*У нас никогда не бывает некачественных проектов свайных фундаментов. Мы полностью отслеживаем и исполняем все проектные решения. Наша работа полностью соответствует требованиям свода правил проектирования и строительства, а также правилам проектирования фундаментов.

 Стоимость работ

Строительство шпунтового ограждения котлованов на слабых грунтах

При проведении строительных работ в городах с плотной застройкой, когда отрывают глубокий котлован, расположенный на слабых грунтах, его необходимо оградить от обрушений, создав по периметру защитную стену. Возведенная вертикальная стена, ограждение котлована, предохранит от повреждения соседние здания и сам котлован от обсыпания грунта. Основой конструкции этого ограждения являются готовые элементы, которые обычно производятся заранее на специальных предприятиях:

- металлургических заводах, изготавливающих на прокатных станах специальные металлические профили (швеллеры);

- заводах железобетонных конструкций, производящих готовые железобетонные сваи, имеющие в поперечном сечении самую разную форму (круглые, прямоугольные (и квадратные), плоские (с пазом на одной стороне и гребнем на другой)) и т. п.

1. Ограждение котлована

Ограждение котлована, отрываемого на слабых грунтах, насыщенных подземными водами, плывунами и пр., имеет вид вертикальной стенки, расположенной по периметру всего котлована. Обычно ее строят из готовых элементов (металлопроката, труб, свай, специальных конструкций – шпунтовых элементов и т. п.), забиваемых или вдавливаемых в грунт. Стены могут дополняться элементами жесткости, распорными балками и даже целыми распорными системами, забирками – элементами стены, предотвращающими прохождение грунта между сваями, и т. д.

Основное назначение ограждающих стен котлована:

• предотвращение осыпания стен котлована или подземного сооружения, а также обеспечение их устойчивости;
• уменьшение количества грунта, удаляемого при разработке котлована;
• уменьшение или полное предотвращение отрицательного влияния устроенного котлована на близстоящие сооружения, здания (как соседние здания, так и подземные тоннели, и другие сооружения);
• полная защита от поступления грунтовых подземных вод в котлован или значительное их уменьшение.

2. Технология строительства защитных стен котлована

Процесс строительства защитных сооружений котлована обычно состоит из двух этапов – процесса предварительной подготовки строительства и самого строительства.

2.1. Этап подготовительный

На подготовительном этапе организуются и проводятся работы по исследованию будущей строительной площадки, а также проектно-конструкторские работы, а именно:

- работы по лабораторному исследованию физико-химических характеристик грунтов на строительной площадке;

- рассчитывают нагрузки и проектируют под них необходимое ограждение;

- передача проектной и рабочей документации в производство для изготовления на заводах-производителях отдельных элементов, деталей, узлов (и агрегатов) строительных конструкций, доставка их на строительную площадку или изготовление их прямо в условиях строительной площадки в зависимости от выбранного метода строительства ограждения.

Определяющие габаритные размеры частей ограждающих конструкций котлована (сечение элементов и их длина) очень сильно зависят от геологических условий строительной площадки:

- близости (глубины нахождения) грунтовых вод и скорости их фильтрации;

- размеров и глубины будущего котлована;

- принятых способов закрепления стен;

- возможностей изготовления и монтажа балочной системы распорок, и других факторов.

В том случае, когда нижние слои грунта на уровне котлована слабы по прочности (торф, ил и т. п.) или имеющийся в нижних горизонтах плотный грунт не позволяет заглубить свайную конструкцию ограждения на требуемую по проекту глубину, стены ограждения крепятся анкерами на двух уровнях – снизу, на уровне подошвы котлована и сверху. Сваи стен котлована заглубляют на некоторую глубину ниже уровня котлована. Иногда вместо верхних анкеров устраивают балочные распорные конструкции. При невозможности устроить распорки увеличивают сечение свай стены котлована, чтобы получить большие изгибные сопротивления этих свай.

2.2. Этап производственный

В технологическом процессе строительства ограждения котлованов производственный этап состоит в непосредственном погружении элементов конструкции стены в грунт, после чего по частям отрывается котлован и проводятся последующие работы по обустройству его ограждения.

Наше предприятие строит разные виды ограждающих конструкций. Мы используем:

Шпунт Ларсена;

Трубный шпунт.

2.2.1. Ограждение из готовых прокатных профилей

Такой вид ограждений выполняется из погружаемых свай, при этом используется балочный профиль в виде металлического двутавра или швеллера. Эти профили погружаются в грунт с расчетным шагом, который заложен в проекте ограждения.

Диаметр (размер) погружаемого трубного шпунта или размер (по сечению) балки в первую очередь определяются той нагрузкой, на которую рассчитывается шпунтовое ограждение, а также расчетным шагом свай. Эти размеры могут изменяться в широком диапазоне – от 0,1 до 2,0 м.

