Технология погружения и виды шпунта Ларсена

Фундамент служит основой здания, а его надежность и прочность определяют длительность эксплуатации всей постройки. Конструкция обязана быть достаточно прочной, чтобы справляться с весом самого здания, а также с дополнительными нагрузками от окружающей обстановки, жильцов и осадков.

Шпунт Ларсена: что это такое и для чего используется

Шпунт Ларсена представляет собой шпунтовую свая, изготовленную в форме металлического профиля, который визуально напоминает желоб с закругленными боковыми краями. Эти края образуют замки, позволяющие соединять шпунты друг с другом, формируя единую шпунтовую стенку. В таком виде шпунты активно используют в строительстве для разделения или укрепления грунтов.

Мы обладаем точной информацией о времени появления шпунта Ларсена и его создателе, в отличие от многих строительных материалов. Он был запатентован в 1910 году главным инженером немецкого города Бремен Трюгве Ларсеном. Это изобретение получило высокую оценку, и после небольшой доработки в 1912 году в Германии начался массовый выпуск шпунта данного типа.

К основным работам, в которых применяется шпунт Ларсена, принадлежат:

• Укрепление стен котлованов. Замок Ларсена применяется для поддержки откосов котлованов и траншей, минимизируя риск обрушения грунта.
• Гидроизоляция котлована. Шпунтовая стенка ограничивает поступление грунтовых вод к основанию здания, таким образом защищая котлован, фундамент или подземные этажи от затопления.
• Гидроизоляция и укрепление береговой линии. Соединенные вместе шпунтовые сваи обладают отличной гидроизоляцией, их применяют для дополнительного укрепления береговой линии.
• Создание гидротехнических сооружений. Данный продукт широко используют при строительстве дамб, плотин и колодцев.
• Укрепление террас и горных склонов. С одной стороны, шпунтовая стенка предохраняет их от обрушения, с другой стороны, может служить дополнительной защитой от обрушений горных пород.
• Укрепление автомобильных и железнодорожных насыпей.
• Возведение тоннелей, шахт, колодцев, коллекторов и скважин.
• Создание временных открытых складов для хранения большого объема сыпучих материалов.

Как видно, замок Ларсена решает множество задач в строительной отрасли. Неудивительно, что спустя более чем столетие своего существования шпунт претерпел изменения и обзавелся разнообразными разновидностями, о которых мы расскажем далее.

Виды шпунта Ларсена

На сегодняшний день шпунт Ларсена представлен широким ассортиментом изделий, которые отличаются друг от друга толщиной боковин и стенок, конструктивными особенностями, составом сплавов и зонами применения. Существуют даже пластиковые шпунты, выполненные из композитных материалов или ПВХ. Основным критерием, по которому шпунт Ларсена группируется, является его сечение. В целом выделяют несколько видов сечения:

• U-образное — классический вариант, напоминающий корыто с закругленными концами. Этот тип сваи был запатентован самим Трюгве Ларсеном в начале XX века.
• Z-образное — отличается от классического варианта наличием только одной боковой стенки, что делает шпунтовую стенку более легкой.
• O-образное — трубчатый шпунт, монтаж которого более сложен, но при этом он обладает высокой прочностью и жесткостью, благодаря чему используется в сложных инженерных проектах.
• I-образное — плоский профиль, предлагающий исключительную прочность и устойчивость при укреплении грунтов.

Изделия различаются не только по сечению, но и по марке. Маркировка шпунтов определяется в первую очередь заводом-изготовителем, поэтому профиль одного и того же сечения может иметь разные марки в зависимости от того, где и кем он был изготовлен. Например, Л5УМ, AU и VL — это марки классического U-образного шпунта, отличающиеся страной производства: первый изготавливается в России, второй — в Люксембурге, третий — в Чехии. Конструктивно профили из разных стран могут как совпадать, так и иметь свои отличительные особенности. Так, чешский и российский варианты идентичны, имеют один размерный ряд и производятся по одной технологии. В то время как люксембургский AU отличается тем, что у него нет модельного ряда, и все изделия этой марки имеют фиксированную ширину в 750 мм.

Виды шпунтов

Существует большое количество различных марок шпунта, которые различаются по параметрам и техническим характеристикам: форме, размерам, весу и металлоемкости. Указанные особенности влияют на способность шпунта принимать нагрузки. Особенность сопротивления нагрузкам является основной характеристикой. Тем не менее, классификация шпунта по различным параметрам все равно существует.

По материалу шпунт может быть металлическим (что является самым распространённым вариантом), железобетонным, пластиковым, деревянным или композитным. Стальные шпунты применяются наиболее широко благодаря высокому сопротивлению нагрузкам.

Металлические шпунты разбиваются на следующие группы по способу производства:

• Горячекатанные. В этом случае шпунт формируется в процессе изготовления из расплавленного металла, то есть отлитая полоса сразу прокатывается до требуемых размеров;
• Холоднодеформированные. Здесь холодная заготовка проходит прокатку через специальный станок;
• Сварные. Эта группа шпунтов получается методом сварки различных частей;
• Прокатно-сварные. Часть элементов изготавливается прокаткой, а другая – сваркой.

Многие производители сегодня предлагают шпунт, обладающий защитным от коррозии покрытием. Такие изделия стоят дороже, поскольку в состав стали вводят медь или цинк.

Шпунт классифицируется по форме сечения на:

• Z-образный;
• Корытообразный;
• Двутавровый;
• Плоский;
• Трубчатый;
• Комбинированный, сочетающий в себе элементы корытообразного и двутаврового профиля.

Шпунт Ларсена Л4

Шпунт Ларсена Л4 является корытообразным изделием, соединённым через замки, выполненные по пазогребневому типу.

Технические характеристики и размерные показатели шпунта Л4 включают:

• монтажная ширина составляет 40 см;
• длина варьируется от 5 до 22 метров;
• высота профиля достигает 204,5 мм;
• толщина стенки в средней части составляет 14,5 мм, в боковинах — 9,5 мм;
• вес квадратного метра шпунта — 185 кг;
• вес одного метра — 74 кг;
• прочность изделия составляет 518 кН на метр длины.

Преимущества выполнения шпунтовых заграждений

Шпунт Ларсена признается наиболее распространенной шпунтовой разновидностью укреплений и характеризуется:

• повышенными показателями прочности и устойчивости к коррозии;
• возможностью многоразового использования;
• простотой монтажа, потому что стенки из профиля можно собрать заранее;
• универсальностью, что позволяет использовать шпунт в различных типах грунта.

Недостатками этой технологии можно считать ограниченную пластичность конструкции и значительный вес шпунта.

Разновидности шпунтов Ларсена

В рамках строительной и гидротехнической сферы в настоящее время применяются различные типы специальных конструкций, которые отличаются по виду профиля и материалу. Шпунт Ларсена изготавливается из металла в форме корытного профиля с гребнем и соединительными желобами с обеих сторон. Конструкция профиля является простой и надежной, что делает шпунтовые стенки эффективными для защиты различных объектов.

В настоящее время существует около десяти видов профилей Ларсена. Наиболее распространены марки Л4, Л5 и Л5-УМ.

Модификация Л4 изготавливается из коррозионностойких сталей методом горячего проката. Один погонный метр этого профиля весит около 74 кг. Шпунты Л4 находят применение при строительстве причалов, дамб и мостов.

Шпунт Ларсена Л5 и его модификация с утолщенным профилем Л5-УМ представляют собой самую популярную разновидность изделия, используемую в наземном строительстве. Вес одного погонного метра достигает 100 кг, при этом конструкции из Л5 и Л5-УМ способны выдерживать значительные нагрузки, что делает их востребованными при строительстве крупных мостов и ограждений котлованов.

Все упомянутые профили подходят для устройства монолитных сооружений, которые должны противостоять природным факторам на протяжении продолжительного времени. Возможность извлечения шпунта Ларсена и повторного его использования значительно снижает расходы строительных организаций на создание ограждений.

Преимущества Л5-УМ

• Прочностные характеристики (упругий момент сопротивления шпунтовой стены длиной 1 метр составляет 3555 см³, что обеспечивает высокие прочностные свойства профилей);
• Универсальность (может устанавливаться в любой тип грунта);
• Доступность (ежемесячно производится и регулярно поставляется в РФ и СНГ);
• Ускоренные темпы строительных работ относительно других технических решений;
• Оборачиваемость — возможность повторного применения (производителем не ограничивается).

Шпунт от компании ЕВРАЗ НТМК широко используется во многих крупных инфраструктурных проектах Российской Федерации и СНГ в качестве постоянной или временной конструкции.

Примеры применения шпунта:

• Берегозащитные стены
• Причальные сооружения
• Доковые сооружения
Строительные объекты на водных путях и водоемах
• Защитные стены
• Опоры мостов
• Звукоизоляционные стенки
• Резервуары для грунтовых вод
• Тоннели
• Котлованы
• Фундаменты
• Укрепление траншей
• Подземные гаражи
• Герметичные коллекторы
• Звукоизоляционные перегородки
• Насосные станции
• Очистные сооружения

Способы погружения шпунта

Методы погружения шпунта подбираются индивидуально на стадии проектирования с учетом особенностей объекта и инженерно-геологических условий.

Существует три основных способа погружения шпунтовых свай:

• Вибропогружение
• Статическое вдавливание
• Динамическая забивка

Вибропогружение считается наиболее распространенным методом. При этом использовании применяются вибропогружатели, которые создают вертикальные колебания, уменьшающие трение грунта по боковым поверхностям шпунта, а также ослабляющие прочность грунта под нижним торцом. Это позволяет шпунту под весом и инерцией самопогружаться в грунт. Основным недостатком этого способа являются избыточные вибрации и шум, что может стать проблемой в условиях плотной городской застройки.

Статическое вдавливание представляет собой метод, при котором шпунт погружается в грунт с помощью специального оборудования, способного самостоятельно перемещаться. Эти установки способны передавать необходимую вдавливающую нагрузку статически, используя собственный вес и дополнительные нагрузки, что позволяет проходить через плотные слои грунта до достижения требуемой несущей способности.

1. Во время выполнения таких работ практически не создаётся шума. Это обусловлено тем, что происходит постепенное вдавливание заранее выбранных конструкций. Процесс допускает выполнение работ в городской черте, а также в вечернее время, что значительно удобно для застройщиков.
2. Данная процедура осуществляется при минимальных нагрузках и отсутствии вибрации. Это позволяет проводить работы в непосредственной близости от разных объектов, включая гидротехнические сооружения, без риска образования микротрещин или дефектов. Таким образом, вероятность разрушения зданий также снижается.
3. Существуют возможности быстрого завершения сложных задач. Выполнение строительных операций в течение суток значительно увеличивает производительность, а технология может быть реализована даже зимой и при любой влажности.

Динамическая забивка осуществляется с использованием молота, характеризующегося массой, высотой сброса и частотой ударов. При забивке шпунта происходит преобразование потенциальной энергии молота в кинетическую энергию удара, что приводит к упругопластическим деформациям грунта и перемещению шпунта в грунте. Часть энергии удара теряется при соударении, колебаниях грунта, деформации шпунта, поэтому лишь часть энергии способствует его перемещению.

• Работа дизель-молотов сопровождается громким шумом.
• Уплотнение почвы происходит под воздействием ударов, поэтому без предварительного лункового бурения не удастся достигнуть значительных глубин.
• Необходим усиленный контроль за качеством работ, поскольку существует риск разрушения замков из-за неправильного центрирования или чрезмерного удара.

В связи с типами грунтов могут применяться комбинированные технологии погружения шпунтовых свай.

Этапы монтажа

Монтаж шпунта может производиться как методом вибропогружения, так и методом вдавливания. В случае с вдавливанием работы выполняются с помощью сваевдавливающей установки, которая зажимает верхнюю часть шпунта и вводит конструкцию в грунт. Этот метод рекомендуется использовать в условиях городской среды, где применение вибропогружателя нецелесообразно.

Тем не менее, наиболее подходящим методом для установки шпунта считается именно вибропогружение. В песчаных и водонасыщенных грунтах, а также в других сложных случаях этот метод оказывается наиболее эффективным. Для монтажа шпунта Ларсена потребуется вибрационное оборудование, которое можно установить на подъемный кран или экскаватор. Для начала необходимо установить шпунт вертикально, зафиксировать его и включить вибрационное оборудование. Специальные замки используются для соединения шпунтов друг с другом.

Этапы демонтажа

Во время строительства фундамента установка шпунта Ларсена позволит защитить грунт от обрушения. Однако после завершения всех работ шпунт можно извлечь из почвы для повторной эксплуатации или продажи. Демонтаж металлоконструкций также выполняется с помощью виброустановки. Применение крана в данном случае вряд ли окажется полезным — повышенное трение грунта делает необходимыми колебания для быстрого извлечения. Во время демонтажа шпунта Ларсена его следует зафиксировать в виброустановке на кране.

После демонтажа важно провести тщательный осмотр установленного шпунта. Если шпунт находился в грунте не очень долго и при демонтажных работах были соблюдены все правила, металлические конструкции сохранят свои геометрические размеры и эксплуатационные характеристики. Поэтому их можно будет повторно использовать или выгодно продать. В нашей компании вы можете:

• Заказать погружение шпунта Ларсена.
• Заказать извлечение шпунта Ларсена (в том числе с последующим выкупом).
• Арендовать шпунт Ларсена.
• Купить шпунт Ларсена по выгодной цене.