Назначение и необходимость укрепления котлованов
При сооружении фундамента здания требуется выемка грунта – формирование котлована заданной глубины и размеров. Без специальных мер крепления стен такая выемка подвергается риску обрушения краев и осыпания грунта. Для чего нужно ограждение котлована? Прежде всего для обеспечения безопасности: мероприятия по защите котлована от обрушения предотвращают внезапное падение грунта, которое может повредить соседние сооружения, коммуникации и создать угрозу для рабочих. Кроме того, надежное защитное ограждение котлована защищает выемку от затопления и размыва водой, сохраняя форму до завершения строительства. Таким образом, укрепление строительных котлованов – обязательная часть подготовки основания, влияющая на стабильность фундамента и безопасность всего строительства.
Глубина и условия заложения определяют, какое должно быть ограждение котлована. На небольших глубинах в устойчивых грунтах допускаются откосы без вертикальных стен. Однако при ограниченной площадке или значительной глубине выемки приходится делать стенки вертикальными. В этом случае необходимо укрепление бортов котлована с помощью специальных конструкций, воспринимающих давление грунта. При глубине выемки более 5 м требуются наиболее прочные решения. Ограждение глубоких котлованов в таких случаях часто выполняется с многоуровневой системой поддержки – например, комбинацией стеновых элементов и распорок либо анкеров. Правильно спроектированная система ограждения котлована должна быть водонепроницаемой и устойчивой к давлению грунта и грунтовых вод.
Методы укрепления стенок котлованов
При открытой разработке выемки с откосами обязательным является укрепление откосов при разработке котлована – например, создание берм или укладка геотекстиля для предотвращения осыпания грунта в процессе рытья. Существует множество технологий укрепления стенок котлованов и траншей, выбор зависит от глубины и условий строительства. Основные способы:
- Распорное крепление – установка горизонтальных распорок (металлических балок) между противоположными стенками выемки. Такой метод часто применяют во временных котлованах в стесненных условиях, чтобы крепление стен не занимало лишнего места (стенки остаются вертикальными). Распорная система надежно предотвращает обрушение грунта внутрь выемки.
- Щитовая крепь – усиление стенок с помощью деревянных или металлических щитов, поддерживаемых раскреплениями. Используется при разработке траншей и небольших выемок в рыхлых грунтах, позволяя безопасно работать внутри выемки.
- Шпунтовое ограждение – погружение по периметру стальных шпунтовых свай (Ларсена или трубчатых). Такое ограждение котлована образует сплошную стенку, выдерживающую горизонтальное давление грунта и частично удерживающую воду. Шпунт эффективно применяется на глубинах порядка 5–10 м, в том числе в условиях плотной городской застройки.
- Буронабивные сваи (секущиеся или встык) – устройство ряда железобетонных свай, образующих подпорную стенку. Погружные буры сверлят скважины по контуру выемки, которые затем заполняются бетоном. Полученная стена имеет высокую жесткость и воспринимает значительные нагрузки.
- Диафрагменная стена («стена в грунте») – монолитная железобетонная стена, возводимая в грунте до начала разработки выемки. Выполняется траншейным методом: узкую траншею по периметру заливают бетоном, получая прочное ограждение. Диафрагменная стена особенно эффективна для очень глубоких выемок и служит постоянной конструкцией (может стать стеной подземного этажа).
- Анкерное крепление – удержание стен котлована с помощью наклонных грунтовых анкеров. В грунт за контуром выемки бурятся отверстия, устанавливаются стержни или канаты, которые анкеровываются в плотных слоях и стягиваются к стенке через распределительные плиты. Анкера разгружают стенку, позволяя удерживать глубокую выемку без внутренних распорок.
- Нагельное крепление – технология, схожая с анкерами, но используется для закрепления откосов. В откос забуриваются короткие армированные стержни (нагели) с шагом по сетке, а поверхность затем укрепляется слоем торкрет-бетона. Нагельный метод стабилизирует откосы, предотвращая обвалы грунта.
- Инъекционное закрепление грунта – комплекс методов цементации и смолизации грунта. Через пробуренные инъекторы в массив грунта вводится специальный раствор (цементный, силикатный или полимерный), который заполняет поры и увеличивает прочность массива. Такая цементация котлована улучшает свойства грунта вокруг выемки, снижает водопроницаемость и «связывает» грунт, предотвращая осыпание.
Каждый из перечисленных методов может применяться отдельно или в комбинации. Например, для усиления удерживающей способности шпунтовой стены часто используют укрепление склонов котлована с помощью анкеров или распорок. Выбор конкретной технологии – это ответ на вопрос как укрепить стены котлована от обрушения, и зависит он от геологии и требований проекта. В современных проектах все чаще применяются инновационные подходы, сочетающие эффективность и экономичность. Метод струйной цементации – одна из таких современных разработок: технология укрепления стенок котлована, отличающаяся высокой эффективностью в сложных грунтовых условиях.
