Особенности шпунтового ограждения котлована

Устройство деревянных свай из сосны, лиственницы или дуба

Для устройства основания капитальных зданий и сооружений применяются деревянные сваи из сосны, лиственницы или дуба

Лес должен быть здоровым, несухостойким, мелкослойным, смолистым, несучковатым, зимней рубки. Бревна для свай должны быть прямыми; искривление ствола сваи более 1% ее длины (в одной плоскости) не допускается, сбег бревен не должен превышать 1% от длины сваи.
Сваи следует пропитывать антисептиком (например, креозотом).

Подготовка сваи к забивке

Рис. 1. Характер заострения концов свай
а — на три грани; б — на четыре грани; в — свая со стальным башмаком

Подготовляя сваи к забивке, необходимо с бревен снять кору, стесать наросты и сучки. Сваи заостряют на три или на четыре грани
(рис. 1) с притуплением острия для предохранения его от смятия. Вершина заострения должна находиться строго по оси, иначе свая при забивке будет уклоняться в сторону. На концы свай, забиваемых в грунты с включениями крупного гравия, прослоек слабой скалы и т. п., надевают стальные башмаки.

Башмак представляет собой стальное острие (имеющее квадратную плоскость, на которую опирается свая) с четырьмя лапами из полосовой стали (от 60×6 до 80X8 мм), которые укрепляются на свае гвоздями. На голову сваи, предварительно стесанную слегка на конус, плотно насаживается бугель, изготовленный из полосовой стали толщиной 10—15 мм, шириной 40—75 мм.

Бугель предохраняет голову сваи от сильного размочаливания и раскола. Верх головы сваи должен быть срезан строго перпендикулярно оси, в противном случае от ударов свайного молота свая будет отклоняться от проектного положения.

Длина сваи должна быть увеличена на 0,2 м против проектной для запаса на срезку верхнего конца сваи при размочаливании головы в процессе забивки.
Если есть необходимость, сваи наращивают.

При стыковании необходимо соблюдать следующие требования:

• по длине сваи не должно быть более одного стыка;
• толщина сваи в стыке должна быть не менее 20 см;
• повреждения антисептированной поверхности не допускаются;
• стык сваи после погружения должен находиться не менее чем на 2 м ниже поверхности грунта;
• стыки смежных свай должны располагаться на расстоянии не менее 0,75 м по высоте;
• стык должен быть выполнен так, чтобы обеспечивалось полное опирание торцов сращиваемых отрезков.

Погружение наращенной сваи вибропогружателями не допускается.
Стык сваи может быть:

Рис. 2. Способы стыкования концов свай, а — вполдерева; б — впритык

1. в пол-дерева (рис. 2,а); его укрепляют хомутами из полосовой стали (шириной 60—80 мм и толщиной 6—8 мм);
2. впритык (рис. 1,6); его устраивают, устанавливая в центре сваи штырь (длиной 10—12 см, диаметром 16 мм) и скрепляя стальными накладками из полосовой стали (шириной 80—100 мм и толщиной 8—10 мм) при помощи болтов (диаметром 25 мм).

Сваи для слабых грунтов

Рис. 3. Конструкция сваи для слабых грунтов

Сваи для слабых грунтов (рис. 3) характеризуются тем, что для скорейшего достижения отказа и уменьшения глубины забивки к свае прибалчивают дополнительные бобышки.

Пакетные сваи изготовляют чаще всего из трех соединенных между собой на болтах бревен. Расположение стыков соединяемых бревен делают вразбежку. Паркетные сваи применяют при больших толщах слабых грунтов, для фундаментов с небольшими размерами в плане и при больших сосредоточенных нагрузках. Погружение пакетных свай вибраторами не допускается.

Деревянные шпунтовые сваи для защиты фундаментов

Деревянные шпунтовые сваи применяют для защиты фундаментов сооружений от подмыва и для устройства сплошных ограждающих стенок при копке котлованов в водонасыщенных грунтах.

