Что такое шпунт фундамента и для чего он нужен

Шпунт фундамента — это специальная конструкция из вертикально установленных щитов, обеспечивающая поддержку грунта и предотвращение его обрушения при строительных работах. Он часто используется в условиях близкого расположения воды или при строительстве на нестабильных грунтах, обеспечивая долговечность и надежность фундамента.

Шпунты могут быть выполнены из различных материалов, таких как металл, бетон или древесина, и монтируются с использованием различных технологий, включая вбивание или ввинчивание. Правильная установка шпунтов способствует улучшению устойчивости здания и обеспечивает защиту от деформации и осадок.

Устройство шпунтового ограждения котлована

1300 руб./пог.м Шпунтовое ограждение котлована представляет собой специальную ограждающую конструкцию, которая возводится из стальных или деревянных свай, забитых в почву. Ее используют в тех случаях, если углубление расположено в откосах и возможность проводить внутренние работы отсутствует. Шпунтовая система обеспечивает надежную защиту почвы и препятствует ее обрушению при подвижках или больших нагрузках.

Заказать услугу

Что такое ограждение котлована шпунтом

1. Укрепление бортов углублений под основания постройки.
2. Защита стенок котлована от осыпания.
3. Локализация строительной площадки.
4. Поддержание береговой линии.
5. Обустройство гидротехнических сооружений.
6. Укрепление фундаментов.
7. Организация герметичных емкостей для промышленных отходов.
8. Обустройство очистных конструкций.
9. Укрепление железнодорожных путей.

В отдельных случаях шпунтовую стенку возводят на нулевом этапе работ с целью соблюдения требований СнИП, когда нужно работать ниже нулевого уровня почвы. При вертикальной разработке грунта подобное ограждение обеспечивает усиленную защиту стенок от осыпаний и оползней. Углубления с наклонными стенками чаще подвергаются осыпанию, поэтому они укрепляются в первую очередь.

Отличительной особенностью шпунта является возможность повторного применения, поэтому выбор таких систем предпочтительнее, чем организация водопоглощающей системы.

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.

Как рассчитать ограждение

Чтобы исключить деформацию стенок ограждающей конструкции после разрытия грунта, необходимо провести несколько расчетов. Они основываются на следующих характеристиках:

1. Тип ограждения.
2. Глубина установки материала.
3. Габариты шпунта.
4. Силы взаимодействия.

С помощью математических расчетов шпунтового ограждения можно определить требуемый диаметр шпунта в месте забивки ниже основания и в подборке распорной системы. Строители используют проверенные формулы или онлайн-калькуляторы, позволяющие получить точный результат за несколько секунд.

Формула расчета выглядит следующим образом: М1 ≤ m/γ * M2, где:

1. M1 указывает на устойчивость к опрокидыванию.
2. M2 определяет удерживающий момент.
3. m указывает на коэффициент условий работы.
4. y является условным обозначением коэффициента надежности.

Устройство шпунтового ограждения котлована

Устройство шпунтованной ограды зависит от используемых материалов. Деревянные изделия могут использоваться только в тех случаях, если почва не содержит крупных камней, древесных отходов и другого мусора. Допустимая глубина забивки свай не может превышать 6 метров. Если не соблюдать это требование, ограждение станет малоэффективным или будет повреждено.

Шпунты погружаются в почву вплотную на всю длину. На данном этапе следует исключить любые щели и пустоты. Если применяется двойная система, то между шпунтами выдерживается ширина до 1 м.

При монтаже конструкции на дно водоема глубина не должна составлять меньше 2 м. Чтобы минимизировать или предотвратить вероятность вымывания засыпки, следует предусмотреть наружный ряд шпунта с повышенной плотности. При глубине котлована в 3-5 м выемки между стенками закрывают смесью, которая на 15% состоит из глины.

Стальные шпунты подходят исключительно для прочных грунтов. Они забиваются на глубину от 7 м и подходят для многократного использования, при соблюдении правил эксплуатации. При шпунтировании молотом либо вибропогружателем следует учитывать плотность прилегания изделий по периметру ограждения. В большинстве случаев подобные системы устанавливают по такому принципу, что уровень поверхностных вод становится ниже на 50 см, а по отношению к водоносному горизонту — на 0,7 м.

Демонтаж изделий из стали производится быстро и просто. Для этого используют пояса-обвязки, размещенные по периметру траншеи, и распорки — по углам.

Способ крепления стального шпунта определяется технологией разработки грунта и глубиной котлована. Чтобы упростить процесс монтажа, лучше использовать цилиндровые сваи, а не прямоугольные. Они создаются из листовой стали и не оснащаются поперечными распорками.

Нормы в технологической карте и СНИП

Базовые требования СНИП к монтажу шпунтовых конструкций выглядят следующим образом:

1. Оснащение подбирают с учетом длины составляющих свайной системы. Если она достигает 26 м, следует предусмотреть специальные отметки для шпунтов. Оснащение рассчитывается специальными компьютерными калькуляторами, которые используют теорию удара волн.
2. Подмыв котлована для более легкой фиксации шпунтов разрешен только в тех случаях, если стройплощадка находится далеко от жилых построек. Минимальная дистанция между зданиями должна составлять 20 м. В таком случае глубину погружения увеличивают в 2 раза.
3. Ограждение котлованов относится к тем типам работ, которые регламентируются государственными стандартами и требуют оформления документации.

Технология шпунтового ограждения

Для монтажа шпунтовых оград используют разные технологии и оборудование. В большинстве случаев бурение под трубы производится шнековым или шарочным методом, который предусматривает монтаж стенок глинистым раствором. Повышенная плотность посадки трубы обеспечивается глиной.

Используемая техника и оборудование

Для монтажа свай методом вдавливания необходимо использовать специализированную технику, которая создает постоянную статическую нагрузку. Это делается с помощью мощного строительного оборудования, сконструированного по принципу клинового захвата свай с последующим погружением в углубление.

Применение электронных систем на разных этапах шпунтирования позволяет вовремя внести корректировки в угол погружения и сформировать ровный ряд свай. Кроме того, электроника помогает создать ограждение котлованов с круглой или угольной конфигурацией.

Для решения большинства задач по организации шпунтовых оград подходит следующая техника:

1. Гидравлическая установка СВУ TITAN DTZ. Обладает допустимым усилием в 320 тс.
2. Система SUNWARD ZY J120. Выделяется отсутствием шума при работе и соблюдением экологических стандартов.
3. СВУ-В-6. Представляет собой автономную установку, которая самостоятельно передвигается по стройплощадке и реализует все этапы шпунтирования.

Вдавливание

Технология отличается универсальностью и подходит для проведения работ возле зданий в густонаселенных районах или на рыхлой и заболоченной почве. При вдавливании свай не нужно постоянно следить за их состоянием. Недостатком метода является внедрение крупногабаритной спецтехники, которая доставляется на объект в демонтированном состоянии.

Вибропогружение относится к эффективным способам установки шпунтов и может использоваться с любыми типами таких конструкций, включая:

1. Трубошпунты с любым сечением труб.
2. Двутавровые балки.
3. Шпунты Ларсена.

Если работы ведутся на почве с высоким уровнем грунтовых вод, то вибропогружение станет единственным вариантом, позволяющим установить шпунтовое ограждение. Однако использование технологии сопровождается большими затратами, т.к. техника для решения задач продается достаточно дорого.

Производится посредством молота — специального навесного оборудования, который забивает сваи в лидерные скважины. Ударный метод не подходит для забивки конструкций в районах с уплотненной застройкой.

Шпунтовое ограждение котлована: особенности, виды и технология монтажа

Строительство любого здания начинается с нулевого цикла работ, то есть ниже нулевого уровня грунта. Прежде всего это касается подготовки котлована для последующей закладки фундамента здания, поэтому важно предотвратить риск обрушения стенок от осыпания грунта. Некоторые котлованы нуждаются в укреплении и дополнительной защите в обязательном порядке, поскольку установка ограждений для выполнения работ предусмотрена действующими правилами СНиП.

Шпунтовое ограждение рационально применять при ведении строительства на песчаных и зыбких грунтах без жестких структурных связей, в супесях, суглинках и глинистой почве, а также на болотистых грунтах или при высоком уровне грунтовых вод. Некоторые виды шпунтов используются не только при обустройстве котлована для фундамента, но также для укрепления береговой линии и защиты склонов от схождения оползней. Поэтому в этой статье мы рассмотрим технологию шпунтового ограждения котлована более подробно.

Шпунтовое ограждение: разновидности свай

Ограждение из шпунтов представляет собой сплошную стену из элементов, которые погружаются в землю на заданную глубину и надежно скрепляются между собой. Использование шпунтов продиктовано сразу несколькими факторами, главными из которых являются обеспечение безопасности на строительной площадке, а также предотвращение вынужденной остановки работ для расчистки завалов.

Использование шпунтов обязательно при глубине котлована более 1-2 метров — точные параметры зависят от особенностей почвы и регламентированы в СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве». Для организации ограждений используют сваи из разных материалов, в том числе из дерева, металла, железобетона и даже пластика. Выбор материала влияет на показатели прочности и долговечности ограждения, а также на другие характеристики:

• Деревянный шпунт. Востребован при глубине погружения до 3 метров, а в качестве основных элементов ограждения используются брус толщиной не менее 4 см или бревна. Установка деревянного ограждения отличается простотой монтажа и хорошими показателями устойчивости, однако деревянный шпунт подходит только для одноразовой эксплуатации.
• Стальной шпунт Ларсена. Технологическая карта шпунтового ограждения котлована шпунтами Ларсена предполагает возможность многократной эксплуатации элементов ограждения. Металлические шпунты обеспечивают максимальную защиту стенок от любых негативных воздействий на почву в процессе проведения строительных работ, поэтому зачастую применяются при возведении гидротехнических сооружений и промышленных объектов. Единственным недостатком можно назвать достаточно высокую стоимость монтажа.
• Трубошпунт. Широко используется как в гражданском строительстве, так и при реализации более сложных проектов. Трубошпунт отличается стойкостью к воздействию негативных факторов и высокой скоростью монтажа. Как и шпунты Ларсена, технология шпунтового ограждения котлована из труб предполагает как многоразовое применение шпунтов, так и возможность использования в качестве несъемной опалубки.

Для снижения расходов часто используют шпунты из железобетона. Они отличаются повышенной прочностью, но при этом не подходят для демонтажа и повторной эксплуатации. Поэтому железобетонный шпунт стоит использовать в тех случаях, когда существует необходимость в создании прочной наружной оснастки основания. С целью снижения расходов строители все чаще используют полимерный шпунт, но при этом важно учитывать ограничения по нагрузкам, которые может выдержать подобное ограждение.

Особенности погружения свай при устройстве шпунтового ограждения

В строительстве применяются 3 метода для погружения шпунта в грунт, при этом они могут комбинироваться между собой. Статическое погружение или вдавливание позволяет свести к минимуму вибрационные и динамические нагрузки, что особенно важно при примыкании строительного участка к уже построенным зданиям.

Для ударной забивки используются установки с навесным молотом гидравлического типа. Это самый быстрый и недорогой способ погружения шпунтов, но работа молотов может негативно сказаться на окружающих зданиях, связана с высоким уровнем шума и риском схождения оползней на крутых склонах.

Вибропогружение подразумевает постепенное вдавливание шпунта посредством воздействия колебаний высокой частотности, а конструкция постепенно погружается в грунт под тяжестью собственного веса. Использование вибропогружателя считается самым эффективным способом установки шпунтов любого типа и единственной альтернативой при ведении работ на почвах с высоким уровнем грунтовых вод.

Технология устройства шпунтового ограждения котлована

Монтаж шпунтового ограждения состоит из нескольких этапов, которые последовательно выполняются после выбора материала шпунта, технологии погружения, а также проведения расчетов и разметки участка. Сборка шпунтового ограждения предполагает:

• подвоз и разгрузка шпунтовых элементов на месте последующей установки
• складирование свай по всему периметру строительного участка для сокращения времени устройства шпунтового ограждения;
• подтягивание шпунта к месту погружения и фиксация в строго вертикальном положении;
• выполнение погрузки сваи выбранным методом с последующим скреплением шпунтов между собой при помощи замков или анкеров.

Зачем и когда необходимо шпунтовое ограждение?

Если выполняется вертикальная разработка грунта, то шпунтовое ограждение надежно защищает стенки котлована от оползней и осыпаний почвы. Котлованы с наклонной стенкой имеют повышенный риск осыпания, поэтому их укрепляют в обязательном порядке.

Шпунт можно впоследствии использовать повторно, поэтому сооружение стенок из этого материала является более рентабельным, чем выполнение работ по водопонижению. Замкнутая стенка из шпунта не пропустит воду в котлован и предотвратит его затопление.

Некоторые особенности установки шпунтовых ограждений

Шпунтовые работы относят к важнейшим строительным процессам. Выполнять их следует в строгой и последовательности и только тем, кто имеет соответствующий опыт и документально подтвержденную квалификацию. Только соблюдение всех технологических нюансов позволяет гарантировать прочность и надежность ограждения. В некоторых случаях укрепление траншеи шпунтом может быть не постоянным, а временным.

На выбор технологии сооружения котлована влияют:

• Свойства грунта на участке работ;
• Габариты котлована;
• Условия эксплуатации.

Перед началом укрепления котлованов необходимо произвести предварительные расчеты. Аналогично требование действует для работ по берегоукреплению.

В зависимости от особенностей грунта и необходимости использовать дополнительные фиксирующие элементы шпунтовые ограждения делят на:

• Независимые стенки, которые устойчивы исключительно за счет естественного сопротивления грунта. Дополнительные укрепляющие элементы в этом случае не используются. Такие стенки ставят только на имеющих высокую плотность грунтах;
• Шпунтовые стенки со сделанными из стальных труб. Такие ограждения используют, чтобы укреплять узкие, но достаточно глубокие котлованы. Вертикальные подпорки не используются. Трубы фиксируются, благодаря давлению противоположных стенок;
• Шпунтовые стенки, укрепленные анкерными сваями. Используются при ограждении находящихся в низкоплотных грунтах котлованов, глубина которых составляет более семи метров. Анкерами служат винтовые сваи, которые погружают в грунт по периметру котлована, на расстоянии пяти метров от него. Расстояние между сваями составляет от трех до четырех метров. После завинчивания свай в грунт их привязывают к ограждению стальными тросами.

При работе в грунтах высокой плотности используют плоский, корытообразный или Z-образный шпунт. В почвах с низкой плотностью чаще делают ограждения из трубошпунта, имеющего больший диаметр и более устойчивого в грунте.

Различные технологии погружения шпунта

В современном строительстве применяют три основных технологии погружения шпунта в грунт:

• Ударная забивка;
• Использование вибропогружателей;
• Использование установок статического вдавливания.

Статическое погружение предусматривает применение специальных мобильных вдавливающих установок. Они снабжены особым гидравлическим узлом, обжимающим шпунтину и перемещающимся вниз по направляющим рамам, что приводит к ее погружению.

При вибропогружении и при забивке используют копровые установки. Они работают на самоходной базе. При вибропогружении установка комплектуется вибропогружателем, при забивке – навесными молотами гидравлического или дизельного типа.

Забивка является самым быстрым и дешевым способом погружения, но ее нельзя осуществлять в условиях плотной застройки. Работа ударный молотов приводит к динамическому воздействию на фундаменты находящихся рядом зданий, что может спровоцировать их обрушение.

Используемые для забивки молоты относятся к конструкциям штангового или трубчатого типа. По их направляющим элементам перемещается боек, производящий удары по шпунтине. Дизельные молоты работают под воздействием детонации находящейся в камере сгорания топливной смеси. В результате боек подлетает в верхнюю часть корпуса и в свободном падении опускается на погружаемый в грунт шпунт.

Вибропогружение подразумевает воздействие на шпунт колебаний высокой частотности. Под их воздействием почва делается менее плотной. Погружение конструкции в грунт происходит под тяжестью механизма и под ее собственным весом. Колебания низкой амплитуды вырабатываются вибропогружателем за счет разнонаправленного вращения неотцентрированных дебалансов. Их приводит в движение закрепленный на корпусе вибропогружателя электрический двигатель.

Об устройстве шпунтовых ограждений

Шпунтовые ограждения делают из деревянных, металлических или железобетонных свай. Их можно забивать с определенными промежутками (тогда потребуется забирка) или вплотную друг к другу. Ограждение может иметь дополнительное анкерное крепление или распорки или сооружаться без них. Чаще всего шпунтовая стенка делается из металлического шпунта, который после окончания работ извлекается и повторно используется на другом объекте. Это значительно снижает расходы заказчика, так как строительные компании выкупают использованный шпунт обратно.

Перед выполнением запланированных работ очень важно произвести точные расчеты, чтобы определить степень устойчивости стенки к давлению грунта. Полученные данные позволяют определить необходимую глубину погружения, подобрать оптимальный размер шпунта, выяснить необходимость выполнения анкерных креплений.

Монтаж шпунтовых ограждений состоит из следующих стадий:

• Разгрузка доставленного на объект шпунта и его складирование по периметру участка;
• Выполнение разметки участка;
• Перемещение копровой установки на участок, фиксация захватного механизма на шпунтине, подтягивание шпунта копром к месту погружения;
• Строповка шпунта лебедкой копра, установка конструкции в забивочное положение;
• Сопряжение шпунта с наголовником молота, проверка вертикальности положения, непосредственно забивка, приводящая к погружению шпунта в грунт на указанную в проекте глубину.

Затем производится перемещение копром следующей шпунтины к месту монтажа. Ее стропуют и ставят в забивочное положение. Пазовые замки соединяют с замками уже забитой в грунт шпунтины. Далее выполняется погружение вышеописанным способом. Аналогично создают и всю шпунтовую стенку, пока она не сомкнется вокруг котлована.

Сплошная шпунтовая стенка не только предохраняет от оползней и осыпаний, но и не дает грунтовым водам проникнуть на участок.

Если условия работ не допускают вибраций, то предварительно пробуриваются лидерные скважины под шпунт.

Шпунтовые ограждения имеют следующие преимущества:

• В некоторых предусмотренных СНиП случаях их сооружение является обязательным условием и единственным способом выполнить запланированных работ;
• Выдерживают высокие нагрузки;
• Защищают котлован от оползней;
• Любой шпунт, кроме деревянного, можно использовать многократно;
• Возможность подобрать оптимальный способ погружения.