почвы, расстояния до близкорасположенных зданий, подвижки грунта и других факторов. Самым эффективным с точки зрения минимизации воздействия на окружающую территорию считается вдавливание, а также вибропогружение.

Установка ограждения из шпунтов

Для установки подобных ограждений могут применять несколько различных способов. Каждый их них имеет свои нюансы. Иногда используются сразу несколько методов. Перед началом работ по монтажу свай нужно обязательно провести исследование грунта, подобрать подходящий вариант шпунтового ограждения и способ их установки. Затем необходимо пробурить специальные скважины.

Метод завинчивания (вдавливания) шпунтов в грунт

Для такого варианта работы подойдут металлические шпунты из арматурной стали, имеющие спиральную навивку. Чаще всего такой способ применяется в городских условиях – там, где очень плотная застройка, потому что такой метод позволяет вставить сваи без ущерба для близлежащих строений. К тому же это позволяет не осуществлять постоянный контроль за их состоянием.

Читайте также:  (+85 фото) Лучшие хвойные растения для сада

Вибропогружение

Это способ, при котором сваи погружают в скважины, которые заполняются раствором цемента. Для этого сначала бурится скважина до определенной отметки. Под давлением скважина заполняется цементом через пустые шнеки, которые одновременно поднимаются. Далее с помощью вибропогружателя опускают сваю. Такой метод очень удобен для строительства на песочных, сыпучих почвах, он очень надежен и высокорентабелен.

Ударный метод

При этом способе после бурения сваи забиваются в скважины копром. Такой способ достаточно производителен, но поскольку он имеет очень сильное воздействие на ближайшее окружающее пространство, его не следует использовать в городских условиях.

Комбинированный метод

Соединение нескольких вариантов сразу для монтажа используют при работе с «легкими» грунтами. Например, если шпунты, погруженные в скважины, забивают в грунт молотком. Стены котлована при этом укрепляют досками или металлическими листами. Это может служить опалубкой для подземных конструкций. Поскольку такое сооружение может пропускать воду, в этом случае нужно узнать степень подъема грунтовых вод, и, соответственно, перед началом строительства необходимо провести работы по снижению уровня подземных вод.

Забирка из досок

Гораздо более реальный и целесообразный вариант – это забирка из досок. Забирке ведь не нужно выполнять роль несущей конструкции, поэтому можно использовать доски толщиной 20 мм. Существующие сегодня современные утеплители могут обеспечить нужную теплоизоляцию подпола, поэтому делать толстую массивную забирку для теплоизоляции тоже не нужно.

Доски в забирке можно укладывать горизонтально и вертикально. При горизонтальном расположении досок для них делают пазы в столбах фундамента. При вертикальной расположении досок, такой паз делается в ростверке и заглубленном в землю брусе. Забирку из досок для защиты от влаги и грибка покрывают защитными составами.

Столбчатый фундамент – наиболее экономичный в плане расхода строительных материалов, достаточно прост в строительстве. В этой статье содержится информация о конструкциях столбчатого фундамента, способах его устройства, случаях, в которых его строительство целесообразно.

Свайный фундамент – это фундамент, в котором для передачи нагрузки от здания на грунт используются сваи. Сваи бывают забивные, винтовые, буронабивные. Фундамент на сваях целесообразно возводить в тех случаях, когда несжимаемый слой грунта находится настолько глубоко, что другие типы фундаментов строить невозможно.

Ростверк – это верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, которая объединяет все столбы/сваи в единую конструкцию. Ростверк может быть выполнен в виде ленты или плиты. Задача ростверка заключается в объединении всех свай в единую конструкцию и распределении всей нагрузки между сваями.

Отмостка – это водонепроницаемая полоса, которая уложена вокруг фундамента и служит для его защиты от внешних источников влаги – дождя и паводковых вод. Она предохраняет грунт вокруг фундамента от размывания.

Буронабивной фундамент – это фундамент, в котором для передачи нагрузки от здания на грунт используются буронабивные сваи. Технология устройства буронабивной сваи заключается в следующем: сначала в грунте бурится скважина на глубину заложения сваи, затем в нее ставится опалубка, арматурный каркас и заливается бетон.

Цоколь – это надземное продолжение фундамента, которое ограничивает подпольное пространство, уберегает его от влаги и ветра, служит для гидро- и теплоизоляции.

