Шпунтовые сваи

Шпунтовые сваи

Сваи это специальные стержни, которые погружаются в грунт и служат опорой любого фундамента. Сваи могут быть: деревянными, металлическими и железобетонными. Выбор материала свай зависит от факторов эксплуатации строения.
Буронабивные сваи используются для усиления фундамента здания в современном строительстве. Данный вид свай предназначен для свайного фундамента. Свайный фундамент намного дешевле ленточных и монолитных фундаментов, поэтому он активно применяется в строительстве, именно поэтому использование усиления фундамента, таким образом, наиболее экономически целесообразно. Фундаменты такого рода держатся на сваях, которые забиты ниже глубины промерзания, за счёт чего, они не выдавливаются при низких температурах из почвы. Раньше данный вид свай использовали только для промышленного строительства, сейчас же их начали активно использовать и в жилом.

Служа опорой и выдерживая до 400 тонн, буровые сваи могут использоваться для строительства фундамента на строительном мусоре либо на остатках стоящего до этого дома. Еще одним плюсом таких свай является то, что их используют в местах с плотной застройкой. Применение забивных свай в таких условиях опасно и грозит обрушением строения.
Все буронабивные сваи делятся на два вида: буроинъекционые и буронабивные.
Оба вида используют одинаковую технологию при строительстве. В грунте бурят скважину, в скважину маскируют каркас из арматуры, ставят саму сваю и заливают бетоном. Марка бетона должна быть не меньше М 200 (B15).
Размеры свай данного типа могут достигать до 1000 мм в диаметре и до 30 метров в глубину. Стоит также отметить, что шпунтовое ограждение служит как каркас для будущего фундамента.
В нашей жизни бывает и такое, объект находится в котловане и с помощью естественных откосов невозможно его приспособить. В таких случаях, сегодня применяется шпунтовое ограждение. Есть два вида шпунтов. Первый это трубы диаметром от 219 до 530 миллиметров. Второй вид это стальные блоки от #30 до # 60. Для качественного крепежа и во избежании обрушения, вместе со шпунтовым ограждением используют буронабивные сваи.
При укреплении котлована параллельно идет возведение фундамента и для того, чтобы шпунтовое ограждение было крепким и «не гуляло» применяют так называемые обвязочные балки. Они устанавливаются по периметру и предназначены для равномерного распределения нагрузки по всему периметру.

Шпунтовые ряды

Cтраница 1

Шпунтовые ряды устраиваются из досок толщиной не менее 50 мм или брусьев, а при большой глубине забивки и при наличии в грунте твердых предметов ( валуны, крупный галечник и др.) применяют металлический шпунт. Для забивки дощатого шунта используют пневматические сваебойные молоты, а для брусчатого и стального шпунта — механические копры или краны и вибропогружатели.  

Шпунтовые ряды забивают из досок толщиной не менее 50 мм или брусьев, а при большой глубине забивки и наличии в грунте твердых предметов ( валунов, крупного галечника и др.) используют металлический шпунт. Для забивки дощатого шпунта применяют пневматические сваебойные молоты, а для забивки брусчатого и стального шпунта — механические копры или краны и вибропогружатели.  

В грунт дощатые шпунтовые ряды свай погружают с помощью траншейных копров и пневматических сваебоев.  

Крепления из досок устанавливают по мере разработки выемки; шпунтовые ряды и сваи забивают до рытья котлованов и траншей. В отдельных случаях, когда разборка креплений может вызвать осадку соседних сооружений, крепления не разбирают, оставляя их в земле.  

В расчет длины фильтрационной линии обыкновенно вводят только понур-ный и королевой шпунтовые ряды. Пузырев-скому длина водобоя с учетом лишь флютбета равна 2 — 3 Я, а длина рисбермы равна 7 — 8 Я, где Я-высота напора.

Ближайшую к флютбету часть рисбермы устраивают так. Другой тип рисбермы сводится к укреплению дна реки бетонными плитами, имеющими обратный уклон или уступ; за этой частью рисбермы устраивают защиту.  

