Шпунтове огорожі котловану пристрій, розрахунок, з труб

Розробка котловану під фундамент - важливий етап нульового циклу робіт в багатоповерховому будівництві. У промислових масштабах риття котлованів виробляють за допомогою екскаватора. Згідно з положеннями СНиП № 3.02.01 «Земляні споруди», все котловани глибиною більше 2 м повинні зміцнюватися шпунтовими огорожами, що перешкоджають їх обвалення і затоплення ґрунтовими водами.

Шпунт Ларсена Z-профіль

У даній статті представлена технологія огорожі котлованів шпунтом. Ви дізнаєтеся, які види шпунта використовуються і як виконується їх монтаж. Також буде розглянуто особливості проектування шпунтових огорож і наведені приклади розрахунків.

Коли і навіщо необхідно огорожу котлованів шпунтом?

Потреба зміцнення котлованів шпунтовими огорожами обумовлюється вимогами техніки безпеки і нормативами СНіП, відповідно до положень яких зміцненню шпунтовими стінами підлягають такі види котлованів:

все котловани глибиною більше 1 м. в піщаному грунті;
котловани глибиною від 1.25 м в супісках;
котловани глибиною від 1.5 м в глинистому ґрунті і суглинку;
котловани глибиною від 2 м. в грунтах високої щільності.

Функціональне призначення шпунтового огорожі - захист стінок котловану від обвалення, яке може статися при проведенні на будівельному майданчику робіт із забивання паль (на пальових фундаментах коштує понад 80% багатоповерхових будинків).

Технологія шпунтового огорожі також може розглядатися в якості альтернативи водопоніжающіе робіт. Використовуваний для монтажу огорожі шпунт має пазові замки, за допомогою яких окремі шпунтіни з'єднуються в герметичну, що не пропускає воду стінку, що зводить до мінімуму ризик затоплення котловану грунтовими водами.

Види шпунта для огорожі котлованів

У сучасній будівельній практиці для огорожі котлованів застосовується два види шпунтового металопрокату - шпунт Ларсена і трубопшунт. Дерев'яний і залізобетонний шпунт практично не використовується через фінансової недоцільність.

Шпунт Ларсена є коритоподібний профіль, довжина якого може доходити до 35 метрів, а ширина до 80 см. Існує кілька модифікацій шпунта Ларсена, що відрізняються в плані габаритних характеристик:

шпунт Л4;
шпунт Л5;
шпунт Л5-УМ;
шпунт Ларсена «Омега»;
шпунт Л5.

Найчастіше використовується шпунт Л5, виготовлений з сталей марок Ст3кп або 16 ХГ. Ширина профілю Л5 становить 42 см, вага 1 п.м. - 100 кг, вага 1 м 2 - 217 кг. Нормативна міцність шпунтового огорожі з профілю Л5 становить 800 кНм / м.

Шпунтове огорожі з профілю Ларсена

Огородження з шпунтових труб застосовуються в умовах нестабільних, схильних до горизонтальних зрушень грунтів, в яких стінки з коритоподібного профілю не мають необхідної стійкості. За рахунок більшого перетину труб, яке дає збільшену площу защемлення шпунта ґрунтовими масами, момент опору і міцність стінки з труб значно вище.

Діаметр шпунтових труб варіюється в межах 530-1420 мм. Труби, що використовуються для огородження котлованів, мають уніфіковану відповідно до нормативів СНиП маркування типу Т1420 × 12. в якій:

Т - трубчастий шпунт;
1420 - діаметр (мм);
2 - товщина стінки (мм).

Як і шпунт Ларсена, трубошпунт має пазові замки, розташовані на бічних контурах труб, за допомогою яких конструкції з'єднуються в суцільну стінку. При монтажі огорож додатково використовуються сталеві поворотні елементи, за допомогою яких стінці надається необхідна просторова конфігурація.

Широке поширення в будівельній практиці сталевого шпунта обумовлюється можливістю його повторного використання, з яким не підлягають залізобетонні і дерев'яні конструкції. Будівельна організація отримує можливість зробити тимчасове шпунтове огорожу і по завершенню фундаментних робіт демонтувати шпунт і реалізувати його на вторинному ринку, відшкодувавши тим самим частину фінансових витрат. Згідно з нормами СНиП, оборотність шпунтових труб і шпунта Ларсена може доходити до 20 циклів.

Розрахунок шпунтового огорожі

Розрахунок шпунтових огорож виконується профільними фахівцями відповідно до вимог СНиП № 2.09.03 «Проектування підпірних стін». Метою розрахунків огорожі є:

визначення необхідного типорозміру шпунта;
визначення глибини занурення шпунта виходячи з відповідності розрахункової стійкості і опору стінки нормативним даним;
проектування додаткових заходів по зміцненню шпунтової стінки.

Розрахунок опір шпунтової стінки до перекидання виконується за формулою. в якій:

Оu - нормативний опір;
Oz - сила защемлення шпунта в грунті;
К - коеф. умов роботи шпунта (залежить від типу грунту);
Cn - коеф. запасу надійності (1.2).

Розрахунок міцності шпунтового огорожі ведеться за формулою. де:

Lk - величина навантаження на м2 огорожі;
Pck - розрахунковий опір стінки;
Du - момент опору стінки;
К - коеф. роботи шпунта в грунті.

Розрахунок глибини занурення шпунта здійснюється за формулою: T = t0 + Δt, в якій Δt =:

Fn - епюра розподілу навантажень по шпунтової стінці;
qtO - момент максимального навантаження на огорожу, що виходить від тиску грунту;
d - коеф. пасивного тиску грунту на стінку (l - активний вплив).

На занурення шпунта в кожному конкретному випадку складається технологічна карта, в якій зазначаються відомості та інструкції по реалізації робіт для персоналу, що виконує шпунтове огорожу.

Технологія монтажу шпунтових стінок

Пристрій шпунтового огорожі виконується із залученням будівельної спецтехніки - копрових установок. Копр є самохідну машину на гусеничної або колісній базі, яка укомплектована необхідним для занурення шпунта обладнанням.

Функціональне оснащення копра включає:

копрових щоглу - сталева напрямна балка опалубки. на якій фіксується занурює обладнання та шпунтова конструкція;
занурює механізм - ударний молот або вібпропогружатель;
лебідкові блоки - для поняття і установки шпунта в початкове положення.

Існує три методи монтажу шпунта: ударна забивання, віброзанурення і статичну вдавлення. У будівельній практиці найбільш поширений метод забивання - це найбільш ефективна і недорога технологія, проте діючі СНиП забороняють забивати шпунт в умовах щільної забудови, оскільки динамічні навантаження, що виробляються молотом в процесі забивання, можуть стати причиною деформації і руйнувань фундаментів ближніх будівель.

Віброзанурення - метод, при реалізації якого шпунт поглиблюється в землю під впливом високочастотних низькоамплітудних коливань. Віброзанурювач виробляє коливання, які передаються на зафіксований в ньому шпунт, далі вібрація переходить на контактують зі шпунтіни пласти грунту, які під впливом коливань разуплотняются, що призводить до поглиблення шпунта під своєю вагою і масою давить на нього вібопрогружателя.

Читайте також: віброзанурення паль. способи і технологічні особливості.

Віброзанурення шпунта Ларсена

Пристрій шпунтового огорожі котловану виконується відповідно до положень СНиП 3-Б.6-62. Технологія виконується в наступній послідовності:

На об'єкт перебазується копрова техніка, доставляється і розподіляється за видатковими складах шпунт.
Виконується розмітка шпунтового огорожі відповідно до проектних даних.
Розміщена на видатковому складі Шпунтина зачіпається лебідкою копра і підтягується до точки занурення, проводиться строповка шпунта, його підняття і установка в положення для забивання.
Шпунт стикується з наголовником погружающего механізму, перевіряється просторове положення конструкції.
У роботу включається занурює агрегат - молот або вібопрогружатель, під впливом якого шпунт поглиблюється в землю до проектної позначки.
Після завершення монтажу процес повторюється. Замок наступної шпунтіни стикується з пазами зануреної конструкції.

Занурення шпунта виконується до тих пір, поки навколо котловану не буде виконано пристрій замкнутого огорожі.