Надёжные технологии крепления шпунтовых ограждений
При разработке котлованов на строительных площадках часто применяются шпунтовые ограждения. Это надежный способ удерживать грунт и защищать соседние сооружения от проседания. Решение актуально при работах на слабых или нестабильных грунтах. Однако сами по себе шпунтовые стены не всегда достаточно устойчивы. Чтобы они выполняли свою функцию эффективно и безопасно, требуется применение различных методов крепления. Чтобы избежать просадок, трещин в конструкциях и др. аварийных ситуаций, применяются различные конструкции. Выбор подходящего способа зависит от глубины котлована, размеров стройплощадки, типа грунта, подземных вод и проектных ограничений. Ниже представлены основные решения, которые используются как в открытых, так и в закрытых котлованах.
Способы крепления для открытых котлованов
Консольное шпунтовое ограждение
Используется при глубине котлована до 4–5 м. Для повышения жёсткости вдоль шпунта устанавливают горизонтальные пояса из стальных балок. На слабых грунтах шпунт погружается ниже проектной отметки дна котлована, минимум на две трети его глубины. Обязательным элементом служит верхняя обвязочная балка, которая объединяет шпунты в устойчивую конструкцию. Меры безопасности: нельзя располагать строительные материалы и технику вплотную к ограждению.
Распорные горизонтальные крепления
Целесообразны при увеличении глубины котлована или его ширины. Это горизонтальные балки, упирающиеся в противоположные стенки шпунта. Они монтируются в несколько ярусов с шагом 4–6 м. Для усиления монтируют промежуточные стойки из шпунта или двутавра. Иногда распорки опираются на заранее выполненные элементы здания. Такой подход требует поэтапной откопки грунта и строгого соблюдения технологии.
Инвентарные рамные системы
Конструкции выполняются из сборных стальных элементов с взаимозаменяемыми концевыми частями. Их можно адаптировать под различные проектные условия и размеры котлована. Помимо металлических рам, на практике используют и горизонтальные железобетонные фермы. Часто они имеют промежуточные стойки, которые после завершения земляных работ становятся частью будущих перекрытий подземных этажей.
- Экономия стали: снижается общая металлоёмкость проекта.
- Интеграция с конструкцией здания: промежуточные стойки включаются в постоянные перекрытия.
- Упрощённая сборка: конструкции быстро монтируются и демонтируются без спецтехники.
Применение рамных элементов не только снижает затраты и трудоёмкость, но и создают функциональную гибкость в организации крепления шпунтовых стенок.
Анкерные тяги
К анкерным стенкам или плитам шпунтовое ограждение крепится с помощью стальных тяг. Расстояние между ними определяется по формуле: S = Нк × tg(45° – φ/2), где
- S — шаг между анкерами;
- Нк — глубина выемки;
- φ — угол сопротивления сдвигу в массиве грунта.
Для реализации необходимо свободное пространство за границами котлована. Он не обеспечивает устойчивости шпунта ниже уровня дна. Анкерные стены часто формируются из 2-3 шпунтин, погружённых вдоль ограждения с шагом 2–5 м.
Островной способ
Работы выполняются поэтапно: сначала откапывается центральная часть котлована, а вдоль шпунта оставляют бермы (участки ненарушенного грунта). В них устанавливаются распорки и подкосы, упирающиеся в участки будущей фундаментной плиты или во временные опоры. Постепенно выполняется устройство монолитных плит и распорных элементов, после чего котлован дорабатывается по всей ширине. Конструкции демонтируются после завершения работ и обратной засыпки.
Инъекционные анкеры
Если ни распорки, ни бермы применить невозможно, целесообразны инъекционные анкеры. Элементы заглубляются на 25–30 метров в плотные слои за пределами зоны давления. Тяги делаются из арматуры, труб или канатов, устанавливаются под углом от 30° до 60°, с шагом 0,8–3 метра. Через шпунтовые стенки бурятся отверстия, в которые заводятся анкеры и крепятся к обвязочной балке. Способ сложный, требует высокой точности, дорогого оборудования. Особенно осторожно его реализуют под существующими зданиями и коммуникациями, чтобы избежать повреждений.
Крепление шпунтов в закрытых котлованах
В закрытых котлованах шпунтовые стены часто остаются частью постоянной конструкции. Здесь применяется технология строительства «сверху вниз». Горизонтальные перекрытия бетонируются сверху, опираясь на заранее погружённые сваи-колонны. Грунт разрабатывается через технологические отверстия в плитах. Сначала формируется периметр, затем центральная часть. Ширина консольных участков перекрытий 3–6 м. Такие участки устраиваются до окончания земляных и гидроизоляционных работ.
Два варианта поэтапного выполнения:
- Сначала по периметру устанавливаются шпунты и сваи-колонны. В плите перекрытия оставляют проёмы, через которые поэтапно извлекается грунт. После каждого этапа производится бетонирование очередного перекрытия. Процесс повторяется до проектной глубины. Далее демонтаж опалубки и бетонирование технологических отверстий.
- Шпунт и сваи-колонны монтируются с уровня поверхности. Затем ведётся разработка котлована с сохранением берм вдоль шпунтовой стены. На дне устанавливаются дополнительные сваи, на которые опирается центральная фундаментная плита. После этого возводится каркас здания в центре, а по периметру — перекрытия. Грунт у стен вынимается через проёмы, после чего бетонируется очередной ярус.
Обе схемы позволяют точно контролировать осадки и деформации, особенно в условиях плотной застройки или при высоких требованиях к защите соседних зданий.
Надёжность шпунтового ограждения — это вопрос выбора качественного материала и результат правильно подобранной схемы крепления. Каждая технология, от простых распорок до сложных анкерных или цементирующих систем, имеет свои условия применения, преимущества и ограничения. Грамотный подход к проектированию и строительству, контроль за качеством исполнения минимизируют риски, связанные с деформациями, просадками и авариями на стройплощадке.
ул. Нижняя Сыромятническая д.11 стр.52