Что такое шпунт в строительстве: Шпунтовые конструкции — что это, применение, где используют. Шпунтовые конструкции в Москве

Что такое и для чего используется шпунт ларсена.

Это одна из разновидностей металлического проката, в своем виде разработанная в начале XX века. Изделие имеет широкое применение от строительства до гидротехники. Особая форма профиля делает шпунт лучшим решением для многих строительных задач.

Устройство шпунта Ларсена

Шпунт представляет собой изделие горячего проката, полученное из стали с высоким содержанием углерода. Форма профиля в поперечном сечении напоминает корыто с краями, оснащенными замками – они позволяют закреплять изделия между собой при установке вертикальных ограждающих конструкций, например, опорных стенок.

Контроль изготовления шпунта Ларсена регламентирует ГОСТ 4781-85 «Профили стальные горячекатаные для шпунтовых свай. Технические условия». Отдельного стандарта на изделие не существует, поэтому производители ориентируются на разработанные ТУ.

В документе представлены стандартные размеры шпунтовой балки, марки используемой для производства стали, порядок проверки качества и приемки изделий и другие важные параметры.

Разновидности

Изделие применяют в разных направлениях строительства, поэтому технические характеристики, внешний вид профиля и марка используемой стали отличаются у разных видов.

Шпунт Ларсена Л4

Профиль изготавливают из стали 16ХГ (СТ3КП). Его характеристики:

• полезная ширина изделия по центру замка – 405 мм,
• прочность стенки составляет 517-518 кН/м;
• толщина наклонных граней – 9,5 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.м. опорной стенки – 2200 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л4 – 74 кг/м;
• масса 1 м² конструкции — 182,7 кг.

Шпунт Ларсена л4 производят на 2 заводах:

1. Российская горно-металлургическая компания;
2. «ДМК» (Украина).

Изделие широко распространено в России и странах СНГ, его можно купить у различных поставщиков на первичном и вторичном рынках.

Шпунт Ларсена Л5

Для изготовления данного проката используют сталь СТ3КП. Это более мощный профиль, чем Л4:

• полезная ширина профиля между замками – 420 мм;
• прочность стенки – 696…800 кН/м;
• толщина наклонной грани – 11 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.м. опорной стенки – 2962 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л5 – 100 кг/м;
• масса 1 м² конструкции – 238 кг.

Как и Л4, шпунт Л5 производят украинская «ДМК» и Российская горно-металлургическая компания. Купить изделие можно на всей территории России по приемлемым ценам у разных поставщиков и посредников. В продаже можно встретить прокат VL607 – это аналог шпунта Л5 от чешской компании «Евраз».

Шпунт Ларсена Л5-УМ

Этот представитель проката данного типа отличается от предшественника качеством используемой для производства стали – она устойчива к коррозии, в ее состав входит медь.

• Полезная ширина профиля между замками – 543 мм;
• прочность стенки – 906 кН/м;
• толщина наклонной грани – 11 мм;
• допустимое сопротивление 1 п.
  м. опорной стенки – 3555 см³/м;
• вес шпунта Ларсена Л5-УМ – 114 кг/м.

Другие виды

Шпунты Ларсена отличаются не только техническими характеристиками, но и формой замка:

• S-профиль;
• L-профиль;
• Z-профиль.

Во всех случаях замок образует плотное соединение соседних профилей.

Для разных целей используют балки из неметаллических материалов:

• пластик;
• железобетон;
• дерево.

Тем не менее, стальные шпунты применяются наиболее часто и являются востребованными.

Область применения

Шпунт Ларсена используется в гражданском строительстве и при обустройстве гидротехнических сооружений разного назначения:

• укрепление котлованов фундаментов на время монтажных работ;
• защита котлованов от наполнения грунтовыми водами – соединение шпунта полностью герметично и сохраняет свои свойства несколько десятков лет;
• укрепление стен тоннелей, дорожных автострад и дорог местного значения;
• фиксация береговых линий и защита их от размывания;
• обустройство дамб, плотин, шлюзов, причалов и т. д. и их ремонт;
• строительство очистных сооружений;
• укрепление грунтов, склонных к сползанию.

Шпунты, соединяясь замками, образуют герметичную и прочную стенку, способную принимать значительные нагрузки. Изделия погружают в грунт, оставляя над уровнем земли ограждение необходимой высоты. Обустройство шпунтовых стенок значительно выгоднее монтажа бетонных и железобетонных конструкций, поэтому металлическим профилям чаще всего отдают предпочтение в случаях, когда необходимо сдержать напор воды, грунта.

Монтаж

Способ погружения шпунта Ларсена зависит от длины изделия и характеристик грунта. Существует 3 метода монтажа профильных свай:

• забивание;
• вибропогружение;
• вдавливание.

Шпунт вводят в грунт согласно проектному положению, следующий заглубляют перевернутым на 180° относительно предыдущего для возможности закрывания монтажного замка и так далее.

Забивание

Данный метод применяется вне городской застройки, поскольку вибрация, передаваемая на грунт, оказывает деструктивное влияние на фундаменты рядом стоящих зданий и сооружений.

Забивание осуществляется посредством специальной техники – копра. Эта машина оснащена ударным механизмом, сила воздействия которого на погружаемую сваю регулируется в зависимости от ряда факторов (параметры шпунта, грунта).

Забивка шпунта Ларсена – это самый быстрый и дешевый метод заглубления опорных стенок из стали.

Вибрационное погружение

Второй по популярности метод – вибропогружение. Этот способ применяют в случаях, когда нет возможности или необходимости произвести забивание элементов опорной стенки (в водоемах, на береговых линиях, на мягких грунтах, насыщенных водой).

Вибрацию обеспечивает механизм, издающий колебания низкой частоты. Его навешивают на экскаваторы, подъемные краны и другую технику.  

Как происходит погружение:

• шпунт крепят в вибрационному механизму посредством строп;
• наводят стойку к проектному положению;
• установка давит на сваю, издавая вибрацию, которая помогает стальному изделию погружаться в грунт.

Метод не оказывает значительного влияния на грунт, тем не менее, использование его в черте плотной застройки ограничено. Кроме того, у метода есть существенный недостаток – высокая стоимость по сравнению с забиванием.

Вдавливание

Самый дорогой и единственный метод погружения шпунта, разрешенный для использования в городской застройке – вдавливание. Процесс осуществляет специальная сваевдавливающая установка (СВУ) на гусеничном ходу. Шпунт крепится к подвижному механизму в вертикальном положении, происходит погружение профиля в грунт до заданной глубины.

Демонтаж

Когда опорная стенка приходит в негодность или потребность в ней исчезает, ее демонтируют. Извлечение шпунта Ларсена осуществляют с помощью виброустановки. Использование только крана неэффективно – силы трения в грунте значительные, ослабить их могут только короткоамплитудные колебания.

Шпунт фиксируют в виброустановке, подвешенной к крану и включают генератор вибрации, постепенно наращивают силу вытягивания.

Как правило, стоимость даже б/у шпунтовых свай превышает затраты на их демонтаж, поэтому работы неплохо окупаются. По этой причине организации, которые занимаются извлечением шпунтов, сами платят своим клиентам разницу в ценах, у последних автоматически решается вопрос реализации ненужных профилей.

• Фундамент

Шпунтовая стенка, ограждение с помощью шпунтов

Шпунтовая стенка представляет собой плотную стену из погруженных в грунт шпунтовых свай. Обычно в качестве шпунта используется согнутая внутрь металлическая пластина – зетобразный шпунт, но нередко он бывает прямым и изготавливается из железобетона или дерева.

Применяется такой тип ограждений при возведении объектов в районах с плотной застройкой для обеспечения сохранности близлежащих зданий, а также для обеспечения безопасности на строительной площадке.

Выбор материала для шпунтовой стенки

Выбор материала для изготовления шпунтовых рядов зависит от степени сложности предстоящих работ. Они могут быть изготовлены из железобетона, дерева или металла.

Наиболее рентабельны металлические шпунтовые сваи. Их можно использовать неоднократно, забивая и извлекая из грунта. После извлечения из грунта шпунтовые сваи проверяются на соответствие эксплуатационным нормам, при необходимости устраняются дефекты и сваи готовы к дальнейшему использованию.

