Укрепление шпунтом

Шпунтовые стены с применением шпунта из ПВХ марки «МИАКОМ ГШ» следует возводить в соответствии с проектной документацией, ПОС, ППР и прочими требованиями. Все изменения и отступления от проекта должны быть предварительно согласованы с проектной организацией. Шпунт из ПВХ изготавливают в диапазоне длин в зависимости от требований проекта.

Способ производства работ по возведению шпунтовой стены выбирают в зависимости от типа шпунтовых свай и грунтовых условий. При строительстве в акватории учитывают глубину водоема, скорость течения, размываемость грунтов.

Стенка из шпунтовых свай (ПВХ марки «МИАКОМ ГШ») с анкерным креплением (рисунок 1) предназначена для удерживания грунтового массива от сдвига или его вращательного перемещения. Стенка состоит из кондуктора, шпунта (ПВХ), «шапочного» бруса, распределительной балки, анкерных тяг и анкерных свай (якорей).

Укрепленная стенка из шпунта ПВХ снабжена анкерными устройствами, препятствующими перемещению верхнего конца шпунта. Конструкция анкеров может иметь один или несколько ярусов.

Глубина погружения и сечение шпунта, конструкция анкерной крепи, анкерных свай (якорей) и число ярусов анкеров принимается в соответствии с проектом.

Наиболее распространены стенки из шпунта ПВХ с одним ярусом анкеров, возводимые при глубине водотока 2–3 м. Типовая конструкция крепления шпунтовой стенки представлена на рисунке 2.

Безанкерная стенка имеет более простую конструкцию. Стенка состоит из погруженного в грунт ряда шпунтовых свай, верх которых объединен шапочным брусом. Свободную высоту без анкерной стенки и глубину погружения шпунта определяют расчетами, в соответствии с требованиями технического задания и проекта.

Устройство полимерных шпунтовых свай следует выбирать в зависимости от инженерно-геологических условий строительства, требований конкретного объекта и возможностей подрядной строительной организации.

• вибропогружением;
• вдавливанием;
• подмывом;
• подкопом.

В случае отсутствия сравнимого опыта или если такой опыт рассматривается как недостаточный, то для того, чтобы выбрать правильный метод установки, следует провести пробную забивку или использовать математическое моделирование.

В случае, если шпунтовые сваи устанавливаются в грунт методом вдавливания, следует подтвердить, что эффективная мощность оборудования достаточная и уже установленные шпунтовые сваи в состоянии воспринять необходимые реакции опор.

Посредством испытаний или использования математических моделей следует подтвердить, что выбранный метод установки не вызовет повреждений соседствующих строительных конструкций и оборудования. Методы подмыва, предварительного бурения или взрывания в качестве методов, облегчающих забивку свай, следует применять таким образом, чтобы возникновение повреждений было маловероятным.

• достижение требуемой глубины шпунтовой стенки;
• соблюдение горизонтального позиционирования и вертикальности;
• недопущение значимых повреждений шпунтовых свай и замков (разрывы замков);
• достижение предписанного коэффициента проницаемости;
• обеспечение обстоятельства, при котором сила установки действует вдоль нейтральной оси шпунтовых свай и несущих элементов;
• соблюдение очерёдности установки несущих элементов комбинированной стенки;
• в случае необходимости — достижение требуемой вертикальной несущей способности;
• определение направляющих каркасов для комбинированных стенок и плоских профилей.

Погружение шпунтовых свай около подземных трубопроводов с внутренним давлением свыше 2 МПа рекомендуется производить только с учетом данных обследования и при соответствующем обосновании в проекте.

Дополнительные меры, облегчающие погружение свай и шпунта (подмыв, лидерные скважины и др.), следует применять по согласованию с проектной организацией в случае возможного отказа погружаемых элементов.

Рекомендуется применять вибрационный метод как наиболее эффективный и в то же время наиболее безопасный способ производства работ.

