Что такое шпунтовые сваи

Август 18.2018
54

Шпунт – получившее распространение в строительной практике – обобщённое название шпунтовых элементов-свай, применяемых при устройстве ограждений гидротехнических сооружений, соединенных между собой посредством шпунтового замка. Условно шпунт по функционалу можно подразделить на две основные части: замковый элемент и тело. Тело шпунта (исключая трубошпунты, балочные и плоские шпунты), в свою очередь, — на боковой фланец и полку. Шпунт может быть изготовлен из дерева, металла, бетона, пластика; иметь разную геометрическую форму: плоскую, корытного типа (U-тип), Z-профиль, балочного типа (Н-профиль), трубного типа (О-профиль), комбинированную. Металлические шпунты по способу производства подразделяют на горячекатаные, холоднокатаные, холодногнутые, сварные.
REF: В обиходе приняты различные обозначения шпунтовых элементов, имеющих примерно равную смысловую нагрузку – свая, панель, штанга и пр. Принципиально различать шпунтовую сваю (штангу) и шпунтовую панель (юбку) при описании комбинированных шпунто-
вых стен.

Шпунтовая стена (ШС) – инженерное сооружение, образованное повторяющимися шпунтовыми элементами, последовательно погружёнными в грунт и соединённых собственными замковыми элементами или коннекторами. ШС служит водонепроницаемой преградой и удерживает от обрушения грунт при возведении конструкций гидротехнических сооружений (плотин, набережных, камер шлюзов, доков, перемычек и т.п.), как временное ограждение
котлованов и траншей. ШС может дополняться распорами, контрфорсами, обвязочными
поясами, анкерами и пр. Иногда используется как часть конструкции сооружения. ШС может быть прямолинейной и криволинейной.
ШС большой высоты устраивают с анкерами (стальными тягами), расположенными в верхней части стенки и закрепленными в сопредельном грунтовом массиве, не подверженном обрушению.
REF: На практике, по разным причинам, невозможно полностью исключить проникновение влаги через ШС. Для уменьшения фильтрации принимают дополнительные меры, например, создают глиняные затворы за замками ШС на её «сухой стороне». Для дополнительного снижения фильтрации полость замка до погружения шпунта может быть заполнена гигроскопичной мастикой, увеличивающей свой объём при соединении с водой от 4 до 20 и более раз, либо цементирующей смесью (под давлением), уже после установки свай в ШС.
REF: В обиходе приняты различные обозначения ШС, имеющие примерно равную смысловую нагрузку — шпунтовое ограждение, сплошная стенка, стальная подпорная стенка, шпунтовое решение и пр.

Нейтральная ось ШС – плоскость, параллельная плоскости шпунтовой стены, для которой сумма моментов (с учётом знака) в сечении рана нулю.
Полка шпунта – максимально удалённая от нейтральной оси ШС и параллельная ей часть тела шпунта. Полка шпунта (там, где она есть) обычно даёт максимальный вклад в механические характеристики шпунта. Поэтому, обычно, она толще остальных частей шпунта.
Боковой фланец шпунта – часть шпунта, соединяющая полку шпунта и замковый элемент шпунта.

Замковый элемент шпунта – часть шпунта или коннектора, предназначенная для сопряжения (смыкания между собой) ответных частей соседних шпунтовых замковых элементов.

Шпунтовый замок (ШЗ) – часть шпунтовой стены, образованная смыканием между собой пары ответных частей соседних шпунтовых замковых элементов. ШЗ предназначен для образования (монтажа) ШС, уменьшения фильтрации через ШС и передачи нагрузки по ШС. Принципиально все ШЗ можно разделить на три типа: Ларсен (Larsen), «шарик в гнезде» (Ball and socket) и гибридный. ШЗ работает на уменьшение фильтрации при подаче растягивающей, а в некоторых случаях, и сжимающей нагрузки на шпунтовую стену. В ненагруженном состоянии сопрягаемые части замковых элементов соседних шпунтин должны свободно перемещаться относительно друг друга.
REF: В обиходе принято называть замковый элемент шпунта замком!!!

Замок типа Ларсен – геометрическое место точек смыкания сопрягаемых замковых элементов соседних шпунтин с замковыми элементами типа Ларсен, представляющее собой отрезок в сечении, а в трёхмерном пространстве – часть плоскости. Замок типа Ларсен имеет осевую симметрию в трёхмерном пространстве.(ось, полученная пересечением плоскости перпендику-
лярной плоскости сечения замка и плоскостью параллельной плоскости ШС, проходящей через центр масс ШЗ типа Ларсен) Части замка типа Ларсен одновременно находятся и внутри, и снаружи по отношению к геометрическому месту точек смыкания замка. Последнее вызывает дополнительный некомпенсированный крутящий момент в плоскости сечения замка при подаче
нагрузки.
REF: В обиходе принято писать как одну, так и две буквы «с» в названии замка!!!

Замок типа «шарик в гнезде» – геометрическое место точек смыкания сопрягаемых замковых элементов соседних шпунтин с замковыми элементами типа «шарик в гнезде» (далее ВS), представляющее собой пару локальных точек в сечении, а в трёхмерном пространстве – пару отрезков параллельных прямых. Замок типа ВS симметричен относительно плоскости перпендикулярной плоскости сечения, лежащей в плоскости ШС, проходящей через центр масс замка. Это обстоятельство при прочих равных делает замки типа ВS более стойкими к раскрытию зева шпунтового замка (см. результаты испытания на стр.9–10) Одна его часть замка типа ВS (папа) всегда внутри другой его части (мама) по отношению к геометрическому месту точек смыкания замка.

Гибридный шпунтовый замок – остальные типы замков кроме замков типа «шарик в гнезде» и замков типа Ларсен. Гибридный замок, как правило, одновременно обладает признаками и замка типа Ларсен, и замка типа «шарик в гнезде». К гибридному типу относится, например, замок плоского шпунта AS-500, замок малазийского шпунта , замок Piner, замок траншейных шпунтов (см. стр 8 соответственно) и пр.

Зев шпунтового замка – часть ШЗ, удерживающая замок от раскрытия при приложении к ШЗ растягивающего усилия, направленного вдоль оси ШС, либо усилиям, направленным на разрыв замка при погружении.

Угол поворота (Ход) шпунтового замка – максимальный угол, на который возможно повернуть пару шпунтин в собранном состоянии относительно друг друга. Угол поворота (УП) для замков типа Ларсен обычно не превышает 4-5 градусов от оси смыкания. УП для замков типа ВS обычно в интервале +\-10-20 градусов от нейтральной оси замка. УП задаёт минимальное количество целых стандартных шпунтовых свай необходимых для создания ШС стены в виде кольца без дополнительной обработки (сварки, резки) и потери герметичности. Например, из шпунта PZC-18 (Z-профиль, тип замка BS, США) можно создать кольцевую структуру (ШС) из 16 стандартных элементов, а из шпунта AS-500 (плоский шпунт, тип замка – гибридный, Люксембург) — из 80 стандартных элементов.

Коннектор (КН) – часть шпунтовой стены, представляющий собой соединительный элемент (профиль) со шпунтовым замковым элементом, позволяющий соединить между собой отдельные элементы шпунтовой стены (шпунты, балки, трубы, другие профили). Одна часть КН на механическом (шпунтовым замком) или физическом (сварка) уровне соединяется с несущей шпунтовой сваей, а вторая часть механическом образом (шпунтовым замковым элементом) соединяется с ответной частью шпунтовой панели или второго коннектора. Коннекторы используются парами. Часть соединительных элементов создают соединение типа «мама-папа», например с замком типа BS. Некоторые виды коннекторов из-за симметрии своей конструкции могут быть взаимозаменяемыми, т.е. соединение «мама-папа» не образуется.
Это справедливо, например, для замков типа Ларсен. Взаимозаменяемые коннекторы удобнее в производстве – одна номенклатурная позиция. По способу производства металлический КН может быть горячекатаным, экструдированым (горячепрессованным), холодногнутым, холоднокатаным.

Шпунтовая свая, Шпунтовая панель – часть шпунта (тело шпунта), предназначенная для восприятия нагрузки от окружающей среды, удержания грунтов и ограничения фильтрации воды через шпунтовую стену. В теле шпунта сосредоточены инерционные свойства шпунта, которые определяют его механические характеристики: упругий момент сопротивления сечения и момент инерции сечения. Прочностные характеристики шпунта полностью определяются его сечением (геометрической формой), расположением частей сечения относительно нейтральной оси и материалом, из которого он изготовлен.
Толщина стенки ШС определяет долговечность (срок безопасного использования) ШС.

REF: Принципиально различать шпунтовую сваю и шпунтовую панель (юбку) при описании комбинированных стен.

Скорость коррозии ШС – время, за которое в результате окислительных реакций, толщина тела шпунта уменьшается на 1мм. Окисление металлов приводит к образованию плёнки из их оксида и корки из их гидроокиси (хлопья). Для металлических шпунтов без мероприятий антикоррозионной защиты (АКЗ) для первых 1-1,5 мм от поверхности шпунта присущ линейный характер коррозионного утоньшения. Далее процесс коррозии в отсутствии доступа кислорода из окружающей среды затухает. Скорость коррозии ШС непосредственно зависит от материала, из которых изготовлен шпунт; материалов покрытия шпунта; мероприятий АКЗ.
Комбинированные шпунтовые стены (КШС) – шпунтовые стены, состоящие более чем из одного типа повторяющихся элементов. В общем случае повторяющийся элемент КШС выглядит так: несущая свая КШС-коннектор1-шпунтовая панель КШС-коннектор2. К КШС относятся также стены, сформированные из составных коробчатых свай типа BOX (см. стр 7).
КШС обладает заведомо более высокой металлоёмкостью и более высокими прочностными характеристиками по сравнению с обыкновенными ШС. Однако при определённых условиях КШС могут оказаться намного дешевле, чем обычные ШС (см. раздел Трубошпунт).

Несущая свая КШС – элемент, воспринимающий основную нагрузку на ШС. По типу сваи ШС различают трубошпунтовые (ТШ), балочные (БШ), составные сваи типа BOX.
REF: Составные сваи типа BOX ещё называют коробчатыми или В-сваями. ТШ сваи ещё называют О-сваями. Балочные сваи ещё называют Н-сваями. Составные сваи типа BOX – сваи, образованные путём сварки навстречу друг другу нескольких одинаковых шпунтовых элементов.
Шпунтовая панель КШС (юбка) – промежуточные корытные шпунты или пары z-профилей, соединенных с несущей сваей парой коннекторов. Коннектор1 и коннектор2 – пара сопрягаемых со шпунтовой панелью специальных соединительных элементов. ШП КШС может быть короче на 20-40%, чем несущие шпунтовые сваи, что позволяет получить дополнительную экономию материала ШС.

Оформление заказа
Оформление заказа