Временные и постоянные шпунтовые конструкции: в чем разница

Шпунтовые конструкции используют при устройстве котлованов, траншей, подпорных стен, набережных и других сооружений, где необходимо удерживать грунт или ограничивать поступление воды. При этом шпунтовая стенка может выполнять свою задачу только на этапе строительства либо оставаться частью готового объекта на протяжении всего срока его эксплуатации.

Для таких конструкций применяют стальные профили разного сечения и несущей способности, различные варианты которых представлены на shpuntl6.ru. Но выбор конкретного профиля связан не только с глубиной котлована и нагрузкой на стенку. Важно заранее определить, будет ли ограждение временным или постоянным, поскольку от этого зависят требования к расчету, защите металла, способу крепления и возможности последующего извлечения шпунта.

Внешне временная и постоянная шпунтовые стенки могут почти не отличаться. Разница проявляется в их назначении и условиях работы: временная конструкция обеспечивает выполнение определенного этапа строительства, а постоянная продолжает воспринимать нагрузки после завершения основных работ.

Что представляет собой шпунтовая конструкция

Шпунтовая стенка состоит из отдельных профилей, соединенных между собой замками. Элементы последовательно погружают в грунт, формируя сплошное ограждение. За счет собственной жесткости, заглубления ниже дна котлована и дополнительных креплений такая конструкция воспринимает боковое давление грунта.

В зависимости от проекта стенку усиливают распорками, анкерами или внутренними рамами. Глубина погружения, сечение шпунта и расположение креплений определяются расчетом. На них влияют глубина котлована, свойства грунта, уровень подземных вод, нагрузки возле бровки и расстояние до соседних сооружений.

Шпунт используют при устройстве:

• котлованов под фундаменты и подземные этажи
• траншей большой глубины
• подземных парковок и технических помещений
• набережных и причалов
• подпорных стен
• мостовых и гидротехнических сооружений
• ограждений при прокладке инженерных коммуникаций

Одна из важных особенностей технологии заключается в том, что шпунтовая стенка может быть как вспомогательным элементом строительного процесса, так и полноценной частью готового объекта.

Когда решение рассчитано только на период строительства

Во многих проектах металлический ряд нужен лишь до завершения подземной части здания. Он позволяет безопасно выполнить земляные работы, смонтировать фундамент, возвести стены ниже отметки земли и провести обратную засыпку.

После этого удерживающая функция переходит к готовым элементам здания. Если технические условия допускают демонтаж, погруженные секции вытягивают и вывозят с площадки.

Что происходит после завершения работ

Извлечение планируют заранее. Возможность вернуть элементы из земли зависит от ее плотности, глубины погружения, состояния замков и близости существующей застройки.

На свободной площадке операция обычно проще, чем рядом с фундаментами домов или действующими инженерными сетями. При вытягивании возникают вибрации и локальные перемещения окружающей толщи, поэтому в стесненных условиях демонтаж может потребовать дополнительных расчетов и наблюдений.

После извлечения секции осматривают. Повторное применение возможно, если геометрия и соединительные участки сохранили рабочее состояние. Проверяют деформации, повреждения кромок, коррозию и прямолинейность.

Такой подход позволяет использовать часть материала повторно, но экономический эффект зависит не только от стоимости стали. Необходимо учитывать работу техники, перевозку, сортировку и восстановление поврежденных элементов.

Когда металлический ряд остается в составе объекта

В набережных, причалах, подпорных системах и некоторых подземных объектах удерживающий ряд продолжает работать после окончания стройки. Его назначение уже не ограничивается безопасностью земляных работ.

Расчет выполняют с учетом длительного воздействия воды, бокового давления, транспортных потоков, оборудования и других эксплуатационных факторов. Если рядом проходит дорога или расположена площадка для хранения материалов, дополнительное давление также включают в расчетную модель.

Здесь особенно важна долговечность. Материал может десятилетиями находиться во влажной среде, контактировать с воздухом и водой, испытывать сезонное изменение уровня водоносного горизонта.

Почему срок службы влияет на расчет

Сталь постепенно теряет часть толщины из-за коррозии. Скорость этого процесса зависит от среды и может различаться даже по высоте одного элемента.

Участок, расположенный глубоко в грунте, работает в одних условиях, зона переменного увлажнения — в других. У воды добавляется влияние кислорода, солей и сезонных изменений.

Чтобы обеспечить требуемый срок службы, проект может предусматривать:

• запас толщины с учетом ожидаемых коррозионных потерь
• защитное покрытие наиболее уязвимых зон
• электрохимическую защиту металла
• регулярное обследование доступных участков
• конструктивные решения, уменьшающие контакт с агрессивной средой

Конкретный набор мер определяют по условиям площадки и назначению объекта.