• повысить производительность труда при экономии энергетических и материальных ресурсов;
• использовать мобильные средства вибрационной техники без громоздких опорных конструкций для восприятия реактивных усилий;
• комплексно механизировать строительные процессы.

Технико-экономические преимущества вибрационного метода определяются не только повышением скорости погружения и возможностью извлечения шпунта, но и более совершенной технологией вспомогательных операций, осуществляемых с использованием самоходных грузоподъемных установок.

Способ погружения шпунтовых свай ПВХ и применяемое оборудование должны соответствовать решениям ПОС, ППР и проектной документации. Погружающее оборудование следует выбирать, руководствуясь принятым методом производства работ, указаниями проектной документации, местными технологическими и природными условиями.

• назначение шпунтовой стенки, требования к обеспечению её безопасности, временные и эксплуатационные нагрузки;
• инженерно-геологические условия на площадке строительства;
• характеристики шпунтовых свай ПВХ, в том числе длина, площадь поперечного сечения;
• гидрометеорологические условия (глубина воды, скорость течения, колебания уровня воды, роза ветров, защищённость акватории от волнения);
• местные технические условия (наличие оборудования, электроэнергии, транспортных путей и т.п.);
• принятая технология производства работ (последовательность забивки шпунта, время выполнения работ и т.п.).

Для работы в условиях малых глубин погружения (до 6 метров) допускается использовать ручные вибропогружатели (оборудование малой механизации). Использование длинного гидравлического шланга с быстросъёмным соединением и дистанционным клапаном позволяет применять ручной вибропогружатель на значительных высотах при проведении монтажных работ.

Фиксация верхней упорной части шпунта к ручному вибропогружателю осуществляется с помощью адаптеров. Выбор адаптера зависит от ширины шпунтовой сваи. Ручной вибропогружатель подключается к гидравлической станции или к строительной технике с гидросистемой. Компактность, небольшой вес и мобильность дают возможность проведения работ в труднодоступных местах.

Электрические вибропогружатели и тяжёлые гидравлические вибропогружатели свободно подвешиваются на кран за специальные кронштейны или держатели, которые являются частью корпуса этих вибропогружателей.

• Рабочий момент (эксцентриковый или статический) — решающий параметр при выборе вибропогружателя.
• Амплитуда колебаний и центробежная сила должны быть тем больше, чем выше плотность грунта.
• Частота колебаний: чем она выше, тем меньше распространение колебаний в грунте, тем ниже поверхностное трение грунта и сваи (для глины не актуально).
• Параметры давления в гидравлической системе и потока гидравлической жидкости влияют на подбор экскаватора или гидростанции.

Для подбора навесного вибропогружателя на экскаватор необходимо знать параметры сваи (длина, вес), характеристики грунта, рабочую массу несущей машины, давление в гидравлической системе, поток гидравлической жидкости и высоту подъёма рукояти экскаватора.

При проведении работ полимерные сваи поднимаются из штабеля, захватываются мощным гидравлическим захватом, устанавливаются в необходимое положение и под воздействием вибрации забиваются в землю. При отклонении от заданного положения сваи можно просто вытянуть обратно.

Навесные вибропогружатели легко устанавливаются на большинство типов экскаваторов от 4,5 до 55 тонн. В процессе вибропогружения может потребоваться применение комбинированных методов (например, лидерное бурение).

Шпунт ПВХ при возведении шпунтовой стенки сооружения следует погружать с применением направляющего устройства (кондуктора), конструкцию которого разрабатывают в зависимости от типа сооружения, местных условий, ПОС и ППР. В качестве направляющей при сооружении шпунтовой стены рекомендуется использовать устройство (рисунок 6) в виде двух параллельных балок, расставленных на расстояние 500–700 мм. Балки направляющих могут изготавливаться из профильной стали с сечением (min) 50×50 мм или деревянных брусов и крепят сварочным соединением или болтами к уже забитым маячным сваям такого же профиля.