Устройство забирки столбчатого основания

Столбчатый вариант основания отлично подходит для зданий различного типа. Его активно применяют для многоэтажного строительства, возведения частных домов и различных сооружений. В некоторых ситуация столбчатый фундамент является оптимальным вариантом для организации основания согласно техническим и эксплуатационным характеристикам. Но строительство опор и основания имеет множество особенностей, соблюдение которых обеспечивает получение отличного результата. Многие элементы конструкции встречаются только в этом типе основания, например, забирка для столбчатого фундамента.

Читайте также:  Бюджетные варианты внутренней отделки стен в квартире

Виды шпунтовых ограждений котлованов, их преимущества и недостатки

При обустройстве ограждений зачастую используются специализированные сваи. Их изготавливают из различных материалов. Изделия могут отличаться по конструкции и предназначению.

Стальной шпунт Ларсена

Это наиболее популярный тип материала, применяемого при создании шпунтового ограждения. Он изготавливается на основе металлических профилей. У шпунта закруглённые концы, а сам он имеет форму желоба. После соединения изделий между собой, обеспечивается максимальная защита котлована от обрушения. С помощью таких шпунтов можно соорудить надежный барьер. Данные изделия нередко применяются при строительстве гидротехнических сооружений.

При изготовлении шпунта Ларсена используется качественная углеродистая сталь. В ее состав обязательно добавляют медные частицы. В результате материал становится не подверженным негативному воздействию окружающей среды. Преимуществами таких изделий является высокая прочность, выносливость, долговечность.

Трубошпунт

Монтаж шпунтового ограждения в виде труб осуществляется на первых этапах строительных работ, когда только начинается разработка котлована. Такие изделия широко используются в жилищном строительстве, при выполнении гидротехнических работ, прокладке дорог, для защиты траншей от осыпания.

Преимущества трубошпунтов:

  • Изделия не подвержены воздействию агрессивной среды. В связи с этим, они не будут разрушаться на протяжении длительного промежутка времени. Такие шпунты можно использовать в качестве несъемной опалубки.
  • С помощью трубчатых изделий удобно дробить валуны и прочие твердые породы в земле.
  • Внутри трубы можно монтировать швеллеры, различные балки.
  • Изделия можно демонтировать и использовать повторно.

Шпунт из полимеров

Для уменьшения расходов на обустройство ограждений многие строительные фирмы используют пластиковые сваи. Обычно их изготавливают из поливинилхлорида или композитных материалов. Такие изделия стоят недорого, мало весят, транспортировать их очень удобно. Полимерные шпунты имеют гладкую поверхность, благодаря чему у них небольшой коэффициент трения.

Опоры удобно монтировать и доставать на объект для последующего использования. Пластиковые шпунты обладают небольшой прочностью, поэтому при монтаже необходимо заранее рассчитать возможные ограничения по допустимым нагрузкам. В некоторых случая пластиковые шпунты попросту незаменимы.

Шпунт из дерева

Такие изделия считаются прародителями всех остальных типов шпунтов. Деревянные конструкции использовались с давних времен при строительстве самых разных объектов, в основном это были мосты и котлованы. Изделия представляют собой брусья и бревна, иногда строители используют доски. Деревянные конструкции забиваются в почву при помощи подручных средства. Такие изделия сложно достать назад, не повредив их.

Шпунт из железобетона

Изделия из такого материала крепятся при помощи специальных замков, их составляющими являются различные шпунты с пазами. В результате получается герметичная конструкция. Сваи монтируются одна на одну.

Для установки ЖБИ используются забивные механизмы, которые обладают высокой эффективностью. После демонтажа свай повторное их использование не рекомендуется.

Область применения

Шпунт Ларсена используется в гражданском строительстве и при обустройстве гидротехнических сооружений разного назначения:

  • укрепление котлованов фундаментов на время монтажных работ;
  • защита котлованов от наполнения грунтовыми водами – соединение шпунта полностью герметично и сохраняет свои свойства несколько десятков лет;
  • укрепление стен тоннелей, дорожных автострад и дорог местного значения;
  • фиксация береговых линий и защита их от размывания;
  • обустройство дамб, плотин, шлюзов, причалов и т.д. и их ремонт;
  • строительство очистных сооружений;
  • укрепление грунтов, склонных к сползанию.

