Что такое шпоры в шпунтовых стенах

В ряде случаев шпунтовое ограждение в обязательном порядке сооружается на нулевом цикле работ. Это необходимо в целях соблюдения техники безопасности, когда требуется произвести работы ниже нулевого уровня грунта. Действующие СНиП устанавливают, что без установки ограждений можно выполнять работы:

1. На песчаном грунте без жестких структурных связей, при этом котлован должен быть не глубже одного метра;
2. В супесях, при этом котлован должен быть не глубже 1,25 метра;
3. В суглинках и глинистой почве, при этом котлован должен быть не глубже полутора метров;
4. На грунтах высокой плотности, при этом котлован должен быть не глубже двух метров.

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.

Поставка, монтаж и обратный выкуп всех видов и марок шпунта

Шпунтовые конструкции – это цельные ограждения различного назначения, выполняемые из шпунтов.

Шпунтом называется удлиненный элемент с замками паз/гребень с обеих сторон – благодаря замкам элементы соединяются в монолитную конструкцию.

Шпунты (или шпунтовые сваи) изготавливают из различных материалов: дерево, металл, пластик, армированный бетон. Самыми востребованными являются стальные шпунты Ларсена. Их главное преимущество перед деревом и бетоном – возможность многократного применения: за счет нее стоимость материала сводится к минимуму.

Оборачиваемость металлошпунта – до 20 циклов. При стационарной установке ограждение служит десятки лет.

Шпунты из ПВХ тоже могут применяться неоднократно, но проигрывают стальным по прочности. Их используют главным образом для эстетики при оформлении набережных и других открытых объектов.

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

Металлические шпунты бывают трубчатыми и профильными. У первых самая высокая устойчивость благодаря большому сечению трубы.

Профильные (шпунты Ларсена и аналоги) практически универсальны, походят для монтажа объектов на большинстве грунтов. Профиль бывает:

• U-образный (корытообразный). Он наиболее распространен благодаря оптимальному сочетанию массы и прочностных характеристик.
• Z-вый;
• S-образный;

Основные характеристики шпунта Ларсена:

• ширина (расстояние между замками);
• высота профиля;
• масса;
• момент сопротивления;
• момент инерции вращения.

Длина шпунта варьируется от 3 до 34 метров. При большой глубине котлована шпунты часто наращивают по длине сваркой.

Марку и размеры шпунта подбирают исходя из условий работы: тип грунта, глубина погружения и др.

По результатам ознакомления с вашим объектом наш специалист подскажет вам технически оптимальный вариант.

Комплекс работ по устройству шпунтового ограждения стартового котлована с применением вибропогружения и шпунта Ларсена, выполненный специалистами "АрктикГидроСтрой"

За счет оборачиваемости шпунта устройство ограждения обойдется вам недорого. Вы можете:

• купить у нас шпунт, бывший в употреблении – он дешевле;
• не покупать, а взять в аренду;
• купить, а по окончании использования мы выкупим его у вас обратно за 80 % начальной стоимости.

Применение шпунтовых конструкций

Целевое назначение шпунтовых ограждений – препятствовать обвалу/сползанию грунта и подмыву объекта грунтовыми, паводковыми, речными и др. водами.

Шпунтовые конструкции используют:

• для ограждения котлованов строящихся объектов, траншей под подземные коммуникации. При выемке грунта нарушается целостность пластов, стенки полости могут придти в движение;
• для устройства подземных объектов на несвязных и мягких грунтах – тоннелей, подземных парковок и этажей, переходов, складов;
• для укрепления естественных склонов и искусственных насыпей (железнодорожных, автострад и др.). Склон может осыпаться из-за процессов выветривания или возросших нагрузок на него, насыпь – под воздействием вибраций от проходящего транспорта;
• для укрепления береговой линии. Последняя разрушается и деформируется из-за размыва, естественного выветривания, строительства объектов на берегу. С помощью шпунтовой стенки также возможна коррекция русла или береговой линии;
• для устройства всевозможных речных/озерных/морских сооружений – причалы, дамбы, мосты, плотины, пирсы;
• для монтажа промышленных и коммунальных коллекторов. Стенка останавливает грунтовые воды и тем самым препятствует распространению в почве отравляющих и загрязняющих веществ;
• для монтажа поверхностных ограждений свалок, строящихся объектов и т.д.

В одних случаях ограда монтируется на постоянной основе (береговые сооружения, укрепление склонов), в других (гл.обр. при строительстве) – на время работы.

Основные альтернативы шпунтам при решении этих задач – бетонирование (если речь о набережных и склонах), стена в грунте – для укрепления траншей, котлованов и др. строительных объектов. Обе технологии используют бетон, и главные недостатки этих методов связаны с ним: большой объем земляных работ (и, соответственно, высокая цена), длительные сроки (нужно ждать созревания бетона). Использование бетонного ограждения возможно только на постоянной основе, не получится сэкономить на оборачиваемости материала.

Комплекс работ по реконструкции ангара выгрузки сыпучих материалов в городе Конаково, Тверской области, выполненный специалистами "АрктикГидроСтрой"

• финансовая экономия;
• экономия времени;
• меньшее количество техники;
• высокая прочность;
• долговечность.

Ограничением для использования являются вибрации, передаваемые на грунт в процессе погружения. Из-за вибраций ударный способ (забивка) чаще всего невозможен в черте города, вибропогружение применяется осторожно. Самый деликатный способ – вдавливание – подходит не для всех грунтов.

Мы применяем главным образом вибрационный метод, у которого самые высокие скорость и производительность. А для уменьшения вибраций погружаем шпунты в предварительно изготовленные лидерные скважины или используем подмыв (в зависимости от грунта).

АрктикГидроСтрой уже 10 лет монтирует шпунтовое ограждение

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

Мы монтируем шпунтовые ограждения котлованов и подпорные стенки по всей РФ. У нас можно заказать конструкцию из шпунта Ларсена или трубошпунта. Варианты сотрудничества:

• мы полностью монтируем ограждение с нуля или выполняем только услуги погружения;
• сдаем в аренду шпунты и сваебойную технику;
• продаем шпунты с возможностью обратного выкупа;
• выполняем весь комплекс предварительных работ по устройству котлована/гидротехнического объекта.

Работы нулевого цикла выключают в себя:

• первичные исследования грунтов и гидрогеологических условий;
• строительное водопонижение;
• статические/динамические испытания шпунтов;
• демонтаж старых фундаментов на участке;
• обустройство стройплощадки;
• подбор материала и конструкции, проектирование ограждения, осмечивание;
• устройство и укрепление ограждения. При необходимости – лидерное бурение, подмыв.

По окончании работ – демонтаж временного ограждения и вывоз материала.

Чтобы сделать заказ, позвоните нам или оформите заявку онлайн. К вашим услугам:

• большой ассортимент шпунтов;
• качественная импортная техника;
• все специалисты – монтажники, проектировщики, геологи;
• быстрые сроки;
• быстрый выезд в другой регион;
• низкие цены, скидки;
• сертификаты на работу и на материал;
• гарантия.

Содержание статьи

Что такое шпунтовое ограждение котлованов?

Шпунтовое ограждение – это стенка, несущая часть которой состоит из погруженных в грунт шпунтовых свай. Оно способствует уплотнению почвы и локализации участка, на котором могут произойти деформации.

Шпунтовые ограждения бывают постоянными и временными. Во втором случае они используются, как несъемная опалубка для стен фундаментов, подвалов, цоколей. Они применяются в качестве не пропускающего влагу барьера для грунтовых вод. Шпунтовые ограждения используют для:

• Укрепления береговой линии;
• Ограничения строительной площадки;
• Усиления фундаментов;
• Монтажа различных гидротехнических объектов;
• Обустройства герметичных резервуаров, необходимых для хранения промышленных отходов;
• Укрепления бортов фундаментов, чтобы предотвратить осыпание стенок;
• Защиты расположенных под землей коммуникаций;
• Укрепления железнодорожных путей;
• Ограждения свалок и т.д.

Глубина котлована зависит от вида почвы и составляет:

• На песчаных грунтах – от 1м;
• На супесях-от 1,25м.;
• На суглинках и глинистых грунтах –от 1,5м.;
• На плотных грунтах – от 2м.

Какие виды свай используются для создания шпунтового ограждения котлованов?

Для того, чтобы обустроить ограждения котлована используются сделанные из дерева, железобетона или металла сваи. В современном строительстве для этих целей чаще всего применяют трубошпунт или шпунт Ларсена.

Деревянные сваи сколачиваются из досок, толщина которых составляет от четырех метров или соединяют пазогребневым способом из брусков. Обратите внимание, что такие сваи нельзя использовать многократно, так как их невозможно извлечь из грунта без повреждений. Их применяют, если глубина погружения составляет не более трех метров.

Железобетонные сваи очень сложно погружать в грунт, поэтому их используют преимущественно для сооружения постоянных ограждений, которые потом включают в состав фундамента. Их делают из квадратного сечения.

