Шпунтовое ограждение: методы извлечения

Шпунтовое ограждение представляет собой подпорную стенку из забитых шпунтовых свай. Чаще всего используется шпунт Ларсена – разновидность металлического профиля в виде желоба с закругленными по бокам стенками, образующими замок, что формирует высокопрочное единое полотно из нескольких изделий. По сути, это арматура, по внешнему виду напоминающая корыто. Для изготовления шпунта используют высококачественную сталь, в которую для увеличения прочности добавляют ванадий.
Главная особенность изделия – наличие соединительного гребня с одной стороны и паза – с другой. Если их вставить друг в друга, то получится довольно прочный замок. Именно благодаря ему из шпунта можно сделать сплошное ограждение. По типу замка существуют S-, L- и Z-образные шпунты, чаще всего используются марки Л4, Л5 и Л5-УМ, различающиеся толщиной, шириной профиля и его высотой.

Иногда шпунтовое ограждение делают из труб.

Шпунтовое ограждение используется на нулевом цикле работ, то есть при разработке грунта и устройстве фундамента. Его главные функции – обеспечение техники безопасности, защита стенок котлована от оползней и осыпаний почвы, а также использование в качестве альтернативы дорогостоящим водопонижающим работам, так как шпунтовая стенка из шпунта Ларсена является герметичной конструкцией, не пропускающей воду. Особенно важным является применение шпунтовых ограждений при разработке котлованов с наклонным стенками, поскольку вероятность осыпания почвы на откосах максимальна.

Без дополнительного укрепления стенок можно работать при следующих условиях:

• В условиях песчаной почвы, не обладающей жесткими структурными связями, глубина котлована без шпунтового ограждения не должна превышать 1 м;
• Котлованы в супесях – до 1.25 м;
• Котлованы в глинистой почве и суглинках – до 1.5 м;
• Котлованы в высокоплотных грунтах – до 2 м.

Шпунты погружаются как промежутками, так и сплошной стеной. Ограждение котлована так же может быть заанкерованным или незаанкерованным, с распорками или без.

Работам по обустройству шпунтового ограждения должны предшествовать расчеты, направленные на определение требуемой устойчивости стенки к давлению грунтовых масс. На основании расчетов подбираются размеры используемого шпунта, глубина его погружения и необходимость применения фиксации стенки анкерами.

Извлечение шпунтового ограждения

Шпунтовая стенка может быть как временной, так и постоянной. Для изготовления шпунтов используется дерево, металл или железобетон. Самые востребованные – это металлические изделия. В отличие от других двух, они могут извлекаться и использоваться ещё раз, что сокращает расходы на реализацию проекта. Чтобы использовать шпунтовое ограждение повторно, его нужно демонтировать (то есть аккуратно извлечь, не повредив изделие), очистить и проверить на наличие коррозии или деформаций. Чтобы подобрать оптимальный метод извлечения шпунта, надо проанализировать его глубину погружения и тип грунта.

Для извлечения (выдергивания) шпунтовой сваи корытного или плоского профиля традиционно используются те же механизмы, с помощью которых осуществлялось погружение шпунтовой стенки. В соответствии со СНиП 12-01-2004, в котором изложены положения и рекомендации по организации строительных работ, для извлечения шпунтовой стенки должны проводиться подготовительные мероприятия. Производителю работ предоставляется документация, по которой возводилось разбираемое шпунтовое сооружение или схема забивки.

Оценка влияния механических воздействий на соседние здания и подземные сооружения должна проводиться, если применяемое для извлечения оборудование при работе будет создавать большие воздействия, чем оборудование, которое использовалось при устройстве шпунтовой стенки.

Должны быть проведены следующие работы:

• обратная засыпка грунта в зоне между шпунтовой стенкой и фундаментом;
• вдоль шпунтовой конструкции грунт должен быть недосыпан, по меньшей мере, на 0,4 – 0,5 м;
• площадка для проведения работ должна быть освобождена и выровнена для беспрепятственного перемещения механизмов;
• укомплектованы все необходимые механизмы и оборудование, произведены их монтаж и наладка;
• подготовлены площадки для укладки извлеченных шпунтин, места их последующего складирования и перегрузки на автотранспорт.

Перед началом работ проводится пробное извлечение одной шпунтины, спаренного или строенного блока шпунтин с измерением прилагавшихся для этого усилий. Отрицательная температура наружного воздуха при проведении работ не желательна так как замёрзший грунт усложнит работу. При снижении температуры грунт должен быть разморожен или сколот отбойным молотком на всю глубину промерзания.

Выбор оборудования для извлечения шпутин производится в соответствии со СНиП 3.02.01-87. Согласно этому нормативному документу извлекать шпунтовые конструкции нужно такими механическими устройствами, которые способны обеспечить развитие усилий для выдергивания, превышающих в 1,5 раза усилия, полученные в ходе пробного извлечения шпунтины на этой строительной площадке или в аналогичных условиях.

Например, для извлечения шпунта по правилам, изложенным в инструкции СН-59-57, усилие для извлечения зависит от глубины погружения шпунта и виде грунта. В суглинистых, супесчаных и песчаных грунтах и времени, прошедшего после окончания работ более одного года, усилия вытягивания будут:

• при глубине погружения 5 м – 1,5 т;
• при глубине 8 м – 3 т;
• при глубине 8 м – 3 т;
• с глубины 12 м – 12т;
• а с 14 м – не менее 20 т.

Если после забивки прошло около 1 месяца, требуемые для извлечения усилия будут в два раза меньшими. Для глинистых грунтов усилия возрастают на 50%.
Для разборки шпунтовых стенок могут быть использованы те же методы и большая часть оборудования, использовавшегося при погружении шпунта.

Методы извлечения

Для извлечения шпунтовых ограждений используются следующие методы:

1. Ударный.

Используются механические молоты с паровоздушным приводом одиночного или двойного действия, молоты с гидроприводом, дизель-молоты штанговой или трубной разновидностей и другие виды ударных механизмов. Но их применение невозможно в случаях:

• забивки шпунтовых конструкций в твердый и сухой глинистый грунт;
• присутствия в грунте крупных валунов или при крупнообломочной структуре грунта;
• когда шпунт был установлен давно, т. е. более года или нескольких лет и грунт, сдвинутый при погружении, со временем самоуплотнился и др.

Данный метод является устаревшим, так как в процессе его применения молот передает большое динамическое усилие, в результате чего шпутина деформируется или вовсе разрушается, что не позволяет использовать её повторно.

2. Вибрационный.

Используется наиболее часто, т. к. приложение к шпунтовой свае колебаний разной амплитуды, частоты и направления приводит слой грунта в псевдоожиженное состояние и, тем самым, резко снижает усилия, необходимые для выдергивания шпунтины.
Обычно используются вибропогружающие машины или навесное виброоборудование, устанавливаемое на стандартную строительную грузоподъемную технику. Этот метод позволяет извлечь шпутину аккуратно, не повредив изделие.

3. Вытягивающий статический.

Усилие для извлечения образуется реверсом вдавливающего механизма. Оно в статическом виде прикладывается к оголовку шпунтовой сваи и тянет ее вверх.

Одним из самых целесообразных методов извлечения шпунта на сегодняшний день является вибрационный метод.

Технология извлечения шпунтовой сваи с помощью вибрационной установки (вибропогружателя). Весь процесс можно разделить на следующие этапы:

• С помощью экскаватора оголовки шпунтов освобождают от грунта по обе стороны на глубину не менее 0,4 – 0,5 м. в случае мерзлого грунта производят его оттаивание на толщину промерзания.
  Рабочий-землекоп производит подчистку грунта непосредственно возле извлекаемого шпунта.
• Грузоподъемный кран с навешенным на него вибратором перемещается к месту извлечения первой шпунтины. На ее оголовок устанавливается и закрепляется вибропогружатель.
  После включения он должен проработать не менее 2 – 3 минут, чтобы «расшатать» шпунтовую сваю.
  Потом включается механизм подъема и лебедкой свая извлекается из грунта. Вибратор, после выхода примерно половины сваи можно отключить и продолжить извлечение. Скорость подъема шпунта при их извлечении не должна превышать 3 м/мин в песках и 1 м/мин в глинистых грунтах.
• Извлеченная шпунтина или блок шпунтин поднимается над грунтом и переносится на место промежуточной укладки.
• Полости в грунте после извлечения шпунта должны быть засыпаны.
• После очистки и предварительной оценки состояния извлеченной шпунтовой сваи, гарантированно годные сваи перегружаются на площадку хранения. Остальные будут проверены на соответствие измерениями и более тщательным контролем.
  Гребни и полости замков и шпунтин при подъеме их тросом нужно защищать деревянными вкладышами от сминания.