Забивка шпунта Ларсена: технологии погружения, расчет глубины и методы монтажа

Что такое шпунт Ларсена: виды, характеристики и сферы применения

Шпунт Ларсена — это металлические или пластиковые профили, которые вбивают в грунт для создания устойчивых стенок или барьеров. Их особенность — замковое соединение, позволяющее формировать сплошные ограждения. 

Профили шпунта Ларсена: S, L, Z и их отличия 

Шпунт Ларсена выпускают в разных профилях: U-образные, Z-образные и L-образные. Каждый тип подходит для определенных задач:

• U-профиль (например, Л4, Л5): высокая прочность, подходит для глубоких котлованов и гидротехнических работ.
• Z-профиль: обеспечивает устойчивость при боковых нагрузках, часто используется в свайных фундаментах.
• L-профиль: применяется в менее нагруженных конструкциях или временных ограждениях.

Основной материал — сталь (обычно углеродистая или низколегированная, по ГОСТ 27772-2015), но для экологических проектов или легких конструкций иногда используют пластиковый или композитный шпунт. Стальные шпунты долговечны и могут использоваться многократно, что снижает затраты при повторном применении.

Где используют шпунт: укрепление котлованов, берегов и гидротехнических и гидроустойчивых сооружений 

Шпунт Ларсена незаменим в строительных ситуациях, где нужно защитить стройплощадку от обрушений или воды:

• Котлованы: предотвращает осыпание грунта при строительстве зданий, мостов или подземных паркингов.
• Гидротехника (гидромолот): укрепляет берега рек, каналов, набережных и портовых сооружений.
• Фундаменты: создает свайные конструкции на слабых или водонасыщенных грунтах.
• Подземные работы: обеспечивает безопасность при строительстве метро, тоннелей или трубопроводов.
• Экологические проекты: формирует барьеры для защиты от загрязнений или подземных вод.

Например, при постройке частного дома на участке рядом с рекой. 

Грунт на участке — водонасыщенный суглинок с высоким уровнем грунтовых вод. Близость водоема создает риск обрушения стенок котлована и подтопления фундамента.

В таком случае устанавливает ограждение из стального шпунта Ларсена (U-профиль, марка Л4). Профили длиной 6 метров забивают на глубину 4 метра с помощью вибропогружателя, оставляя 2 метра над уровнем земли для удобства работ.

Защита от грунтовых вод: Замковое соединение шпунтов создает водонепроницаемую стенку, которая не пропускает воду из реки и подземные воды в котлован. Это позволяет безопасно проводить земляные работы и заливку фундамента.

Экономия: После завершения строительства фундамента профили извлекают и используют повторно на другом объекте, что снижает затраты застройщика.

На какую глубину забивают шпунт Ларсена: расчет и факторы влияния

Глубина погружения шпунта Ларсена — один из ключевых параметров, от которого зависит надёжность и безопасность системы. Факторы, которые нужно учитывать — это вид грунта (песок, глина), близость рек, каналов и озёр и работа тяжелой техники около котлована (башенные краны, экскаваторы).

Как рассчитать глубину забивки для песчаных и глинистых грунтов

Расчет глубины погружения конструкции выполняют на основе геотехнических исследований и норм (например, СНиП 2.02.03-85). 

Нужно провести бурение ларсен шпунт и лабораторный анализ, чтобы узнать плотность, влажность и несущую способность грунта.

Для простых случаев используют формулу: [ D = H \cdot K + D_0 ] где:

• (D) — глубина погружения (м),
• (H) — глубина котлована (м),
• (K) — коэффициент запаса (1,5–2 для песчаных грунтов, 2–2,5 для глинистых),
• (D_0) — дополнительная глубина для анкеровки (обычно 1–2 м).

При наличии вибраций или близости зданий применяют поправочные коэффициенты, рассчитанные в специализированных программах, например — Plaxis.

Для сложных проектов проектировщики используют численное моделирование.Такой расчет прогнозирует устойчивость здания и оптимизирует производство и транспортировку стройматериалов.

Пример расчета для котлована для разных типов грунта

Песчаный грунт: Допустим, вы строите котлован глубиной 8 метров в песчаном грунте для фундамента офисного здания. Уровень грунтовых вод низкий, нагрузки от техники минимальны. По формуле: 

(D = 8 \cdot 1,5 + 1 = 13) метров

Выбираем шпунт Л4 (длина до 23 м) и делаем его забивание его на 13 метров, чтобы обеспечить устойчивость.

Глинистый грунт: Для глинистого грунта с высоким уровнем грунтовых вод коэффициент (K) увеличивается до 2, и глубина составит: (D = 8 \cdot 2 + 2 = 18) метров. В таком случае может потребоваться профиль Л5.

Для котлованов глубиной более 10 метров или при плотной застройке требуется детальный анализ.

Минимальная и максимальная глубина для разных марок шпунта 

Глубина погружения шпунта Ларсена зависит от его марки, которая определяет длину и прочность профиля. Основные марки, используемые в строительстве, — Л4 и Л5. 

• Л4: Максимальная глубина погружения шпунта — до 23 метров. Подходит для котлованов средней глубины (5–12 м), укрепления берегов или небольших гидротехнических сооружений. Минимальная глубина обычно составляет 3–4 метра, например, для временных ограждений на песчаных грунтах.
• Л5: Максимальная глубина шпунта — до 34 метров. Используется в сложных проектах, таких как глубокие котлованы (10–20 м), строительство метро или портовых сооружений. Минимальная глубина — 5–6 метров, чтобы обеспечить устойчивость в глинистых или водонасыщенных грунтах.

Совет для подрядчиков: Выбирая марку шпунта, учитывайте не только глубину, но и возможность повторного использования. Л4 и Л5 часто извлекают после завершения работ, что снижает затраты. Для точного выбора проконсультируйтесь с геотехником, чтобы учесть особенности грунта и нагрузки на вашем объекте.

Технологии погружения шпунта: от ударной забивки до статического вдавливания

Существует несколько технологий погружения шпунта Ларсена, каждая из которых пригождается для некоторых условий и требований проекта. Вариант выбирают исходя из от бюджета, сроков и ограничений на стройплощадке. В этом разделе мы разберем основные технологии погружения: ударную забивку, вибропогружение, лидерное бурение и статическое вдавливание, а также их плюсы и минусы.

Ударная забивка

Ударная забивка — традиционный вариант, при котором шпунт забивают в грунт с помощью дизельного или гидравлического молота. Молот наносит мощные удары по верхней части шпунта, погружая его на нужную глубину. Ударную забивку применяют при укреплении берегов рек в удаленных районах, где нет ограничений по шуму. За счет высокой скорости работы, забивка подходит для плотных грунтов (глина, суглинок). Однако из-за сильного шума применение метода забивки ограничено в городской застройке и рядом с ветхими зданиями. 

Вибропогружение

Метод применяет вибропогружатели, которые выполняют высокочастотные колебания, снижая сопротивление грунта. Шпунт погружается под собственным весом и вибрацией.

Вибропогружение ларсен шпунта часто используют при строительстве котлованов для торговых центров в пригородных зонах с песчаным грунтом.

Плюсы метода — это быстрое извлечение и погружение шпунта, меньше шума по сравнению с ударной забивкой, применяется для песчаных и рыхлых грунтов. Но вибрации могут повлиять на соседние конструкции, а также способ не применяется в твердых скальных грунтах.

Вибропогружатели: типы, частоты и ограничения для городской застройки

• Гидравлические вибропогружатели: Работают на частотах 20–40 Гц, подходят для большинства грунтов. Компактны, легко монтируются на экскаваторы.
• Резонансные вибропогружатели: Используют частоты выше 40 Гц, минимизируя вибрации. Эффективны для крупных проектов, но дороже.

Ограничения в городской застройке: Вибрации от вибропогружателей могут повредить соседние здания или коммуникации. В Москве и других городах с плотной застройкой применяют резонансные модели или ограничивают частоту до 30 Гц. Перед началом работ проводят мониторинг состояния окружающих конструкций.

Совет: Для городских объектов выбирайте гидравлические вибропогружатели с регулируемой частотой и обязательно согласовывайте работы с местными властями.

Лидерное бурение

Какой метод подойдет для очень твердых грунтов? Лидерное бурение применяют там, где шпунт невозможно забить напрямую (например, в скальных породах или при наличии валунов). Сначала бурят скважину, а затем устанавливают шпунт. Метод позволяет работать в самых сложных геологических условиях. Метод используют при строительстве метро в городах с каменистыми грунтами, таких как Санкт-Петербург. А также в некоторых регионах России:

• Урал (граниты и метаморфические породы)
• Карелия (гранитные и гнейсовые массивы)
• Сибирь (базальты и другие магматические породы)
• Кавказ (известняки и доломиты)

К минусам метода относится дорогое оборудование, низкая скорость, и необходимость подключения в работу дополнительной монтажной техники.

 Статическое вдавливание

Вдавливание статического шпунта — современный бесшумный метод, при котором профиль вдавливают в грунт с помощью гидравлического пресса. За счет того, что способ минимизирует вибрации и шум, он идеален для плотной застройки, где  рядом находятся  памятники или ветхие здания. Но нужно учитывать высокую стоимость оборудованияи и ограниченную глубину погружения (обычно до 20 м). 

В Санкт-Петербурге статическое вдавливание используют при строительстве котлованов в историческом центре, чтобы не повредить фундаменты зданий XVIII века.

Сравнение технологий

Метод	Скорость	Шум и вибрации	Подходящие грунты	Стоимость
Ударная забивка	Высокая	Высокие	Глина, суглинок	Низкая
Вибропогружение	Высокая	Средние	Песок, рыхлые грунты	Средняя
Лидерное бурение	Низкая	Низкие	Скальные, сложные грунты	Высокая
Статическое вдавливание	Средняя	Минимальные	Песок, глина, суглинок	Высокая

Монтаж шпунтового ограждения: этапы, оборудование и типичные ошибки

В этом разделе мы разберем пошаговый процесс ларсен монтажа шпунта, необходимую технику и частые проблемы, с которыми сталкиваются при работе.

Этапы монтажа шпунтового ограждения

1. Подготовка площадки и разметка
   Перед началом работ проводят геодезическую разметку, определяя границы будущего ограждения.
2. Доставка и подготовка
   Конструкции доставляют на объект, проверяют их целостность и замковые соединения. Подготавливают оборудование.
3. Установка первого профиля
   Первый sp шпунт (или маячный) погружают строго вертикально, используя отвес или лазерный нивелир. Это задает направление всему ограждению.
4. Стыковка и погружение остальных шпунтов
   Следующие шпунты соединяют через замки и погружают по одному, следя за плотностью стыковки. 
5. Контроль вертикальности и анкеровка
   Во время погружения проверяют вертикальность каждого шпунта с помощью геодезических приборов. При необходимости устанавливают анкерные тяги или распорные системы для дополнительной устойчивости.
6. Завершение и проверка
   После установки ограждения проводят контроль качества: проверяют герметичность замков и устойчивость конструкции. Для документации заполняют журналы забивки свай (формы Ф-36 и Ф-42), фиксируя параметры погружения.

Журнал забивки свай: как заполнять формы Ф-36 и Ф-42

Журналы забивки свай  — обязательные документы для учета работ по погружению шпунта Ларсена. Они требуются для соответствия нормам Росавтодора и других контролирующих органов. Эти формы фиксируют параметры установки, чтобы подтвердить качество и безопасность конструкции.

Форма Ф-36 (Журнал забивки свай): Заполняется для каждого шпунта.

Указывают:

• Номер шпунта и дата погружения.
• Тип оборудования (например, вибропогружатель ICE).
• Глубина погружения и откапывания (например, 13 м для Л4).
• Отклонения от вертикали (в мм).
• Примечания о грунте или проблемах.

Форма Ф-42 (Журнал свайного поля): Содержит общие данные о проекте:

• Схема расположения ns sp ларсен шпунт.
• Общее количество и марки (Л4, Л5).
• Итоговая глубина и объем работ.

Журналы должны быть заверены подписями ответственных лиц (прораб, геодезист). Образцы форм доступны в СП 45.13330.2017. Ошибки в заполнении могут привести к замечаниям при проверке.

Ошибки при установке: деформация замков, отклонение от вертикали

Ошибки при установке шпунтов всегда влекут за собой финансовые потери. Например, при строительстве котлована для жилого дома в Москве, подрядчик не учел близость старого здания, что привело к отклонению шпунта на 5°. В итоге исправление потребовало установки дополнительных анкеров и увеличило затраты на 15%.

Ошибка	Причина	Последствия	Способы исправления
Деформация замков	Неправильная стыковка, загрязненные замки, чрезмерная сила погружения	Утечка воды или грунта через щели, снижение устойчивости	Очистить и смазать замки, использовать направляющие рамы, заменить поврежденный ns sp шпунт
Отклонение от вертикали	Неоднородный грунт, отсутствие контроля при погружении	Неровная стенка, риск обрушения котлована	Контролировать вертикальность нивелиром каждые 1–2 м, корректировать домкратами, установить маячные шпунты

Стоимость работ: цена забивки, аренда шпунта и экономия на оборачиваемости

Стоимость шпунтирования зависит от типа грунта, глубины погружения и выбранной технологии. 

Аренда шпунта Ларсена выгодна для временных ограждений (например, на 3–6 месяцев). Покупка б/у с 2–5 оборотами ns ларсен шпунт снижает затраты на 30–50% по сравнению с новым, особенно для долгосрочных проектов.

Б/у sp ларсен шпунт при 2–5 циклах использования сохраняет прочность, позволяя сократить бюджет. Например, при 3 оборотах расход стали снижается на 20–25%.

Шпунтирование котлована в Москве: реальный кейс

В 2024 году в районе Хамовники (Москва) для строительства жилого комплекса с подземным паркингом потребовался котлован глубиной 10 м. Из-за близости к жилым домам подрядчик выбрал статическое вдавливание шпунта Л5 на глубину 15 м. Использовали гидравлический пресс Giken, который обеспечил бесшумную работу и точность установки. Проект завершили за 14 дней без жалоб от жителей и повреждений соседних зданий. Вот так современные технологии позволяют безопасно работать в условиях плотной городской застройки.