Крепления из щитов и досок монтируют по мере разработки выемки поярусно; шпунтовые ряды забивают до рытья котлованов и траншей.  

Крепления из щитов и досок устанавливают по мере разработки выемки поярусно; шпунтовые ряды забивают до рытья котлованов и траншей. Разбирают крепления по мере засыпки траншей и котлованов снизу вверх. В некоторых случаях, когда удаление креплений может вызвать осадку соседних сооружений, их не разбирают, а траншеи и котлованы засыпают с оставленными в них креплениями.  

Активная поверхность пруда может быть увеличена за счет повышения его отметки, путем увеличения расстояния между забором воды и ее сбросом устройством струенаправляющих земляных дамб или деревянных перегородок ( шпунтовые ряды), изменяющих и удлиняющих путь воды. Для ориентировочного определения необходимой активной поверхности пруда можно пользоваться диаграммой Северо-Западного отделения Теплоэлектропроекта, для пояснения смысла которой необходимо рассмотреть принцип работы пруда-охладителя. Вода охлаждается в пруде ( зона охлаждения) на столько же градусов, на сколько она нагревается в конденсаторе. Размер активной поверхности пруда сказывается только на температурах входящей в выходящей из конденсатора воды, но не на их разности, остающейся постоянной, если условия работы конденсатора не изменяются.  

Особо благоприятные условия использования естественных заземлителей имеются при сооружении гидроэнергетических установок. Здесь в качестве естественных заземлителей надо использовать оставляемые в грунте металлические шпунтовые ряды, обсадные трубы буровых скважин, колодцев, шурфов, металлические трубопроводы и облицовки отсасывающих труб, закладные части пазов затворов, турбин, насосов, а многократно присоединять арматуру всех железобетонных сооружений: здания, установки, плотин, понура, рисбермы, шлюза.  

ПЛЫВУН, грунт из мелкого песка, смешанного иногда е глиной и почти всегда с илом, настолько обильно насыщенный водою, что, предоставленный самому себе, он расплывается в бесформенную массу. Когда песчаное основание ( см. Фундаменты и их основания) пропитано водой, необходимо обратить сугубое внимание на обеспечение фундамента от промерзания, располагая его подошву ниже уровня промерзания грунта. Если песчаное основание может подвергнуться размыву жильной, ключевой или даже обладающей значительной скоростью почвенной водой, то необходимо предотвратить такой размыв путем ограждения основания сплошною стеною из шпунтовых досок, забитых до водонепроницаемого слоя, причем если под намеченным фундаментом в каком-либо месте основания в пределах ограждения шпунтовым рядом будет обнаружен ключ, то либо заглушают его, либо выводят керамиковым или чугунным коленом за пределы основания, либо ограждают поперечными шпунтовыми стенками, сопряженными с продольными; на участке между поперечными шпунтовыми стенками продольные стенки прерывают, а в фундаменте устраивают разгрузную арку. Очень часто при водоотливе ( см.) из котлованов ( см.), вырываемых в плывучих грунтах, разрыхление грунта обнаруживается не только в пределах самого котлована, хотя бы и огражденного шпунтовою стенкою, но и вне его пределов, что проявляет себя выпучиванием дна в котловане и осадками и обвалами грунта вокруг котлована. В плывучих легкоподвижных грунтах шпунтовые ряды забивают значительно глубже основания, так как иначе их выпрет грунтом; целесообразно в этом случае при устройстве грунтовых перемычек ( см.) пользоваться также ряжевыми стенками наподобие обыкновенных колодезных срубов.  

Страницы:      1

При возведении подземной части зданий и сооружений особые требования предъявляются к откосам и стенкам выемок. Необходимость их крепления, а также конструкции крепления зависят от гидрогеологических условий и конструкции подземной части возводимого сооружения.