После завершения вдавливания стальных свай (шпунтов) производится отрытие траншеи вдоль шпунтового ограждения, в которой монтируется пояс жесткости в виде напряженной диафрагмы или балочной распорной конструкции. Потом в котловане выполняется ярусная выборка грунта. Отрыв очередной ярус, устраивают деревянную или металлическую забирку – конструкцию, предотвращающую вывал (просыпание) грунта из зашпунтового пространства (между шпунтовыми сваями). Такую конструкцию еще называют «затяжка» и используют эту защиту при расположении верхнего уровня подземных грунтовых вод ниже проектного дна котлована.

Для выполнения ограждения из прокатных металлических профилей наше предприятие использует такие технологические приемы:

Ограждающие устройства для котлованов, изготовленные из металлических прокатных профилей имеют следующие достоинства:

1. небольшая стоимость используемых материалов, т. к. очень часто можно второй или третий раз использовать металлические балки или трубы, которые уже были в употреблении.

2. Очень широкие возможности выбора технических и технологических средств для осуществления погружения шпунтовых элементов.

В то же время есть и недостатки:

1. Существенные ограничения на возможность извлечения шпунтовых элементов после окончания строительства, т. е. часто невозможно их повторное использование.

2. Ограничения на возможность применения в следующих условиях:

·   близкое к поверхности нахождение подземных грунтовых вод, поэтому требуется проведение специальных мероприятий по снижению их уровня;

·   наличие на территории строительной площадки водонасыщенных песков и мягкопластичных (текучепластичных) глин, залегающих в котловане выше отметки его дна, что грозит (с высокой вероятностью) возможностью осыпания и/или вымывания грунта через пространство между элементами шпунтового ограждения;

·   техническая сложность выполнения водоупорного и герметичного соединения соседних элементов шпунта.

2.2.2. Ограждение котлована из специальных шпунтовых свай

Такой вид ограждений выполняется в виде наклонной или вертикальной сплошной стены, которая собирается из специальных монтажных элементов – шпунтовых свай, при этом для соединения свай между собой используются специальные шпунтовые замки.

Квалифицированные сотрудники нашего предприятия без особого труда рассчитают необходимые параметры шпунтового ограждения и подберут соответствующие им шпунтовые элементы.

Этот вариант котлованного ограждения очень популярен уже более 100 лет для ограждения строительной площадки при расположении грунтовых подземных вод выше проектного уровня дна котлована. При этом грунты могут быть заболоченные, текуче-пластичные, водонасыщенные с большой скоростью фильтрации (водоотдачи).

Классификация шпунтов

В строительстве используются огромное количество типов элементов для таких соединений. Шпунтовые элементы классифицируются по:

- виду (форме) поперечного сечения: «Z-профиль», «U-профиль», плоский, трубный, и т.п.;

- по технологии изготовления: гнутый, горячекатаный, сварной и т. д.;

- по размерам поперечного сечения шпунта – от этого зависит его прочность (момент сопротивления боковой нагрузке);

- по стране происхождения – каждая страна-изготовитель имеет собственные национальные стандарты шпунтовых элементов.

Наши высококвалифицированные инженеры-проектировщики в разработках используют разные виды шпунтов:

- «U-профиль» – типа профилей Ларсена (Л-4, Л-5, Л-5УМ);

- «Z-профиль» – типа профилей известных зарубежных производителей«Vitcovice», PZC, «Арселор» и некоторых других;

- немного реже – трубный шпунт типа ШТС.

При этом шпунт типа ШТС чаще всего используется при условии, что диаметр шпунта будет 1 200 мм и более. Этот вариант его размеров имеет экономичность достаточную для использования в большинстве случаев построения шпунтовых ограждений котлованов. При меньшем размере (в сечении), а также при условии создания герметичного ограждения строительного котлована для шпунтовой стенки выбирают для строительства шпунтовые элементы «U- или Z-профилей».

Ограждения из специальных шпунтовых свай выполняется по тем же способам погружения, теми же механизмами.

Достоинства и недостатки ограждения из шпунтовых свай

Достоинств такого способа создания ограждений котлованов немного, но они очень существенные:

- высокая степень герметичности – использование замкового соединения шпунтовых профилей позволяет работать даже на участках, покрытых водой – на болотах, озерах, акваториях портов, в русле рек и т. п.;

- возможность неоднократного использования шпунтовых элементов –по завершению работ на одном объекте, шпунты выдергиваются, проверяются их геометрия, после чего негодные отбраковываются, а годные могут быть использованы для следующей шпунтовой стенки в новом котловане, этот процесс часто можно повторить от 3 до 5 раз, а иногда и более.

Достоинств без недостатков не бывает, и тут они тоже есть:

- большая стоимость стальных шпунтовых элементов – часто они дороже на 75 – 300 %, чем обычный стальной прокат;

- проведение таких работ требует высокой квалификации, культуры и организации работ и, прежде всего потому, что в процессе погружения шпунтовых элементов (отдельных свай), не допускаются их горизонтальные и вертикальные перемещения и отклонения от проекта из-за возможности заклинивания соединительных замков.

2.2.3. Железобетонное ограждение строительного котлована

Железобетонное ограждение можно выполнить как готовыми железобетонными сваями различного типа, погруженными с помощью одного из методов погружения, так и созданием железобетонных свай прямо в грунтовом слое. Готовыми сваями делают ограждения в случае, когда уровень грунтовых вод ниже уровня дна котлована.

Сваи в грунтовом слое изготавливаются с использованием специальных буровых установок, обеспечивающих производство шнекового бурения скважин и имеющих для обеспечения их передвижения по строительной площадке самоходного шасси, чаще всего шагающего типа. Такими установками изготавливают в грунте сплошную стену из этих свай.

Разновидности буронабивных (железобетонных) свай

Буронабивные сваи имеют две разновидности:

1. Буросекущие. Под сваи скважины бурят через одну, шаг свай примерно равен 0,7 – 0,8 их диаметра. В скважину устанавливают стальной арматурный каркас и заливают бетон. Потом бурят вторую серию скважин, каждую из которых располагают между парой уже готовых свай. При бурении такой скважины буровая головка может касаться стенок уже готовых, но не набравших окончательную прочность железобетонных свай. Срезав буром их незначительную часть, получают промежуточную скважину впритирку к уже двум существующим. После заливки бетона часть цемента из раствора проникает в грунт и образует сплошной бетонный слой из трех железобетонных свай, имеющий высокую прочность (т. к. бетон работает на сжатие). На изгиб прочность обеспечивает стальной арматурный каркас и достаточно большой диаметр сваи.

В некоторых случаях второй ряд свай можно выполнять из свай только бетонных, т. е. не упрочненных стальными арматурными каркасами. Этот вариант конструкции значительно уменьшит стоимость изготовления второго ряда, что снизит общую стоимость шпунтовой стенки, ограждающей котлован. При этом неармированные сваи должны находиться с наружной стороны шпунтового ряда.

2. Бурокасательные. В этом случае сваи изготавливают последовательно одна за другой. Каждая последующая свая располагается вплотную с предыдущей. Шаг установки свай равен диаметру изготавливаемых свай. Все сваи армируются стальными арматурными каркасами.

Размеры изготавливаемых железобетонных свай определяются видом специальных бурильных установок. Диаметр свай (в поперечном сечении) изменяется от 400 до 2 000 мм, а глубина погружения (длина сваи) может быть до 35 и даже до 40 м.

Оба описанных способа устройства буронабивных свай дают возможность построить герметичную защитную свайную стену, обладающую высокой несущей способностью, т. е. выдерживающею достаточно большие боковые нагрузки от давления слабого грунта.

В некоторых случаях такое ограждение (после испытания нагрузочной способности свай защитной стенки) можно использовать как фундамент (несущую конструкцию) возводимого здания или сооружения.

Достоинства и недостатки буронабивных свай

К основным достоинствам буронабивных (бурокасательных и буросекущих) свай для ограждения котлована относятся:

1. Высокая герметичность – обеспечивается за счет установки свай, касающихся и даже «входящих» друг в друга. При этом проникновение цементного раствора в слои, прилегающие к свае, дает возможность «замонолитить» всю стенку, т. е. соединить сваи между собой без зазоров.

2. После застройки котлована (выполнения подвальной части будущего здания) есть возможность использовать сваи, уже выполнившие свою защитную функцию, в качестве части фундамента (его несущих конструкций) строящегося здания.

3. При строительстве с использованием глубоких котлованов такие сваи (диаметром до 2 м) могут выдержать высокие изгибающие нагрузки бокового давления подвижных (слабых) грунтов.

Есть и еще достоинства, но они менее значительны.

К главным недостаткам таких свай относятся следующие:

·   достаточно высокая стоимость (специальная стальная арматура, большие объемы бетона, невысокая скорость устройства свай, требуется отвозка грунта после бурения скважины и т. п.) строительства ограждения;

·   повторное использование конструкций и материалов невозможно или очень затруднено, т. к. можно использовать только раздробленный бетон как щебневый заполнитель в новых бетонных смесях.

·   недопустимость отклонения скважины (и сваи) от вертикального положения (особенно свай бурокасательных), поэтому требуется дорогостоящее оборудование, предъявляются высокие требования к персоналу, организации производства и т. д.

Выбрать наиболее подходящий способ строительства ограждения для котлована можно, воспользовавшись таблицей влияния условий на строительной площадке и применяемых нашим предприятием технологий.