Что такое шпунтовые сваи

Видео описание

О правилах монтажа безопасного шпунтового котлована: Конечная стоимость котлована зависит от ряда важных факторов. В первую очередь учитывается тип применяемого материала, например, доски, трубы, металлические сваи, шпунт «Ларсена». На стоимость также влияет тип применяемого оборудования (сваебоя), которое применяется для забивки шпунта. Основной статьей расходов является объем проводимых работ. При этом общая стоимость может быть увеличена в результате необходимости применения по периметру удерживающих досок, которые выступают в качестве опор для укрепления стенки.

Элементы металлического шпунта сцепляются друг с другом как паззлы Источник pdoshka.ru

Устройство деревянных свай из сосны, лиственницы или дуба

Для устройства основания капитальных зданий и сооружений применяются деревянные сваи из сосны, лиственницы или дуба

Лес должен быть здоровым, несухостойким, мелкослойным, смолистым, несучковатым, зимней рубки. Бревна для свай должны быть прямыми; искривление ствола сваи более 1% ее длины (в одной плоскости) не допускается, сбег бревен не должен превышать 1% от длины сваи. Сваи следует пропитывать антисептиком (например, креозотом).

Подготовка сваи к забивке

Рис. 1. Характер заострения концов свай а — на три грани; б — на четыре грани; в — свая со стальным башмаком

Подготовляя сваи к забивке, необходимо с бревен снять кору, стесать наросты и сучки. Сваи заостряют на три или на четыре грани (рис. 1) с притуплением острия для предохранения его от смятия. Вершина заострения должна находиться строго по оси, иначе свая при забивке будет уклоняться в сторону. На концы свай, забиваемых в грунты с включениями крупного гравия, прослоек слабой скалы и т. п., надевают стальные башмаки.

Башмак представляет собой стальное острие (имеющее квадратную плоскость, на которую опирается свая) с четырьмя лапами из полосовой стали (от 60×6 до 80X8 мм), которые укрепляются на свае гвоздями. На голову сваи, предварительно стесанную слегка на конус, плотно насаживается бугель, изготовленный из полосовой стали толщиной 10—15 мм, шириной 40—75 мм.

Бугель предохраняет голову сваи от сильного размочаливания и раскола. Верх головы сваи должен быть срезан строго перпендикулярно оси, в противном случае от ударов свайного молота свая будет отклоняться от проектного положения.

Длина сваи должна быть увеличена на 0,2 м против проектной для запаса на срезку верхнего конца сваи при размочаливании головы в процессе забивки. Если есть необходимость, сваи наращивают.

При стыковании необходимо соблюдать следующие требования:

• по длине сваи не должно быть более одного стыка;
• толщина сваи в стыке должна быть не менее 20 см;
• повреждения антисептированной поверхности не допускаются;
• стык сваи после погружения должен находиться не менее чем на 2 м ниже поверхности грунта;
• стыки смежных свай должны располагаться на расстоянии не менее 0,75 м по высоте;
• стык должен быть выполнен так, чтобы обеспечивалось полное опирание торцов сращиваемых отрезков.

Погружение наращенной сваи вибропогружателями не допускается. Стык сваи может быть:

Рис. 2. Способы стыкования концов свай, а — вполдерева; б — впритык

1. в пол-дерева (рис. 2,а); его укрепляют хомутами из полосовой стали (шириной 60—80 мм и толщиной 6—8 мм);
2. впритык (рис. 1,6); его устраивают, устанавливая в центре сваи штырь (длиной 10—12 см, диаметром 16 мм) и скрепляя стальными накладками из полосовой стали (шириной 80—100 мм и толщиной 8—10 мм) при помощи болтов (диаметром 25 мм).

Сваи для слабых грунтов

Рис. 3. Конструкция сваи для слабых грунтов

Сваи для слабых грунтов (рис. 3) характеризуются тем, что для скорейшего достижения отказа и уменьшения глубины забивки к свае прибалчивают дополнительные бобышки.

