Настоящей статьей мы продолжаем рубрику «Коллекция буровых технологий в строительстве».
Представленный здесь метод не вполне корректно относить к разряду буровых технологий. Вместе с тем, он, наряду с буросекущими сваями и «стеной в грунте», активно применяется в практике строительства при устройстве ограждений котлованов, временных и постоянных подпорных стенок, разъединительных конструкций. При этом зачастую перед погружением шпунта требуется устройство лидерного бурения.
Поэтому мы решили поместить этот метод в нашу коллекцию.
Шпунтовые конструкции: краткая характеристика
Шпунтовое конструкция – это сплошная стенка, выполненная из отдельных металлических элементов – шпунтов.
Шпунт погружается в грунтовый массив одним из трех способов: вибропогружением, вдавливанием или забивкой.
Шпунт — это стальной профиль, имеющий различную форму сечения, длина которого существенно превышает ширину и толщину профиля. Края профиля выполнены с изгибами и пазами, обеспечивающими замковое соединение двух элементов друг с другом при погружении.
По форме сечения в строительстве применяют плоский, корытообразный, Z – образный, Н – образный шпунт, а также шпунт из труб и полутруб (рис. 1).
Шпунт может быть изготовлен из полимерных материалов, железобетона, дерева, но наибольшее распространение получил именно стальной шпунт. Последнее объясняется тем, что стальной шпунт, в отличие от других материалов, имеет многократную оборачиваемость (до 10 циклов), большую ремонтопригодность, то есть, другими словами, более экономичен для применения именно в качестве ограждающих конструкций котлованов.
Область применения шпунтовых конструкций весьма обширна.
Прежде всего, как уже было сказано выше, шпунтовые конструкции применяются для ограждения котлованов при устройстве фундаментов мостовых сооружений, а также зданий промышленно – гражданского назначения, то есть выполняют временную вспомогательную роль.
Кроме того, шпунтовые ограждения могут выполнять функции постоянных подпорных стенок при формировании ландшафта придомовых территорий или рекреационных зон.
Наконец, шпунтовые конструкции применяются при создании противофильтрационных завес, укреплении берегов водотоков, подверженных эрозионным процессам, устройстве причальных стенок при строительстве речных и морских сооружений, а также разъединительных конструкций при строительстве новых зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки.
Применение шпунтовых конструкций в каждом из этих случаев определяется проектной документацией, при этом выбор того или иного типа шпунта, глубина погружения и другие параметры проверяются расчетным путем.
При расчете учитываются характеристики грунта, глубина котлована, гидрологические условия, наличие или отсутствие боковых нагрузок от расположенных вблизи зданий и сооружений, а также влияние временных нагрузок от проезжающих транспортных средств или устанавливаемых на бровке котлована строительных машин и механизмов.
Неправильные проектные решения или нарушения при их исполнении могут дорого обойтись в дальнейшем. Во избежание подобных неприятностей при проектировании и устройстве шпунтовых конструкций следует руководствоваться требованиями действующей нормативно – технической документации, в частности, СП 45. 13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и ВСН 490 – 87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки».
Устройство шпунтовых конструкций способом вибрационного погружения: общее описание
Вибрационный способ погружения шпунта является наиболее распространенным. Он отличается наибольшей производительностью в сравнении с другими методами: методом вдавливания и методом забивки.
Его суть заключается в применении вибропогружателя, сообщающего вертикальные колебания определенной частоты жестко соединенному с ним шпунту. Колебания возникают в результате синхронного вращения в противоположном направлении двух или более эксцентриков вибропогружателя.
Колебания погружаемого шпунта передаются окружающему его грунтовому массиву, вследствие чего в нем происходят механические изменения, способствующие погружению шпунта под действием вертикальных составляющих центробежных сил вращающихся эксцентриков, а также собственного веса вибропогружателя, опирающегося на шпунт (рис. 2).
Суть этих изменений заключается в снижении сопротивления грунта погружению под действием колебаний внедряемого в него шпунта. В свою очередь, сопротивление грунта снижается вследствие ослабления и разрушения связей, существующих в грунтовом массиве, сжатия имеющихся пор, возникновения так называемых плоскостей скольжения, уплотнения и вдавливания грунта в стороны от погружаемого шпунта и выдавливания его вверх.
При этом в разных по своему составу грунтах происходят различные механические процессы с разной степенью интенсивности, поэтому для каждого грунта требуется подбирать соответствующее оборудование, имеющее определенные весовые и технические характеристики, в том числе, частоту колебаний.
Колебания грунтового массива, вызванные погружением шпунта, могут вызвать осадки расположенных поблизости от места производства работ зданий и сооружений, что также накладывает свои ограничения при выборе оборудования и разработке технологических процессов.
Как правило, в подобных случаях запрещается применение низкочастотных вибропогружателей. Конкретные рекомендации по выбору характеристик вибрационного оборудования можно получить в ВСН 490 – 87.
Многообразие представленных на российском рынке технических средств вибропогружения позволяет сегодня обеспечить необходимый подбор оборудования для самой разной градостроительной обстановки.
Применение вибрационного способа безопасно для находящихся вблизи зданий и сооружений, если расстояние от ближайшего погружаемого шпунта до них составляет не менее 20 метров.