1. Вертикальные стенки в грунтах естественной влажности при отсутствии грунтовых вод допускаются без крепления: при глубине выемок в песчаных и крупнообломочных грунтах не более 1 м, в супесях -1,25 м, в суглинках и глинах — 1,5 м, в особо плотных грунтах -2 м.

2. При больших глубинах для предотвращения обвалов и оползней стенок выемок устраивают откосы, параметры которых определяются и регламентируются СНиПом.

3. Для уменьшения объемов земляных работ, а также в случаях, когда разработка выемок с откосами невозможна из-за стесненности площадки или наличия грунтовых вод, устраивают выемки с вертикальными стенками.

Шпунтовое ограждение является наиболее надежным, но и самым дорогим из существующих способов. Применяют шпунт при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий и сооружений.

(Телеченко)Шпунт используют шпунта для защиты котлованов и траншей от грунтовых вод, организации противофильтрационных завес и перемычек в строительстве гидротехнических и других сооружений. Шпунт забивают до разработки выемок, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние за ее пределами.

Шпунт, металлический или деревянный, забивают в грунт на глубину, превышающую глубину будущего котлована на 2…3 м (величина расчетная), чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за пределами выемки. В качестве металлических стоек используют прокатные профили (швеллер, двутавр, трубы) или специально выпускаемый прокат (другое название –шпунтины):

типы стальных шпунтов

11 — плоский шпунт, 12 — шпунт типа «Ларсен», 13 — Z-образный шпунт

Шпунт «Ларсен»: длинные (до 34 м), но узкие (до 80 см) металлические профили с замками (шпунтами), позволяющие соединять один профиль с другим вертикально для создания герметичной металлической стены в грунте. Шпунты при забивке дизельными молотами или вибропогружателями, переворачивают друг относительно друга на 180° (если смотреть в профиль) и соединяют, вставляя один шпунт в боковой паз (замок) соседнего. Полностью собранная конструкция представляет собой кольцо или длинную стальную ограду (шпунтовую стенку) и не пропускает даже воду.

Шпунт может быть сплошным в виде единой стенки (представляет собой ряд стоек (свай или шпунтин), погруженных вплотную друг к другу), если шпунт прерывистый, то между стойками по мере отрывки котлована забивают деревянную забирку — щиты, отдельные доски, брусья.

Сплошные шпунтовые ограждения представляют собой стенки из предварительно погруженных в грунт стальных или деревянных шпунтин. Последние снабжены специальными замковыми приливами (пазами, гребнями), благодаря которым достигается взаимное соединение отдельных пластин в сплошную стенку, воспринимающую боковое давление грунта. При этом шпунтины погружаются в грунт ниже подошвы выработки на величину, зависящую от предлагаемого способа восприятия нагрузки стенками.

Применяется 3 варианта закрепления шпунтовых сплошных стенок: консольное, с помощью распорок и анкерное;

Свайное шпунтовое ограждение сооружаются следующим образом. Сначала по периметру будущего котлована в грунт с определенным шагом погружаются сваи, как правило металлические таврового или двутаврового сечения. По мере отрывки котлована за полки профиля заводятся доски в виде сплошной или сквозной стенки. Они воспринимают боковое давление грунта и предают его на сваи. Сваи обычно имеют анкерное крепления и попарно в противоположных стенках раскрепляются распорками. Иногда при малой глубине котлованов, сваи не раскрепляют распорками и они работают как консоли.

Существующие схемы крепления стенок выемок:

1. Консольное креплениеКонсольные крепления устраивают для обеспечения свободного пространства внутри выемки в стесненных условиях. Консольные крепления представляют собой стенку (рис.1, г) или опоры (рис.1, д), нижняя часть которых защемлена в грунте.

