Сравнение
U-шпунт Anshan Zizhu
Шпунт Ларсена Л4, Л5, Л5-УМ

Шпунты Zizhu обладают более высокими прочностными характеристиками, что позволяет реализовывать наиболее выгодные технические решения с использованием меньшего объема шпунта.

Шпунты Zizhu повышают экономическую эффективность проекта до 10-15%

Расчет момента сопротивления

Основной характеристикой шпунта является его способность выдерживать нагрузки от воздействия активного давления от веса грунта и эксплуатационных нагрузок на территории причала.

Главным параметром при таком расчете является значение максимального момента сопротивления [W_max], который сможет выдержать шпунтовая стенка. Он зависит от упругого момента сопротивления стенки и предела текучести стали.

Данная формула представляет собой упрощенный вариант расчета максимального момента W_max, так как при проектировании снетки также учитываются такие параметры как тип шпунта (Z тип, U тип), ширина по замкам, тип замков и т.д., которые обуславливаются различными коэффициентами.

Однако при прочих равных данная формула позволяет сравнить шпунт одинакового типа с равными параметрами ширины по замкам.

W_max = W_уп*ϒ_т

W_max — максимальный момент [Н*м], который способна выдержать шпунтовая стенка;

W_уп — упругий момент сопротивления погонного метра стенки [м 3 ];

ϒ_т — предел текучести стали шпунтовой стенки [Па].

Источник

О классификации шпунта Ларсена

Содержание статьи:

В процессе копки котлована и проведения запланированных работ возникает риск обвала стенок сооружения. Эта опасность особенно высока, если речь идет о подвижных или мягких грунтах с высоким уровнем грунтовых вод. Для укрепления стенок котлована в современном строительстве используется шпунт Ларсена. Кроме этого, его применяют для укрепления береговой линии, устройства пирсов и причалов, сооружения дамб, пирсов, коллекторов и т.д.

Виды шпунтов

Существует множество различных марок шпунта, отличающихся друг от друга по параметрам и техническим характеристикам: форме, размерам, весу, металлоемкости. Все вышеперечисленное влияет на сопротивление шпунта. Все вышеперечисленное влияет на сопротивление шпунта нагрузкам. Именно эта характеристика является основной. Однако классификация шпунта по различным параметрам все же существует.

Классификация шпунта

По материалу изготовления шпунт может быть металлическим (самый распространенный вариант), железобетонным, пластиковым, деревянным, композитным. Стальные шпунты применяются наиболее широко, так как имеют высокую сопротивляемость нагрузкам.

Металлические шпунты по способу изготовления подразделяются на четыре группы:

Многие производители сегодня предлагают приобрести шпунт, имеющий защищающее от коррозии покрытие. Такие изделия стоят дороже, так как в состав стали включается медь или цинк.

По форме сечения шпунт подразделяют на:

Шпунт Ларсена Л4

Представляет собой корытообразные изделия, соединенные замками пазогребневого типа.

Технические характеристики и размерные показатели:

Шпунт Ларсена Л5

Аналог Л4, имеющий несколько иные параметры:

Шпунт Ларсена Л5Д

Отличается от предыдущей марки только по следующим параметрам:

Шпунт Ларсена Л5-УМ

Шпунты ARCELOR

Выпускаются международной компанией ArcelorMittal, зарегистрированной в Люксембурге. Ее заводы располагаются по всему миру, в том числе и в России (один из заводов компании находится в Тульской области).

Данная компания выпускает шпунты трех моделей, различающиеся между собой по форме:

Шпунт HSP

Выпускается в Германии. Имеет высокую несущую способность и прочностные характеристики. Повышенная герметичность стальной стенки обеспечивается улучшенной конструкцией замкового соединения. Эту разновидность шпунта Ларсена используют для устройства канализационных туннелей, отходников для химических веществ и радиоактивных элементов. В данную категорию входит более 40 моделей шпунта, которые различаются прочностными характеристиками.

Шпунты серии VL

Разновидность шпунтов серии L, но не российского, а чешского производства. Изготавливаются из другой марки стали и имеют более тонкие стенки профиля. В остальном от российского шпунта не отличаются.

Источник

Жесткость шпунта — основа его качества

В России на строительстве различных объектов, будь то гидротехнические сооружения или объекты подземного строительства, либо просто для стабилизации и устойчивости грунтов вокруг котлована, используются шпунтовые ограждения. На рынке этих изделий очень большой выбор вариантов шпунтов различных производителей из многих стран мира: Республики Корея, КНР, Японии, Бельгии, Германии, Чехии и Польши.

Традиционный поставщик шпунта из Украины — всем известный в России «Ларсен» (Л-4 и Л-5). И, наконец, шпунт российского производства — «Ларсен Л-5 УМ», а также шпунтовые панели ПШС. Ценовой диапазон этих изделий весьма широк, но стоимость за тонну у российского шпунта «Ларсен Л-5УМ» дешевле — от 20 до 50%.

Какие же аргументы у тех, кто берет шпунт других производителей? Главный аргумент следующий.

По этой логике получается, что если класс прочности выше более чем на 45%, то и несущая способность изделия будет больше на 45%, а следовательно, можно уменьшить упругий момент сопротивления почти в два раза и тем самым почти в два раза уменьшить металлоемкость конструкции. Следуя этим рассуждениям, выгодней закупить более дорогой импортный шпунт. А если брать по несущей способности, то выгода в цене — от 10 до 25%. Вот его и покупают, не вникая в другие тонкости данного аспекта.

Трудности выясняются потом, когда проводятся работы по погружению шпунта — он изгибается при погружении и теряет свою прямолинейность (это явление получило название «веерность»), или когда шпунтовая стена после погружения имеет деформацию больше проектной и даже может потерять устойчивость.

Давайте посмотрим, почему это происходит?

Производитель работ выполнил замену шпунта без консультации с проектировщиком, поверив поставщику, что несущая способность будет такая же, как и у «Ларсена 5 УМ», но металлоемкость на 45% меньше. Однако проектировщик делает расчет не только по предельной несущей способности, а, в первую очередь, по предельной деформации конструкции. И что же получается по деформационным свойствам материала?

Есть модуль упругости (или он же — модуль Юнга), который показывает деформационную способность металла под нагрузкой. Для класса стали С 235 он равен: Е = 200 ГПа; а для класса стали С 430: Е = 210 ГПа. Разница всего в 5%!

То есть при прочности, которая выше на 45%, материал при той же нагрузке прогнется меньше всего лишь на 5%. Снижая металлоемкость, вы рискуете увеличить от 5 до 15 раз деформацию под нагрузкой! А это и «веерность», и потеря устойчивости. Особенно данный параметр важен при погружении.

На средних грунтах «веерность» может появиться уже после третьего метра погружения. Чтобы не допустить этого явления, необходимо обязательно считать такой параметр, как жесткость одного изделия, и соизмерять его с параметр того изделич, которое вы хотите использовать.

Жесткость можно вычислить по формуле: c = J∙E

В табл. 2 приведены расчетные значения по жесткости. Надо отметить, что жесткость шпунтовой панели ПШС может значительно превышать жесткость изделий других производителей. Момент инерции одного изделия здесь выше за счет увеличения ширины изделия, равной 1,5 м, чего нет у других шпунтов. Некоторые производители продают свою продукцию в пакете, где уже соединены два изделия. Это в основном изделия Z-образной формы. Но мы не можем суммировать жесткость сразу двух изделий в пакете, так как у них нет жесткого стыка, и они лишь завальцованы или заклепаны.

Известны случаи значительных деформаций шпунтовых со-оружений, превышающих допустимые. Производителю работ приходилось затем исправлять эти ошибки и нести значительные затраты, усиливая жесткость и устойчивость конструкции.

Дополнительным преимуществом увеличения жесткости изделий является также то, что они могут подвергаться белее сильным усилиям при их погружении. Например: погружение может выполняться с помощью сваебойных установок на большую глубину при тяжелых грунтах с включениями строительного мусора.

Использование ударного способа позволяет производить больший диапазон работ, а при определенных условиях и разрушать препятствия на пути шпунта. Для такого вида работы требуются определенные навыки, так что подходить к этому надо чрезвычайно осторожно, начиная с небольших нагрузок.

Надо также отметить, что погружение шпунта с помощью сваебойной техники увеличивает производительность, сокращает сроки строительства и снижает стоимость работ.

Источник

Необходимость, виды и способы установки шпунтового ограждения

Процесс создания котлована включает в себя много важных этапов. Одним из них является создание ограждение для стенок, чтобы предотвратить обрушение.

Укрепление стенок шпунтами – надежный способ защиты котлована.

Рассмотрим технологию шпунтового ограждения котлована подробнее.

Что это такое?

Шпунтовое ограждение представляет собой сплошную стенку, составленную из одинаковых элементов, соединенных друг с другом.

Связь отдельных шпунтов позволяет конструкции выдерживать большие нагрузки и оставаться надежным укреплением для стен котлована.

Повышенная прочность и устойчивость позволяют применять шпунтовое ограждение на слабых почвах:

Некоторые разновидности шпунтов используются при укреплении береговой линии. Они широко применяются для широких котлованов с глубиной более пяти метров.

Строительные нормы и правила

СП 45.13330.2017 регламентирует обустройство земляных сооружений. В соответствии с требованиями документа при обустройстве шпунтовых ограждений, а также других строительных работах, необходимо учитывать пересечения с действующими коммуникациями. Особенное внимание следует уделять линиям связи, силовым кабелям и магистральным трубопроводам.

СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве» не требует применения каких-то конкретных методов укрепления отвесных стенок котлованов и траншей, но запрещает осуществление работ в таких выемках без дополнительного укрепления стен, если их глубина превышает:

Также обустройство конструкций ограждений регламентируются с помощью ГОСТ Р 57365—2016 «Стены шпунтовые. Правила производства работ».

Согласно данному документу, рекомендуется заранее проводить предварительную подготовку строительного участка к размещению шпунтов, маркировать отдельные сваи, а также проводить инженерные изыскания для определения необходимости использования шпунтового ограждения.

Разновидности

Для создания ограждений котлованов применяется несколько видов шпунтов. Каждая разновидность имеет свои особенности и назначение, вид шпунта также может ограничивать возможности применения технологий монтажа.

Шпунт Ларсена

Представляет собой металлический профиль особой формы, называемой «корытообразной». Края шпунта снабжены замками, которые делают ограждение цельной конструкцией. Размеры профиля могут достигать 35 метров в длину. Ширина составляет 0,8 м, а толщина варьируется от 1,5 до 2,3 см.

Существуют различные модели данного вида шпунта, которые могут отличаться как размерами, так и формой. Одна из моделей – Л5:

Как правило, шпунт Ларсена монтируется с помощью вибрационного оборудования. Сфера применения – сложные и повышенной сложности объекты. Хорошо показывает себя на неплотных грунтах, болотистой почве, защищает котлованы от грунтовых вод.

К недостаткам изделия можно отнести высокую стоимость и то, что при установке требуется более высокая точность монтажа, чем при работе с другими видами шпунтов.

Все современные стальные шпунты представляют собой различные аналоги шпунта Ларсена. Могут отличаться от него формой и конструкцией замков, которые улучшают прочностные характеристики, а также упрощают забивку свай.

По функциональному же назначению и свойствам стальные шпунты других конфигураций совершенно идентичны шпунту Ларсена.

Металлические трубчатые сварные

Особый вид металлических стальных шпунтов – трубчатые сварные. За счет своей формы они выделяются среди аналогов и отличаются от шпунтов Ларсена повышенной в несколько раз устойчивостью к нагрузкам. Другое достоинство – большие сроки службы. К недостаткам относится высокая цена крепления устройства из стальных труб.

Деревянные

Шпунты, изготовленные из древесины – самая старая разновидность. Допускается делать ограждения из бревен, досок, бруса. Элементы погружают в почву на глубину до 6 метров, монтируют в один или два ряда, вплотную друг к другу.

При обустройстве ограждения из специально обработанного бруса, в каждом элементе имеется выступ и паз, что позволяет связать между собой элементы конструкции.

Основные преимущества:

К отрицательным качествам стоит отнести трудоемкость монтажа, низкие прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды в сравнении с металлическими и пластиковыми шпунтами.

Полимерные

В качестве альтернативы металлическим шпунтам, можно применять элементы из полимерных материалов. Наиболее популярны ограждения из ПВХ.

Они обладают повышенной сопротивляемостью к коррозии, стойки к механическому воздействию. Панели из ПВХ обладают небольшим весом, а потому облегчается их установка, что уменьшает сроки монтажа.

Железобетон

Изготовлены из армированного бетона. По краям имеют пазы, которые позволяют соединять соседние шпунты в ограждении. Максимальная длина – 16 метров. Отличаются большим весом, а также склонностью к растрескиванию, потере целостности при механическом повреждении.

Нет возможности демонтажа, после возведения здания становятся внешним периметром фундамента. Применяются при постройке гидротехнических сооружений.

Применяемые технологии шпунтирования

Основные разновидности методик погружения шпунта, которые могут применяться как по отдельности, так и комбинироваться в различных сочетаниях:

Для работы применяются разнообразные машины. Каждая из технологий предъявляет к технике особые требования. Наибольшее распространение имеют следующие установки:

Наиболее эффективным являются вибрационные методы, а использование свайного копра позволяет вибраторам достичь превосходной точности при монтаже шпунта на заданную глубину.

Вибропогружатель

Методика вибропогружения улучшает точность установки свай и уменьшает их склонность к перекашиванию. Для работы применяются строительные машины с навесной виброголовкой.

Перед началом работы ее соединяют со шпунтом. За счет вызываемых оборудованием частотных колебаний плотность грунта уменьшается, и свая постепенно проникает в землю, уходя на требуемую глубину.

Основные части агрегата:

Хоть работа вибромашин и меньше влияет на окружающее пространство, чем действие забивных свайных агрегатов, но вибрация также может оказывать отрицательное действие на окружающие сооружения. Передаваясь через грунт, она хорошо воспринимается фундаментами зданий и передается на несущие конструкции, что может приводить к их разрушению.

Для снижения эффекта, вызываемого вибрациями, используют высокочастотные установки, их негативное воздействие на близлежащие строения оказывается существенно меньше.

Забивка гидравлическим молотом

Вибрационные методы плохо действуют, если требуется устанавливать шпунтовое ограждение в плотный песок, гравий, в случае, если они расположены выше грунтовых вод, а также в связанный грунт. В этом случае более действенными являются ударные способы монтажа свай.

Для работы может использоваться гидравлический молот, который представляет собой вертикально установленную штангу с бойком. Боек перемещается по штанге и ударяет по шпунту, загоняя его в землю.

Это наиболее простой и дешевый способ монтажа шпунта, однако данная методика неприменима в густозаселенных районах, рядом с историческими и архитектурными памятниками.

Через грунт на окружающие сооружения передаются ударные нагрузки, которые приводят к снижению прочности фундаментов, несущих конструкций и может вызывать деформацию сооружений.

Забивка с лидерным бурением

Чтобы сваи было проще устанавливать, работа шла быстрее применяется технология лидерного бурения.

Для этого применяется шнековый бур, который осуществляет локальное разрыхление земли, создавая скважину с низкой плотностью грунта. Процесс бурения осуществляется с помощью специальных агрегатов – мобильных буровых установок.

Данный метод успешно используется при работе на мерзлых и плотных грунтах, где необходимость его применения очевидна. Лидерное бурение востребовано при строительстве на почвах с низкой плотностью – здесь это обусловлено невозможностью применять вибрационные и ударные методы погружения из-за высокого риска обрушения стен котлована.

В местах с высоким уровнем грунтовых вод предварительное бурение помогает обеспечить точность установки сваи, заранее задавая траекторию ее погружения.

Завинчивание и вдавливание, статическое вдавливание

Вибрационные и шумовые воздействия, оказываемые при забивке и вибропогружении могут далеко распространяться и оказывать негативное воздействие на окружающую местность.

Если недалеко находятся строительные конструкции, чувствительные к данным типам воздействий, то они будут повреждаться. Особенно ощутимо воздействие, если здания расположены на песчаных, рыхлых грунтах.

Водонасыщенный песок при вибрации склонен уплотняться, а значит грунт будет проседать, что приведет к разрушению фундамента близлежащих сооружений.

В таком случае безопаснее применять способы завинчивания или вдавливания шпунта. Хорошо подходит для глин, суглинков, песчаных грунтов, а также других почв, обладающих низкой плотностью.

Главные достоинства метода:

К недостаткам стоит отнести большую массу и размеры оборудования, что затрудняет подготовку его к работе и перевозку. Все элементы агрегата транспортируются несколькими грузовыми автомобилями, что сказывается на стоимости строительства, поэтому данный метод используется исключительно при строительстве крупных объектов или возведении больших массивов зданий.

Погружение с подмывом

Погружение с подмывом, когда вода идет под высоким давлением, является эффективным способом при установке шпунтов в грунты высокой плотности.

Методика предполагает введение небольшого количества воды или специального раствора через форсунки, расположенные около подошвы сваи.

Малый расход жидкости дает возможность хорошо контролировать степень размытия грунта. Поэтому негативное воздействие оказывается лишь на небольшом участке, по ходу движения шпунта, и незначительно влияют на прочность почвы.

При работе на плотном грунте используют воды под низким давлением. В таком случае вода оказывает незначительное действие на свойства грунта и не приводит к его просадке.

Промывку здесь, как правило, используют в качестве вспомогательной функции при вибрационном погружении свай. Особенно эффективна промывка в сочетании с высоковибрационным воздействием.

Расчеты

Шпунтовое ограждение делают перед началом работ по созданию котлована. Элементы, которые примут на себя основную нагрузку, забивают в землю. На начальном этапе система находится в равновесии и на шпунт грунт давит с обеих сторон с одинаковой силой.

После того, как начата разработка выемки, давление с одной стороны – с внутренней стороны котлована – снижается по мере того, как уменьшается количество грунта в этой зоне. Баланс нарушается, грунт с внешней стороны начинает давить на ограждение. Поэтому необходимо заранее произвести расчет шпунта, чтобы понимать какую нагрузку он сможет выдержать.

В ходе вычислений определяют необходимые размеры поперечного сечения и требуемую глубину погружения. Они должны быть такими, чтобы ограждение не просто оставалось устойчивым и сохраняло равновесие грунтов, но и оставался определенный запас прочности.

Расчеты могут производится одним из двух методов: графоаналитическим и аналитическим.

Параметры шпунтового ограждения определяются из условия Mu≤(m/yn)Mz, где:

Для определения момента сопротивления опрокидыванию необходимо вычислить несущую способность шпунта согласно общей формуле для расчета несущей способности свай F= yc(ycrR·d + V·∑ ycri·fi·li), где:

Значения коэффициентов берутся из соответствующих нормативных документов и определяются отдельно для каждой разновидности шпунта. Окончательные расчеты проводятся путем составления эпюр и подбора глубины забивки таким образом, чтобы выполнялось условие (1). В ходе вычислений также необходимо дополнительно проверить стенку, балки и распорки на прочность, а сам шпунт на разрыв замка.

Этапы работ

Установка шпунта может осуществляться несколькими способами:

Технологии отличаются по характеру воздействия и выбираются в зависимости от типа грунта, а также условий строительства. Но принципы установки в основном схожи и представляют собой погружение, тем или иным способом, сваи в почву.

Поэтому общий порядок действий сохраняется, а изменения касаются немногочисленных особенностей применения той или иной технологии:

При многократном использовании шпунта Ларсена верхняя часть профиля может деформироваться. Рекомендуется ее обрезать, чтобы продолжить эксплуатацию элемента.

После завершения установки шпунта, осуществляется контроль глубины его погружения. Разница между фактическим залеганием элементов и проектным значением не должна превышать предельно допустимые отклонения иначе производится выемка шпунта и повторный его монтаж.

Укрепление

В ходе строительных работ, проводимых на слабых грунтах, существует высокая вероятность проседания, деформации и даже обрушения шпунтового ограждения. Поэтому его необходимо дополнительно укреплять. Разработано несколько эффективных технологий, которые повышают устойчивость шпунтов.

Установка анкеров

При обустройстве шпунтового ограждения часто применяется метод, заключающийся в использовании для укрепления конструкции специальных анкеров. Их закладывают в грунт, находящийся за пределами зон активного взаимодействия почвы и шпунта. Один такой анкер способен выдерживать нагрузку до 500 кН.

Монтаж упрочняющих элементов производится по всему периметру котлована, промежутки между соседними анкерами делают 1-3 метра. Для максимизации эффекта элементы устанавливают под углом (от 30° до 60°).

Каждый анкер представляет собой железобетонную конструкцию, заглубленную в грунт. Для его закладки делается скважина, в которой затем размещается металлическая арматура и тяга. Затем скважина заливается бетоном. Когда раствор застынет, тягу крепят к шпунту, проводя её через специально сделанное для данной цели отверстие и фиксируя с помощью крепежных элементов.

Для успешной реализации данного метода необходимо выполнять все работы тщательно, с большой точностью, что требует больших трудозатрат и повышает финансовые расходы на строительство объекта. Поэтому анкеры устанавливают только в тех случаях, когда размеры котлована не позволяют применять распорные элементы.

Распорные крепления

Распорки устанавливаются, если это позволяет сделать расстояние между противоположными стенками котлована. Максимальное допустимое расстояние зависит от типа грунта и вида применяемых распорных элементов.

Обычно в этом качестве используют металлические трубы, которые устанавливают в несколько ярусов с промежутками от 4 до 6 метров. Если длина распоров велика, то применяют специальные стойки из двутавровой балки или шпунта.

Такой метод укрепления отличается повышенной металлоемкостью. Чтобы снизить данный параметр, можно применять инвентарные рамы. При этом на шпунты ограждения накладываются инвентарные щиты. Если размеры котлована невелики, а почва плотная, то можно обойтись без распоров, применив консольное закрепление шпунтов.

Ограждения консольного типа

Если глубина котлована составляет менее пяти метров, то допустимо использовать шпунты, закрепленные в грунте. Нижняя часть элемента погружается в почву ниже днища выемки – следует убедиться, что она надежно защемлена и не имеет тенденции к обрушению.

При установке шпунтов в слабых грунтах, их заглубляют более чем на две трети высоты котлована. Для повышения прочности конструкции по верхней части ограждения монтируют обвязочную раму, сделанную из балок различных сечений.

При таком методе укрепления необходимо запретить перемещение тяжелой техники рядом с котлованом. Также вблизи ограждения нельзя размещать и хранить стройматериалы.

Типичные ошибки

Чаще всего при обустройстве крепления котлована появляются сложности, которые трудно устранить. Поэтому следует заранее позаботится о соблюдении требований строительных норм и правил:

Если до начала работ изыскания были проведены недостаточно хорошо, то это может привести к серьезной аварии следствием которой могут стать ощутимые финансовые потери.

Необходимость исправлять ошибки может значительно повысить расходы на строительство, а значит каждый этап работы необходимо тщательно готовить. Также следует ответственно подходить к выполнению всех технологических операций установки шпунтового ограждения котлована.

Стоимость создания

Для расчета стоимости создания шпунтового ограждения необходимо знать тип шпунта, периметр и глубину котлована. Тогда не составит труда вычислить количество элементов, которые понадобятся во время строительства.

Так, например, для обустройства котлована периметром 120 метров, применяя шпунт Ларсена Л5, понадобится порядка 240 элементов общим весом около 657 тонн.

Полученные значения позволят определить затраты на доставку – количество рейсов вычисляется исходя из грузоподъемности автомобиля, километраж, определяется по дальности расположения строящегося объекта. Аналогично определяется стоимость погрузочно-разгрузочных работ.

Цена же монтажа шпунта зависит от количества погонных метров погружаемого шпунта – здесь пригодится знание глубины проектируемого котлована – а также от тарифов строительных организаций, предоставляющих услуги монтажа шпунтового ограждения.

В среднем стоимость работ составляет от 450 рублей за погонный метр.

Все самое важное и полезное о котловане и его разработке найдете в этом разделе.

Заключение

При всем многообразии разновидностей, материалов и технологий укрепления грунта во время строительных работ, обустройство шпунтованного ограждения остается самым эффективным способом упрочнения котлованов.

Источник