Чем различаются требования к креплению

Система опирания выбирается по расчету, а не только по предполагаемой продолжительности использования.

Глубокая выемка, существующая несколько месяцев, способна потребовать сложной многоярусной системы распорок. И наоборот, относительно невысокая подпорная линия, рассчитанная на многолетнюю работу, может иметь более простую схему.

Для периода строительства часто применяют внутренние балки и распорки. Их устанавливают по мере углубления рабочей зоны, а затем последовательно снимают при возведении основной части здания.

Анкеры позволяют сохранить свободное пространство внутри. Тяга передает усилие в устойчивую область за пределами зоны возможного смещения. Если такая система остается в эксплуатации надолго, возрастают требования к долговечности самих тяг, их головок и защитных оболочек.

Можно ли использовать один и тот же тип профиля

Жесткого разделения на изделия только для краткосрочного или только для длительного использования нет. Один и тот же тип сечения может встречаться в совершенно разных проектах.

Выбор выполняют по требуемой прочности и жесткости. Учитываются момент сопротивления, геометрия сечения, рабочая ширина, масса и особенности соединений.

Увеличение размеров не всегда дает практическую пользу. Слишком тяжелые элементы требуют более мощного оборудования для погружения, увеличивают расход стали и усложняют логистику. Недостаточная жесткость, напротив, приводит к чрезмерным перемещениям и усложняет обеспечение устойчивости.

Рациональное решение получают расчетом всей системы, включая глубину заделки и расположение опор.

Как влияет вода

Наличие подземных вод заметно меняет условия работы. Давление действует не только со стороны массива земли. Внутрь рабочей зоны может поступать вода через основание и соединения между соседними секциями.

Полная герметичность требуется далеко не всегда. При небольшом притоке применяют водоотлив или водопонижение. Для гидротехнических объектов требования могут быть строже, поскольку проникновение воды становится эксплуатационным фактором, а не временной особенностью стройплощадки.

При повышенных требованиях соединения дополнительно уплотняют. Метод выбирают исходя из допустимого притока, напора и условий монтажа.

Почему демонтаж нужно продумывать заранее

Решение об извлечении нельзя откладывать до окончания подземных работ.

После возведения фундамента доступ к отдельным участкам может осложниться. Кроме того, вытягивание секций изменяет состояние окружающей толщи. Освободившееся пространство частично заполняется, что иногда вызывает небольшие перемещения поверхности.

Особенно внимательно оценивают участки возле существующих домов, дорог и коммуникаций. Здесь требуется учитывать не только техническую возможность демонтажа, но и влияние работ на соседние объекты.

В ряде случаев металлический ряд оставляют на месте, хотя первоначально он был нужен только при разработке выемки. Это не означает, что он автоматически становится несущей частью готового здания. После завершения работ основную функцию могут полностью принять железобетонные стены.

Когда оставленные элементы становятся частью рабочей схемы

Иногда проект изначально предусматривает совместную работу металлического ряда с другими элементами сооружения. В такой ситуации требования меняются уже на стадии проектирования.

Необходимо учитывать длительные воздействия, предполагаемое уменьшение толщины стали и особенности узлов сопряжения с бетонными деталями. Также определяется, какие усилия конструкция воспринимает самостоятельно, а какие передаются на фундамент или внутренний каркас.

Просто отказаться от демонтажа недостаточно. Если материал должен продолжать выполнять несущую функцию, его состояние и расчетные характеристики должны соответствовать этому назначению.

Что учитывать при выборе схемы

Оценку начинают с инженерно-геологических условий участка. Состав пород, глубина водоносных горизонтов и характер напластований напрямую влияют на глубину погружения и способ крепления.

Затем учитывают геометрию выемки, расстояние до соседних объектов, доступную площадку для техники и предполагаемую последовательность работ.

Большое значение имеет дальнейшая судьба металлических элементов. При планируемом повторном применении оценивают реальность их безопасного извлечения. Если они остаются надолго, акцент смещается на долговечность и прогнозируемые изменения свойств материала.

Итог

Различие между двумя вариантами определяется прежде всего ролью металлического ограждения после окончания земляных работ. В одном случае оно необходимо только до появления основной подземной части здания и затем может быть извлечено. В другом продолжает участвовать в работе объекта и должно сохранять расчетные свойства в течение длительного срока.

При этом кратковременная схема не обязательно проще. Глубокая выемка рядом с существующей застройкой может потребовать мощного сечения, нескольких ярусов креплений и постоянного контроля перемещений.

Решение о дальнейшей судьбе погруженных элементов желательно принимать еще при разработке проекта. От него зависят не только расход стали и способ монтажа, но и требования к защите от коррозии, креплениям, возможности демонтажа и общей последовательности строительных операций.