При глубине котлованов не более 3 м применяют шпунт из досок толщиной 5 см, при глубине более 3 м — шпунт из брусьев толщиной 12—18 см. Шпунтовые сваи (рис. 4) соединяют треугольным или прямоугольным гребнем. Высота и толщина прямоугольного гребня должны быть равными 1/3 толщины бруса.

Рис. 4. Деревянные шпунтовые сваи
а — соединение треугольным гребнем; б — соединение прямоугольным гребнем; в — заострение конца шпунтовой сваи

Расчеты

Шпунтовое ограждение делают перед началом работ по созданию котлована. Элементы, которые примут на себя основную нагрузку, забивают в землю. На начальном этапе система находится в равновесии и на шпунт грунт давит с обеих сторон с одинаковой силой.

После того, как начата разработка выемки, давление с одной стороны – с внутренней стороны котлована – снижается по мере того, как уменьшается количество грунта в этой зоне. Баланс нарушается, грунт с внешней стороны начинает давить на ограждение. Поэтому необходимо заранее произвести расчет шпунта, чтобы понимать какую нагрузку он сможет выдержать.

Расчеты могут производится одним из двух методов: графоаналитическим и аналитическим.

Параметры шпунтового ограждения определяются из условия Mu≤(m/yn)Mz, где:

• Mu – момент вызываемый усилием давления грунта на шпунтовое ограждение и способствующий его опрокидыванию;
• Mz – момент сопротивления опрокидыванию, работающий за счет защемления шпунтового ограждения в грунте;
• m – коэффициент, характеризующий условия работы шпунта в грунте, для слабых грунтов значение принимается равным 0,7;
• yn – показатель надежности, для сухого грунта принимается равным 1,1, для случая высоких грунтовых вод – 1,2.

Для определения момента сопротивления опрокидыванию необходимо вычислить несущую способность шпунта согласно общей формуле для расчета несущей способности свай F= yc(ycrR·d + V·∑ ycri·fi·li), где:

• yc – коэффициент, характеризующий работу сваи в грунте;
• ycr – коэффициент, определяющий сопротивление почвы, находящейся под шпунтом;
• R – сопротивление грунта под шпунтом;
• d – диаметр опорной подошвы;
• V — периметр сечения шпунта;
• ycri – коэффициент, характеризующий работу грунта на боковых поверхностях шпунта;
• fi – сопротивление грунта на боковых поверхностях шпунта;
• li – длина боковых граней шпунта.

Значения коэффициентов берутся из соответствующих нормативных документов и определяются отдельно для каждой разновидности шпунта. Окончательные расчеты проводятся путем составления эпюр и подбора глубины забивки таким образом, чтобы выполнялось условие (1). В ходе вычислений также необходимо дополнительно проверить стенку, балки и распорки на прочность, а сам шпунт на разрыв замка.

Стоимость создания

Для расчета стоимости создания шпунтового ограждения необходимо знать тип шпунта, периметр и глубину котлована. Тогда не составит труда вычислить количество элементов, которые понадобятся во время строительства.

Полученные значения позволят определить затраты на доставку – количество рейсов вычисляется исходя из грузоподъемности автомобиля, километраж, определяется по дальности расположения строящегося объекта. Аналогично определяется стоимость погрузочно-разгрузочных работ.

Цена же монтажа шпунта зависит от количества погонных метров погружаемого шпунта – здесь пригодится знание глубины проектируемого котлована – а также от тарифов строительных организаций, предоставляющих услуги монтажа шпунтового ограждения.

В среднем стоимость работ составляет от 450 рублей за погонный метр.

Что такое ограждение котлована шпунтом

Шпунтовая ограждающая система — это монолитная стенка, которая состоит из шпунтовых свай, уплотняющих почву и локализующих участок, где могут происходить деформации или сдвиги. В зависимости от назначения конструкции бывают временными или постоянными. Второй тип выполняет функции несъемной опалубки для оснований построек, цоколей, стен и подвалов. Еще он создает водонепроницаемый барьер для поверхностных вод.