Шпунты, соединяясь замками, образуют герметичную и прочную стенку, способную принимать значительные нагрузки. Изделия погружают в грунт, оставляя над уровнем земли ограждение необходимой высоты. Обустройство шпунтовых стенок значительно выгоднее монтажа бетонных и железобетонных конструкций, поэтому металлическим профилям чаще всего отдают предпочтение в случаях, когда необходимо сдержать напор воды, грунта.

Читайте также:  Дизайн участка 10 соток: примеры дизайнерских идей, фото

Информация о шпунтах

Строительная арматура может использоваться на различных типах грунтов – вязких, илистых, глинистых, мелкозернистых. Для изготовления металлических шпунтов используется прочная сталь с высоким содержанием углерода, а для усиления несущих конструкций и устойчивости к коррозии, применяется материал с добавками меди.

Пластиковые шпунты, изготовленные из поливинилхлорида, обладают большой долговечностью и экологичностью, кроме того, ограждения из них дешевле, чем металлические или железобетонные. Среди преимуществ шпунта Ларсена – удобство и простота монтажа, не требующие использования значительной рабочей силы.

Видео погружения шпунта Ларсена

С прочными замками используется для возведения мостов, опор, берегоукрепления. Профиль Л5, обладающий большей прочностью, способен выдерживать мощное давление за счет крепкого сцепления свай, служит для предотвращения движения земляных пластов или оползней. Шпунт Л5 УМ обеспечивает более надежное соединение шпунтовых свай. Для отдельных работ является более выгодным и экономичным профиль чешского производства VL 606. Другим вариантом рационального подхода является использование шпунта б/у, который прошел отсортировку и дефектацию, и за счет своих высоких технологических свойств пригоден к многократному использованию.

Смотрите так же:

Расчёт объёма котлована и вывоз грунта

При расчётах выемки породы учитывается эффект разрыхления при копке. Плотность веками слежавшихся осадочных пород нарушается при рытье экскаватором и при перемещении в отвал или в кузов самосвала. В зависимости от вида или видов разрабатываемых грунтов даётся поправочный коэффициент 20-30%. Таким образом, например, если длина котлована 70 м, ширина 30 м и глубина 5 м с прямыми шпунтованными стенками на спланированной местности, то расчёт объёма котлована даёт нам значение 10500 куб.м. Но под вывоз грунта нужно расчитывать объём больше, как минимум, на 20%: 70х30х5х1,2=12600 куб.м. Выполнение откосов увеличивает объём котлована и вынятого грунта, но это же количество зачастую идёт в обратную засыпку, поэтому не вывозится за территорию стройплощадки.

Виды шпунтовых элементов

Первоначально шпунтовые стены выполнялись из бревен или деревянных пластин. Такие шпунтовые ограждения до сих пор широко применяются в мелиорации, благоустройстве территорий и прочих видах работ, не связанных с высокой сложностью и требованиями. Отличает этот материал дешевизна и доступность. Оборачиваемость и долговечность его, естественно, невысокие.

Так выглядят профили для монтажа шпунтовых стен

Виды шпунтовых элементов

Наиболее универсальными и распространенными являются металлические элементы коробчатого сечения, называемые «шпунт Ларсена». С их помощью можно выполнить любой комплекс работ, связанных с устройством шпунтовой стенки. Стальные элементы позволяют погружать его даже в тяжелую и каменистую почву. Этот вид шпунта можно применять многократно. После завершения работ элементы удаляются из проектного положения и могут использоваться снова.

Однако металлический шпунт Ларсена имеет высокий вес и значительную стоимость. Не всегда есть возможность сохранить элементы без подрезки или деформаций.

При этом дорогие изделия после применения превращаются в металлолом.В строительную практику внедряется шпунт из полимеров — поливинилхлорида и композита. Помимо малого веса, эти изделия отличаются меньшим коэффициентом трения поверхности, что облегчает их погружение и выемку.

Пример шпунта Ларсена изготовленного из полимеров

Виды шпунтовых элементов

Меньшая прочность приводит к ограничениям по выдерживаемым нагрузкам и прохождению тяжелых грунтов. В то же время существует множество ситуаций, когда их применение оправдано, а свойства полностью удовлетворяют требованиям.