Технология погружения шпунта ограждения
Лекция 14
Шпунтовое ограждение котлованов
Согласно положениям СП 45.13330.2010 «Земляные сооружения», все котлованы глубиной более 2 м должны укрепляться шпунтовыми ограждениями, препятствующими их обрушению и затоплению грунтовыми водами.
Укрепления котлованов шпунтовыми ограждениями соответствует требованиям техники безопасности и нормативных документов, согласно которых укреплению шпунтовыми стенками подлежат следующие виды котлованов:
- все котлованы глубиной более 1 м. в песчаной грунте;
- 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 работ на строительной площадке .
Виды шпунтов и их назначение
Виды шпунтов: деревянный ; железобетонный ; металлический; ПВХ.
Деревянный шпунт
Данный вид ограждения в современной строительной практике используется крайне редко из-за невозможности повторного использования - при извлечении деревянных столбов из грунта конструкция деформируется, и неприменимости в дальнейшем - под воздействием грунтовых вод дерево постепенно разрушается .
Материал: бревна, брус, доски большой толщины. Деревянные изделия представляют собой продольные балки из хвойных пород древесины либо дуба, оборудованные на боковом контуре системой пазов и гребней для соединения конструкций в сплошную стенку
|
|
|
Используется для защитных сооружений.
Такой шпунт может быть временной или постоянной защитой. Он не извлекаются из грунта для повторного монтажа в другом месте. Монтаж возможен только при отсутствии в грунте камней, корней деревьев, ракушечника, которые могут стать препятствием для установки элементов или повредить их. Максимальная глубина погружения‒ до 6 м. Устанавливаются в 1 или 2 ряда вплотную друг к другу. Ширина между рядами ‒ до 1 м. Минимальная глубина погружения на дно водоема ‒ от 2 м. При погружении на 3‒5 м выполняется заделка зазоров в стенках раствором с концентрацией глины от 15%.
Деревянные шпунтины оборудуются системой пазов и гребней, которая позволяет соединять их в монолитную стенку аналогичную ограждениям из шпунта Ларсена.
Рис: а) конструкция деревянного шпунта; б) шпунтовая стенка из клееных досок
Деревянный шпунт рационально применять в частном мелкомасштабном строительстве. Наиболее дешевый вариант.
Погружение деревянного шпунта выполняется с помощью дизельных молотов и вибропогружателей. Для предотвращения деформации шпунта верхняя часть ствола защищается бугелем - специальной металлической насадкой, нижняя часть имеет пирамидальную форму, при забивке в плотные грунты острие укомплектовывается стальным башмаком.
|
|
|
Деревянные шпунтовые ограждения (дощатые и брусчатые) применяют для крепления неглубоких котлованов (3-5 м). Дощатый шпунт изготовляют из досок толщиной до 8 см; брусчатый - из брусьев толщиной от 10 до 24 см Длина шпунтин определяется глубиной их погружения, но, как правило, не превышает 8 м, поскольку более длинный лес дорогой и дефицитный.
Для плотного смыкания шпунтин, обеспечивающего водонепроницаемость ограждения, их снабжают гребнем и пазом, а нижний конец делают с односторонним заострением. При такой форме конца горизонтальная составляющая реактивного давления грунта прижимает погружаемую шпунтину к уже погруженной, что делает стенку более плотной. Дополнительному уплотнению её стенки способствует и постепенное разбухание древесины в воде.
Деревянный шпунт забивают в грунт облегченными молотами или вибропогружателями. Деревянное шпунтовое ограждение отличает простота изготовления, однако невозможность забивки шпунтин в плотные грунты, небольшая длина шпунтин (6-8 м) и относительно малая прочность ограничивают область его применения неглубокими котлованами в слабых грунтах.
|
|
|
Железобетонный шпунт
Железобетонный шпунт часто применяют при постройке набережных, причалов и в других случаях, когда он может использоваться в качестве несущего элемента фундамента. Изготавливается в виде полых труб либо плит. Каждая свая входит замками в пазы предыдущей. Устанавливаются забивным методом оборудованием высокой точности. Особенность ‒ не подлежат демонтажу для повторного использования. Становятся внешним поясом для фундамента. Монтируются при возведении мостов, причалов, плотин. Длина железобетонных свай ‒ до 16 м. Процесс транспортировки осложняется большим весом и риском повреждения ‒ образованием на поверхности трещин.
