,

Шпунтовая стена с анкерным креплением: схема и принцип

Шпунтовая стена с анкерным креплением: схема и принцип

Шпунтовая стена с анкерным креплением — один из самых надёжных и технологически продуманных способов обеспечения устойчивости котлованов, набережных, строительных и транспортных сооружений. Такой тип ограждения используется, когда традиционного шпунта недостаточно для противодействия значительным горизонтальным нагрузкам, особенно при большой глубине выемки или в сложных гидрогеологических условиях. Применение анкеров позволяет перераспределить нагрузки с верхней части шпунтовой стены на более плотные или стабильные слои грунта, тем самым предотвращая деформации и обеспечивая долговечность всей конструкции. В этой статье мы рассмотрим схему устройства шпунтовой стены с анкерным креплением, особенности её работы и важные аспекты проектирования и монтажа.

Содержание

Принцип действия анкерной шпунтовой стены

Ключевой особенностью шпунтовой стены с анкерным креплением является то, что она воспринимает горизонтальные нагрузки не только за счёт собственного сопротивления грунту, но и через анкерные тяги, закреплённые в более устойчивых слоях почвы. В типовой схеме такие анкеры размещаются на определённой глубине ниже уровня действия максимального изгибающего момента, что позволяет эффективно распределять нагрузку и уменьшить деформации шпунтового ограждения.

Принцип работы данной системы заключается в следующем: шпунтовая стена, как вертикальный элемент, воспринимает давление грунта, воды и возможные нагрузки от соседних зданий или транспорта. Это давление частично уравновешивается за счёт усилия, передаваемого анкерами. Анкеры натягиваются в процессе монтажа и передают часть нагрузки на отдалённую от стены зону — так называемую анкерную зону. Благодаря этому снижается момент в изгибе на стенке, а также минимизируется её прогиб. Таким образом, вся система работает как сбалансированный механизм, в котором каждый элемент отвечает за свою часть нагрузки и устойчивости.

Элементы схемы шпунтовой стены с анкерами

Для понимания работы шпунтовой стены с анкерным креплением важно знать, из каких элементов состоит такая система. Каждый компонент играет определённую роль и должен быть рассчитан с учётом геологических и нагрузочных условий конкретного объекта:

  • Шпунтовое ограждение — вертикальный несущий элемент, обычно выполненный из стального шпунта (Larsen, VL, PU и др.), который загоняется в грунт с использованием вибропогружателя или методом статического вдавливания.
  • Анкерная тяга — растянутый элемент (стальной трос, прут, канат), соединяющий стену с анкерной зоной. Она воспринимает и передаёт растягивающее усилие.
  • Анкерная плита или массив — элемент, закрепляющий тягу в устойчивом грунте. Может быть выполнен из бетона, буроинъекционного раствора или металлических распорных устройств.
  • Анкерная головка — элемент крепления тяги к шпунтовой стене, включает шайбы, гайки, закладные детали и пр.

Также могут использоваться распорные балки, распределительные конструкции, накладки и другие элементы, обеспечивающие равномерное распределение усилий и снижение точечных напряжений. В зависимости от типа грунта и конструкции стенки схема может адаптироваться, включая несколько ярусов анкеров, изменяя угол их установки или тип анкерной зоны.

Преимущества и ограничения конструкции

Шпунтовая стена с анкерным креплением имеет ряд технических и эксплуатационных преимуществ, благодаря которым она широко применяется в гражданском и промышленном строительстве. Однако у этой технологии есть и определённые ограничения, которые важно учитывать на стадии проектирования.

  • Преимущества:
    • Высокая устойчивость к деформациям, в том числе при глубоком котловане.
    • Снижение изгибающих моментов и нагрузок на шпунт за счёт работы анкеров.
    • Возможность снижения ширины котлована, что особенно важно в условиях плотной застройки.
    • Эффективность в сложных гидрогеологических условиях при наличии давления воды.
  • Ограничения:
    • Необходимость проведения геотехнических изысканий и расчётов анкерной зоны.
    • Сложность в монтаже анкеров в замороженных или нестабильных грунтах.
    • Затруднённый демонтаж системы в случае временных ограждений.

Таким образом, применение шпунтовой стены с анкерным креплением требует комплексного подхода, включая точные инженерные расчёты и высокое качество строительных работ.

Основные этапы монтажа системы

Процесс устройства шпунтовой стены с анкерным креплением включает несколько обязательных этапов, каждый из которых должен выполняться с соблюдением проектных параметров:

  • 1. Забивка шпунтового ряда — осуществляется по заранее спланированной оси с учётом длины и характеристик шпунта. Используются вибропогружатели, молоты или статическое оборудование.
  • 2. Разработка котлована до уровня анкерной тяги — производится частично, чтобы обеспечить доступ к зоне крепления анкеров.
  • 3. Бурение скважин под анкеры — глубина и угол бурения определяются по проекту, при необходимости устанавливаются обсадные трубы.
  • 4. Установка анкерной тяги и закачка раствора — используется цементно-песчаный или специальный инъекционный состав.
  • 5. Натяжение анкеров — осуществляется после набора прочности, контролируется усилием с помощью гидравлических домкратов.
  • 6. Завершение разработки котлована и монтаж дополнительных ярусов — если проектом предусмотрены многослойные анкеровки.

Контроль геометрии, усилия натяжения и состояния раствора имеет решающее значение для безопасности и долговечности всей конструкции.

Области применения и практические советы

Шпунтовая стена с анкерным креплением применяется в проектах, где важна максимальная устойчивость стенки при минимальном строительном следе. Это особенно актуально в мегаполисах, на объектах транспортной инфраструктуры и при строительстве гидротехнических сооружений. Также такие системы востребованы при защите котлованов рядом с историческими зданиями, в условиях ограниченного пространства и при строительстве тоннелей.

Для повышения эффективности конструкции рекомендуем:

  • Проводить моделирование в программных комплексах (Plaxis, LIRA, SCAD) на стадии проектирования.
  • Выбирать тип анкера по результатам инженерно-геологических изысканий.
  • Проверять устойчивость не только шпунта, но и анкерной зоны.
  • Использовать системы мониторинга отклонений и натяжений при глубоком заложении.

Грамотный подход к проектированию и монтажу анкерных шпунтовых стен обеспечивает безопасность, минимальные деформации и адаптивность конструкции под различные инженерные задачи.

/от