В данном случае речь идет о круглых (хотя и не только) металлических трубах, которые могут быть соединены друг с другом непосредственно друг к другу или с определенным интервалом с использованием деревянных досок, которые служат для перекрытия промежутков между трубами.
Шпунтовые ограждения
Попробуем разобраться, что такое шпунтовое ограждение. Чтобы понять этот термин, достаточно рассмотреть его составляющие.
Шпунт – это выступ, который располагается на одной детали и помещается в паз другой детали.
Следовательно, шпунтовое ограждение представляет собой конструкцию из таких элементов, где выступы и пазы при их соединении обеспечивают не только прочность и целостность, но, при необходимости, и герметичность всей конструкции.
Ограждение ограждению рознь.
Это выражение истина по отношению к рассматриваемым конструкциям.
Термин «ограждение» в данном контексте используется для обозначения действий по разделению пространства: где можно находиться, а где находиться нельзя.
Для большинства людей ограждение ассоциируется с забором или его аналогами, которые четко устанавливают границы определенной территории. Как правило, за пределы забора выходить нельзя.
Шпунтовые ограждения, в отличие от обычных заборов, предназначены для разделения пространства, однако не для людей, а для природных ресурсов и материалов.
Разнообразие шпунтовых ограждений зависит от множества факторов, таких как используемые для их создания материалы и цели, для которых эти ограждения устанавливаются.
Некоторые особенности установки шпунтовых ограждений
Шпунтовые работы относятся к одному из наиболее значимых процессов в строительстве. Их выполнение должно осуществляться в строгой последовательности и только специалистами, обладающими необходимым опытом и документально подтвержденной квалификацией. Соблюдение технологических нюансов является условием для обеспечения прочности и надежности ограждения. В случаях, когда требуется укрепление траншеи шпунтом, это может быть временной мерой.
На выбор технологии сооружения котлована влияют следующие факторы:
- Свойства грунта на выбранном участке;
- Размеры самого котлована;
- Условия, в которых будет проходить эксплуатация.
Перед началом укрепления котлованов крайне важно произвести предварительные расчеты. Аналогичные требования справедливы и для работ, связанных с берегоукреплением.
В зависимости от характеристик грунта и необходимости применения дополнительных фиксирующих элементов, шпунтовые ограждения делят на следующие категории:
- Независимые стенки, которые обеспечиваются устойчивостью исключительно благодаря естественному сопротивлению грунта. Дополнительные укрепляющие элементы в этом случае не используются. Такие стенки устанавливаются только на участках с высокой плотностью грунта;
- Шпунтовые стенки, сделанные из стальных труб. Эти ограждения служат для укрепления узких, но достаточно глубоких котлованов. В такой конструкции, как правило, не используются вертикальные подпорки. Фиксация труб осуществляется за счет давления, которое оказывает грунт на противоположные стенки;
- Шпунтовые стенки, дополнительно укрепленные анкерами. Такие конструкции используются для ограждения котлованов в условиях низкоплотных грунтов, глубина которых превышает семь метров. Анкерами выступают винтовые сваи, которые забиваются в грунт по периметру котлована на расстоянии пяти метров от него. Расстояние между анкерами составляет от трех до четырех метров. После их завинчивания они соединяются с ограждением стальными тросами.
При выполнении работ в участках с высокой плотностью грунта используются шпунты в виде плоских, корытообразных или Z-образных конструкций. В низкоплотных почвах чаще всего устанавливают ограждения из трубошпунта, которые имеют больший диаметр и большую устойчивость в грунтовых условиях.
Различные технологии погружения шпунта
Современное строительство использует три основные технологии погружения шпунта в грунт:
- Ударная забивка;
- Применение вибропогружателей;
- Использование установок статического вдавливания.
Статическое погружение требует применения специальных мобильных установок для вдавливания. Эти установки оснащены гидравлическим узлом, который обжимает шпунтину и, перемещаясь по направляющим рамам, способствует ее погружению.
В случае вибропогружения и забивки шпунтов используются копровые установки, которые работают на самоходной базе. Вибропогружение комплектуется соответствующим вибропогружателем, тогда как при забивке применяются навесные молоты, работающие на гидравлическом или дизельном приводе.
Забивка шпунтов считается самым быстрым и дешевым методом погружения, но не рекомендуется в условиях плотной застройки. Использование ударных молотов создает динамическое воздействие, способное повредить фундаменты рядом стоящих зданий, что может привести к их обрушению.
