ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и
строительства», г. Пенза
УДК 624.154
Н.М. Иванов, магистрант ПГУАС
Н.И. Тарасеева, к.т.н., доцент ПГУАС – научный руководитель
УСТРОЙСТВО ШПУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ КОТЛОВАНА С
ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ
ЗАСТРОЙКИ
Анализ результатов исследования инженерно-геологических условий на
заданной площадке строительства, схемы и диапазона нагрузки на
сооружение позволили разработать конструктивную схему и технологию
устройства предварительно-напряженной стенки в стесненных условиях
городской застройки.
Ключевые слова: инженерно-геологические изыскания, строительство
глубоких котлованов, типы ограждающих конструкций, металлические
шпунтовые ограждения
Penza State University of Architecture and Construction
N.M. Ivanov, N.I. Taraseeva
THE DEVICE OF SHEET PILING OF A PIT WITH THE USE OF
PRESTRESSING TECHNOLOGY DURING CONSTRUCTION IN CRAMPED
CONDITIONS OF URBAN DEVELOPMENT
The analysis of the results of the study of engineering and geological conditions
at a given construction site, the scheme and the range of load on the structure allowed
us to develop a design scheme and technology for the device of a pre-stressed wall in
the cramped conditions of urban development
Key words: engineering and geological surveys, construction of deep pits, types
of enclosing structures, metal tongue-and-groove fences
Устройство глубоких котлованов всегда считалось одной из наиболее
сложных задач поземного строительства. В последнее время актуальность
задачи растет в связи с ежегодным увеличением спроса на подземные
многоуровневые парковки,
расположенные
под
жилыми
и
торговыми
комплексами. Особенно проявляется указанное в крупных городах, где
практически каждый дом или торговый центр должен иметь автостоянку.
Между тем, устройство котлованов в условиях чрезвычайно плотной
городской застройки имеет свои особенности. В первую очередь это касается
невозможности устройства ограждений котлованов с помощью забивки свай
или шпунта из-за негативного динамического воздействия на окружающие
здания. При отрывке котлованов в черте города необходимо учитывать
указанное
воздействие
на
окружающую
застройку
и
инженерные
коммуникации [1].
Основные типы ограждающих конструкций, применяемых для крепления
бортов котлованов: шпунт из труб и металлический шпунт (типа Ларсена);
ограждение котлованов из буронабивных свай; «стена в грунте».
Ограждение котлована конструкцией шпунтов из труб является наиболее
экономичным и заключается в погружении в пробуренные скважины
металлических труб (обычно бывших в употреблении) диаметром 300 – 600 мм.
По мере разработки грунта в котловане между металлическими элементами
устанавливается забирка из деревянных досок, препятствующая осыпанию
грунта.
Диапазон
применения
шпунтового
ограждения
ограничивается,
как
правило, глубинами котлована до 5 м. Шпунтовое ограждение из труб не
является водонепроницаемым, для использования в водонасыщенных грунтах
требуется
выполнение
водопонижения.
Последнее
может
привести
к
дополнительным осадкам зданий окружающей застройки.
Металлические шпунтовые ограждения котлованов (типа Ларсена) широко
используются в гидротехническом строительстве в водонасыщенных грунтах.
Замковое соединение шпунтин защищает от поступления воды в котлован.
Наиболее распространенными формами являются металлические шпунты U-, Z, H- образного поперечного сечения. Установка шпунта в грунт осуществляется
обычно вибропогружением.
Устройство ограждений котлованов по технологии «стена в грунте» состоит
в отрывке глубоких узких траншей под защитой глинистого раствора с
последующим бетонированием методом вертикального перемещения трубы
(ВПТ). Траншеи разрабатываются отдельными захватками, длина которых в
плане соответствует размерам навесного оборудования и составляет обычно 2 –
3 м.
В данной работе рассмотрен проект устройства шпунтового ограждения
котлована многоквартирного жилого дома с подземной парковкой в городе
Ульяновск, с применением технологии предварительного напряжения [4, 5].
Проектируемая площадка вписана в плотную городскую застройку. Рельеф
участка
ровный, искусственно
спланированный. Геолого-литологическая
характеристика представлена в таблице 1.
Таблица 1
Геолого-литологическая характеристика участка строительства
Номер
слоя
Состав слоя
Примечания
Современные техногенные отложения (tQIV)
ИГЭ-1
Насыпной грунт, представлен смесью глины, Водовмещающий
песка, строительного и бытового мусора. грунт
Мощность слоя 0,5÷4,5 м
Средне-верхнечетвертичные аллювиально-делювиальные отложения (a-dQII-IV)
ИГЭ-2
Песок мелкий, средней плотности, с Водовмещающий
включениями прослоев суглинка и глины. грунт
Мощность слоя 1,1÷3,0 м.
ИГЭ-3
Песок пылеватый, водонасыщенный, средней
плотности. Мощность слоя 2,6÷3,4 м.
ИГЭ-4
Суглинок тугопластичный, опесчаненный, с Грунт залегает в
включениями
прожилков
карбонатов
и зоне транзита УГВ
небольших прослоек песка. Мощность слоя
1,3÷1,7 м.
ИГЭ-5
Глина
полутвердая,
опесчаненная,
с Грунт
включениями небольших прослоек песка. ненабухающий
Мощность слоя 2,0÷2,1 м.