Пакетные сваи изготовляют чаще всего из трех соединенных между собой на болтах бревен. Расположение стыков соединяемых бревен делают вразбежку. Паркетные сваи применяют при больших толщах слабых грунтов, для фундаментов с небольшими размерами в плане и при больших сосредоточенных нагрузках. Погружение пакетных свай вибраторами не допускается.

Деревянные шпунтовые сваи для защиты фундаментов

Деревянные шпунтовые сваи применяют для защиты фундаментов сооружений от подмыва и для устройства сплошных ограждающих стенок при копке котлованов в водонасыщенных грунтах.

При глубине котлованов не более 3 м применяют шпунт из досок толщиной 5 см, при глубине более 3 м — шпунт из брусьев толщиной 12—18 см. Шпунтовые сваи (рис. 4) соединяют треугольным или прямоугольным гребнем. Высота и толщина прямоугольного гребня должны быть равными 1/3 толщины бруса.

Рис. 4. Деревянные шпунтовые сваи а — соединение треугольным гребнем; б — соединение прямоугольным гребнем; в — заострение конца шпунтовой сваи

Шпунт Ларсена Л5 технические характеристики

Важно: Л5 является усиленной версией шпунта Л4, он обладает увеличенной толщиной центрального профиля и наклонных стенок, за счет чего достигается большая устойчивость шпунтовой стенки в грунте.

• Длина – от 5 до 24 м;
• Полезная ширина профиля (между боковыми замками) – 420 см;
• Вес 1 погонного метра шпунта – 100 кг;
• Вес 1 кв. м. – 238 кг;
• Толщина наклонных граней (s) – 113 мм;
• Толщина центрального профиля (t) – 21 мм;
• Величина сопротивления одиночного шпунта – 461 см3/м;
• Величина сопротивления 1 п.м. шпунтовой стенки – 2962 см3/м;
• Сила инерции 1 п.м. шпунтовой стенки – 50950 см/м.
• Номинальная прочность стенки – 698 кН/м.

Рис: Шпунт Ларсена Л5

Технология монтажа

После того как шпунтовые сваи были выбраны, а метод установки определен, останется собрать ограждение:

1. Провести геолого-разведывательные исследования, выполнить расчеты расположения шпунтов, величины и т. д.
2. Подготовить площадку, выкопать отверстия для свай, подвезти необходимую технику.
3. Разместить строительные материалы так, чтобы процесс шпунтирования занял меньше времени.
4. Подвезти шпунтовые элементы к местам установки.
5. Выровнять сваи строго по вертикали. Здесь выполняется пробное погружение, чтобы определить, все ли подготовлено правильно.
6. Выполнить монтаж установленным ранее методом. Будьте внимательны к замкам при использовании металлических свай, они должны плотно прилегать друг к другу. На этом же этапе выполняется подмыв, когда под шпунтовой элемент заливается небольшое количество воды при установке.
7. Использовать анкеры или другие детали для скрепления элементов между собой.
8. Установить укрепления, если это предусмотрено проектом.

Композитные шпунты и ПВХ обычно устанавливают вибропогружением, а вот с металлическими будет сложнее, так как здесь предполагается только ударный метод.

После установки всех частей, нужно проверить, не были ли допущены ошибки. Например, если глубина не соответствует заявленной в проекте, это значит, что устойчивость конструкции уже нарушена и неправильно стоящий шпунт нужно переустанавливать заново.

Контроль глубины погружения и проверка плотности ограждения — обязательная процедура, которая проводится вне зависимости от способа установки, а также почв. Ошибки можно исправить сразу, тем более что делать это нужно как можно быстрее, чтобы не задерживать использование котлована.