Особенность ‒ не подлежат демонтажу для повторного использования. Становятся внешним поясом для фундамента.
Рис: а) железобетонная шпунтовая свая; б) шпунтовая плита с стыковочными пазами
Металлический шпунт
Вертикальные стенки котлованов глубиной более 5-6 м крепят, как правило, металлическими шпунтами, обладающими большой прочностью и жесткостью. Металлический шпунт представляет собой прокатную конструкцию плоского, корытного или Z-образного профиля длиной от 8 до 22 м .
|
|
|
Применяются многократно, прост в крепеже и транспортировке. Прочность и устойчивость к механическим повреждениям. Удобство демонтажа. Выбор моделей с разными техническими характеристиками в широком ценовом диапазоне.
Область применения металлического шпунта обширна, он используется для укрепления котлованов и траншей, береговых линий и набережных, создания герметичных резервуаров в грунте либо на воде, в качестве стенок подземных этажей, для укрепления оползневых зон, при строительстве мостов и гидротехнических сооружений.
В зависимости от формы сечения выделяют следующие виды металлического шпунта:
· Зетовый шпунт
Рис: Металлический зетовый шпунт
В сравнении со стандартными корытообразными профилями Зетовый шпунт обладает большей полезной шириной, благодаря которой достигается уменьшение количества замковых соединений в шпунтовом ограждении и, как следствие, уменьшение его веса и сроков монтажа. Толщина зетового профиля варьируется в диапазоне от 4-9 миллиметров, полезная ширина - 700-825 мм. Момент сопротивления шпунтового ограждения из такого профиля может достигать 1831 см 3.
· Плоский шпунт
Плоский шпунт изготавливается из стали А-1 и С-38, длина таких изделий варьируется в диапазоне от 8 до 22 метров. Минимально допустимая прочность замкового соединения для плоского шпунта - 3000 кН/м, может достигать 5500 кН/м. Сфера применения плоского шпунта аналогична корытообразному профилю - укрепление набережных, котлованов, создание герметичных резервуаров.
· Трубчатый шпунт
Сфера применение трубчатого шпунта - гидротехническое, промышленно-жилищное и транспортное строительство. Он используется для укрепления котлованов и автодорог в местах, где от шпунтового ограждения требуется максимальная устойчивость. За счет того, что полости трубчатого шпунта в процессе погружения заполняются грунтом, стенка приобретает дополнительную устойчивость к горизонтальным нагрузкам. Длина трубчатого шпунта варьируется в диапазоне 6-24 метров, диаметр - от 530 до 1500 мм. Трубчатый профиль имеет сварную конструкцию, он изготавливается посредством приваривания к стальным трубам боковых замковых кромок. В результате получается прочная, герметичная стенка для котлована.
Среди плюсов: Возможность использования в качестве несъемной опалубки. Удобство установки. Долгий срок службы. Устойчивость к внешним воздействиям. Единственный минус ‒ трубчатые сварные элементы с большим весом обойдутся очень дорого.
· Корытообразный шпунт
Стремление обеспечить приемлемую прочность котлованов в сложных геологических условиях строительства привело к созданию шпунта с замками, впервые предложенного немецким инженером Ларсеном в начале прошлого века.
Основное преимущество шпунтового ограждения Ларсена в дополнительной прочности за счёт замковой сцепки элементов. Благодаря чему становиться возможным разработка котлованов большой глубины с высокой нагрузкой от осадочных пород, а также в условиях плотной застройки с высокой нагрузкой от соседних сооружений. Ограждение из этого шпунта по простоте работ не отличается от других шпунтовых элементов, но значительно выше по нагрузочной способности.