Металлические сваи делают из труб, металлопроката или двутавра. Их можно использовать до 20 раз. Шпунт Ларсена в профиль напоминает букву Л с закругленными концами. Трубчатый шпунт чаще всего используют на нестабильных грунтах, где возникают горизонтальные сдвиги и степени устойчивости шпунта Ларсена оказывается недостаточно. Трубы имеют большее сечение и толстую стенку, что делает их прочнее и устойчивее. Трубошпунт тоже оснащен замками на боковых стенках, что позволяет соединять его в единую конструкцию. В процессе выполнения монтажа используют поворотные элементы, чтобы сделать стенку с необходимой пространственной конфигурацией.

Марка стали, ширина, сечение, толщина, масса зависят от марки изделия:

Л4 (Ларсена) – сталь CTЗKП, полезная ширина 40,5 см, вес 74 кг на метр погонный;

Л5 – сталь 16 XГ, 42 сантиметра, 100 килограммов;

Л5-УМ – CTЗKП, 50 см, 114 кг;

LP (облегченный) – S270GP, 75, 60 кг максимум;

Омега (шпунт Ларсена) – 75 см, до 88 килограммов;

трубчатый шпунт со стенкой 0,9-1,6 см – длина 6-24 метра, сечение 53-122 см и т.д.

О различных технологиях шпунтового ограждения котлованов

Погружение шпунта производится следующими методами:

• Забивка;
• Вибропогружение;
• Применение установок статического вдавливания;
• Комбинированный вариант.

Использование установок статического вдавливания – самый безопасный вариант. Полностью отсутствует риск повредить находящиеся рядом постройки. Этот метод используется, когда нужно выполнить работу в условиях плотной застройки, на заболоченных и рыхлых почвах. Недостаток этого метода в том, что оборудование занимает очень много места в собранном виде.

Вибропогружение –универсальный способ, подходящий для любого типа шпунта. Применение такой технологии стоит недешево, но, например, на водонасыщенных песчаных грунтах никакие другие методы применять нельзя.

Забивка – способ погружения шпунта, при котором применяется копровая установка, снабженная навесным молотом. Этот метод используют на плотных грунтах, предварительно пробурив лидерную скважину. На участках с плотной застройкой забивку не применяют, чтобы не нанести вред соседним строениям.

На легких грунтах нередко применяют комбинированный метод погружения. Например, сваю начинают погружать виброметодом, а потом добивают до нужной отметки молотом.

О нюансах расчетов шпунтовых ограждений котлованов

Во время выемки грунта давление на ограждение со стороны стенок. При этом нужно учитывать расчетные характеристики, от которых зависит устойчивость ограждения: размер шпунта, глубина погружения, величина сил воздействия, способа ограждения.

Расчеты осуществляются по формуле или профаналитическим методом. Для этих целей разработаны специальные программы. Все необходимые нормативы и коэффициенты приведены в соответствующих СНиП.

В формуле обязательно учитываются:

• Глубина котлована;
• Давление грунта по вертикали;
• Противодействие крутящего момента;
• Опрокидывающее давление грунта.

Формула расчета прочности в общем виде – М1

Компания Спецстрой выполняет работы по устройству шпунтовых ограждений в Москве по приятным ценам.

Без шпунта не выкопаешь и котлован возле пруда, да и вообще без шпунтовых ограждений не обходится практически ни одна стройка.

Будь то насыпь, берег, или яма — всё, что связано с грунтом — такой ненадёжной и довольно подвижной субстанцией, часто нуждается в укреплении.

И вот тут на помощь приходят различные ограждения из шпунта.

Устройство шпунтового ограждения

Шпунтовое ограждение — это такой заборчик вкопанный в землю, иногда очень глубоко вкопанный — до 34 метров (но на такую глубину шпунты погружают очень редко: если котлован слишком глубокий, то проще шпунты наращивать, к примеру, с помощью сварки).

Итак, в шпунтовых ограждениях появляется необходимость при укреплении гидротехнических, инженерных сооружений, береговых линий, различных насыпей, ну и, конечно же, котлованов.

Впрочем, если глубина ямы небольшая (1 — 1,25 метра в сыпучем грунте, и до 2 метров в плотном), то никакое усиление её стенок не требуется.

В остальных случаях согласно требованиям СНиПа укреплять стенки котлована придётся, да и как иначе, когда речь идёт о безопасности.

Без шпунтовых ограждений края котлована могут обвалиться, а особенно, если они наклонные (в этом случае оползни случаются чаще), да и насыпи под влиянием различных внешних воздействий (дождей, например) не будут долго оставаться в своём начальном виде.

Шпунты бывают разные:

• деревянные,
• пластиковые,
• железобетонные,
• металлические.

Деревянные, пожалуй, самые дешёвые, но они и наименее прочные, недолговечные, так как со временем подвержены гниению, и их невозможно использовать повторно, или оставить для укрепления фундамента.

Самые распространённые шпунты — металлические (из стали), потому что они наиболее прочные, долговечные, подходят для многоразового использования.