Г.-консольное

8 — шпунтовая стенка

Д.-консольное из буронабивных свай

9 — буронабивная свая, 10 — буронабивная свая в обсадной трубе

2. Анкерные крепления. Установка анкеров и их соединение со шпунтовым ограждением осуществляется по мере отрывки котлована до глубины размещения очередного ряда анкеров.Для восприятия опрокидывающих моментов, возникающих от действия грунта на шпунтовые, свайные и другие ограждения выемок, применяют анкерные устройства (грунтовые анкеры). Анкеры устраивают в одном или нескольких уровнях по высоте откоса под углом к горизонту до 25°. Основная деталь анкера — растягиваемый элемент (тяга) выполняется из металла. Анкерную тягу одним концом крепят к конструкции стенки, а другим — в грунтовой массив за пределы возможной призмы обрушения и закрепляют там при помощи инъецируемого в грунт раствора.

1.Грунтовой анкер устраивают следующим образом. После разработки котлована до определенной отметки под углом к горизонту забуривают скважину часто применяя при этом обсадные трубы. Тягу заводят в скважину, после чего в нее инъецируют раствор, замоноличивая анкер по всей длине или только в нижней его части. Когда раствор затвердеет, анкер натягивают. Рис. Б1

Б1.-анкерное с забуривнием скважин

7 — грунтовой анкер, 8 — шпунтовая стенка

2. На уровне дна котлована или траншеи вдоль стенок забивают с шагом 1,5…2,0 м (в зависимости от глубины котлована и влажности грунта) стойки на глубину 0,5… 1,0 м ниже уровня дна котлована. Эти стойки на уровне верха котлована оттягивают анкерными тягами в виде двух пластин, на расстояние, превышающее угол естественного откоса и прикрепляют эти пластины к наклонно забитому анкеру. За установленными и закрепленными стойками укладывают щиты или дощатую забирку.

Анкерные тяги несколько заглубляют в грунт, чтобы они не мешали передвижению людей по бровке котлована. Такое крепление устраивают в процессе разработки грунта или после устройства выемки в зависимости от устойчивости грунта. Тяги выполняют из металла или в виде деревянных схваток. Рис.Б2

Б2- анкерное

5 — свая

2 — забирка из досок

1 – стойка

6 — анкерная тяга

3. Распорное крепление применимо для узких траншей , или при ширине котлованов до 15 м.

глубиной 2…4 м в сухих и маловлажных грунтах и состоит из вертикальных стоек, дощатых (сплошных или несплошных-с прозорами) щитов и распорок, прижимающих стойки и щиты к стенкам траншеи.

Ж — распорное с горизонтальными щитами с прозорами

2 — забирка из досок

1 – стойка

14 – распорка

Вместо деревянных стоек и раскосов используют стальные трубчатые стойки и телескопические распорки, длина которых изменяется за счет вращения винтовых муфт. Эти инвентарные распорные рамы эффективны ввиду их малой массы, легкого монтажа и демонтажа. Металлические трубчатые стойки по высоте имеют отверстия для крепления распорок.

И — инвентарная трубчатая распорная рама

15 — стойка распорной рамы, 16 — распорка, 17, 18 — наружная и внутренняя трубы, 19 — поворотная муфта

4. При отрывке широких котлованов ожжет применяться подкосное крепление вертикальных стенок.. Применяются при креплении стен широких котлованов, когда невозможно применять другие типы крепления. Недостатком такого крепления является то, что подкос затрудняют производство последующих работ в котловане.

Крепление состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, раскрепленными подкосами с защемлением с помощью упоров. Вертикальные стойки приобретают устойчивость за счет наклонных подкосов и горизонтальных распорок, при этом получившийся треугольник устойчив от скольжения благодаря забиваемым наклонным анкерам в угле соединения распорки и подкоса.

А.-подкосное

1 — стойка, 2 — забирка из досок, 3 — подкос, 4 -бобышка, 5 – свая (клин-анкер)

Основным предназначением шпунтовых свай является предотвращение проникновения влаги в котлован на площадках с высоким уровнем подземных вод. Кроме того, смонтированная стенка позволяет выполнять строительные работы при глубоком заложении фундамента, сохраняя откосы в вертикальном положении. Шпунтовые сваи не используют для устройства подземной части сооружений, они являются лишь вспомогательным элементом укрепления котлована или траншеи, хотя в некоторых случаях выполняют функцию внешней оболочки фундамента. Их широко применяют при возведении гидротехнических объектов.