Геологическое строение площадки способствует образованию нового
временного
водоносного
неблагоприятным
горизонта
типа
физико-геологическим
«верховодки»,
процессом,
что
является
осложняющим
строительство и эксплуатацию проектируемого жилого дома [2].
Авторами на основании результатов инженерно-геологических изысканий,
выполненных на площадке строительства, схемы и диапазона нагрузки на
подпорные стенки предложен вариант предварительно-напряженной стенки.
В процессе настоящих исследований решалась задача оптимизации
технического решения ограждения котлована по сравнению с существующим
проектом. По проекту для ограждения котлована применяется шпунт типа
Ларсен Л5.
Шпунт Ларсена представляет собой корытообразный профиль, длина
которого может доходить до 35 метров, а ширина до 80 см. Шпунт Л5
изготовлен из сталей марок СТ3КП либо 16 ХГ. Ширина профиля Л5
составляет 42 см, вес 1 п.м. – 100 кг, вес 1 м2 – 217 кг. Общая масса 471,0 тн,
сметная стоимость устройства такой стенки составляет 23 636,0 тыс.руб.
При стоимости услуг по погружению шпунта 4 200,0 тыс.руб., общая
стоимость рассматриваемого варианта составляет 27 836,0 тыс.руб.
Авторами данной работы предложено использовать стальные трубы,
бывшие в употреблении, диаметром 530 мм, толщина стенки 8 мм. Общее
количество труб – 157 штук. Общий вес 215 т. Общая сметная стоимость
предлагаемого решения составляет 8 600,0 тыс.руб., без учета устройства
систем предварительного напряжения.
С целью уменьшения объема материала технология погружения свай
сопровождается вытеснением грунта. Технология заключается в бурении
лидирующей скважины на глубину 7÷8 м. В указанную скважину погружается
труба и осуществляется её добивка до проектной отметки на глубину 5÷7 м.
Рис. 1. Расчётная схема стенки.
Рис. 2. Конструктивная схема.
В процессе забивки полой трубы в последней формируется грунтовая
пробка. Таким образом, осуществляется погружение не полого, а цельного
элемента, что обуславливает формирование в грунте уплотненной области, т.е
предварительное напряжение грунта.
Известно, что сопротивление грунта горизонтальному перемещению
буровой сваи существенно (в 2÷2,5 раза) меньше, чем при технологии
погружения забивной сваи, что сопровождается вытеснением грунта [3].
Проявляется эффект уплотнения, обусловливающий повышение сопротивления
грунта горизонтальному смещению стенки.
На ряду с указанным эффективным горизонтальное усилие увеличивается за
счёт устройства грунтовой бермы и установки распорок. В предложении шаг
расстановки труб составляет 2,5 диаметра трубы. Распорки выполняются с
уширенными наконечниками.
Распорки диаметром 273 мм имеют наконечники диаметром 430 мм.
Наконечник представляет собой трубобетонный элемент длиной 0,5 м.
Расчётодопустимое усилие в распорке Nр.д. принято равным 300 кН.
Контролируемое усилие натяжения при вдавливании на 25% должно
превышать указанные значения Nр.д..
Рис. 3. Схема устройства распорки.
Наконечник собирается из элементов, которые свариваются при монтаже.
Количество последних определяется по мере достижения контролируемого
натяжения. Распорка состоит из двух частей, которые соединяются монтажной
обоймой. Указанная обойма приварена к верхней части распорки и по мере
включения наконечника в работу обойма приваривается к нижней части
распорки.
Стоимость устройства распорки с обеспечением контролируемого усилия и
выполнения стабилизации составляет порядка 7 500,0 тыс.руб. Общая
стоимость устройства стенки по предложению около 16 100,0 тыс.руб. Особое
внимание в ведении работ следует обратить на этапе включения распорок в
работу [6].
В целом комбинированный подход к технологии устройства стенки,
включающий эффект уплотнения грунта, пригруз от бермы и предварительное
напряжение конструкции стенки позволили существенно уменьшить сметную
стоимость устройства котлована.
Литература
1.
Глухов В.С. Устройство подпорной стенки на объекте автосалона «KIA»
в г. Самара. Материалы III Международной научно-практической конференции.
Актуальные
проблемы
современного
фундаментостроения
с
учетом
энергосберегающих технологий. Пензенский государственный университет
архитектуры и строительства, Пенза, 2013. – С. 26-29.
2.
Инженерно-геологические условия строительства на коренных породах.
Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Пономарева Т.В. // Современные научные
исследования и инновации. 2015. № 3-2 (47). С. 109-116.
3.
Инженерный метод расчёта горизонтально нагруженных групп свай;
Учебное пособие для вузов. В.В. Знаменский. – М.: Изд-во АСВ. 2000. – 128 с.
4.
Справочное пособие к СНиП 2.09.03-85. Проектирование подпорных стен
и стен подвалов. Москва. Стройиздат. 1990
5.
Тетиор
А.И.
Облегчённые
подпорные
стены
в
транспортном
строительстве. – М.: Транспорт, 1987 г. – 79 с.
6.
Глухов В.С., Тарасеева Н.И., Иванов Н.М., Шаронова Т.С. Оптимизаций
подпорной стенки путем предварительного напряжения // В сборнике:
«Актуальные
проблемы
современного
фундаментостроения
с
учетом
энергосберегающих технологий»/ Материалы VII Всероссийской научнопрактической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2016. – С. 30-34
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв