Анкери чи розпірки: чим утримати огородження

Огородження котловану — шпунт, берлінська стінка або буросічні палі — само по собі може сприймати бічний тиск ґрунту і води лише до певної глибини. При збільшенні глибини виїмки або при значному бічному тиску огородження починає деформуватись і потребує додаткового кріплення. Роль таких «противаг» виконують розпірки або ґрунтові анкери — дві принципово різні системи з власними перевагами і обмеженнями.

Навіщо потрібне кріплення огородження

Ґрунт і ґрунтова вода чинять горизонтальний тиск на стінки котловану. Цей тиск зростає зі збільшенням глибини. Огородження, яке не має точок кріплення, працює як консоль — воно спирається лише на заглиблену у ґрунт нижню частину. Консольна схема прийнятна лише для відносно неглибоких виїмок (орієнтовно до 3–5 м залежно від ґрунтів і типу огородження). При більших глибинах без кріплення зростають деформації стінки, а в гіршому сценарії — відбувається її вигин або обвалення разом із навколишнім ґрунтом.

Системи кріплення вводять одну або кілька точок опори вздовж висоти стінки, суттєво зменшуючи розрахунковий вигинаючий момент і деформації.

Внутрішні розпірки

Розпірка — це горизонтальний або нахилений елемент (зазвичай сталева труба або двотавр), що упирається між двома протилежними стінками котловану або між стінкою і спеціальним упором всередині виїмки.

Як влаштовують розпірки

Розпірки встановлюють поярусно в міру поглиблення котловану — спочатку верхній ярус, потім нижній і так далі. Вузли кріплення розпірок до огородження, як правило, виконують через пояс-обв’язку — горизонтальний елемент, що рівномірно розподіляє зусилля по стінці.

Переваги і недоліки розпірок

Плюси:

• Відносно прості у монтажі і демонтажі.
• Не потребують узгоджень за межами ділянки — вся система всередині котловану.
• Добре контрольоване зусилля, яке можна перевіряти в процесі будівництва.
• Ефективні у вузьких котлованах, де відстань між стінками невелика.

Мінуси:

• Займають простір усередині котловану. Ярусні розпірки суттєво ускладнюють переміщення техніки, виїмку ґрунту і бетонування фундаменту. У широких котлованах доводиться збільшувати кількість проміжних стояків.
• Демонтаж розпірок під час будівництва конструкцій вимагає ретельного планування — кожна знята розпірка змінює навантаження на систему.
• При великих прольотах потрібні масивні профілі.

Ґрунтові анкери

Ґрунтовий анкер — це тяга (металевий стрижень або канат), що проходить крізь огородження у ґрунт за межами зони можливого обвалення, де закріплюється за рахунок ін’єкції цементного розчину або механічного розширення. Після встановлення анкер переднапружують — натягують до розрахункового зусилля, щоб стінка не деформувалась до критичних значень.

Принцип роботи переднапруженого анкера

Після бурового проходу і введення тяги в ґрунт ін’єктується цементний розчин, який після твердіння утворює «корінь» анкера в несучому ґрунті. Переднапруження виконується домкратом і фіксується гайкою або анкерною головкою. Зусилля контролюється і реєструється для кожного анкера.

Переваги і недоліки анкерів

Плюси:

• Вивільняють увесь простір котловану — техніка і робітники не обмежені розпірками.
• Дозволяють поярусно знімати кріплення в міру зведення конструкцій знизу догори (відкопка відбувається зверху вниз, будівництво — знизу вгору).
• Придатні для великих і глибоких котлованів.

Мінуси:

• Потребують відповідних геологічних умов. «Корінь» анкера повинен розміщуватись у несучому ґрунті — пісках, супісках, глинах середньої щільності. У слабких і обводнених ґрунтах ефективність різко знижується.
• Анкери виходять за межі ділянки. Якщо поруч є сусідня будівля, підземні комунікації або інша власність, необхідне відповідне юридичне оформлення. Це може бути складно або взагалі неможливо у щільній міській забудові.
• Контроль якості — ін’єктування, переднапруження, тест на витягування — вимагає спеціалізованого обладнання та кваліфікованого персоналу.
• Вища вартість порівняно з розпірками при невеликих глибинах.

Консольне огородження без кріплення

Для неглибоких котлованів (орієнтовно до 3–4 м у стійких ґрунтах) огородження може працювати у консольній схемі без будь-яких розпірок або анкерів. Вся стійкість забезпечується заглибленням стінки нижче дна котловану. Такий підхід найпростіший і найдешевший, але допустимий тільки за умови, що розрахунок підтверджує достатню стійкість і деформації залишаються в допустимих межах.

Таблиця вибору: розпірки чи анкери

Критерій	Розпірки	Ґрунтові анкери
Простір усередині котловану	Обмежений	Вільний
Вузькі котловани	Ідеально підходять	Менш ефективні
Широкі та глибокі котловани	Вимагають проміжних упорів	Кращий вибір
Геологічні вимоги	Менш залежні від ґрунту	Потрібні несучі ґрунти за зоною обвалення
Вихід за межі ділянки	Не потрібен	Часто необхідний
Контроль зусиль	Відносно простий	Складніший, потребує обладнання
Демонтаж	Простіший	Анкери, як правило, лишаються у ґрунті
Орієнтовна вартість	Нижча	Вища, але виправдана при великих глибинах

Типові помилки і контроль зусиль

• Занадто рання демонтаж розпірок до набирання конструкцією достатньої жорсткості призводить до деформацій огородження і осідань.
• Відсутність моніторингу зусиль в анкерах або деформацій стінки протягом будівництва — критична помилка. ДБН вимагають геодезичного контролю деформацій при роботах поблизу існуючих будівель.
• Неврахування релаксації зусиль в анкерах у глинистих ґрунтах — з часом зусилля знижується, стінка починає деформуватись.
• Неправильне визначення зони обвалення при розміщенні «кореня» анкера — якщо анкер закріплений у зоні активного тиску, а не за її межами, він не виконує своєї функції.

Вибір між розпірками та анкерами, кількість ярусів і розрахункові зусилля кріплення — виключно проєктне рішення, що ґрунтується на геологічних вишукуваннях, розрахунку стійкості і вимогах ДБН. Якщо потрібна консультація або комплексне виконання робіт із кріплення котловану, можна звернутись до БМК Місто Груп — геотехнічного підрядника з практичним досвідом в Києві.