Устройство и установка шпунтового ограждения - важный этап при строительстве котлованов и других подземных сооружений. Правильно выполненное шпунтовое ограждение позволяет обеспечить устойчивость стенок котлована и предотвратить проникновение грунтовых вод.
Выбор типа шпунтового ограждения
Существует несколько разновидностей шпунтовых ограждений:
- Деревянное шпунтовое ограждение из свай-шпунтов
- Металлическое шпунтовое ограждение из стальных или алюминиевых шпунтин
- Железобетонное шпунтовое ограждение из железобетонных шпунтов-стенок
Выбор типа шпунтового ограждения зависит от глубины котлована, типа грунта, наличия грунтовых вод и других факторов. Для глубоких котлованов в сложных грунтах обычно применяют металлические или железобетонные шпунты.
Расчет шпунтового ограждения
Перед устройством шпунтового ограждения необходимо выполнить его расчет. В расчете определяются:
- Требуемая глубина забивки шпунта
- Необходимый тип и размеры шпунта
- Шаг установки свай
- Необходимость устройства распорок и анкеров
Расчет ведется с учетом нагрузок от давления грунта, веса конструкций, временных нагрузок. Особое внимание уделяется устойчивости ограждения против выпирания грунта и всплытия.
Технология устройства шпунтового ограждения
Устройство шпунтового ограждения включает следующие основные операции:
- Разметка осей шпунтовой стенки
- Подготовка площадки для работы шпунтового оборудования
- Погружение шпунта в грунт ударным или вибрационным способом
- Сварка стыков шпунтин между собой
- Установка распорок, анкеров, подкосов по мере необходимости
- Контроль вертикальности и положения шпунтовой стенки
Особое внимание уделяется контролю за положением шпунтовой стенки и проверке ее герметичности.
Контроль качества шпунтового ограждения
Контроль качества выполненного шпунтового ограждения котлована включает:
- Проверку соответствия фактических отметок проекту
- Контроль отклонений шпунтов от вертикали
- Проверку плотности швов между шпунтами
- Испытания шпунтов на вдавливание
- Геодезический мониторинг осадок шпунтовой стенки
При выявлении дефектов выполняется их устранение - затяжка швов, усиление анкеровкой, дополнительное уплотнение грунта.
Особенности устройства шпунтового ограждения в сложных условиях
При устройстве шпунтового ограждение котлована в сложных инженерно-геологических условиях применяются специальные методы:
- Предварительное уплотнение грунта
- Искусственное замораживание грунтов
- Химическое закрепление грунтов
- Устройство двухъярусного шпунтового ограждения
Эти методы позволяют повысить устойчивость стенок котлована в слабых водонасыщенных грунтах.
Таким образом, правильное устройство шпунтового ограждения с учетом инженерно-геологических условий является важным фактором безопасности и устойчивости котлованов и подземных сооружений.
Подготовка площадки для установки шпунтового ограждения
Перед началом работ по устройству шпунтового ограждения котлована необходимо подготовить площадку. Рабочая площадка должна быть спланирована с уклоном от котлована для отвода поверхностных вод.
Также следует предусмотреть место для складирования шпунтовых свай и вспомогательных материалов. Площадка должна иметь подъездные пути для доставки шпунта и проезда шпунтового оборудования.
Транспортировка и складирование шпунта
Доставка шпунтовых свай на объект осуществляется автотранспортом. Разгрузка и складирование шпунта требует использования специальной подъемной техники.
Шпунт хранится на строительной площадке в штабелях на подкладках. Свайно-шпунтовые ограждения из труб укладываются в штабели высотой до 3 м.
Подбор шпунтового оборудования
Для погружения шпунта применяются вибропогружатели, дизельные и гидравлические молоты. Выбор типа оборудования зависит от вида шпунта, глубины погружения и грунтовых условий.
Требуемые технические характеристики шпунтового оборудования определяются на стадии проектирования и указываются в смете на устройство шпунтовой стенки.
Крепление шпунта распорками и анкерами
Для обеспечения устойчивости шпунтовой стенки используются распорки, анкеры, подкосы. Распорки устанавливаются внутри котлована, анкеры заглубляются в грунт за стенкой.
В качестве примеров можно привести деревянные, металлические или железобетонные распорки. Для анкеров используется стальная арматура или канаты на натяжных устройствах.
Контрольно-измерительные работы при устройстве шпунтовых ограждений
На всех этапах устройства шпунтовой стенки выполняется комплекс контрольно-измерительных работ:
- Геодезическая разбивка осей
- Замеры глубины погружения шпунта
- Контроль вертикальности шпунтовой стенки
- Гидрогеологический контроль
Полученные данные заносятся в журналы работ и используются для мониторинга состояния ограждения и принятия своевременных мер по его усилению.
Требования к квалификации рабочих при устройстве шпунтовых ограждений
Устройство шпунтовых ограждений относится к сложным строительно-монтажным работам. Для их выполнения требуются высококвалифицированные специалисты.
Машинисты шпунтовых молотов и вибропогружателей должны иметь удостоверение и опыт работы с соответствующим оборудованием. Сварщики, выполняющие сварку швов шпунтин, должны иметь аттестацию и допуск.
Прорабы и инженеры, осуществляющие контроль качества шпунтовых работ, должны знать все тонкости технологического процесса и нормативные требования.
Охрана труда при устройстве шпунтовых ограждений
Работы по устройству шпунтовых ограждений связаны с повышенной опасностью, поэтому охрана труда имеет важнейшее значение.
Необходимо соблюдать правила безопасности при работе с тяжелой строительной техникой, использовать средства индивидуальной защиты, ограждать опасные зоны.
Особое внимание уделяется безопасным методам ведения работ в стесненных условиях котлована, где возможно движение грунта и обрушение стенок.
Экологические аспекты при устройстве шпунтовых ограждений
Строительство шпунтовых ограждений оказывает определенное воздействие на окружающую среду. Вырубка деревьев, шум, вибрация, загрязнение воздуха отработанными газами строительной техники.
Для снижения негативного влияния необходимо использовать современную технику с низким уровнем выбросов и шума, а также проводить рекультивацию нарушенных земель после завершения работ.
Кроме того, шпунтовое ограждение помогает предотвратить загрязнение грунтовых вод и почвы вредными веществами из котлована.
Особенности зимнего устройства шпунтовых ограждений
Устройство шпунтовых ограждений в зимний период имеет ряд особенностей. Промерзание грунта затрудняет погружение шпунта, поэтому часто приходится использовать предварительное бурение скважин.
Пониженные температуры осложняют сварочные работы. Необходим подогрев швов и использование специальных электродов. Также утепляется сам шпунт в местах швов.
Утилизация шпунтового ограждения после завершения строительства
После завершения строительства котлована шпунтовое ограждение чаще всего оставляют в грунте. Однако иногда есть необходимость извлечь шпунт.
Демонтаж металлического шпунта производится с помощью шпунтовых виброизвлекателей или кранов. Железобетонный шпунт можно разрушить отбойными молотками.
Применение шпунтовых ограждений в гидротехническом строительстве
Шпунтовые ограждения широко используются в гидротехническом строительстве - при возведении портов, причалов, набережных, плотин.
В этом случае шпунт погружают со специальных понтонов, учитывая волновые и ледовые нагрузки. Часто применяется комбинация шпунт + анкеры.
Применение шпунта в дорожном и мостостроении
Шпунтовые ограждения используют при сооружении мостовых переходов через водные преграды. Шпунт образует временные перемычки, ограждает котлованы опор.
В дорожном строительстве шпунт применяют при укреплении откосов насыпей, вводе дорог в городскую застройку, устройстве подпорных стенок.
Прочие области применения шпунтовых конструкций
Кроме гражданского строительства, шпунтовые ограждения используются в промышленном и военном строительстве, при сооружении горнодобывающих предприятий, строительстве метро.
Шпунт находит применение при укреплении берегов рек и водоемов, возведении дамб, устройстве водопропускных труб. Это универсальный вид геотехнических конструкций.
Современные тенденции в проектировании шпунтовых ограждений
Современное проектирование шпунтовых ограждений опирается на численное моделирование методом конечных элементов. Это позволяет точно рассчитать напряженно-деформированное состояние.
Также применяются новые материалы, например, высокопрочные стали для шпунтин или полимерные шпунты. Используются сезонно-охлаждаемые шпунты для работы в многолетнемерзлых грунтах.
Методы повышения несущей способности шпунтовых ограждений
Для увеличения несущей способности шпунтовых ограждений используются: - комбинированные шпунты с уширенной нижней частью; - двухъярусные шпунтовые ограждения; - дополнительное армирование шпунта.
Автоматизация работ по устройству шпунтовых ограждений
Внедряются автоматизированные комплексы для погружения шпунта, оснащенные системами точного позиционирования и контроля вертикальности. Применение роботизированной сварки шпунтов.
Цифровые технологии в шпунтовом строительстве
Проектирование шпунтовых ограждений ведется с применением BIM-технологий. На стройплощадке используются цифровые геодезические системы, лазерное сканирование.
Внедряются методы информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла шпунтовой стенки.
Экологичные способы утилизации шпунта после демонтажа
После завершения эксплуатации шпунтовые конструкции можно перерабатывать. Металлический шпунт идет в переплавку. Железобетонный шпунт можно раздробить в щебень.
Также разрабатываются технологии утилизации отработанного деревянного шпунта методами сжигания или биодеструкции с получением энергии.