Какими бывают шпунтовые сваи

Материалом для шпунтового ограждения может служить:

  • дерево;
  • металл;
  • железобетон;
  • композит;
  • ПВХ.

Много лет назад для подпорных стен использовалось только дерево, но сегодня его применяют все реже в силу того, что изделия являются наименее долговечными по сравнению с аналогами и не подлежат демонтажу, поэтому вторично не устанавливаются. Внешне ограждение напоминает бревенчатый частокол, но нередко встречаются стены из шпунтованного бруса или сборных элементов, составленных из толстых досок. Монтаж производится путем забивания изделий в грунт.

Шпунтовые сваи из железобетона имеют замки, позволяющие вставлять один элемент в другой. Подобная конструкция способна сдерживать грунтовую воду, но применяют железобетонный шпунт, как правило, только на ответственных объектах. Во-первых, сваи имеют большой вес и требуют применения мощной техники, а во-вторых, их длина ограничена из-за сложности транспортировки и возможности повреждения пазов.

К тому же, железобетонные изделия использовать можно только единожды.

Композитные шпунтовые сваи значительно удешевляют строительные работы. Они изготавливаются на основе полимерных смол, в частности полиуретановых, с продольным армированием волокнистыми материалами. На сегодняшний день изделия считаются наиболее перспективными в укреплении береговых линий и откосов. Несмотря на короткий срок использования технологии с их применением, в мире уже насчитываются сотни тысяч километров шпунтовых ограждений из композитных материалов. Их достоинства:

  • отсутствие коррозии;
  • небольшой вес;
  • экономичность;
  • бóльшая прочность по сравнению с аналогичной продукцией из ПВХ;
  • несущая способность, сопоставимая с металлическим шпунтом.

Композитные сваи монтируют методом вибропогружения, нередко – с предварительным размывом грунтовых слоев. Ударная технология установки категорически исключена. Форма сечения отдельных элементов напоминает корыто, а замковые соединения имеют несколько вариантов. Особо сложные условия подразумевают вкапывание свай.

Шпунтовые ПВХ сваи достаточно прочны, легки, практичны и доступны по цене. Их характеристики схожи с композитными материалами, но несколько уступают им. Основным недостатком является плохое восприятие сочетания отрицательных температур с ударными воздействиями. ПВХ свая попросту может расколоться.

Металл

Стальные шпунтовые сваи надежнее, прочнее и долговечнее деревянных подпорных стоек. Изделия нашли широкое применение благодаря своим неоспоримым достоинствам, а именно:

  • наличию нескольких вариантов профиля, обеспечивающих более выгодное использование шпунта, исходя из сложившихся условий;
  • высокой стойкости к возможным механическим воздействиям и нагрузкам;
  • возможности неоднократного использования.

Наиболее распространен в строительстве металлический шпунт, симметричное U-образное сечение которого напоминает корыто. С боковых сторон сваи оснащены замковыми соединениями Ларсена. Элементы в ряду располагают в шахматном порядке. В грунт их вбивают дизельными молотами или вдавливают с помощью вибропогружателей или специальных установок.

Замки Ларсена заполняют специальными герметизирующими составами, что позволяет говорить о высокой степени удержания грунтовых вод за пределами защищаемого объекта. Возможность поворотных соединений обеспечивают угловые секции, выпускаемые производителями в разных вариациях.

Z-образные шпунтовые сваи из металла имеют две параллельные полки и находящуюся между ними наклонную стенку. Элементы устанавливаются зеркально относительно друг друга, а соединяются посредством замков, расположенных на полках. Как и в предыдущем случае, в грунт сваи погружают посредством специальной техники. Z-образный профиль проще в установке, но гарантии, что он сможет полноценно избавить строящийся объект от проникновения воды, к сожалению, нет.

ИзU- илиZ-образных элементов получают различные комбинации, в том числе коробчатые сваи, зубчатые стены и т.д.

Плоский металлический шпунт предназначен для удержания грунтовой массы путем создания замкнутых ячеек цилиндрической и круглой формы с диафрагмой или без нее. Подобный ряд чаще всего используется в местах близкого расположения скальных пород или там, где дополнительное закрепление свай в виде анкеровки выполнить не представляется возможным. Геометрия ячеек определяется по таблицам или компьютерной программой после проведения расчетов эквивалентной ширины конструкции.

Комбинированные металлические шпунтовые стены получают при совмещении стоек двутаврового сечения, либо стальных труб, и Z-образных свай. В этом случае одни элементы отвечают за вертикальные нагрузки, а другие принимают и распределяют давление грунта и воды.

Достаточно часто шпунтовые сваи требуют дополнительного закрепления верхней части стены в силу того, что защемление грунтом опорной части получается слабым из-за существенных боковых нагрузок. Если ширина котлована позволяет, то между параллельными рядами устанавливают горизонтальные распорки. В противном случае требуется устройство анкерной стенки, расположенной позади шпунтового ряда.

Погружение шпунта

Если в проекте не был определен метод погружения шпунтов, оборудование и вспомогательные методы, то их следует выбрать на основе опыта, полученного в сравнимых условиях. Если это невозможно, то следует провести пробное погружение.

В основном методе одинарный или сдвоенный шпунт погружается на полную глубину перед установкой следующего шпунта. Это метод обладает тем достоинством, что оголовок поднимается над поверхностью грунта на высоту, равную длине шпунта. Кроме этого, шпунт можно легко ввести вручную в замок уже погруженного шпунта.

В случае грунтов уплотненных, или связных твердых грунтов применение этого метода может стать причиной выхода из замка и отклонения от заданного положения.

В методах панельного и попеременного панельного погружения опасность выхода из замка минимизируется.

При панельном методе вначале устанавливается в двухуровневую направляющую раму панель из шпунтов, соединенных друг с другом замками, а затем последовательно, одну за другой погружают шпунты, подготовленные таким образом в панели до уровня верхней направляющей рамы. Затем устанавливается вторая панель, и при этом для подпирания первой панели используется, кроме направляющей рамы последний шпунт. После забивания второй панели повторяются описанные выше операции для установки третьей панели. Если одна из сторон направляющей рамы уже прикреплена к последнему шпунту второй панели, то можно забивать на проектную глубину шпунты первой панели. Описанные операции можно повторять при погружении последующих панелей.

Если в процессе погружения шпунта создадутся трудные грунтовые условия, то можно применить т.н. попеременное панельное погружение. В этом случае установленные в панель шпунты погружаются попеременно.

Выполнение шпунтовых работ

Шпунты можно устанавливать в грунт поодиночке или парами. Необходимо уложить на земле деревянные направляющие рамы длиной от 3 до 5 метров с таким интервалом, чтобы между ними можно было вставить шпунты. Одиночные или спаренные шпунты вставляются в замок углового шпунта и погружаются в грунт на глубину 2-4 м. Затем последовательно погружаются одинарные или спаренные шпунты на участки, перекрываемом направляющими рамами. Если при погружении шпунтов отклонения их от стенки получаются нерегулярными, то необходимо установить верхние схватки, которые будут опускаться вместе со шпунтами.

При столкновении погружаемых в грунт шпунтов с препятствиями в виде крупных валунов они могут получить такие повреждения, как, например:

  • разрыв стенки между замками;
  • искривление нижнего края шпунта.

Вероятность возникновения таких ситуаций может быть уменьшена посредством усиления основания сваи. Такие повреждения легко обнаруживаются при погружении. Признаками такой ситуации являются замедление погружения шпунта, а также то, что молот при ударе отскакивает.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *