Погружение шпунта

Прочные и надежные шпунты очень часто используются для создания ограждений, которые обеспечивают надежную защиту от подвижек грунта и создают непроницаемую преграду на пути подземных вод. При этом существуют различные методы погружения шпунтов, которые подбираются в соответствии с проектными требованиями и государственными стандартами, действующими на территории нашей страны. В данной статье мы подробно расскажем о шпунтовых ограждениях, перечислим различные способы погружения шпунтов, а также рассмотрим случаи, когда требуется устанавливать шпунты. Искренне надеемся, что эта информация будет полезной всем, кто планирует использовать ограждения из шпунтов на строительной площадке.

Основные виды шпунтов

На протяжении достаточно длительного времени люди использовали шпунты для укрепления берегов водоёмов и других искусственных насыпей. По сути, такие шпунты выполняли роль свай, соединенных между собой. Они погружались в грунт, чтобы защитить сооружение от проникновения грунтовых вод. Сначала для этого применялись деревянные шпунты, изготовленные из натуральной сосны, лиственницы или дуба. Однако шпунтовые ограждения из дерева слишком быстро теряли свои первоначальные свойства из-за агрессивного воздействия факторов внешней среды. Кроме того, деревянные шпунты нельзя было использовать повторно, так как при извлечении из грунта они получали серьезные повреждения. Поэтому постепенно им на смену пришли стальные и железобетонные сваи. Применение этих материалов для создания шпунтовых ограждений позволило существенно увеличить темпы строительства и ускорить процесс добычи полезных ископаемых. Единственная проблема заключалась в их погружении. Дело в том, что для погружения шпунта из железобетона требуется использовать специальный молот. После забивки первого шпунта возле него грунт слишком сильно уплотняется, что создает трудности для дальнейшей установки и фиксации шпунтов.

Конструктивные особенности шпунта Ларсена

В 1910 году было запатентовано новое устройства шпунта. Его разработал немецкий инженер Тригви Ларсен. Он взял металлическую трубу и загнул две её кромки таким образом, чтобы при соединении друг с другом они образовывали прочный замок. В результате соединения двух труб достигается герметичное примыкание, которое обеспечивает необходимую гидроизоляцию при разделении воды и грунта. Уже через два года после регистрации патента прокатно-сталелитейная компания Thyssen, которая является одним из крупнейших промышленных концернов Германии, начала массовое производство трубчатых шпунтов. За достаточно короткое время трубчатые шпунты стали пользоваться огромной популярностью во многих странах мира. На сегодняшний день именно эти шпунты чаще всего используются для создания различных ограждений в строительной сфере.

Объективные преимущества шпунтов Ларсена

К основным преимуществам шпунтов Ларсена можно отнести:

• герметичное соединение. Ограждение из шпунта полностью герметично. Шпунтовая стенка не пропускает воду даже при сильном давлении встречного потока. Это означает, что шпунты можно успешно использовать для строительства резервуаров, которые вполне подходят для хранения грунтовых вод;
• большой выбор профилей. Производители предлагают различные модификации профилей. В результате строительные организации могут без труда подбирать определенную ширину металлического полотна между замками, вес одного погонного метра, прочность ограждения и другие параметры в полном соответствии со спецификой возводимого сооружения;
• длительный срок службы. Для изготовления металлических шпунтов сегодня применяется особая сталь с высоким содержанием углерода. При необходимости для усиления несущих конструкций и повышения коррозийной устойчивости применяются материалы с добавками меди, а также выполняется обработка готовых изделий антикоррозийными грунтовками или эмалями.

Отдельного внимания заслуживает экономическая целесообразность применения шпунтов. Минимизация финансовых расходов достигается за счет возможности повторного использования ограждений. Это очень выгодно для строительных компаний, которые заинтересованы в укреплении стенок котлованов и предотвращении затопления стройплощадки.

Сфера применения шпунтовых ограждений

Чаще всего шпунтовые ограждения используются в строительстве. С их помощью можно решать следующие задачи:

• успешно укреплять берега рек и водоемов;
• выполнять ремонт плотин, мостов, причалов, дамб, шлюзов и коллекторов;
• осуществлять быстрое строительство очистных сооружений;
• защищать от подвижек почвы стенки строительных котлованов;
• укреплять строительные площадки от попадания грунтовых вод.