Изделия корытообразного профиля именуются шпунтом "Ларсена". Существует множество модификаций данного шпунта отличающиеся между собой полезной шириной, толщиной стенок и весом. Шпунт Ларсена может укомплектовываться дополнительными поворотными элементами, которые позволяют создавать из шпунта ограждения сложной геометрической конфигурации и обустраивать повороты стенки на ограниченной территории.
Рис: Поворотные элементы для шпунта Ларсена
Рис. Устройство шпунтового ограждения из шпунта Ларсена
Длина элементов достигает 35 м, ширина ‒ до 80 см, толщина – от 15 до 23 мм.
При необходимости шпунт можно наращивать, доводя его длину до 35—40 м. Для этого стыки между шпунтинами перекрывают накладками на сварке или заклепках. Связь между шпунтинами по вертикали осуществляется при помощи замков сложной формы. Конструкция замков обеспечивает плотное и прочное соединение шпунтин между собой. Небольшие зазоры, имеющиеся в замках, быстро заиливаются, и металлическая шпунтовая стенка становится практически водонепроницаемой. Дополнительное преимущество этого шпунта — герметичность, благодаря этому возможно проводить водопонижение одновременно с устройством ограждения
Область применения:
возведение гидросооружений; фиксация береговой линии водоемов от сдвигов; установка защитных стенок на свалках; строительство мостов, причалов; предотвращение оползня; защита стройплощадок от грунтовых вод.
Главное преимущество ‒ использование на объектах повышенной сложности. Помимо этого прочность и удобство монтажа.
Устанавливется шпунт Ларсена спецтехникой. Делают этого вибропогружателем или ударной технологией.
Вибрационный монтаж выполняется навесным модулем, который передает нагрузку к оголовку механизма. В дополнение применяют осевую технологию, так что свая фиксируется уже в разжиженной грунта(получена за счет действия вибрации).
Установка проводится на глубину в соответствии с ранее разработанным проектом. После погружения первой сваи по очереди вводятся остальные. Замки каждого последующего элемента фиксируются в пазы предыдущего. Чтобы замки легче скользили, их обрабатывают густой смазкой. На участках с высоким содержанием грунтовых вод особо следят за герметичностью стыков, соединений. При многоразовом применении (более 20 раз) верхняя кромка профиля деформируется, поэтому ее рекомендуется аккуратно срезать. Если в процессе установки погруженные сваи искривились, то лучше отрезать часть изделия и продолжить установку рабочих элементов.
Шпунт из ПВХ
С середины 80-х годов XX в. за рубежом (особенно в Нидерландах) широко используется шпунт из полимерных материалов. Несомненными достоинствами такого шпунта являются низкая стоимость элементов, малый вес, использование легкого оборудования для его погружения, коррозионная стойкость элементов. Голландская фирма Cofra BV предложила на европейский рынок конструкцию GEFLEX, которая представляет собой классический шпунт Z-профиля, только выполненный из полимерного материла.
Отличная альтернатива металлическим сваям. Пластиковые, композитные элементы не нуждаются в смазке, меньше стираются.
Глубина погружения меньше, поэтому их быстрее и удобнее монтировать. По прочности, сроку службы они не уступают металлу и железобетону, но при этом дешевле. Однако подходят не для любого состава грунта.
Кроме того, пластиковые шпунты имеют высокий уровень огнеупорности, устойчивы к сезонным перепадам температур, не подвержены деформации от нагревания на солнце или изменению формы в холодные месяцы. Ограждения из пластика не нуждаются в дополнительной обработке и постоянном уходе, что качественно отличает их от стальных, бетонных и деревянных аналогов.
Область применения:
· укрепление против эрозии мелиорационных каналов, берегов и водоемов;
· укрепление стен котлованов, сооружении террас при создании ландшафта;
· укрепление фундаментных траншей;
· строительство ограждений, предотвращающих появление грунтовых вод во время дорожных работ;
· сооружение шахтных креплений или анкерных стен;
· использование элементов конструкций, охраняющих автомагистрали от оползней;
· создание элементов конструкций шлюзов автомагистралей;
· необходимости крепления берегов аварийных и испарительных резервуаров;
· строительство придорожных каналов;
· формирование скатов насыпных конусов предмостных конструкций.
К основным преимуществам шпунтов из пластика относятся:
· Легкость и простота установки.
· Универсальный материал удобен при монтаже, установить его можно с берега и с воды, на мелководье и в местах, труднодоступных для тяжелой техники.
· Использование ограждений из ПВХ-шпунтов значительно снижает сроки выполнения работ и себестоимость строительства, никак не отражаясь на механических характеристиках и прочности конструкций.
· Поскольку поливинлхлорид устойчив к коррозии и механическим повреждениям, морской воде и ультрафиолету, шпунт ПВХ обладает исключительной долговечностью (более 50 лет).
· Кроме того, для ландшафтных дизайнеров и архитекторов композитный шпунт – это замечательная возможность эстетического оформления шпунтовой стены.
За счет экологической безопасности, диэлектрических свойств и легкости пластиковый шпунт можно применять в особо агрессивных природных и климатических условиях, не утрачивая со временем защитных свойств, а цена на комплекс работ в 2 раза меньше в сравнении с изделиями из стали, и в 3 раза - с бетоном.
Технология погружения шпунта ограждения
Применяется 5 основных технологий погружения шпунта ограждения котлована:
· вибропогружатель для шпунта — наиболее распространённая технология, за счёт высокой скорости монтажа, а значит и производительности.
· статическое вдавливание шпунта — самый бесшумный и щадящий к прочностным свойствам грунта и к фундаментам расположенных поблизости построек, погружение шпунта выполняется сваевдавливающей установкой,
· забивка и предварительное лидерное бурение под шпунт, или без бурения — самый доступный способ при использовании сваебойной установки с дизель-молотом,
· и чуть более дорогой, но более контролируемый в процессе — забивка шпунта гидравлическим молотом,
· завинчивание и вдавливание трубчатого шпунта свайной буровой установкой.
Погружение шпунта ограждения в грунт происходит до рытья котлована на выровненной строительной площадке по периметру будущей выемки. В твёрдых грунтах предварительно выполняется бурение под шпунт, чем достигается гарантированное достижение проектной глубины, снижение динамического воздействия через грунт на основания соседних зданий, применение менее мощного (а значит и менее дорогого в эксплуа тации) оборудования и ускорения операции погружения.
Рис.Копровая установка с гидромолотом
Погружение шпунта ударным методом без бурения лидеров — это самый простой и недорогой способ устройства ограждений .
Используется чаще всего, когда нет особых требований к уровню шума и динамическим воздействиям на основания близ расположенных зданий через грунт. Выполняется копровыми установками.
Рис.Вибропогружение шпунтового профиля
При повышенном давлении от осадочных пород и, тем более, при нагрузке от грунта под близко расположенными зданиями обычное шпунтовое ограждение может оказаться недостаточным для должного укрепления стены выемки. В этих случаях проводятся дополнительные меры крепления стен котлована:
· монтаж продольного пояса из металлического профиля (швеллера, двутавра),
· применение укрепляющих распорок из металлопроката, упирающихся одним концом в дно котлована, а другим в стену,
· применение распорных систем из металлического профиля — конструкции их могут быть разнообразны по сложности и исполнению,
· устройство грунтовых анкеров — заглубляемых в толщу грунта железобетонных якорей.
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 грунта. Независимые стенки не укрепляются дополнительными элементами, такой вариант ограждений применяется при обустройстве котлованов в высокоплотных грунтах;
Рис : Независимое шпунтовое ограждение
· 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 : Шпунтовое ограждение с поперечными распорками
· 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 : Схема укрепления шпунта анкерами
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 79; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!