Они могут быть в виде труб, полых изнутри разных диаметров, кстати, такой вариант отличается особенной прочностью — трубы могут выдержать очень большую нагрузку даже без дополнительного укрепления (предпочтительны при работе с нестабильными грунтами).

Но чаще всего при строительстве используют металлические полосы, часто они бывают с изогнутыми краями — замками или пазами (шпунт Ларсена), которые позволяют сцеплять их друг с другом, создавая таким образом сплошную стену, способную удерживать воду.

То есть, к примеру, в котлован, укреплённый шпунтами Ларсена, грунтовые воды не попадут, и если их уровень ниже дна котлована, то заниматься организацией водоотведения не надо, а это значит, что цена строительства не увеличится.

Погружать шпунты Ларсена можно по одному или секциями, в последнем случае элементы по 3 — 7 штук соединяются заранее — количество зависит от характеристик грунта, глубины и способа погружения.

Вгоняют в землю шпунты тремя способами:

• забивкой,
• вибропогружением,
• вдавливанием.

Чтобы облегчить процесс, иногда используют подмыв грунта, смазывание шпунтов, лидерное бурение.

Самый недорогой вариант — это забивка дизельным или гидравлическим молотом, смонтированным на самоходной копровой установке, и здесь цена забивки дизельным молотом будет ниже, чем гидравлическим.

Да, забивать проще и дешевле всего, но тут есть существенные минусы: такой способ погружения проблематично применять в условиях плотной застройки, рядом с историческими памятниками или с культурными учреждениями (шум, динамическое негативное воздействие на фундаменты рядом стоящих зданий).

К тому же забивка не подходит для сложных грунтов, например крупнообломочных (шпунт, столкнувшись с камнем, может деформироваться), в этом случае используется предварительное лидерное бурение.

Вибропогружение тоже часто используется — это та же копровая установка, только с дополнительно установленным на ней вибропогружателем, который с помощью разнонаправленного вращения неотцентрированных дебалансов, выдаёт вибрации разной частоты, и они через наголовник заставляют вибрировать шпунт.

Он же в свою очередь, воздействуя на грунт, делает его менее плотным, более пластичным, что позволяет элементу легче погружаться.

Вдавливание — это более сложный вариант погружения, он и обойдётся дороже — здесь нужна специальная вдавливающая установка, которая с помощью гидравлического узла сжимает шпунт и давит на него всем своим весом, отправляя по специальным направляющим рамам вглубь.

Но не всё так просто, иногда одних шпунтовых стен недостаточно, бывает, им требуется дополнительное укрепление, например, если котлован слишком глубокий, или давление на стенки особенно большое.

Шпунтовое ограждение усиливают разными способами: и распорками, и анкерами, причем анкерное крепление чаще предпочтительнее, так как оставляет пространство свободным, да и этот способ получается дешевле, чем усиление распорно-подкосной системой.

Перед тем, как начать погружать шпунты в грунт, проводятся все необходимые расчёты, исследования, в том числе грунта — всё это очень важно, потому что только после получения всей информации можно будет определить, какой выбрать шпунт, сколько его понадобится, на какую глубину и каким способом надо будет его погружать.

Далее на участке проводятся земляные работы, делаются разметки, завозятся шпунтины, раскладываются по периметру, и погружающая техника начинает свою работу.

С помощью лебёдки элементы подтягиваются к месту погружения, стропуются, выравниваются в вертикальном положении, на них надевается наголовник и начинается процесс погружения.

Если речь идёт о шпунте Ларсена, то следующий сначала вставляется в паз, и только потом его начинают погружать. В котловане элементы погружаются один за другим пока круг не сомкнётся.

Есть ещё такой вариант укрепления грунта — это когда бурятся скважины, в них заливается цементно-песчаный раствор, и туда вставляются шпунты (трубы, балки).

А ещё, бывает, шпунты ввинчивают с помощью специального наконечника с лопастями — это когда требуется более осторожная работа, чем забивка, к примеру, чтобы исключить выбуривание грунта из самого фундамента.

А цена для Москвы и Московской области у нас приятная: от 300 рублей за 1 метр.

Обращайтесь! Будем рады вам помочь! +7 (903) 476-34-04

Применение стальных башмаков на нижних концах деревянных шпунтин не рекомендуется из опасности, что башмак согнется в сторону, не преодолев препятствия и отнимет всякую возможность дальнейшей забивки. В местах поворота располагают связные шпунтины, сделанные из более крупного леса и имеющие два паза со стороны примыкаемых шпунтин (фиг. 6).

На прямых участках не следует располагать таких связных шпунтин (как это раньше часто делалось), имея в виду, что они только удорожают сооружение, не принося особой пользы. В твердых грунтах целесообразно через определенное число шпунтин загонять одну шпунтину глубже. С другой стороны, при слабых грунтах такое мероприятие недопустимо. По окончании забивки шпунтовые стенки срезают на равной высоте и головы шпунтин стягивают при помощи болтов парными схватками. При неустойчивом положении шпунтовых стенок их подпирают распорными свайными козлами (фиг. 7) или притягивают анкерами к анкерным спаям.

В тяжелых, плотно слежавшихся грунтах и в грунтах, содержащих препятствия на пути забивки шпунтин, деревянные шпунтовые стенки трудно поддаются забивке и не всегда образуют водонепроницаемую преграду. Если в каменистых или в слишком плотно слежавшихся грунтах забивать деревянные шпунтины насильно при помощи тяжелых копровых баб, то такие шпунтины большей частью расщепляются на определенной глубине без того, чтобы это было обнаружено при их забивке. Как перемычки в котлованах деревянные шпунтовые стенки сравнительно слабо сопротивляются давлению земли и воды и требуют укрепления, как указано выше. Для более продолжительной работы нецелесообразно применять деревянные шпунтовые стенки в тех случаях, когда им угрожают животные паразиты дерева. Вообще деревянные шпунтовые стенки надлежит забивать лишь в грунтах, в которых они не м. б. повреждены, в особенности, если они имеют постоянный характер. Для постоянной службы деревянные шпунтовые стенки пригодны лишь в том случае, если они будут постоянно находиться под водой. Перед забивкой шпунтины не д. б. высушены, так как в этом случае после забивки они разбухают в воде, вследствие чего шпунтовые стенки при большой длине приобретают волнистую поверхность. В тех случаях, когда деревянные шпунтовые стенки негодны для данного грунта или если шпунтовые стенки не могут постоянно находиться под водой, прибегают к устройству железобетонных шпунтовых стенок.

Железобетонные шпунтовые стенки состоят из шпунтин, форма которых большей частью схожа с формой деревянных шпунтин. Продольная арматура железобетонных шпунтин состоит из отдельных круглых стержней, проложенных в теле шпунтин вдоль обеих продольных сторон. Поперечная арматура состоит большей частью из стальных бугелей круглого или прямоугольного сечения. Особенную тщательность следует проявлять в отношении распределения арматуры гребня и паза. Нижней оконечности железобетонных шпунтин целесообразно придавать заострение на подобие такового деревянных шпунтин. При твердых грунтах нижняя оконечность снабжается стальным башмаком, связанным с арматурой. На фиг. 8 а—г приведены типичные формы железобетонных шпунтин.

Чтобы придать шпунтовым стенкам особенную плотность и сделать их способными воспринимать небольшие растягивающие усилия вдоль стены, иногда втапливают в железобетонные шпунтины стальные соединительные части для образования гребня и паза (фиг. 9); эти стальные части связываются с арматурой и дают соединения, подобные соединениям стальных шпунтин.

Железобетонные шпунтины заготовляются в горизонтальных формах. При забивке железобетонных шпунтин на их головы надевают наголовники (фиг. 10) для предохранения от разбивания.

Наголовники удерживаются в надлежащем положении в стрелах копра. После забивки всех шпунтин щели между ними заливают цементным раствором. В особых случаях для увеличения момента сопротивления железобетонные шпунтины изготовляют таврового или двутаврового сечения (фиг. 11 и 12).

В случае необходимости железобетонные шпунтовые стенки усиливают распорными и растяжными сваями (фиг. 13) или закрепляют в грунте посредством анкеров (фиг. 14 и 15).

Стальные шпунтовые стенки отличаются по сравнению с деревянными легкой вбиваемостью их, большой водонепроницаемостью, большим моментом сопротивления шпунтин при малом расходе материала. Для стальных шпунтин применяют почти исключительно специальные профили материала. Попытки применить обыкновенные строительные профили не привели к желаемым результатам, т. к. это повлекло за собой больший расход материала.

Наибольшая длина стальных шпунтин, достигаемая прокаткой, равна 18 м. Металлические шпунтовые стенки обладают особой долговечностью, если они сделаны из стали, содержащей примесь меди. Шпунтины из медистой стали обходятся немногим дороже обыкновенных стальных. Из целого ряда изготовленных профилей наиболее целесообразным оказался профиль Ларсена (фиг. 16).

Шпунтины Ларсена изготовляются шести профилей. Различным сочетанием шпунтин можно образовать любые углы. Шпунтины Ларсена забивают всегда попарно, соединяя их предварительно между собой. Наверх надевается общий для обеих шпунтин наголовник (фиг. 17).

Стальные шпунтины требуют в редких случаях заострения их концов, т. к. в виду малого поперечного сечения этих шпунтин они мало сопротивляются проникновению в грунт. Обыкновенно одновременно устанавливают несколько парных шпунтин (элементов), причем последующая пара загоняется несколько глубже, чем предыдущая, после чего переходят к первой паре, последовательно загоняя элементы один за другим до требуемой глубины. При забивке пользуются направляющей рамой (фиг. 18), в особенности при большой длине шпунтин; после соединения двух шпунтин головные их части стягивают рамой, причем волны стальных шпунтин распираются деревянными обрубками прикрепленными к продольным брусьям направляющей рамы посредством накладок из листовой стали. Продольные брусья усиливают швеллерной сталью. К раме прикреплена с одной стороны U-образная стальная скоба, передвигающаяся между стрелами копра и замыкаемая чекой позади стрел. Стальные шпунтины можно с успехом забивать в щебенистые грунты; они проходят также сквозь находящиеся в земле стволы деревьев, старые деревянные ростверки и тому подобные препятствия. В мягкой скале, плотной глине и мергеле стальные шпунтины обыкновенно м. б. настолько загнаны, чтобы получилось плотное примыкание стенок к грунту. При забивке стальных шпунтин необходимо иметь в виду, что при больших препятствиях, например, при встрече каменной глыбы твердой породы, они выскакивают из паза, нарушая тем самым водонепроницаемость шпунтовой стенки.

Легкость забивки стальных шпунтин по сравнению с деревянными и железобетонными шпунтинами является особенно ценным свойством тогда, когда приходится устраивать шпунтовые стенки вблизи существующих построек, где необходимо производить возможно меньшие сотрясения грунта. По окончании работ стальные шпунтины при временной их установке можно выдернуть из земли и использовать в другом месте. Выдергивать стальные шпунтины можно при помощи треноги и лебедки или специально для того сконструированными приборами, а лучше всего посредством пневматического выдергивателя свай (фиг. 19), при помощи которого даже длинные шпунтины м. б. выдернуты в несколько мин.

Выдергиватель состоит из поршневой штанги а с наглухо приделанным к ней поршнем b и из подвижного цилиндра с, играющего роль копровой бабы. При помощи сжатого воздуха в 6 atm или пара в 8 atm цилиндр подбрасывается вверх и ударами о поршень вытягивает сваю или шпунтину из грунта. На фиг. 19 цилиндр находится в нижнем своем положении. Число ударов в мин. равно 150—200. Верхней своей частью сваевыдергиватель подвешивается к лебедке, после чего он нижней своей частью d закрепляется непосредственно к шпунтине при помощи болтов. Целесообразность применения выдергивателя оправдалась практикой. По окончании забивки в тех случаях, когда шпунтовые стенки сооружают для постоянной службы, шпунтины стягивают вверху схватками из U-образной стали. На фиг. 20 показана стальная шпунтовая стенка из шпунтин Ларсена с анкерным закреплением.

Помимо шпунтин Ларсена имеются еще другие профили стальных шпунтин, из которых некоторые приведены на фиг. 21а и 21б.

Полые шпунтины (фиг. 22а и 226) м. б. заполнены бетоном, и таким образом м. б. повышен момент сопротивления их поперечного сечения.

Способы производства работ зависят в значительной степени от свойств грунта. В твердых, каменистых, не поддающихся размыву грунтах шпунтовые стенки забиваются в грунт посредством копров разных систем. В песчаных и вообще размываемых грунтах загонка шпунтовых стенок в грунт м. б. облегчена разрыхлением его напорной водой, причем грунт в этом случае размывается перед концом шпунтины, вбиваемой или опускаемой посредством нагрузки. Вода нагнетается по особой трубе, располагаемой внутри шпунтин или перед ними. Эта труба имеет нормальный цилиндрический конец или снабжается особым наконечником (фиг. 23а и 23б).

Среди разных наконечников оказались наиболее выгодными наконечники с отверстиями, направленными с подъемом наружу. Не следует сплющивать конец цилиндрической трубы. При нагнетании воды в грунт последний разрыхляется сбоку размывочной трубы, вследствие чего здесь давление земли уменьшается, причем конец шпунтины имеет стремление двигаться в сторону размывочной трубы. Это обстоятельство надо всегда иметь в виду при размывке грунта, чтобы придать правильное направление шпунтинам. Расход воды

1 м 3 /мин, а давление 3—4 atm. В тяжелых случаях, в особенности при большой глубине забивки, расход воды доходил до 3,5 м 3 /мин, а давление до 8 atm. Способ размывания грунта напорной водой оказался особенно пригодным в тех случаях, когда приходится иметь дело с сильно уплотненным речным песком, когда грунт сильно уплотнен сваями, когда нельзя пользоваться тяжелыми копрами (например, вблизи зданий) и в подобных случаях. В грунтах, в которых уплотнение постепенно рассеивается, целесообразными являются копры с медленной последовательностью ударов и большой силой их. В грунтах же, быстро уплотняющихся вокруг забиваемой шпунтины, применимы копры с быстрой последовательностью ударов, т. к. при редких ударах в этом случае существует опасность, что шпунтина крепко засядет между двумя последовательными ударами. Для загонки в грунт более легких шпунтин малой длины достаточными являются ручные копры. Более тяжелые шпунтины большой длины требуют применения машинных копров.