При погружении первой шпунтовой и анкерной сваи необходимо особое внимание уделять соблюдению вертикальности или заданного наклона. Правильность забивки контролируют в двух плоскостях и в последующем контроль повторяют не реже, чем через каждую вторую шпунтину.

При наличии слабых грунтов возможен уход ранее погруженной шпунтовой сваи ниже проектной отметки. Для предотвращения этого явления шпунтины, погруженные до проектных отметок, рекомендуется скреплять с кондуктором при помощи болтовых соединений.

Более мощное оборудование или дополнительные средства, например подмыв, следует применять, если шпунтина не достигает проектной отметки.

При погружении шпунта и анкерной сваи вибропогружателем необходимо обеспечить жёсткую и постоянную связь шпунтины и вибромашины. Для погружения шпунтовых свай ПВХ можно использовать вибропогружатели с гидравлическими или пневматическими наголовниками.

Подмыв облегчает условия погружения шпунтовых и анкерных свай до проектных отметок. Этот метод допускается к применению на площадке строительства, если расстояние между шпунтовой стенкой и существующими сооружениями составляет не менее двукратной глубины погружения шпунтовых свай.

Применение подмыва наиболее эффективно в сочетании с вибропогружением шпунтовых свай. Параметры подмыва следует определять на основе соответствующих гидравлических расчётов с учётом скорости размыва грунта и расхода воды для его гидротранспорта.

Допускается также комбинированная схема погружения шпунта в грунтовый массив (вибропогружение с применением гидропушки для подмыва пяты погружаемой шпунтины). В случаях проведения работ в «сложных грунтах» рекомендуется применять металлический «лидер-шпунт» или предварительное шнековое бурение.

Общие решения по отводу воды от шпунтовой стенки разрабатывает проектная организация на основе расчётов стока поверхностных и дренажных вод.

Отвод поверхностных вод в период строительства следует выполнить с помощью нагорных канав расчётного профиля, планировки поверхности и придания ей расчётных уклонов.

Для отвода грунтовой воды отсыпают, после погружения шпунта, до проектных отметок дренажные призмы. В шпунте устраивают сливные клапаны (отверстия) расчётного поперечного сечения для организованного отвода грунтовой воды, снятия давления, повышения надёжности и уровня безопасности сооружения со шпунтовыми стенами.

Замковые соединения шпунтов ПВХ выполняют противофильтрационную ограждающую функцию. Замковые соединения шпунта ПВХ обеспечивают достаточную герметичность шпунтовой стенки. Водонепроницаемость шпунтовых стен после погружения шпунта до проектных отметок достигается за счёт конструктивных особенностей замкового устройства данного вида шпунтин. Замки выполнены более плотно (по принципу лабиринтного уплотнения), что позволяет за короткое время забиться мелким песком для полной изоляции.

Как правило, не требуется дополнительных изолирующих материалов. В случае необходимости обеспечения полной гидроизоляции рекомендуют применять следующие способы:

• инъектированием в замковое соединение материалов, например герметиков на основе однокомпонентных полиуретановых составов низкой вязкости (типа Cut, Steelant, Pilelock, Injecto Grout), которые при взаимодействии с водой многократно увеличиваются в объёме;
• применение пасты на основе бентонита или мастик на основе полимера, которыми до начала погружения обрабатываются по всему периметру замки шпунта.

Применение специальных герметиков является действенным способом герметизации замковых соединений. При попадании воды на герметик он увеличивается в объёме до 2 раз (100%). Расширяясь в направлении наименьшего сопротивления, продукт оказывает давление расширения, эффективно защищающее от проникновения воды. Расход одного тюбика — от 12 до 25 метров замка в зависимости от заполняемого объёма.

Ниже приведены пять типовых конструктивных решений шпунтовых стенок: от лёгких без анкерной системы до тяжёлых с анкерными тягами и якорями.