Для изготовления металлических шпунтовых стенок чаще всего применяют прокатные профили – трубы, двутавры, произведенные из углеродистой стали СтЗсп, СтЗпс по ГОСТ 380. Важно следить, чтобы в замковой части, в торцах и на наружной поверхности профиля не было раскатанных пузырей, прокатных плен и закатов. Нередко при устройстве шпунтового ряда используют цельнокатаную металлическую сваю, так называемый шпунт Ларсена.

Железобетонные шпунты применяются в том случае, если шпунтовую стену возводят на постоянной основе. В этом случае они применяются в качестве составной части фундамента, поэтому их не извлекают из грунта.

Деревянные шпунты либо сбиваются из досок при помощи гвоздей, либо из брусков при помощи соединения паз-гребень. Достать их из грунта без серьезных повреждений нельзя, поэтому многократное использование деревянных шпунтов не представляется возможным.

Методы установки шпунтов

Для устройства шпунтового сооружения или «стенки» сваи скрепляют в шахматном порядке и погружают в грунт. Для погружения существует несколько методов: ударный, метод вибропогружения и метод вдавливания. При любом способе погружения требуется бурение скважин.

При ударном методе элементы шпунтовой стены погружаются в предварительно пробуренные и заполненные цементно-песочным раствором скважины. Такая технология не дает возможности скважинам осыпаться и значительно увеличивает несущую способность ограждения.

Способ завинчивания, или вдавливания, подразумевает погружение стального шпунта с наконечником путем вращения и постепенного вдавливания. При этом способе непосредственно из основания фундамента лишний грунт не выбуривается. Этот метод применяется в том случае, когда вблизи расположены какие-либо сооружения. Он избавляет от необходимости контролировать состояние близстоящих сооружений при возникновении вибраций.

Наиболее экономичный метод установки шпунтов – вибропогружение. Он также требует предварительного бурения скважин, после чего сваи погружаются в грунт при помощи специальных вибропогружателей. При неустойчивом грунте  рыхление лучше всего производить при помощи шнековых буров.

Если поверхностные грунты, что называется, «легкие», возможны комбинированные способы, когда после вибропогружателя шпунты добиваются молотом.

При затрудненной установке шпунтового ряда, возможно применение следующих способов, облегчающих этот трудоемкий процесс: подмыв грунта, устройство предварительных прорезей и лидерное бурение скважин под шпунты.

Применение шпунтовых стенок

Область применения шпунтовых ограждений обширна. Они используются при строительстве мостов, эстакад, путепроводов, укреплении берегов рек, при возведении различных гидротехнических сооружений и складских помещений для жидких и твердых промышленных отходов.

Особенно незаменимо шпунтовая стенка котлованов при строительных работах, где чаще всего они эксплуатируются как временные сооружения.

Основное назначение шпунтовых рядов – защищать строительную площадку от грунтовых вод и удержания грунта от обрушения. Такое ограждение может быть как временным, так и постоянным. Возводится оно под различные сооружения, имеет разнообразные варианты крепления и дает возможность даже при строительстве на грунтах с большим содержанием влаги применять эффективные технические решения.

Применение шпунтов необходимо в следующих случаях:

• большая нагрузка на верхнюю кромку котлована;
• плотная застройка района, рядом находятся другие сооружения;
• выемка грунта с большой глубины;
• возможное подтопление подземными грунтовыми водами;
• осыпание грунта с естественных откосов.

Применение шпунтовой стенки дает возможность не только организовать безопасное проведение строительных работ, но и увеличить темпы строительства.

Строительство стен из шпунтовых свай

|

• Стальные шпунтовые сваи устойчивы к высоким движущим нагрузкам
• Они легче в разделе
• Их можно использовать несколько раз
• Они могут использоваться как под водой, так и над водой и имеют длительный срок службы
• Могут быть предусмотрены подходящие швы для сплошной стенки
• Длина сваи может быть увеличена сваркой или болтовым соединением.