Применение шпунтовых свай

У стенок две функции. Основная – предотвратить движение грунта между ограждаемым участком и соседней территорией:

• при выемке грунта из котлована/траншеи откос становится нестабильным. Под давлением извне соседние слои могут обрушиться. Это сделает невозможной работу на самом участке и повредит расположенным рядом постройкам: при смещении грунта их основания претерпевают деструктивные динамические нагрузки;
• нестабильные откосы, склоны, насыпи независимо от строительных работ поблизости могут обрушиться под воздействием природных и техногенных факторов. Возникший оползень опасен для построек на возвышенности и в низине, для ландшафта в целом;
• береговые линии и сооружения претерпевают влияние тех же факторов и дополнительно размываются водой.

Вторая функция стенки – гидроизоляционная:

• защитить строительный участок от затопления грунтовыми водами;
• остановить размыв берега;
• предотвратить просачивание на окружающую территорию сточных вод из коллекторов вредных предприятий (химических, ядерных и др.)

Отсюда основные области применения шпунтовых стенок:

• ограждения для строительных траншей и котлованов;
• укрепление берега (в ряде случаев, предусмотренных проектом – коррекция русла);
• монтаж гидротехнических конструкций – мостов, плотин, причалов и др.;
• укрепление железнодорожных насыпей и других нестабильных склонов;
• строительство подземных сооружений разного назначения: гаражи, подземные этажи ТРЦ, переходы, склады и т.д.;
• защита подземных и наземных коммуникаций;
• устройство коллекторов, в т.ч. для вредных производств.

Вы можете заказать ограждение из шпунтовых свай в нашей компании

Цена устройства шпунтового ограждения котлована, переброски сваебойной и бурильной техники – самая низкая в регионе.

По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09

Виды шпунтовых ограждений их преимущества и недостатки

Для организации ограждений из шпунтов используют сваи из следующих материалов:

1. Древесины.
2. Железобетона.
3. Металла.

Деревянные изделия сооружаются из досок толщиной от 4 см или из брусков, которые соединяются пазами. Такой тип востребован при глубине погружения до 3 м и является одноразовым, т.к. демонтаж конструкций из дерева невозможен без поломок.

Железобетонные модели требуют сложного монтажа и предназначаются для постоянной опалубки. Металлические шпунты отличаются многократной эксплуатацией (до 20 циклов). Для их изготовления используется профильный металлопрокат или трубы.

Стальной шпунт Ларсена

Считается наиболее популярным типом, который создается на основе металлических профилей высокого качества. Система обладает желообразным исполнением и закругленными концами. Такие шпунты еще называются «замками», поскольку после соединения они обеспечивают максимальную защиту почвы от оползней и прочих негативных воздействий на этапе строительства. С помощью профилей можно сформировать прочную стену, которая станет востребованной при возведении мостов, причалов, дамб и других гидротехнических сооружений, подвергающихся негативному воздействию.

Для изготовления шпунтов используют прочный металл с углеродистыми примесями. С целью защиты конструкций от коррозийных процессов, в состав исходного сырья добавляют медные частицы. Чтобы снизить расходы на материалы, можно применить пластиковые шпунты на основе поливинилхлорида. Они не уступают металлическим изделиям по прочностным свойствам.

Ключевым достоинством стального шпунта является удобный монтаж на стройплощадке и устойчивость к негативным факторам.

Трубошпунт

Шпунтовое ограждение котлована из труб устанавливается на первых этапах строительных работ. Его широко применяют в жилищной, гидротехнической или транспортной отрасли с целью защиты траншеи от осыпания стенок.

Такая система включает в себя плотную стену, основные элементы которой закрепляются пазами. К преимуществам трубошпунтов относят:

1. Стойкость к негативным факторам, что позволяет использовать изделия в качестве несъемной опалубки.
2. Возможность удобного дробления валунов и прочих инородных частиц внутри трубы.
3. Возможность монтажа балок и швеллеров внутри трубы.
4. Быстрый и простой демонтаж труб для последующего применения.

Единственным недостатком является высокая стоимость изделий.