При наличии подземных коммуникаций ограничения зависят от их вида и технических характеристик (например, запрещается вибропогружение шпунта на расстоянии менее 1 метра от подземных стальных трубопроводов, рабочее давление в которых не превышает 2 МПа).
В ходе работ по вибропогружению шпунта целесообразно проводить мониторинг состояния близлежащих сооружений. Для этого на фундамент сооружения или на грунт устанавливаются специальные датчики, регистрирующие различные характеристики колебаний. Мониторинг обычно ведут независимые организации, привлекаемые для этих целей заказчиком работ. В случае возникновения недопустимых отклонений от предельных значений составляющих колебаний работы по погружению необходимо немедленно остановить для замены оборудования, внесения корректировок в проектно – технологическую документацию или изменения проектных решений.
Рекомендации по применению способа вибрационного погружения. Достоинства и недостатки способа
До начала работ следует провести подготовительные мероприятия, направленные на создание необходимых условий для обеспечения требуемой производительности:
— подготовить монтажную площадку с уплотненным основанием для установки и перемещения по ней крана вдоль оси погружения шпунта;
— организовать площадки складирования шпунта в зоне работы крана;
— провести тщательный входной контроль шпунта, особенно, если речь идет о его повторном применении: проверить сохранность замковых соединений и прямолинейность шпунта, отсутствие повреждений и нарушений геометрических размеров, очистить пазы от наплывов грунта и грязи;
— вырезать монтажные отверстия в торцевой части шпунта для возможности его строповки.
СП 45.13330.2017 рекомендует проводить проверку прямолинейности шпунта и чистоты полостей замков методом протаскивания через шаблон, установленный на специальном стенде.
Для обеспечения точности погружения шпунта в ряде случаев необходимо применять специальный направляющий кондуктор. Направляющий кондуктор представляет собой маячные шпунтины, расположенные на определенном расстоянии на оси погружения, к которым жестко с обеих сторон крепятся горизонтально две направляющие балки. Балки выполняются из имеющегося шпунта и крепятся к маячным шпунтинам при помощи сварки или болтового соединения. В качестве первой по направлению погружения маячной шпунтины может быть выбрана одна из уже погруженных ранее, а вторая последовательно извлекается и переставляется от захватки к захватке.
Работы по вибропогружению шпунта организуются циклично, каждый цикл состоит из последовательности следующих технологических операций:
— строповка очередной секции шпунта в зоне временного складирования и перемещение ее краном к точке погружения;
— установка шпунта в замок ранее погруженного шпунта;
— крепление шпунта захватами вибропогружателя;
— проверка вертикальности положения шпунта;
— погружение шпунта с установкой в проектное положение.
Следует отметить, что при наличии в основании или толще грунтового массива плотных глинистых грунтов проектной документацией может быть предусмотрено лидерное бурение скважин, в которые затем погружается шпунт.
При погружении шпунта следует контролировать положение ранее погруженного шпунта для предотвращения его неконтролируемого перемещения вниз. Такое неконтролируемое смещение строители называют «уводом» шпунта. Чтобы предотвратить «увод» шпунта, ранее погруженные секции шпунта сваривают между собой, при этом нет необходимости накладывать сплошной шов, достаточно прерывистого.
Основным достоинством способа вибропогружения шпунта является его высокая производительность в сравнении с другими способами погружения, а недостатком – влияние на близко расположенные здания и сооружения, что требует проведения их дополнительного обследования, наблюдения за ними в ходе производства работ и вносит определенные ограничения на выбор применяемого оборудования. В совокупности эти факторы приводят к удорожанию стоимости работ. Недостатком метода также является высокий уровень шумовой нагрузки, что часто препятствует его применению в ночное время в условиях близко расположенной жилой застройки.
После завершения работ нулевого цикла и обратной засыпки котлована осуществляется извлечение шпунта. Если шпунт длительное время находился в грунте, то отдельные его секции могут по разным причинам сопротивляться извлечению. В таких ситуациях необходимо предварительно подвергнуть шпунт вибрации без усилия подъема, причем время вибрации устанавливается для каждого объекта или даже для каждой секции шпунта индивидуально, то есть методом проб. После того, как удается «сорвать» секцию шпунта, ее дальнейшее извлечение осуществляется плавным подъемом со скоростью, не превышающей 1 – 3 м/мин в зависимости от типа грунта.
Завершая описание представленного в настоящей статье метода, отметим, что он по праву может быть отнесен к разряду высокотехнологичных методов строительства.
Во-первых, потому, что опирается на применение современного прогрессивного оборудования, предоставляющего широкий спектр возможностей использования в самых разных градостроительных и инженерно-геологических условиях.
Во-вторых, позволяет решать самые разные по сложности задачи, возникающие перед проектировщиками и строителями: обеспечивать сохранность существующей городской застройки, устраивать ограждения котлованов в самых труднодоступных местах, формировать городские и парковые ландшафты, сооружать фундаменты опор мостов в руслах рек и многое другое.
В-третьих, он применяется в самых разных отраслях строительства: в промышленно-гражданском, гидротехническом, дорожно-мостовом строительстве, при прокладке инженерных коммуникаций.
Успехов Вам, дорогие друзья!
Загрузка ...
Мысли и мнения наших пользователей: