Шпунтовое ограждение: методы извлечения

Мы используем сваебойные установки на автомобильной базе с поворотной платформой. Это обеспечивает высокую производительность нашей команды и минимизирует сроки выполнения работ, при этом качество остается на неизменно высоком уровне.

Шпунтовое ограждение котлованов

Шпунтовое ограждение котлована является важнейшей частью становятся первоочередным условием для полноценного выполнения нулевого цикла строительных работ на большинстве стройплощадок.

Наша компания осуществляет забивку шпунтов разных типов, включая шпунт Ларсена. Это позволяет надежно защищать котлованы от осыпаний грунта и возможных оползней. Мы располагаем мобильной и высокопроходимой техникой, которая позволяет работать даже в условиях плотной городской застройки, где без применения шпунтовых ограждений выполнение работ было бы невозможно.

Причины необходимости шпунтового ограждения котлованов

Предоставление шпунтового ограждения котлована обусловлено несколькими факторами, основным из которых является соблюдение требований техники безопасности при выполнении строительных работ ниже уровня нуля грунта.

• При наличии песчаных грунтов, не обладающих жесткостью и структурными связями, глубина котлована без шпунтового ограждения должна быть ограничена 1 м;
• Для котлованов в супесях допустимая глубина составляет до 1,25 м;
• При наличии глинистых почв и суглинков максимальная глубина котлована может достигать 1,5 м;
• Для высокоплотных грунтов глубина не должна превышать 2 м.

Рисунок: Корытообразный шпунт Ларсена, применяемый для ограждения котлованов

Важно: Специальное применение шпунтовых ограждений является критически важным при разработке котлованов с наклонными стенками, так как вероятность осыпания грунта на таких склонах возрастает существенно.

Шпунтовые стенки также разумно использовать в качестве альтернативы водопонижающим работам, поскольку установка ограждения из стального шпунта, способного к повторному использованию, представляет собой более эффективный и экономически выгодный способ решать проблемы, возникающие при работе в сложных грунтовых условиях.

Замкнутая шпунтовая стенка имеет герметичную конструкцию, что предотвращает попадание воды в котлован и тем самым защищает его от затопления.

Извлечение шпунтового ограждения

Шпунтовая стенка может быть как временной, так и постоянной. Для ее создания используются различные материалы, включая дерево, металл и железобетон. Наибольшей популярностью пользуются именно металлические изделия, так как они могут быть демонтированы и повторно использованы, что позволяет существенно сократить расходы на реализацию проекта. Чтобы повторно использовать шпунтовое ограждение, необходимо произвести его демонтаж — аккуратно извлечь, избегая повреждений, очистить и провести проверку на наличие коррозии или деформаций. Выбор оптимального метода извлечения шпунта зависит от его глубины погружения и типа грунта.

Для извлечения (вытаскивания) шпунтовой сваи корытного или плоского профиля традиционно применяются те же механизмы, которые использовались для пригрузки шпунтовой стенки. Согласно требованиям СНиП 12-01-2004, в которых изложены положения и рекомендации по организации строительных работ, перед извлечением шпунтовой стенки должны быть проведены подготовительные мероприятия. Исполнителю работ должна быть предоставлена документация, касающаяся возведения демонтируемой шпунтовой конструкции или схемы ее забивки.

Необходимо оценить влияние механических воздействий на здания и подземные коммуникации, если оборудование, используемое для извлечения, создает нагрузки, превышающие нагрузки оборудования, примененного при установке шпунтовой стенки.

В процессе подготовительных работ необходимо выполнить следующие действия:

• Выполнить обратную засыпку грунта в промежутке между шпунтовой стенкой и фундаментом;
• Обеспечить недосып в зоне вдоль шпунтовой конструкции не менее чем на 0,4 – 0,5 м;
• Подготовить площадку для работы: выровнять и освободить для свободного перемещения механизмов;
• Подготовить все необходимые механизмы и оборудование, провести их монтаж и наладку;
• Подготовить площадки для укладки извлеченных шпунтин, а также установить места их следующего транспортирования на автотранспорт.

Перед началом работ важно провести пробное извлечение одной шпунтины, спаренного или строенного блока шпунтин с измерением прикладываемых усилий. Работать при отрицательных температурах наружного воздуха не рекомендуется, так как замерзший грунт усложняет процесс. При низкой температуре грунт нужно разморозить или разбить отбойным молотком на всю глубину промерзания.

Выбор оборудования для извлечения шпунтины осуществляется в соответствии с СНиП 3.02.01-87. В соответствии с данными строительными нормами и правилами следует извлекать шпунтовые конструкции с помощью механических устройств, которые способны обеспечить величину усилий, превышающую в 1,5 раза усилия, зафиксированные в процессе пробного извлечения шпунтины на данном строительном объекте или в аналогичных условиях.

Например, для извлечения шпунта согласно правилам, изложенным в инструкции СН-59-57, необходимое для извлечения усилие зависит от глубины погружения шпунта и рода грунта. В случае суглинистых, супесчаных и песчаных грунтов, а также при продолжительности, прошедшей со времени окончания работ более одного года, усилия на вытягивание будут следующими:

• глубина погружения 5 м — 1,5 т;
• глубина 8 м — 3 т;
• глубина 12 м — 12 т;
• глубина 14 м — минимум 20 т.

При извлечении шпунта, если прошло около 1 месяца с момента его забивки, требуемые усилия для извлечения будут в два раза меньше. Для глинистых грунтов усилия увеличиваются на 50%.
Для разборки шпунтовых стенок можно использовать те же методы и основное оборудование, что применялось при погружении шпунта.

Методы извлечения шпунтов

Существует несколько методов для извлечения шпунтовых ограждений:

1. Ударный метод.

При этом методе используют механические молоты с паровоздушным приводом (обычно одиночного или двойного действия), молоты с гидроприводом, дизельные молоты (как штанговой, так и трубной конструкции) и другие ударные механизмы. Однако их применение невозможно в следующих случаях:

• при забивке шпунтовых конструкций в твердые и сухие глинистые грунты;
• при наличии крупных валунов или при крупнообломочной структуре грунта;
• если шпунт был установлен давно — более года, и грунт, смещенный при его погружении, успел самоуплотниться.

Этот метод можно считать устаревшим, так как при его использовании молот передает большое динамическое усилие, что приводит к деформации или поломке шпунты, что делает невозможным его повторное использование.

2. Вибрационный метод.

Он применяется наиболее часто, так как колебания, создаваемые у шпунтовой сваи с различной амплитудой, частотой и направлением, заставляют слой грунта переходить в состояние псевдожидкости, благодаря чему значительно снижаются усилия, необходимые для извлечения шпунтины.
Используются вибропогружающие машины или навесное виброоборудование, устанавливаемое на стандартную строительную грузоподъемную технику. Этот метод позволяет извлекать шпунт аккуратно, почти без повреждения изделия.

3. Вытягивающий статический метод.

В этом случае усилие для извлечения образуется путем реверса вдавливающего механизма, который статически прикладывает усилие к оголовку шпунтовой сваи и поднимает ее вверх.

В настоящее время вибрационный метод является одним из наиболее целесообразных для извлечения шпунта.

Технология извлечения шпунтовой сваи с применением вибрационных установок (вибропогружателя) может быть разделена на несколько этапов:

• Используя экскаватор, оголовки шпунтов освобождают от грунта с обеих сторон на глубину не менее 0,4 – 0,5 м. В случае мерзлого грунта потребуется разморозка на всю толщину инерционного замерзания.
  Рабочий-землекоп проводит подчистку грунта непосредственно вокруг извлекаемого шпунта.
• Грузоподъемный кран с установленным на нем вибратором перемещается к месту извлечения первого шпунта. На оголовок устанавливается и фиксируется вибропогружатель.
  После включения вибропогружателя он должен работать не менее 2–3 минут для расшатывания шпунтовой сваи.
  Далее активируется механизм подъема, и свая извлекается из грунта. Вибратор можно отключить, когда примерно половина сваи вышла из грунта, а скорость подъема шпунта при извлечении не должна превышать 3 м/мин в песчаных грунтах и 1 м/мин в глинистых.
• Извлеченная шпунтина или блок шпунтин поднимается над уровнем земли и перемещается на место для промежуточной укладки.
• Образовавшиеся полости в грунте после извлечения шпунта должны быть засыпаны.
• После очистки и первичной оценки состояния извлеченной шпунтовой сваи, годные конструкции перегружаются на площадку хранения. Остальные элементы проверяются с целью соответствия требованиям по измерениям, и при необходимости проходит более тщательный контроль.
  Гребни и полости замков шпунтин при их подъеме с помощью троса следует защищать деревянными вкладышами, чтобы избежать сминания.

Три способа погружения шпунта и используемая техника

Существует три основных метода монтажа шпунта:

Забивка. Это наиболее быстрый и экономически выгодный способ. Для его реализации используются дизельные или гидравлические молоты. Для обеспечения работы применяется копровая установка, на которую навешивается необходимое оборудование. Такая установка работает на колесном или гусеничном ходу. Ее конструкция включает копровую мачту, лебедочные блоки и погружающий механизм. Мачта, выполненная из стали, служит направляющей для установки опалубки. Шпунт крепится на ней вместе с необходимым оборудованием. Блоки используют для поднятия и установки шпунта. Молот, который может быть выполнен в виде штанги или трубы, передвигает боек по направляющим. В дизельных молотах приводом служит сгорание топлива. Забивка шпунта требует особой осторожности: если шпунт вырвется из замка, вернуть его в прежнее состояние будет невозможно. К тому же использование этого метода в условиях плотной застройки запрещено, так как динамические колебания могут повредить фундаменты рядом стоящих зданий.

Вибропогружение. Этот метод осуществляется с помощью копровых установок с навесным оборудованием. Принцип работы отличается от метода забивки: создаваемые вибропогружателем колебания снижают плотность грунта, в результате чего шпунт легче уходит в почву до проектной глубины. Это особенно эффективно на песчаных и сухих грунтах. Вибропогружатели делятся по частоте колебаний на:

• Низкочастотные. Подходят для работы в грунтах с низкой плотностью. Они больших размеров и весом. Частота колебаний не превышает 9,17 Гц, а динамическое усилие может достигать 1700 кН;
• Среднечастотные. Универсальны, подходит для установки как шпунта, так и трубошпунта. Рабочая частота колебаний составляет от 10 до 30 Гц, а динамическое усилие может достигать 270 кН;
• Высокочастотные. Эти машины могут быть использованы для работ вблизи жилых массивов и в городской черте. Они состоят из наголовника, системы гасителей динамических нагрузок и вибровозбудителя, имеющего, как правило, два или четыре вала. Рабочая частота превышает 30 Гц. Данные вибропогружатели могут работать самостоятельно, однако чаще используются совместно со стрелковым краном.

Завинчивание или вдавливание. Этот метод не вызывает шума и вибрации. Его можно использовать в условиях плотной городской застройки и он подходит для рыхлых грунтов. Полностью исключен риск деформации шпунта в процессе установки. Вдавливание производится с помощью специальных установок, где гидравлический узел сжимает шпунт и медленно опускается вниз, внедряя его в почву. Обратите внимание, что такие установки довольно громоздкие и трудны для транспортировки.

В случаях, когда грунт мягкий, часто применяют комбинацию вибропогружения и статического вдавливания.

Для упрощения работы рекомендуется предварительно провести разметку участка.

В качестве дополнительной меры может использоваться гидроподмыв. Для этого по бокам или в центре шпунта устанавливаются трубки, в которые под давлением 0,5 МПа подается вода, чтобы вызвать размыв грунта. Важно, чтобы этот процесс происходил равномерно.

Установка шпунтового ограждения должна производиться строго в соответствии с проектной документацией. Она содержит информацию о высоте ограждения, глубине погружения, типе и диаметре шпунта, а также методах фиксации. Процесс установки шпунтового ограждения включает следующие этапы:

Некоторые особенности демонтажа

Если шпунтовое ограждение возводилось на временной основе, то в дальнейшем его демонтаж может производиться одним из следующих методов:

• С помощью вибропогружателя. Это самый распространенный метод. Риск повреждения шпунта при его извлечении крайне минимален. Шпунт фиксируется на тросе, и вибропогружатель запускается до начала натяжения троса;
• С использованием крана. Шпунт крепится к тросу, который запускается после его натяжения. Это может нести риск повреждения извлекаемого элемента;
• При помощи перевернутого молота, прикрепленного к автокрану. Удар, создаваемый молотом, выбивает шпунт из грунта. Такой метод применяется редко ввиду высокого риска повреждений, создаваемого значительного шума и сильного динамического влияние на грунт.

Если демонтированный шпунт не подлежит повторному использованию, он считается бракованным. Прочные и находящиеся в удовлетворительном состоянии изделия могут быть применены на другом объекте.

Современные технологии и используемая техника

Технология устройства шпунтового ограждения котлована из труб подразумевает использование металлоконструкций диаметром от 530 до 1520 мм.

Каждое изделие маркируется согласно типу, например, Т820х8, где:

• Т – трубошпунт;
• 820 – номинальный диаметр (мм);
• 8 – толщина стенки (мм).

Для установки шпунта также используются переходные элементы, которые помогают задать нужное направление ограждения по углам котлована.

Установка трубчатого шпунта проводится с использованием копровых установок, которые могут быть либо колесными, либо гусеничными.

Предпочтение чаще отдается самоходным копрам на колесной базе, которые несколько уступают в производительности гусеничным установкам, но имеют преимущество в мобильности, что снижает общую стоимость шпунтового ограждения котлована.

Основным исполнительным механизмом копровой установки является дизельный молот или вибропогружатель, которые выбираются в зависимости от выбранной технологии монтажа.

Забивка шпунта при помощи молота в процессе сооружения котлованов используется достаточно редко. Этот метод эффективен и имеет низкую стоимость, однако он груб и подразумевает выполнение ударов для погружения шпунта. С использованием данной технологии создаются сильные динамические нагрузки, которые могут привести к обвалу стенок еще не укрепленного котлована.

Технология шпунтового ограждения котлована из труб

Наиболее используемый метод монтажа ограждений из трубошпунта – это вибропогружение. В этом случае вибропогружатели оказывают давление на трубу под собственным весом и передают ей низкоамплитудные колебания с частотой от 200 до 3000 колебаний в минуту, под воздействием которых шпунт плавно входит в почву.

Этот метод эффективен для всех типов грунтов, включая глину, супеси и пески. Вибропогружение не вызывает разрушительного воздействия на грунт или фундаменты окружающих зданий, что делает его применимым в условиях городской застройки.

Процесс ограждения котлованов трубошпунтом включает несколько этапов:

• На место проведения работ приезжает копровая установка, а также осуществляется доставка шпунта и переходных элементов. Материалы размещаются по площадке так, чтобы схема перемещения копра была оптимально спланирована;
• Специалисты производят разметку шпунтовой стенки по периметру котлована, после чего копр перемещается к первой точке погружения и подтягивает лебедкой трубу;
• Конструкция стропуется, поднимается и устанавливается в вертикальное положение. Затем труба соединяется с вибропогружателем и погружается в грунт до проектной глубины. Таким образом трубы устанавливаются до тех пор, пока ограждение не замкнется вокруг котлована.

Монтаж шпунта требует высокой квалификации от оператора копровой установки, так как при неправильной частоте или силе ударов шпунт может повредить замок соседней трубы, что потребует ее извлечения и повторного монтажа.

Комплекс работ по устройству шпунтового ограждения котлована при строительстве многоэтажного жилого дома был выполнен специалистами компании «АрктикГидроСтрой».

Оборудование для установки шпунта

Наиболее популярное оборудование для погружения шпунта – это навесной вибропогружатель, который может устанавливаться на экскаваторе или кране. Это оборудование используется для установки различных элементов – свай, шпунта Ларсена, труб с различными сечениями. Применение навесного вибропогружателя получило широкое распространение в строительной отрасли.

• Частота: 50 Гц;
• Вынуждающая сила: 385 кН;
• Амплитуда: 6,8 мм;

• Частота: 41,6 Гц;
• Вынуждающая сила: 564 кН;
• Амплитуда: 13,7 мм;

С точки зрения технологии, процесс достаточно прост: высокочастотный вибропогружатель, используя вертикальный или боковой захват, берет погружаемый элемент и передает ему вибрацию. Это приводит к снижению сопротивления грунта, и под своим весом, а также весом оборудования, шпунт погружается в почву. На рынке навесного оборудования представлены два типа вибропогружателей: электрические (на базе КМУ) и гидравлические (на полноповоротный экскаватор). Важно правильно подобрать машину-носитель и само оборудование, чтобы мощности хватало для решения поставленной задачи.

Этапы проведения работ

Несмотря на выбор метода организации шпунтового ограждения, общий порядок работ относительно постоянен и включает в себя следующие этапы:

1. Формирование котлована;
2. Подготовка территории;
3. Подбор и размещение специальной техники;
4. Завоз необходимых материалов;
5. Распределение материалов внутри котлована;
6. Нанесение разметки;
7. Определение точек монтажа каждого элемента;
8. Выравнивание шпунта;
9. Монтаж свай.

При проведении строительных работ существует риск деформации и даже обрушения готового ограждения. Поэтому в некоторых случаях может быть целесообразным дополнительное укрепление ограждения с помощью анкеров или распорных креплений.