Шпунт из полимеров

С целью снижения расходов на укрепление котлованов многие строители используют шпунты из полимерных материалов. В их качестве применяется композит или поливинилхлорид. Кроме небольшого веса и доступности, такие конструкции обладают уменьшенным коэффициентом трения, что упрощает их забивку и последующее изъятие.

Из-за небольшой прочности монтаж полимерных шпунтов выполняется со строгими ограничениями по допустимым нагрузкам. Но существует большое количество условий, в которых такие ограждения котлованов становятся незаменимыми.

Сваи из дерева

Деревянные конструкции использовались для укрепления котлованов раньше всех остальных типов. По внешнему виду система напоминает частокол, выполненный из бруса и бревен. Нередко строители используют толстые доски в сборной конструкции.

Установка деревянного ограждения выполняется посредством забивки досок в почву. Недостатком этой разновидности является невозможность демонтажа конструкций из земли без повреждения.

Сваи из железобетона

Железобетонные сваи закрепляются с помощью замков, которые герметизируют всю конструкцию. Их ключевыми составляющими являются трапециевидные шпунты и пазы. При выполнении монтажных работ сваи устанавливаются по принципу одна в другую. Действие выполняется забивным оборудованием с высокой производительностью. Шпунтовые ограждения из железобетона не подходят для изъятия и повторной эксплуатации, поскольку они применяются для наружной оболочки основания.

Правила погружения шпунта Ларсена

Процесс погружения шпунта предваряют подготовительные мероприятия:

• трассировка осей;
• формирование предварительных котлованов;
• доставка вспомогательного оборудования – направляющий профиль, схватки, горизонтальный брус.

Панельная методика погружения

Оптимальным вариантом погружения является панельная методика, полностью исключающая выход свай из замков. Выполняются следующие операции:

• монтаж шпунтовой панели – установка производится в направляющую раму, имеющую 2-а уровня;
• фиксация второй панели – предыдущая панель будет подпираться направляющей рамой;
• забивание первого шпунта на проектную глубину.

Попеременная панельная методика

Попеременная панельная методика, актуальна при сложных грунтовых условиях. Подразумевается попеременное заглубление шпунтов, установленных в панели. Монтаж производится одинарно или попарно. Требуется разложить на поверхности направляющие рамы (из древесины), имеющие длину 3 – 5 метров. Шпунты, как одиночные, так парные фиксируются в замочных соединениях и заглубляются в грунт на 4-е метра. Впоследствии приступают к погружению спаренных или одиночных свай на участки, при этом они перекрываются при помощи рам.

Разновидности

Изделие применяют в разных направлениях строительства, поэтому технические характеристики, внешний вид профиля и марка используемой стали отличаются у разных видов.

Шпунт Ларсена Л4

Профиль изготавливают из стали 16ХГ (СТ3КП). Его характеристики:

• полезная ширина изделия по центру замка – 405 мм,
• прочность стенки составляет 517-518 кН/м;
• толщина наклонных граней – 9,5 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.м. опорной стенки – 2200 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л4 – 74 кг/м;
• масса 1 м² конструкции – 182,7 кг.

Шпунт Ларсена л4 производят на 2 заводах:

1. Российская горно-металлургическая компания;
2. «ДМК» (Украина).

Изделие широко распространено в России и странах СНГ, его можно купить у различных поставщиков на первичном и вторичном рынках.

Шпунт Ларсена Л5

Для изготовления данного проката используют сталь СТ3КП. Это более мощный профиль, чем Л4:

• полезная ширина профиля между замками – 420 мм;
• прочность стенки – 696…800 кН/м;
• толщина наклонной грани – 11 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.м. опорной стенки – 2962 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л5 – 100 кг/м;
• масса 1 м² конструкции – 238 кг.

Как и Л4, шпунт Л5 производят украинская «ДМК» и Российская горно-металлургическая компания. Купить изделие можно на всей территории России по приемлемым ценам у разных поставщиков и посредников. В продаже можно встретить прокат VL607 – это аналог шпунта Л5 от чешской компании “Евраз”.

Шпунт Ларсена Л5-УМ

Этот представитель проката данного типа отличается от предшественника качеством используемой для производства стали – она устойчива к коррозии, в ее состав входит медь.

• Полезная ширина профиля между замками – 543 мм;
• прочность стенки – 906 кН/м;
• толщина наклонной грани – 11 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.м. опорной стенки – 3555 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л5-УМ – 114 кг/м.

Другие виды

Шпунты Ларсена отличаются не только техническими характеристиками, но и формой замка:

• S-профиль;
• L-профиль;
• Z-профиль.

Во всех случаях замок образует плотное соединение соседних профилей.

Для разных целей используют балки из неметаллических материалов:

• пластик;
• железобетон;
• дерево.

Тем не менее, стальные шпунты применяются наиболее часто и являются востребованными.

Как проходит установка шпунта для котлована

Строительство искусственной стены выполняется в строгом соответствии с разработанной проектной документацией, чертежами. В проекте указываются глубина ограды, высота, диаметр, тип шпунта и фиксации.

Перед работами проводится гидротехнический анализ почвы, составляется технологическая карта.

Порядок установки следующий:

1. Доставляют материалы, инструменты на место застройки.
2. Краном шпунты распределяют по периметру объекта.
3. Выполняют разметку места установки каждой сваи.
4. Проводится стропирование. Элементы доставляют к размеченному участку монтажа.
5. На шпунт крепят наголовник погружателя.
6. Сваю выравнивают строго по вертикали. Постепенно погружают ее в грунт.
7. Распорки убирают. Сваю опускают до требуемой глубины.

СНиП 3.02.01-87

Ограды, возводимые шпунтовым способом, регулируются нормами, описанными в технологической карте.

Здесь указываются:

1. Основы пожарной, экологической безопасности.
2. Показатели качественного выполнения работ.
3. Требования к размерам, типам используемого сырья.

Это лишь малая часть описания. Нормы учитываются инженерами, бригадирами и другими людьми, которые отвечают за техническую сторону строительства.

Качество строительства оценивается СНиП. Полный перечень требований к установке таких оград приведен тут:

Применение металлических шпунтовых свай

Шпунтовые металлические сваи могут быть разнопрофильными: плоскими, Z-образными, корытообразными или выполненными по типу “Ларсен”. Плоские шпунты используются в конструкции противофильтрационных завес, Z- и корытообразные – в строительстве подпорных стен, мостов, эстакад, преграждающих сооружений, причалов, шлюзов. Промышленные металлические шпунтовые сваи могут быть применимы неоднократно в качестве ограждения котлованов, ям, траншей.

Прежде чем погрузить шпунт, необходимо проверить его прямолинейность, целостность замков, избавиться от наплывов, а в верхней части прорезать отверстие, чтобы через него шпунтовую сваю соединить с вибропогружателем страховочным стропом. При необходимости нужно изготовить и угловой шпунт.

Формула и пример расчета

Для точности подсчетов ключевых показателей потребуется вооружиться специальными формулами.

Расчетная схема устойчивости шпунтового ограждения

Чтобы воспользоваться ими, необходимо учесть такие параметры:

• надежность и толщину стенок сваи;
• сопротивление обвязки;
• коэффициент работы конструкции в почве;
• устойчивость замков к разрыву;
• величину горизонтальных нагрузок;
• радиальное усилие;
• силу опрокидывающего действия.

Это лишь основные показатели, но есть и другие, которые учитываются индивидуально в зависимости от типа грунта и климатических условий региона.

Техническая информация, которая понадобится при расчетах, для правильной установки шпунтов, приведена в СНиП 3.02.01-87.

Формула прочности стенок, которая поможет избежать их преждевременного разрушения, учитывает такие величины:

• глубину котлована;
• вертикальную силу давления грунта;
• давление почвы при опрокидывании;
• сила противодействия вращающемуся механизму.

Вычисление выглядит так:

М1 ≤ m/γ * M2, где

М1 ‒ опрокидывающий момент;

М2 ‒ момент удержания или противодействие силе опрокидывания;

m — показатель условий работ (для большинства регионов ‒ 0,95, в местностях со слабой почвой ‒ 0,7);

γ ‒ коэффициент надежности.

Чтобы получить М1, необходимо Еа (эпюрное равнодействующее активное давление) умножить на Са (равнодействующее плечо по отношению к нулевой отметке).

Для вычисления М2 потребуется En (эпюрное равнодействующее пассивное давление) умножить на Cn (равнодействующее плечо по отношению к нулю).

Расчеты выполняются из нижней точки сваи, поскольку на высоте шпунт подвергается действию дополнительных сил.

Правильно рассчитанные показатели ‒ гарантия устойчивости шпунтовой конструкции, ее долговечности и прочности.

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.

Монтажные работы

Установка шпунтовых ограждений представляет собой сложную инженерную процедуру, требующую должной подготовки, соблюдения действующих норм и правил, а также использования спецтехники.

Сегодня существует несколько способов установки шпунтовых элементов:

вибропогружение. Это методика, при которой к элементам подводится вибрационная нагрузка. Под ее действием шпунтины заходят в грунт на заданную глубину. Есть варианты, когда сначала пробуривают скважину и заполняют ее бетоном, после чего начинают погружать элемент. Это позволяет усилить прочность сваи, обеспечить ей максимальную устойчивость к боковым нагрузкам;

забивание. Это способ, традиционно применяющийся для погружения свай. Он самый быстрый и дешевый, но довольно шумный, поэтому не рекомендован для выполнения в районах плотной застройки;

вдавливание. Этот способ более мягкий и бесшумный, что позволяет применять его в городских кварталах. Однако он требует использования тяжелой специализированной техники. Агрегат для подобной работы перевозят в разобранном состоянии, для чего требуется 5-6 грузовиков. Кроме того, платформа для агрегата является негабаритным грузом, а ее вес достигает 50-60 тонн. Это значительно усложняет процедуру и делает ее маловостребованной;

метод размывания. Это специализированная технология, при которой под нижний конец шпунта подается под давлением вода. Поток с большой энергией размывает грунт, и свая достаточно легко входит в него на заданную глубину

Здесь важно обеспечить равномерность размыва, иначе свая будет отклоняться от вертикали. Для этой технологии имеется запрет — если поблизости находятся здания или сооружения с возможностью проседания из-за размыва грунта, проводить подобные работы запрещается.

Копровые установки с навесным оборудованием: а — гидромолотом; б — вибропогружателем; в — вибропогружатель на базе экскаватораЗабивка шпунта ПВХ

Сергей Свистунов
Строитель со стажем, редактор информационного портала Zaborchik.com

Для погружения небольших и неглубоких элементов в сравнительно мягкий грунт (например, при защите береговой линии от размывания) могут быть использованы ручные вибрационные машины. Они выпускаются в разных вариантах. Есть низко-, средне- и высокочастотные модели. Их используют как в виде самостоятельных устройств, так и путем подачи на стрелковом кране.

— Сергей Свистунов Строитель со стажем, редактор информационного портала Zaborchik.com

Ограждение котлована шпунтом Ларсена

Сфера применения

Шпунты – это самое эффективное, быстровозводимое и экономичное ограждение, поэтому такая конструкция применяется повсеместно. Это может быть шпунтовое ограждение котлована, что позволяет создавать водонепроницаемые и абсолютно герметичные стены. Может применяться для укрепления подъездных дорог на загородный участок, насыпей, склонов. Широко применяется в качестве укрепления и обустройства набережных и береговых линий.

Часто ограждение используется для обустройства гидротехнических объектов. В определенных случаях применяется для качественной защиты коммуникаций. С его помощью можно обустроить ограждения свалок, коллекторы сточных вод и так далее.

При строительных работах возле воды, шпунтам зачастую нет альтернативы Источник fens.by