Применение шпунтовых стенок имеет место во всех случаях, когда приходится сооружать водонепроницаемые переборки или перемычки, причем эти стенки м. б. приспособлены для воспринятия вертикальных усилий. В последнем случае сооружения со шпунтовыми стенками могут успешно конкурировать с опускными колодцами, а при известных обстоятельствах и с кессонами. На фиг. 24 показана мостовая опора, основание которой состоит из шпунтовой стенки, расположенной по периметру опоры в виде ящика, заполненного бетоном; шпунтины железобетонные; внутри ящика - распорные сваи; грунт (чистый песок), заключенный в образованном шпунтовыми стенками ящике, был разрыхлен водой и высосан, после чего опорожненное пространство было заполнено тощим бетоном состава 1 : 12; поверху шпунтовых стенок и распорных свай был уложен железобетонный ростверк, на котором и была основана мостовая опора.

Расчет шпунтовых стенок сводится к определению их устойчивости и прочности, причем надо иметь в виду следующие силы: давление земли, давление воды, силы трения, усилие от анкерной тяги (при наличии анкерного закрепления), давление распорных свайных козел или распорных и растяжных свай (при наличии таковых), нагрузку на головы шпунтин (когда шпунтовая стенка входит в состав несущей конструкции или сама является несущей конструкцией). Для равновесия необходимо, чтобы сумма всех действующих на шпунтовую стенку сил была равна нулю и сумма моментов для любой точки стены была также равна нулю. Расчет д. б. приноровлен как к действующим на шпунтовую стенку силам, так и к условиям, при которых эти силы действуют. Когда на шпунтовую стенку, поддерживающую земляную массу по высоте h, действуют лишь давления земли, то при однородном грунте эпюры давлений выразятся указанными на фиг. 25 заштрихованными площадями.

При наличии же избыточного давления грунта с одной стороны шпунтовая стенка будет иметь смещение, вращаясь вокруг некоторой точки S, лежащей в пределах высоты заделки f. В таком случае шпунтовая стенка будет находиться под действием следующих сил: с задней стороны стенки на протяжении AS ее высоты действует активное давление земли Е_а, стремящееся опрокинуть стенку вперед; этому давлению на протяжении BS высоты стенки противодействует пассивное давление земли Е’_р. Ниже точки S с передней стороны стенки действует активное давление земли E’_а, которому противодействует с задней стороны стенки пассивное давление земли Е_р. Пассивные давления земли нигде не должны превосходить своего предельного значения, характеризуемого линиями BG (в отношении передней стороны стенки) и А1 (в отношении задней стороны стенки). Для равновесия необходимо, чтобы

где М_а, М_р представляют собой соответствующие моменты. Направление всех сил принято нормальное к стенке. Силы трения, возникающие между шпунтовой стенкой и земляной массой, будут спереди и сзади стенки равны, если горизонтальные силы будут равны нулю и коэффициент трения будет один и тот же. При расчете намечают сначала точку S, после чего определяют давления земли и исследуют условия равновесия. Точку S передвигают по высоте стенки до тех пор, пока получится равновесие всех сил, действующих на шпунтовую стенку. В виду невозможности точно определить кривую пассивного давления земли, в целях упрощения принимают, что граничными линиями являются линии FS и LS и что эти линии представляют собой одну прямую. При расчете берутся выгоднейшие условия работы шпунтовой стенки. Напряжение в последней м. б. допущено до предела упругости. Максимальный момент для шпунтовой стенки получается в том месте, где сумма поперечных сил равна нулю. Величина напряжения в шпунтовой стенке определится по обычной формуле на изгиб

где σ - напряжение, которое не должно превосходить допускаемое, М - наибольший изгибающий момент, W - модуль (момент) сопротивления. Для первого приближения можно воспользоваться эмпирическим правилом, что при обыкновенных условиях свободная высота h шпунтовой стенки равна глубине ее погружения f.

Если на шпунтовую стенку помимо давления земли действуют еще давление воды и сила анкерной тяги (или распорных свайных козел), то возможны две точки вращения (фиг. 26).

Верхняя точка вращения лежит в точке приложения В анкерной тяги, а нижняя - на протяжении CD высоты стенки или ниже D. Принимая последнее положение нижней точки вращения, получим такое распределение сил, какое показано на фиг. 26. Шпунтовая стенка при этом д. б. так сконструирована, чтобы она не могла сломаться, чтобы пассивное давление земли было достаточной величины для противодействия ее активному давлению и чтобы анкерная плита не могла податься вперед. Эти требования обусловливают наличие прочной стенки, забитой на надлежащую глубину и имеющей устойчивое анкерное закрепление. Намечая пассивное сопротивление земли Е'_р, следует иметь в виду, чтобы его противодействующая часть была значительно меньше величины Е_р. Предположительно можно взять е_р = е_а. Давление Е_р можно принять приложенным в середине между точками С и D стенки. Все давления земли принимают направленными нормально к стенке. Величина Е_а известна. Для первого пробного расчета имеем уравнения

В этих уравнениях Z - растягивающее усилие в анкерной связи, W_a и W_р - силы давления воды, ∑М_а - сумма моментов сил активных давлений земли, ∑M_w - сумма моментов сил давления воды, s - расстояние между точками приложения сил Z и Е_v. Определив E_v из уравнения (3), легко получить Z из уравнения (4). Е_р д. б. приблизительно равно μЕ'_р, где μ = 1 /₂ или μ = 2 /₃. Если Е_р > μЕ'_р, то глубину заделки шпунтовой стенки увеличивают последовательно до тех пор, пока получится Е_р = μЕ'_р. Заштрихованная с передней стороны стенки площадь представляет собой эпюру давления, определяющую силу давления земли Е_р, причем эта эпюра является более вероятной, нежели эпюра в виде треугольника CDG. Давления воды принимаются действующими до подошвы шпунтовой стенки. Для крупнозернистого грунта уровень воды позади шпунтовой стенки может быть принят выше уровня воды перед шпунтовой стенкой приблизительно на 20—30 см. В мелкозернистых грунтах при быстром падении воды перед шпунтовой стенкой и большом бассейне грунтовых вод разница уровней воды перед и позади шпунтовой стенки может достигнуть и большей величины, например, до 1 м. Анкерная плита д. б. так расположена, чтобы плоскости скольжения от пассивного давления земли на анкерную плиту не заходили за плоскости скольжения активных давлений земли на шпунтовую стенку. При расчетах следует учитывать трение, принимая соответствующий местным условиям угол трения, чтобы получить более экономичное решение.

При этом расчете угол трения δ принят равным нулю, в виду чего глубина погружения шпунтовой стенки получается излишне большой; можно принять δ = ϱ/3 (ϱ - угол естественного откоса земли), тогда глубина значительно сократится. Стенка рассчитана на прочность, как балка на двух опорах (при расчете на изгиб не следует принимать, что стенка заделана внизу).

Когда шпунтовая стенка представляет собой несущую конструкцию, то при определении напряжений необходимо учитывать также действующее при этом на нее осевое усилие. На фиг. 28 приведен графический расчет деревянной шпунтовой стенки , наверху опертой.

Стенку рассчитывают, как балку на двух опорах A и В, загруженную активным давлением земли Е₁, Е₂, Е₃, . Построением многоугольника сил и веревочного многоугольника для этой загрузки и приведением замыкающей линии S₁ в последнем и ей параллельной линии в первом определяют моментную площадь и опорные реакции А и В. Шпунтовую стенку считают загруженной моментной площадью F₁, F₂, F₃ . Делают затем построение вторых многоугольника сил и веревочного многоугольника для последней загрузки, проводят замыкающую линию S₂ и определяют путем проведения параллельной ей линии в многоугольнике сил моментные опорные силы А₀ и В₀. Если рассчитать моменты заделки, то, считая шпунтовую стенку полузаделанной вверху и внизу, получим верхний момент заделки равным

где М'₀ - верхний момент заделки при полной заделке вверху и свободном расположении внизу, а М"₀ —верхний момент заделки при полной заделке вверху и внизу; (М'₀ + М"₀)/2 - верхний момент заделки при полной заделке вверху и полузаделке внизу. Нижний момент заделки при полузаделанной вверху и внизу стенке получится соответственно равным

где М'_u- нижний момент заделки при полной заделке внизу и свободном расположении вверху; М"_u- нижний момент заделки при полной заделке вверху и внизу; (М'_u+ М"_u)/2 - нижний момент заделки при полной заделке внизу и полузаделке вверху. По найденным М₀ и М_u проводят в первом веревочном многоугольнике замыкающую линию S, дающую наибольший пролетный момент для пролета l при рассмотренных условиях заделки концов шпунтовой стенки.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.