Железобетонные шпунтовые сваи представляют собой сборные железобетонные элементы, обычно с соединением в шпунт и паз. Типовое сечение шпунта ЖБИ показано на рисунке ниже. Эти сваи относительно тяжелые и громоздкие. Они вытесняют большие объемы твердых частиц во время движения. Это смещение большого объема грунта имеет тенденцию увеличивать сопротивление движению. По этой причине предусмотрено подходящее армирование с учетом больших движущих усилий.

---

Шпунтовые сваи часто соединяют попарно и устанавливают одним из трех способов:

• Вибрация: это наиболее распространенный метод. Первый шпунт стены устанавливается в землю. Вибромолот с зажимом прикрепляют к верхней части второй шпунтовой сваи, которая затем сцепляется с первой шпунтовой сваей, и шпунт забивается в землю.
• Вдавливание: Шпунтовые сваи также можно вдавливать в землю, когда шумовые помехи и вибрация в противном случае могут вызвать проблемы. Однако это занимает больше времени и стоит дорого. Шпунтовые сваи вдавливаются в землю с помощью гидравлической машины.
• Раскопки: шпунтовых свай также можно закопать в грунт. Выкапывается длинная траншея, которая затем заполняется цементным бентонитом (жидким бетонным раствором), чтобы предотвратить обрушение стен. Затем шпунтовые сваи устанавливаются в траншею, а цементный бентонит схватывается.

---

Стальной шпунт является наиболее распространенным из-за нескольких преимуществ по сравнению с другими материалами:

• Обеспечивает высокую устойчивость к движущим нагрузкам.
• Легкий вес
• Можно повторно использовать в нескольких проектах.
• Долгий срок службы над или под водой при умеренной защите.
• Простая регулировка длины сваи с помощью сварки или болтового соединения
• Суставы менее склонны к деформации во время вождения.

---

Шпунтовая стена Недостатки :

• Секции редко можно использовать как часть постоянной конструкции.
• Установка шпунтовых свай затруднительна в грунтах с валунами или булыжниками. В таких случаях желаемая глубина стены может быть не достигнута.
• Форма котлована определяется сечением шпунтовой сваи и замковыми элементами.
• Забивка шпунтовых свай может вызвать нарушение порядка
• Осадки на прилегающих объектах могут происходить из-за вибрации при установке

---

Some Shapes of Sheet Pile

---

Construction of Sheet Pile wall

шпунтовых свай; Преимущества, типы и методы

Шпунтовые сваи представляют собой секции листовых материалов с замковыми краями, которые забиваются в землю для удержания грунта и поддержки земляных работ. Шпунтовые сваи чаще всего изготавливаются из стали, но также могут быть изготовлены из дерева или железобетона. Они устанавливаются последовательно на проектную глубину вдоль запланированного периметра котлована или выравнивания дамбы. Переплетенные шпунтовые сваи образуют стену для постоянной или временной боковой земляной поддержки с уменьшенным притоком грунтовых вод. При необходимости могут быть включены анкеры для обеспечения дополнительной боковой поддержки.

Шпунтовые сваи обычно используются для подпорных стен, рекультивации земель, подземных сооружений, таких как автостоянки и подвалы, в морских районах для защиты берегов рек, морских дамб, коффердамов и т. д. Постоянные стальные шпунтовые сваи рассчитаны на длительный срок службы. Вибромолоты обычно используются для установки шпунтовых свай. Если грунт слишком твердый или плотный, для завершения установки можно использовать ударный молоток. Для выработки шпунтовых свай существует две основные технологии: горячекатаная и холодноформованная. При высоких температурах образуются горячекатаные сваи, и замки оказываются более прочными и эластичными.

Преимущества шпунта;

• Пригоден для вторичной переработки и повторного использования.
• Доступны различные варианты длины, размера и стали.
• Может использоваться для временных и постоянных конструкций.
• Возможен бесшумный и безвибрационный монтаж.
• Более быстрая установка, чем смежные или секущие стены.
• Коффердамы могут иметь практически любую желаемую форму,
• Обеспечивают плотное соединение для создания эффективного гидрозатвора.
• Небольшой вес, что упрощает подъем и перемещение
• Длина и форма ворса легко регулируются
• Соединения спроектированы таким образом, чтобы выдерживать высокое давление, необходимое для их установки на место
• Требуется небольшое техническое обслуживание над и под водой

Различные типы шпунтовых свай

Стальной шпунт

Доступны различные сечения и формы. Это могут быть горячекатаные шпунтовые сваи, холоднокатаные или холоднокатаные шпунтовые сваи. Долговечность стальных шпунтовых свай повышается с помощью мер защиты от коррозии, таких как покрытие и катодная защита. Сталь является наиболее распространенной формой шпунтовых свай, поскольку она обладает хорошей устойчивостью к высоким движущим нагрузкам, отличной водонепроницаемостью и может быть увеличена в длину с помощью сварки или болтового соединения. Они соединены замковым соединением. Существует четыре основных формы стальных шпунтовых свай: нормальные секции, секции с прямой стенкой, коробчатые секции и композитные секции.

Стальная шпунтовая свая

Виниловая шпунтовая свая

Эффективная альтернатива стальному шпунту для переборок, ограждений и ограждений. Они также превосходят альтернативные материалы, такие как бетон и дерево. Основным преимуществом виниловых шпунтовых свай является превосходная коррозионная стойкость при воздействии морской воды, где не происходит окисления.

Виниловая шпунтовая свая

Деревянная шпунтовая свая

Используются для временных конструкций и распорных листов при земляных работах. Если он будет использоваться в постоянных сооружениях выше уровня грунтовых вод, необходимо провести некоторую форму консервирующей обработки. Даже с учетом консервирующей обработки срок службы деревянного шпунта короток. Деревянные шпунты соединяются с использованием шпунтовых соединений. Деревянные сваи не подходят для слоев, состоящих из гравия и валунов.

Деревянная шпунтовая свая

Бетонная шпунтовая свая

Обычно они соединяются шпунтовыми соединениями. Они обычно используются в постоянных речных насыпях, каналах и других морских сооружениях. Носки свай обычно обрезают с наклонной поверхностью для облегчения забивки и блокировки, а оголовки завершают отливкой накрывающей балки. Эти сборные железобетонные элементы обычно соединяются шпунтовыми соединениями. Они относительно тяжелые и громоздкие и вытесняют большие объемы грунта во время движения. Это большое смещение объема увеличивает сопротивление движению. Погрузочно-разгрузочные работы и забивка не должны повреждать сваи, при этом должно быть обеспечено соответствующее усиление.

Бетонная шпунтовая свая

Способ установки шпунтовых свай

Забивка должна быть тщательно контролируемой и должна быть немедленно остановлена, если свая перестает проникать в почву, прежде чем переходить к следующей свае. В некоторых случаях несколько соседних свай не смогут проникнуть на проектную глубину. В этот момент следует приложить усилия для устранения препятствия либо путем частичной выемки грунта, либо с помощью струи воды. Существует приемлемое количество «недозабитых» шпунтовых свай, но оно будет варьироваться в зависимости от конкретных проектных требований.

Чтобы противостоять этому, следует использовать средства управления направляющими. Одним из способов является забивание свай в панели. Это включает в себя забивку и забивку двух свай до их частичного или полного заглубления с обоих концов панели свай. Таким образом, панель поддерживается сваями с «буксировкой» во время перемещения в конечное положение. Пара, оставленная на конце, образует опору для следующей панели. Другой метод заключается в использовании эстакад и ригелей для поддержки и позиционирования шпунтовых свай во время забивки. Для установки шпунтовых свай часто используются вибромолоты, хотя, если грунт слишком твердый или плотный, можно использовать ударный молот. В некоторых местах, где вибрация вызывает беспокойство, листы можно гидравлически вдавливать в землю. Последовательность следующая;

• Грунт для размещения позади предлагаемой конструкции
• Забивка шпунтовых свай
• Уровень анкерной засыпки засыпан и размещена система анкерной. и засыпка до высоты стены
• Земснаряд с лицевой стороны стены

Заключение

Шпунтовые сваи предназначены для соединения друг с другом. Они устанавливаются последовательно по запланированному периметру котлована.