Процесс возведения любого здания или сооружения начинается с этапа земляных работ или, как его еще называют, нулевого цикла. Как правило, эти работы выполняются в ходе закладки фундамента, и их целью является подготовка соответствующего котлована. Специалистам хорошо известно, что далеко не все типы грунтов позволяют провести такие работы без риска осыпания стенок, что недопустимо и в дальнейшем может отрицательно сказаться на прочности и долговечности строения. Поэтому все, кто стремится к высокому качеству строительства, принимают меры для дополнительной защиты и укрепления стенок, которые предусмотрены Строительными Нормами и Правилами (СНиП) — возводят шпунтовое ограждение котлована.
Шпунтовое ограждение котлована возводят в следующих случаях:
при близком залегании грунтовых вод;
на болотистых участках;
на суглинках и глинистой почве;
на песчаных, зыбких и иных грунтах, не имеющих жестких структурных связей.
СП 45.13330.2017, регламентирующее устройство земляных сооружений, предписывает необходимость учета расположения действующих коммуникаций (магистральные трубопроводы, силовые кабели, линии связи) и пересечения с ними при проектировании и монтаже шпунтовых ограждений. Несмотря на то, что СНиП 12-04-2002 не требует безоговорочного применения каких-либо определенных способов укрепления стенок котлованов в ходе производства земляных работ, документ запрещает их ведение без дополнительного укрепления отвесных стенок траншей и котлованов в следующих случаях:
на песчаной почве при глубине более одного метра;
при выемке грунта в суспесях на глубину более 1,25 метра;
для котлованов глубиной от 1,5 метра при строительстве на глинистых почвах и суглинках;
при глубине более двух метров на плотных грунтах.
Монтаж ограждений котлованов регламентируется требованиями государственного стандарта «Стены шпунтовые. Правила производства работ» ГОСТ Р 57365-2016. Данный документ предписывает проведение инженерных изысканий на предмет необходимости установки шпунтового ограждения котлована, предварительную подготовку участка строительства к размещению шпунтов и их маркировку.
Шпунт Ларсена представляет собой металлический профиль, по краям которого предусмотрены загибы особой формы, позволяющие соединять отдельные шпунты с помощью замковых соединений в единую герметичную стенку. Длина, ширина и толщина профилей могут быть различными. Что касается формы, то производители предлагают несколько её вариантов:
классическую U-образную или, как её ещё называют, «корытообразную»;
L-образную;
S-образную;
Z-образную;
О-образный;
I-образную (плоский шпунт).
Шпунт U-образной формы появился первым — он был изобретён в 1912 году Тригви Ларсеном и получил соответствующее название. Популярность изделию принесло сочетание повышенной прочности и относительно небольшой вес. Используется U-образный шпунт Ларсена везде, где есть необходимость в надежном шпунтовом ограждении — в частности, в дорожном строительстве, для сооружения несъемной опалубки, для укрепления берегов, возведения гидротехнических сооружений и т.п. Исключение составляет строительство открытых бункеров, для которого лучшим решением является плоский I-шпунт.
Позже шпунт получил ещё несколько вариантов конструкции, но выделить какой-либо из них в качестве лучшего не представляется возможным — каждая форма профиля хороша по своему, и применение того или иного варианта определяется исключительно условиями строительства и последующей эксплуатации сооружения.
L-профиль продолжает пользоваться популярностью несмотря на то, что выпуск некоторых его серий практически прекращен. Изделие привлекает высокой несущей способностью при низкой металлоемкости и возможностью многократного использования, что положительно сказывается на рентабельности строительства. Ограждения котлованов, строительство тоннелей и дамб — основная сфера его применения.
Z-образный шпунт Ларсена по сути является половинкой U-профиля. Он был разработан для того, чтобы уменьшить количество замковых соединений, не теряя в несущей способности конструкции. Достигнутое увеличение прочности позволяет применять Z-профиль на наиболее сложных участках — таких как устройство шпунтовых ограждений долговременного использования и строительство гидротехнических сооружений, укрепление стенок котлованов на тяжелых грунтах.
S-профиль получают, соединяя два С-элемента. Это единственная разновидность шпунта Ларсена, имеющая стабильную толщину стенок и полок по всему изделию. Высокие статические характеристики позволяют применять данный тип профиля при укреплении береговой линии и устройстве искусственных водоемов, при строительстве гидротехнических сооружений и в качестве элементов несъёмной опалубки.
Практически все преимущества, которые дает использование шпунтовых ограждений котлованов, связаны с безопасностью проведения строительных работ и последующей эксплуатацией зданий и сооружений:
Прежде всего, ограждение котлованов является обязательным этапом работ, если участок строительства расположен в непосредственной близости от других зданий, которые уже эксплуатируются.
По сравнению с любыми другими конструкциями, используемыми для укрепления стенок котлованов на слабых грунтах и плывунах, шпунтовые отличаются способностью выдерживать гораздо более серьезные нагрузки, надежно защищая его от оползней;
Использование шпунтов дает возможность выбрать оптимальный для условий конкретного строительства метод их погружения.
Металлические шпунты можно использовать повторно после аккуратного демонтажа и внимательного обследования (в частности, L-образный шпунт Ларсена до 5 – 9 раз).