Для обустройства шпунтовой стенки не нужно проводить земляные работы. Все составляющие предварительно вкапываются в почву и фиксируются там. После этого почву достают на поверхность.

Стенка не нуждается в ленточном фундаменте и может размещаться на любых грунтах без учета глубины промерзания. Она не оказывает большого воздействия на грунт и устанавливается глубже линии промерзания. Удерживание шпунтовых свай обеспечивается силой трения почвы, а не прочностью фундамента.

В отличие от традиционных систем, шпунтовая ограда выдерживает большие смещающие и изгибающие нагрузки, причем без внедрения армированных бетонных опор.

Когда и зачем оно необходимо

Укрепление котлована шпунтом применяется для следующих целей:

1. Укрепление бортов углублений под основания постройки.
2. Защита стенок котлована от осыпания.
3. Локализация строительной площадки.
4. Поддержание береговой линии.
5. Обустройство гидротехнических сооружений.
6. Укрепление фундаментов.
7. Организация герметичных емкостей для промышленных отходов.
8. Обустройство очистных конструкций.
9. Укрепление железнодорожных путей.

В отдельных случаях шпунтовую стенку возводят на нулевом этапе работ с целью соблюдения требований СнИП, когда нужно работать ниже нулевого уровня почвы. При вертикальной разработке грунта подобное ограждение обеспечивает усиленную защиту стенок от осыпаний и оползней. Углубления с наклонными стенками чаще подвергаются осыпанию, поэтому они укрепляются в первую очередь.

Отличительной особенностью шпунта является возможность повторного применения, поэтому выбор таких систем предпочтительнее, чем организация водопоглощающей системы.

Формула и пример расчета

Для точности подсчетов ключевых показателей потребуется вооружиться специальными формулами.

Расчетная схема устойчивости шпунтового ограждения

Чтобы воспользоваться ими, необходимо учесть такие параметры:

• надежность и толщину стенок сваи;
• сопротивление обвязки;
• коэффициент работы конструкции в почве;
• устойчивость замков к разрыву;
• величину горизонтальных нагрузок;
• радиальное усилие;
• силу опрокидывающего действия.

Это лишь основные показатели, но есть и другие, которые учитываются индивидуально в зависимости от типа грунта и климатических условий региона.

Техническая информация, которая понадобится при расчетах, для правильной установки шпунтов, приведена в СНиП 3.02.01-87.

Формула прочности стенок, которая поможет избежать их преждевременного разрушения, учитывает такие величины:

• глубину котлована;
• вертикальную силу давления грунта;
• давление почвы при опрокидывании;
• сила противодействия вращающемуся механизму.

Вычисление выглядит так:

М1 ≤ m/γ * M2, где

М1 ‒ опрокидывающий момент;

М2 ‒ момент удержания или противодействие силе опрокидывания;

m — показатель условий работ (для большинства регионов ‒ 0,95, в местностях со слабой почвой ‒ 0,7);

γ ‒ коэффициент надежности.

Чтобы получить М1, необходимо Еа (эпюрное равнодействующее активное давление) умножить на Са (равнодействующее плечо по отношению к нулевой отметке).

Для вычисления М2 потребуется En (эпюрное равнодействующее пассивное давление) умножить на Cn (равнодействующее плечо по отношению к нулю).

Расчеты выполняются из нижней точки сваи, поскольку на высоте шпунт подвергается действию дополнительных сил.

Правильно рассчитанные показатели ‒ гарантия устойчивости шпунтовой конструкции, ее долговечности и прочности.

Существующие методы фиксации

Покрытие пола постоянно испытывает большие нагрузки. Поэтому выбирать способ крепления необходимо исходя из эксплуатационных характеристик материала. При безответственном подходе к решению вопроса есть большая вероятность порчи пола уже в первый год эксплуатации. Самое главное – обеспечить должный уровень жесткости фиксации.

Первым признаком некачественного крепления является расшатывание досок. Через некоторое время элементы начинают постепенно сдвигаться, что сопровождается характерным скрипящим звуком. В результате существует два варианта развития событий – либо ломаются отдельные элементы, либо выходит из строя вся конструкция.

Существует 4 основных способа крепления половых досок:

1. Монтаж на гвозди.
2. Клеевой способ.
3. Крепление зажимами.
4. Монтаж специальными разновидностями шурупов для половых реек.

Каждый из представленных методов отличается по жесткости, поэтому следует рассмотреть каждый из способов.

Крепление досок гвоздями

Этот метод позволяет правильно закрепить половую доску либо на сплошную основу, либо на конструкцию из лаг. Принцип крепления прост:

1. Сначала нужно зафиксировать первый ряд досок. Для этого гвозди вбивают через гребень под углом 45°. Задача состоит в том, чтобы прикрепить элемент к основанию, тем самым не повредив деталь.
2. Когда подгоняется следующий ряд, гвозди нужно спрятать. Далее фиксация производится через поверхность доски.

Клеевой способ монтажа

При укладке досок на идеально ровное основание из бетона или других материалов применяют специальный клей. Пазы в изделиях необходимо тщательно промазывать клеем и насаживать на шпунты уже уложенных досок. Мастера, показывая, как нужно правильно крепить доски, используют обычный клей ПВА. Такой состав способен надежно удерживать места соединений долгие годы.

При этом клей нужно распределять небольшим слоем. Шпунтованные края также обрабатываются клеем для придания жесткости в углах.

Фиксация зажимами

Отдельного внимания заслуживают изделия, которые продаются в наборе с зажимами. Крепежные элементы вставляют в щель, расположенную с внутренней стороны шпунтованной доски. Детали способны жестко фиксировать материал между собой.

Этапы:

• Черновой пол необходимо перекрыть слоем качественной гидроизоляции. Края материала следует крепить к стенам скотчем.
• Зажимы вбиваются в щели первого ряда молотком. Обязательно следуют направлению шпунта.
• С торцов планки стоит промазать клеевым составом, после чего производится монтаж первого ряда.
• Между листами и стеной вставляются клинья.
• Второй ряд перед креплением также оборудуется зажимами и монтируется посредством постукивания молотком по бруску.
• После этого можно укладывать все оставшиеся ряды в описанной последовательности.
• На последнем этапе следует убрать все клинья и зафиксировать плинтуса.

Специальные шурупы, саморезы для половых досок

Наиболее популярный способ крепления – с помощью саморезов для крепления половых досок. Этот метод отличается высокой скоростью исполнения и долговечностью готовой конструкции.

Виды шпунтов и их назначение

В зависимости от используемого сырья, технических характеристик выпускаются нескольких типов.

Ларсена

Получили такое название в честь разработчика данной технологии. Это отличная защита объектов от дождевых, подземных вод, обрушения почвы.

На вид ‒ это профиль корытообразной формы. Длина достигает 35 м, ширина ‒ до 80 см, толщина  –  от 15 до 23 мм. По краям находятся замочные элементы.

В зависимости от размеров выпускают модели:

• Л4;
• Л5;
• Л-5УМ;
• «Омега».

Чаще других используют модель Л5.

Она обладает такими рабочими свойствами:

• материал ‒ сталь марки СТЗКП либо 16 ХГ;
• ширина профиля ‒ 42 см;
• вес 1 п. м ‒ 100 кг, вес 1 кв. м ‒ 217 кг;
• нормативная прочность ‒ 800 кНм/м.

Сфера применения:

• возведение гидросооружений;
• фиксация береговой линии водоемов от сдвигов;
• установка защитных стенок на свалках;
• строительство мостов, причалов;
• предотвращение оползня;
• защита стройплощадок от грунтовых вод.

Главное преимущество ‒ использование на объектах повышенной сложности. Помимо этого прочность и удобство монтажа.

Порядок работ напоминает монтаж свайного фундамента под забор.

Вибрационный монтаж выполняется навесным модулем, который передает нагрузку к оголовку механизма.

В дополнение применяют осевую технологию, так что свая фиксируется уже в разжиженной почве (получена за счет действия вибрации).

Установка проводится на глубину в соответствии с ранее разработанным проектом.

После погружения первой сваи по очереди вводятся остальные. Замки каждого последующего элемента фиксируются в пазы предыдущего. Чтобы замки легче скользили, их обрабатывают густой смазкой.

На участках с высоким содержанием грунтовых вод особ следят за герметичностью стыков, соединений.

При многоразовом применении (более 20 раз) верхняя кромка профиля деформируется, поэтому ее рекомендуется аккуратно срезать.

Если в процессе установки погруженные сваи искривились, то лучше отрезать часть изделия и продолжить установку рабочих элементов.

Из ПВХ

Отличная альтернатива металлическим сваям. Пластиковые, композитные элементы не нуждаются в смазке, меньше стираются.

Стальные

Общепринятый тип. Применяются многократно, просты в крепеже, транспортировке.

Среди других преимуществ стальных опор:

1. Прочность и устойчивость к механическим повреждениям.
2. Удобство демонтажа.
3. Выбор моделей с разными техническими характеристиками в широком ценовом диапазоне.
4. Установка вибрационным, ударным способом.

Трубчатые сварные

Установка и эксплуатация осуществляются согласно национальным стандартам ГОСТ Р 52664-2010.

Ограждение из сварных труб возводится на начальном этапе строительства гидротехнических сооружений, жилых зданий. Это надежная защита от непредвиденного обвала грунта, которая обезопасит работников и спецтехнику от повреждений.

Диаметр труб подбирается в зависимости от назначения. Процесс фиксации аналогичен шпунтам Ларсена ‒ соединение замками в пазы.

Среди плюсов:

1. Возможность использования в качестве несъемной опалубки.
2. Внутрь трубы можно монтировать швеллера, дополнительные балки.
3. Удобство установки. Инородные частицы, камни, попадающие внутрь, дробятся.
4. Многоразовое применение.
5. Долгий срок службы.
6. Устойчивость к внешним воздействиям, нагрузкам в разы превышает шпунты Ларсена.

Единственный минус ‒ трубчатые сварные элементы с большим весом обойдутся очень дорого.

Железобетонные

Каждая свая входит замками в пазы предыдущей. Устанавливаются забивным методом оборудованием высокой точности.

Монтируются при возведении мостов, причалов, плотин.

Длина железобетонных свай ‒ до 16 м.

Процесс транспортировки осложняется большим весом и риском повреждения ‒ образованием на поверхности трещин.

Деревянные

В качестве материала для защитных ограждений используется давно. Но с каждым годом теряет популярность, уступая по техническим характеристикам металлу, ПВХ.

На вид ‒ деревянный частокол из бревен, бруса. Допускается делать сборные стенки из доски большой толщины.

Деревянные элементы забиваются в почву. Могут служить временной или постоянной защитой. Не извлекаются из грунта для повторного монтажа в другом месте.

Максимальная глубина забивания ‒ до 6 м. Устанавливаются в 1 или 2 ряда вплотную друг к другу. Ширина между рядами ‒ до 1 м. Минимальная глубина погружения на дно водоема ‒ от 2 м. При погружении на 3‒5 м выполняется заделка зазоров в стенках раствором с концентрацией глины от 15%.

Сваи из труб

В качестве не извлекаемых элементов для устройства шпунтовой стенки иногда используются металлические трубы. Такое решение позволяет утилизировать те, которые были в употреблении. Кроме относительной дешевизны, у них нет положительных качеств. Трубы не позволяют создать плотную непроницаемую для грунтовых вод поверхность. Обычно их применяют для укрепления откосов или в качестве не извлекаемой опалубки для дальнейшего бетонирования столбов. Сваи из труб не имеют замков, поэтому выдерживать геометрическое положение в ряду очень сложно.

Вариант укрепления грунта шпунтовыми сваями

Следует учесть, что стенки труб тоньше и гораздо хуже противостоят деформациям, чем шпунт Ларсена. Поэтому при прохождении трубы через каменистый грунт, нижнее сечение может полностью смяться, сделав невозможным достижение проектной отметки. Обращаться к такому методу устройства шпунтового ограждения стоит только в крайнем случае.

 

 

Аспект #4 — влажность

Идеальная влажность шпунтованных досок – 12-16%.

Если доски плохо просушены, то неизбежны деформации уже готового пола. Нередко возникают трещины, коробление досок. Почти наверняка между досками появятся щели, поэтому пол придется перестилать заново.

Влажность досок можно определить с помощью влагомера. Если этого прибора в наличии нет, можно обойтись и более простыми оценочными методами:

При постукивании костяшками пальцев сухая (подходящая для пола) древесина издает звонкий, хорошо слышимый звук. Влажная доска, наоборот, звучит глухо, еле слышно.Если дотронуться до влажной доски, то можно почувствовать сырость. На сухой доске ощущения влажности нет.Цвет у мокрой доски более темный, чем у сухой.

Также, после качественной промышленной сушки, поверхность доски приобретает заметный блеск. Влажная доска остается матовой.Внутри упаковочной пленки не должно быть конденсата. Капельки влаги на пленке всегда указывают на излишнюю влажность досок.

Шпунтованная доска и ее преимущества

Подготовка обрезной доски к монтажу

До появления готовых шпунтованных изделий каждую обрезную доску просушивали в естественных условиях.

Для этого все изделия укладывали на подставки на земле, каждый ряд прокладывался брусом толщиной 40-60 мм.

Таким образом, выкладывать стоит весь лесоматериал, отобранный для изготовления пола, обычно это изделия толщиной 40-50 мм. Всю доску необходимо укрыть пленкой и придавить тяжелыми материалами (для нагрузки верхнего слоя), в таком положении они, по мнению разных специалистов, должны пролежать не менее 3 месяцев.

После того, как «дерево» просохнет, необходимо снять опрессовку и перебрать изделия.

Результат обычно разочаровывает, так как не вся доска, предназначающаяся на пол, после сушки естественным способом сохранила свою форму, и много материала приходится отбраковывать, поэтому опытные строители всегда берут доску с запасом.

Дощатый пол из обрезной доски далеко не просто класть, так как доски, обработанные человеком вручную, всегда имеют некоторые неровности.

При помощи клиньев доски последовательно прижимают друг к другу, после чего гвоздями или саморезами крепят к лагам.

Преимущества шпунтованной доски над другими напольными покрытиями

С появлением «шпунта» все перечисленные выше процессы не нужно проделывать. Так как половую доску выставляют в продажу уже в готовом виде.

Все процедуры сушки и строгания делают в заводских условиях на специальном оборудовании, в результате чего получается качественное изделие. Шпунтованный пол и укладывается гораздо проще, чем из обрезной доски.

Шип входит в паз очень плотно, не создавая щелей и трещин, за счет этого получается цельное единое покрытие. На обратной стороне каждой шпунтованной доски находятся дополнительные ребра жесткости.

• 28 х 140 х 6000 мм;
• 28 х 70 х 3000 мм;
• 35 х 140 х 6000 мм;
• 35 х 70 х 3000 мм.

Некоторые варианты соответствия толщины половой доски пролету между лагами, а также зависимость размера пролета комнаты и сечения лаг можно увидеть в таблице.

Если сравнивать со шпунтованной доской другие напольные материалы, которые могут служить как в качестве чистового покрытия, так и финишным полом, список их будет не велик.

Основными конкурентами данного вида настила является ОСБ плита и современное напольное покрытие Quick step, которое сделано на основе ДСП. О том, как выбрать доску для пола, смотрите в этом видео:

Quickstep имеет несколько вариантов расцветок, отлично гармонирующих с различным дизайном помещений. Данный материал также имеет метод стыковки «шип – паз».

Толщина изделия бывает 16 и 22 мм, а его размеры 1,2 х 0,9 м. Главным недостатком такого материала является его цена и вынужденное мероприятие добавления лаг перед тем, как класть изделие (чтобы они попадали на стыки).

1. А.
2. АВ.
3. В.
4. ВС.
5. С.