Используемые при забивке молоты бывают штанговыми или трубчатыми. Боек у них перемещается по направляющим элементам и производит удары по шпунтине. Дизельные молоты действуют благодаря детонации топливной смеси, находящейся в камере сгорания. В результате, боек поднимается в верхнюю часть корпуса и после этого свободно падает на шпунт, который необходимо погрузить в грунт.
В случае вибропогружения воздействие на шпунт осуществляется путем колебаний высокой частоты, что в свою очередь делает грунт менее плотным. Под воздействием собственного веса механизма и колебаний шпунт плавно проникает в почву. Вибрации с низкой амплитудой создаются вибропогружателем благодаря разнонаправленному вращению неотцентрированных дебалансов, которые приводятся в движение электрическим двигателем, закрепленным на корпусе вибропогружателя.
Методы извлечения
Для извлечения шпунтовых ограждений применяются различные методы:
1. Ударный.
Для этого используются механические молоты с паровоздушным приводом одиночного или двойного действия, молоты с гидроприводом, дизельные молоты штанговой или трубной конструкции и иные виды ударных механизмов. Тем не менее, их применение может быть затруднено в следующих случаях:
- в случае забивки шпунтовых конструкций в твердый и сухой глинистый грунт;
- наличия крупных валунов или грубой обломочной структуры в грунте;
- если шпунт был установлен давно, а именно более года или нескольких лет назад, и грунт, который сдвинулся при погружении, успел самостоятельно уплотниться.
Метод извлечения шпунта ударным способом считается устаревшим, поскольку в процессе его использования молот передает значительное динамическое усилие, в результате чего шпунт может деформироваться или даже разрушаться, что делает его невозможным для повторного применения.
2. Вибрационный.
Данный метод используется наиболее часто, так как приложение колебаний различных амплитуд, частот и направлений к шпунтовой свае переводит слой грунта в псевдожидкое состояние. Это значительно снижает усилия, необходимые для выдергивания шпунтины.
Чаще всего применяется вибропогружающее оборудование или навесное виброоборудование, устанавливаемое на стандартную строительную технику. Такой подход позволяет аккуратно извлечь шпунт, не повреждая его.
3. Вытягивающий статический.
Этот метод основан на усилии, создаваемом реверсом вдавливающего механизма. Усилие в статическом состоянии прикладывается к оголовку шпунтовой сваи и тянет ее вверх.
На сегодняшний день одним из самых эффективных методов извлечения шпунта является именно вибрационный метод.
Технология извлечения шпунтовой сваи с использованием вибрационной установки (вибропогружателя) включает несколько этапов:
- Сначала с помощью экскаватора оголовки шпунтов очищаются от грунта с обеих сторон на глубину как минимум 0,4 – 0,5 метра. В случае если грунт мерзлый, производится его оттаивание на соответствующую толщину промерзания.
Работник-землекоп осуществляет точечную чистку около извлекаемого шпунта. - Кран с навешенным на него вибратором перемещается к первому месту извлечения шпунтина. На оголовок устанавливается вибропогружатель и закрепляется.
После этого устройство должно работать минимум 2 – 3 минуты для расшатывания шпунтовой сваи.
Затем включается механизм подъема, и лебедкой шпунта извлекается из грунта. Если примерно половина сваи уже вышла, вибратор можно отключить и продолжить извлечение. Скорость подъема шпунта не должна превышать 3 м/мин в песках и 1 м/мин в глине. - Извлеченная шпунтина или их блок поднимается над уровнем грунта и перемещается на место временного хранения.
- Полости в грунте, оставшиеся после извлечения шпунта, должны быть засыпаны.
- После очистки и предварительного контроля состояния извлеченной шпунтовой конструкции, годные сваи перегружаются на площадку для хранения. Остальные образцы проходят более тщательную проверку на соответствие нормативным размерам.
При подъеме с помощью троса нужно защищать гребни и замковые полости от сминания деревянными подкладками.
Используем современную технику и оборудование
Технология устройства шпунтового ограждения котлована из труб подразумевает использование металлоконструкций с диаметром от 530 до 1520 мм.
Эти изделия имеют маркировку типа Т820х8, где:
- Т – трубошпунт;
- 820 – диаметр (в миллиметрах);
- 8 – толщина стенки (в миллиметрах).
В дополнение к шпунту применяются переходные элементы, которые позволяют задать необходимое направление ограждения в углах котлована.
Установка трубчатого шпунта осуществляется с помощью копровых установок, которые бывают колесными и гусеничными.
В большинстве случаев используются самоходные копры на колесной базе. Хотя они немного уступают по производительности гусеничным установкам, их преимущество заключается в том, что они могут добраться до места работы самостоятельно, что снижает общую стоимость реализации шпунтового ограждения для котлована из труб.
Основным механизмом копровой установки выступает либо дизельный молот, либо вибропогружатель, которые подбираются в зависимости от выбранной технологии монтажа.
Использование молота для забивки шпунта в процессе сооружения котлованов встречается довольно редко. Этот метод считается эффективным и экономичным, но достаточно грубым и заключается в погружении шпунта за счет серии одиночных ударов. При этом возникают сильные динамические нагрузки, которые могут стать причиной обрушения стенок еще не укрепленного котлована.
Технология шпунтового ограждения котлована из труб
Наиболее распространенный способ монтажа ограждений из трубошпунта – это метод вибропогружения. В этом случае вибропогружатели осуществляют давление на трубу собственным весом, передавая ей низкоамплитудные колебания частотой от 200 до 3000 к/мин. Под воздействием таких колебаний шпунт постепенно и плавно проникает в земельную массу.
Данный метод показывает высокую эффективность в любых типах грунтов – таких как глина, супеси и песок, при этом вибропогружение не влияет разрушительным образом на почву или фундаменты соседних зданий. Поэтому этот метод можно применять даже в условиях застроенной городской черты.
Процесс ограждения котлованов трубошпунтом выполняется в несколько этапов:
- На место работы прибыла копровая установка, организован завоз шпунта и переходных элементов. Материалы должны быть размещены на площадке так, чтобы оптимизировать схему передвижения копра во время работ.
- Специалисты обозначают шпунтовую стенку по периметру котлована, после чего копровая установка перемещается к первой точке погружения и с помощью лебедки подтягивает трубу.
- Строительная конструкция стропуется, поднимается и устанавливается в вертикальное положение. Затем труба соединяется с вибропогружателем и погружается в грунт до достижения проектной глубины. Этот процесс повторяется, пока ограждение не замкнется полностью вокруг котлована.
Монтаж шпунта требует высокой квалификации от оператора копровой установки, поскольку при неправильной настройке частоты или силы ударов может произойти деформация замка соседнего шпунта, что приведет к необходимости его извлечения и повторного погружения.
Комплекс работ по созданию шпунтового ограждения котлована при строительстве многоэтажного жилого здания выполнили специалисты компании «АрктикГидроСтрой».
Оборудование для установки шпунта
Наиболее распространенное оборудование для погружения шпунта – это навесной вибропогружатель, установленный на экскаватор или кран. Такое оборудование применяется для погружения различных элементов, включая сваи, шпунт Ларсена и трубы разной конфигурации. Использование навесного вибропогружателя стало обычной практикой в строительстве.
- Частота: 50 Гц
- Вынуждающая сила: 385 кН
- Амплитуда: 6.8 мм
- Частота: 41.6 Гц
- Вынуждающая сила: 564 кН
- Амплитуда: 13.7 мм
Говоря о технологии, она достаточно проста: высокочастотный вибропогружатель с помощью своего вертикального или бокового захвата берет погружаемый элемент и передает ему вибрацию, благодаря чему сопротивление грунта уменьшается, что позволяет шпунту успешно погружаться в землю. На рынке представлено два типа вибропогружателей: электрические (на автомобилях с краном-манипулятором) и гидравлические (на поворотных экскаваторах). Важно правильно подобрать машину-носитель и само оборудование, чтобы обеспечить достаточную мощность для выполнения поставленных задач.
Этапы проведения работ
Независимо от метода, применяемого для организации шпунтового ограждения, общий порядок работ практически не меняется и включает следующие этапы:
- Формирование котлован. Этот этап включает подготовку необходимой площади для проведения работ.
- Подготовка территории. Включает в себя очистку и выравнивание земли.
- Подгонка и размещение спецтехники. Перед началом работ требуется обеспечить доступ ко всем участкам.
- Завоз выбранного строительного материала. Необходимо заранее подготовить всю необходимую продукцию.
- Распределение материала внутри котлована. Это нужно для создания равномерного слоя.
- Нанесение разметки. Четкая разметка позволит избежать ошибок в процессе установки.
- Определение точки монтажа каждого элемента. Необходимо заранее знать местоположение важных конструкций.
- Выравнивание шпунта. Это помогает избежать дополнительных проблем во время монтажных работ.
- Монтаж свай. Заключительный этап установки шпунтов, требующий особого внимания к деталям.
При проведении строительных работ всегда существует риск деформации и даже обрушения готового ограждения. Поэтому в некоторых ситуациях может потребоваться дополнительное укрепление конструкций с помощью анкеров или распорных креплений.