Помимо этого шпунтовые ограждения активно используются при проведении гидротехнических и инженерных работ:

• для укрепления стенок котлованов и траншей от обвалов почвы;
• для защиты котлованов от заполнения грунтовыми водами;
• для обустройства причалов, шлюзов, дамб и плотин
• для создания коллекторов, необходимых для хранения промышленных отходов;
• для защиты стен автодорожных и железнодорожных тоннелей;
• для укрепления набережных и береговых линий, размываемых водой.

Основные технологии погружения шпунтов

В настоящее время погружение шпунтов выполняется тремя способами; это:

• погружение шпунтов при помощи вибропогружателя;
• погружение шпунтов методом динамической забивки;
• статическое вдавливание шпунтов.

Остановимся более подробно на каждом методе, так как они обладают рядом существенных отличий, имеющих большое значение при установке шпунтовых соединений в городской черте. При выборе оптимального метода нужно учитывать особенности почвы, расстояние до ближайших жилых домов, время проведения монтажных работ и другие не менее важные моменты.

Вибропогружение шпунтов

Чаще всего такой метод погружения шпунтов используют в тех случаях, когда строительные работы выполняются на грунтах средней плотности. Связано это с тем, что при данном способе погружения не происходит деформация шпунта. Благодаря этому появляется возможность повторно использовать шпунтовые ограждения после завершения всех запланированных работ. Для погружения шпунтов применяют низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные вибропогружатели. Как правило, низкочастотные используют при выполнении работ в условиях плотной застройки. Такие вибропогружатели не вызывают существенных разрушений почвы и не наносят абсолютно никакого вреда фундаментам, расположенным поблизости строительной площадки. При этом необходимо следить за тем, чтобы наголовник вибропогружателя жестко соприкасался с металлоконструкцией. Таким образом вибрационные нагрузки будут способствовать уменьшению силы сцепления грунта, находящегося вокруг стенок шпунта, а также будут значительно снижать его плотность. В результате этого шпунт будет уходить в почву на нужную глубину. При выборе скорости погружения шпунта требуется учитывать разницу между силами сопротивления почвы и мощностью оказываемого вибрационного воздействия. Если наблюдается слишком сильное сопротивление грунта, которое делает невозможным дальнейшее продвижение в грунт, то необходимо провести его подмыв. Для этого на металлоконструкции закрепляются специальные каналы. По ним вода подается к острию шпунта, чтобы уменьшить плотность глубинных слоев грунта и продолжить вибропогружение.

Забивка шпунтов

Забивка является самым доступным по цене и быстрым методом погружения шпунта. Но у этого метода есть целый ряд ограничений в применении. Прежде всего это связано с тем, что работа дизель-молотов при забивке сопровождается сильным шумом, поэтому забивку можно проводить рядом с жилыми зданиями только в дневное время, а вблизи административных зданий – только в ночное время. Вблизи учебных заведений, театров и клубов забивку шпунтов можно проводить только при отсутствии занятий, спектаклей или в перерывах между ними.

Технологические нюансы забивки:  

• дизель-молоты, которые используются для забивки шпунтового металлопроката, требуется укомплектовывать наголовниками лепесткового типа;
• перед началом работы нужно проделать в почве отверстия для строповки и центрирования металлоконструкции;
• если забивка шпунтового металлопроката выполняется на плотном грунте, то необходимо заранее пробурить лидерные скважины.

Стоит отдельно отметить, что при использовании ударного метода забивки требуется обеспечить усиленный контроль за качеством работ. Дело в том, что стыковку «в замок» очень легко разрушить при нарушениях в процессе центрирования или из-за слишком мощного ударного воздействия.

Статическое вдавливание

Это самый прогрессивный метод погружения шпунта. Именно к нему прибегают в тех случаях, когда строительные работы приходится выполнять в условиях плотной застройки. Во время вдавливания не происходит вибрационного воздействия на почву, что практически полностью исключает риск усадки расположенных поблизости строений. Помимо этого, во время вдавливания не создается слишком много шума. Единственный недостаток такого метода – слишком низкая скорость проведения работ.

Погружение методом статического вдавливания состоит из следующих стадий:

• строповки шпунта;
• транспортировки шпунта;
• установки анкерных грузов;
• выполнения позиционирования техники, фиксации, подъема и центровки;
• вдавливания шпунта на необходимую глубину.

После окончания работ происходит отсоединение металлоконструкции от установки, затем выполняется снятие анкерных грузов и перемещение строительной техники на другой объект.