Что такое шпунт Ларсена и где он применяется, виды

Содержание

• Что представляет собой шпунт Ларсена
• Для чего нужен шпунт Ларсена
• Основные виды шпунта Ларсена
• Сравнение основных профилей
• Как выбирают шпунт по нагрузке
• Почему длина шпунта не равна глубине котлована
• Шпунт для котлованов
• Временный и постоянный шпунт
• Как выбрать шпунт Ларсена
• Рекомендуемые товары

При строительстве котлованов, причалов, набережных, гидротехнических сооружений и других объектов, где необходимо удерживать грунт или ограничить поступление воды, применяют шпунтовые конструкции. Одним из наиболее распространенных решений является шпунт Ларсена — металлический профиль с замковыми соединениями по краям.

Отдельные шпунты соединяются между собой через замки и образуют практически непрерывную металлическую стену. Такая конструкция способна воспринимать давление грунта, воды и дополнительные нагрузки, возникающие рядом с котлованом или сооружением.

Шпунтовые профили используются как для временных ограждений, которые после завершения строительных работ можно извлечь, так и для постоянных сооружений. Конкретный вариант выбирают с учетом глубины котлована, характеристик грунта, уровня грунтовых вод, нагрузок и требований проекта.

Что представляет собой шпунт Ларсена

Шпунт Ларсена представляет собой стальной профиль специальной формы с продольными замками. При монтаже один элемент соединяется с другим, после чего формируется единая шпунтовая стенка.

Конструкция профиля обеспечивает не только соединение соседних элементов, но и необходимую жесткость стены. В зависимости от типа шпунта отличаются высота профиля, ширина, толщина стенок, масса и геометрические характеристики сечения.

Например, шпунт Л5-УМ имеет ширину между центрами замков 506 мм, толщину боковых стенок 11 мм и толщину полки 23 мм. Масса составляет около 113,8 кг/м, а момент инерции стены — около 76 509 см⁴/м.

Эти параметры показывают, что шпунт — это не просто лист металла с замком. Форма профиля специально рассчитана на работу под значительными изгибающими нагрузками.

Для чего нужен шпунт Ларсена

Основная задача шпунтовой стенки — удерживать грунт и воспринимать давление окружающей среды.

Например, при строительстве подземной части здания необходимо разработать котлован глубиной 6–8 м. Сделать пологий откос может быть невозможно из-за ограниченной площади участка или расположенных рядом зданий.

В такой ситуации по периметру будущего котлована устанавливают шпунт. После погружения профилей производится разработка грунта внутри ограждения.

Шпунт применяется для:

• ограждения строительных котлованов;
• укрепления берегов;
• строительства причалов и набережных;
• устройства временных перемычек;
• защиты траншей;
• строительства гидротехнических сооружений;
• укрепления откосов;
• устройства подпорных стен;
• защиты территории от перемещения грунта и воды.

При необходимости шпунтовая стенка усиливается распорками или анкерными системами.

Как работает шпунтовая стенка

После погружения профилей грунт с одной стороны оказывает боковое давление на стену. Если с другой стороны выполняется разработка котлована, возникает перепад давления, который должен воспринимать шпунтовый профиль.

При наличии грунтовых вод появляется дополнительное гидростатическое давление.

Часть профиля находится в зоне котлована, а нижняя часть заглубляется в грунт. Именно заглубленная часть обеспечивает устойчивость стены и препятствует ее смещению.

Поэтому длина шпунта не равна глубине котлована. Если необходимо сделать котлован глубиной 6 м, профиль длиной ровно 6 м может оказаться недостаточным. Дополнительная длина требуется для заглубления в грунт.

Конкретная глубина заделки определяется расчетом с учетом типа грунта, нагрузки и уровня воды.

Из чего состоит система шпунтового ограждения

Сам шпунт является основным элементом, но на сложных объектах конструкция может включать дополнительные детали.

В зависимости от проекта применяются:

• шпунтовые профили;
• направляющие балки;
• обвязочные конструкции;
• распорки;
• анкеры;
• подкосы;
• крепежные элементы.

Для неглубоких котлованов иногда достаточно самой шпунтовой стенки с необходимым заглублением.

При увеличении глубины котлована горизонтальное давление возрастает, поэтому стенку приходится дополнительно раскреплять. Распорки устанавливаются внутри котлована, а анкерные системы позволяют передавать часть нагрузки в окружающий грунт.

Основные виды шпунта Ларсена

На практике применяются различные типы и профили шпунта. Они отличаются геометрией, массой, жесткостью и моментом сопротивления.

В этой статье рассмотрим четыре профиля, которые используются для разных инженерных задач:

Л5-УМ, AZ13-770, GU22N и VL606F.

Несмотря на общее назначение, эти профили нельзя считать полностью взаимозаменяемыми. Их характеристики отличаются, поэтому конкретный вариант выбирают по расчету.

Шпунт Л5-УМ

Л5-УМ — усиленный российский профиль шпунта. Профиль применяется в строительстве котлованов, гидротехнических сооружений, причалов, набережных, подпорных и противофильтрационных стен.

Основные характеристики профиля включают расстояние между центрами замков 506 мм, толщину боковой стенки 11 мм и толщину полки 23 мм. Масса одного погонного метра составляет около 113,8 кг.

Для стены момент сопротивления составляет примерно 3555 см³/м, а момент инерции — около 76 509 см⁴/м.

Такие характеристики позволяют использовать Л5-УМ на объектах, где к жесткости шпунтовой стенки предъявляются повышенные требования.

Профиль может производиться из сталей различных классов прочности, в том числе 240, 270, 320 и 355, а также соответствующих марок по российским нормативным документам.

Длина Л5-УМ может составлять от 6 до 24 м, что позволяет применять его как при сравнительно небольших, так и при глубоких строительных выемках.

Шпунт AZ13-770

AZ13-770 относится к горячекатаным шпунтовым профилям серии AZ. Ширина профиля 770 мм и высота около 344 мм.

Для стены масса составляет примерно 98,8 кг/м², момент инерции — около 22 360 см⁴/м, а упругий момент сопротивления — около 1300 см³/м.

Одной из особенностей AZ13-770 является относительно большая ширина одного элемента. Это позволяет формировать шпунтовую стенку с меньшим количеством элементов на единицу длины по сравнению с более узкими профилями.

Например, при ширине 770 мм для формирования стены длиной 10 м теоретически потребуется около:

10 / 0,77 ≈ 13 профилей.

Фактическое количество зависит от схемы соединения и проектных условий.

AZ13-770 может применяться в котлованах, подпорных конструкциях, портовых и гидротехнических сооружениях. Конкретная область использования определяется расчетными характеристиками.

Шпунт GU22N

GU22N относится к U-образным шпунтовым профилям серии GU.

Для стены шириной 600 мм масса составляет около 143,6 кг/м², момент инерции около 49 460 см⁴/м и упругий момент сопротивления около 2200 см³/м.

Профиль имеет высоту около 450 мм, толщину полки 12,1 мм и толщину стенки 9,5 мм.

GU22N отличается от AZ13-770 не только внешней формой, но и расчетными характеристиками сечения. Поэтому при выборе между этими профилями нельзя ориентироваться только на массу или ширину.

Для проекта важны момент инерции, момент сопротивления, схема работы стены и расчетная нагрузка.

GU22N может применяться для подпорных стен, котлованов, причальных сооружений и других объектов, где требуется достаточно жесткая шпунтовая конструкция.

Шпунт VL606F

VL606F относится профилям типа VL и используется как вариант шпунтового решения для устройства ограждающих конструкций.

При выборе этого профиля необходимо учитывать конкретное исполнение и техническую документацию поставщика, поскольку обозначение VL606 может встречаться в разных каталогах и модификациях. Для расчета нельзя автоматически переносить характеристики одного профиля VL606 на другую модификацию.

Шпунты VL606 относится к достаточно массивным U-образным шпунтовым профилям. Для близкого профиля VL606 в технических каталогах встречаются параметры порядка 600 мм по ширине и 430 мм по высоте, а масса и момент сопротивления зависят от исполнения и толщины элементов.

Поэтому при заказе VL606F важно запросить именно паспорт или сортамент конкретного производителя и проверить:

• толщину стенки;
• толщину полки;
• массу одного метра;
• момент инерции;
• момент сопротивления;
• класс стали;
• характеристики замкового соединения.

Это особенно важно для ответственных конструкций, где расчет выполняется по конкретному сечению.

Сравнение основных профилей

Условно характеристики рассмотренных профилей можно представить следующим образом:

При этом нельзя сказать, что один профиль всегда лучше другого. Для одного объекта решающим фактором будет момент сопротивления, для другого — масса стены, для третьего — возможность погружения в конкретный грунт.

Как выбирают шпунт по нагрузке

Основным параметром при выборе является расчетная нагрузка.

На шпунтовую стенку может воздействовать давление грунта, вода, транспортные нагрузки, здания и сооружения, расположенные рядом с котлованом, а также строительная техника.

Например, если рядом с котлованом проходит автомобильная дорога, нагрузка от транспорта передается через грунт и увеличивает боковое давление.

Если рядом работает тяжелый кран, необходимо учитывать его положение и передаваемую на грунт нагрузку.

Поэтому котлован глубиной 6 м на свободной площадке и котлован такой же глубины рядом с существующим зданием могут потребовать совершенно разных шпунтовых решений.

Почему важен момент сопротивления

Один из главных параметров шпунтового профиля — момент сопротивления.

Он характеризует способность сечения воспринимать изгибающий момент.

Чем больше момент сопротивления, тем большую изгибающую нагрузку может воспринимать профиль при прочих равных условиях.

Например, у Л5-УМ момент сопротивления стены составляет около 3555 см³/м, тогда как у AZ13-770 — около 1300 см³/м, а у GU22N — около 2200 см³/м.

Но эти цифры нельзя использовать как прямой рейтинг профилей. Профили имеют разную геометрию, массу, ширину стены и другие характеристики. Кроме того, реальная несущая способность зависит от схемы закрепления и условий работы конструкции.

Поэтому момент сопротивления — один из параметров расчета, а не самостоятельный критерий выбора.

Почему важен момент инерции

Момент инерции характеризует жесткость сечения и связан со способностью конструкции сопротивляться деформации.

Например, для Л5-УМ момент инерции стены составляет около 76 509 см⁴/м, для GU22N — около 49 460 см⁴/м, а для AZ13-770 — около 22 360 см⁴/м.

Чем выше этот показатель, тем выше жесткость профиля при прочих равных условиях.

Это особенно важно для глубоких котлованов, где чрезмерные перемещения шпунтовой стены могут привести к осадке окружающего грунта и повреждению близлежащих сооружений.

Почему длина шпунта не равна глубине котлована

Это одна из наиболее распространенных ошибок при выборе.

Если глубина котлована составляет 6 м, нельзя просто заказать шпунт длиной 6 м.

Часть профиля должна находиться ниже дна котлована и обеспечивать устойчивость стены.

Предположим, проектом требуется заглубить шпунт еще на 5 м. Тогда ориентировочная длина элемента составит:

6 + 5 = 11 м.

Фактическая глубина заглубления определяется расчетом. Она зависит от грунта, нагрузки, уровня воды и схемы закрепления.

Поэтому длина профиля является результатом расчета, а не просто суммой глубины котлована.

Шпунт для котлованов

Одно из основных направлений применения — устройство ограждений котлованов.

Особенно востребованы шпунтовые конструкции в городской застройке, где мало свободного пространства.

Представим участок шириной 20 м, на котором необходимо построить подземный паркинг. Если глубина котлована составляет 7 м, устройство обычных откосов может потребовать значительного расширения строительной площадки.

Шпунтовая стенка позволяет ограничить размеры котлована и работать в более стесненных условиях.

При увеличении глубины может использоваться система распорок или анкеров.

Шпунт рядом с существующими зданиями

При строительстве рядом с существующими зданиями задача усложняется.

Необходимо ограничить горизонтальные перемещения шпунтовой стенки и связанное с ними перемещение грунта.

Если грунт возле фундамента существующего здания начнет перемещаться в сторону котлована, это может привести к осадке или деформации сооружения.

Поэтому для таких объектов большое значение имеют жесткость шпунта, глубина его погружения, схема распорок и технология разработки грунта.

Нельзя выбирать профиль только по его массе. В некоторых случаях более жесткий профиль позволяет лучше контролировать деформации окружающего грунта.

Шпунт в гидротехническом строительстве

Шпунтовые стенки широко применяются в строительстве объектов, связанных с водой.

Это могут быть причалы, набережные, портовые сооружения, берегоукрепления и временные перемычки.

Здесь шпунт испытывает давление грунта и воды одновременно.

Например, при разнице уровней воды по обе стороны стенки возникает дополнительное гидростатическое давление.

Для гидротехнических объектов также важна устойчивость замковых соединений и долговечность металла.

Если шпунт используется как постоянная часть сооружения, дополнительно оценивается коррозионное воздействие.

Шпунт для траншей

Шпунтовые профили применяются при прокладке трубопроводов, кабелей и других инженерных коммуникаций.

Если траншея имеет значительную глубину, а грунт недостаточно устойчив, существует риск обрушения стенок.

Шпунтовое ограждение позволяет создать более безопасную рабочую зону и ограничить перемещение грунта.

Особенно полезно такое решение в условиях плотной городской застройки или при наличии рядом дорог и инженерных коммуникаций.

Временный и постоянный шпунт

По сроку эксплуатации шпунтовые конструкции можно разделить на временные и постоянные.

Временный шпунт устанавливают на период строительства. После завершения работ его можно извлечь и при подходящем состоянии использовать повторно.

Это позволяет снизить стоимость проекта.

Например, если шпунтовое ограждение используется только на время разработки котлована, приобретение нового профиля с последующим обратным выкупом или повторным использованием может оказаться экономически выгоднее постоянного решения.

Постоянный шпунт остается частью сооружения. В этом случае особое внимание уделяется коррозионной стойкости и долговечности.

Как погружают шпунт

Для погружения шпунта используются специальные механизмы.

Один из наиболее распространенных методов — вибропогружение. Вибропогружатель создает вертикальные колебания, которые снижают сопротивление грунта и позволяют профилю постепенно погружаться.

В плотных грунтах может потребоваться другая технология.

Выбор метода зависит от типа грунта, длины профиля, его массы и требований к уровню вибрации.

В городской застройке этот вопрос особенно важен. При сильной вибрации необходимо оценивать ее влияние на соседние здания и инженерные коммуникации.

Как влияет грунт на выбор шпунта

Грунт является одним из основных факторов расчета.

Песок, глина, суглинок, насыпной грунт и грунты с включениями имеют разные характеристики.

В плотном грунте погружение может потребовать значительных усилий. В слабом грунте профиль погружается легче, но при этом может потребоваться большее заглубление для обеспечения устойчивости.

Поэтому до проектирования шпунтового ограждения проводят инженерно-геологические исследования.

Без информации о грунте невозможно корректно определить необходимую длину и тип профиля.

Как выбрать шпунт Ларсена

При выборе конкретного профиля необходимо учитывать:

• глубину котлована;
• тип и характеристики грунта;
• уровень грунтовых вод;
• нагрузки рядом с ограждением;
• необходимую глубину заглубления;
• момент сопротивления;
• момент инерции;
• массу профиля;
• длину шпунта;
• технологию погружения;
• возможность повторного использования.

Например, для глубокого котлована рядом с существующим зданием может потребоваться более жесткий профиль, даже если более легкий вариант формально выдерживает расчетную нагрузку.

Причина в том, что для такого объекта важны не только прочность, но и ограничение деформаций.

Что проверить перед покупкой

Перед заказом шпунта необходимо запросить техническую документацию на конкретный профиль.

Проверяют:

• марку и класс стали;
• размеры профиля;
• толщину стенок;
• массу;
• момент сопротивления;
• момент инерции;
• длину;
• характеристики замка;
• нормативный документ;
• состояние поверхности.

Если приобретается бывший в употреблении шпунт, дополнительно проверяют степень коррозии, изгибы, вмятины и состояние замков.

Поврежденный замок может существенно усложнить монтаж даже в том случае, если основная часть профиля сохранила необходимую прочность.

Новый или б/у шпунт

Для временных конструкций часто рассматривается возможность использования бывшего в употреблении шпунта.

Основное преимущество — снижение стоимости материала.

Но экономия оправдана только после проверки состояния профиля.

Например, если шпунт имеет значительную деформацию замка, его погружение может потребовать дополнительных операций. В результате первоначальная экономия на покупке будет частично потеряна при монтаже.

Поэтому б/у шпунт необходимо оценивать не только по цене за тонну, но и по пригодности для конкретного объекта.

Как снизить стоимость шпунтового ограждения

Экономия возможна не только за счет выбора более дешевого профиля.

Можно оптимизировать длину элементов, схему распорок, количество уровней крепления и возможность повторного использования.

Например, если после расчета для временного ограждения подходит профиль массой 100 кг/м, нет смысла без необходимости использовать профиль массой 140 кг/м.

При длине 12 м разница составит:

40 × 12 = 480 кг на один элемент.

Если в ограждении используется 100 таких элементов, дополнительный расход составит:

480 × 100 = 48 000 кг, или 48 т.

Это уже существенная разница не только в стоимости металла, но и в транспортировке и погружении.

Поэтому оптимальный профиль определяется не по принципу максимальной массы, а по соответствию расчетным требованиям.

Шпунт Ларсена представляет собой стальной профиль с замковыми соединениями, который позволяет создавать непрерывные стены для удержания грунта и ограничения воздействия воды. Такие конструкции применяются при строительстве котлованов, траншей, набережных, причалов, гидротехнических объектов и подпорных сооружений.

Среди востребованных профилей можно выделить Л5-УМ, AZ13-770, GU22N и VL606F. Они отличаются геометрией, шириной, массой, моментом сопротивления и жесткостью. Например, Л5-УМ имеет массу около 113,8 кг/м и момент сопротивления стены около 3555 см³/м, AZ13-770 — ширину 770 мм и момент сопротивления около 1300 см³/м, а GU22N — ширину 600 мм и момент сопротивления около 2200 см³/м.

При выборе важно учитывать не только характеристики самого профиля, но и глубину котлована, свойства грунта, уровень воды, нагрузку от зданий и техники, необходимую глубину заглубления и способ погружения.

Более тяжелый шпунт не всегда является лучшим решением. Если профиль имеет избыточную металлоемкость, стоимость материала, транспортировки и монтажа возрастает. В то же время чрезмерная экономия может привести к недостаточной жесткости или несущей способности.

Поэтому шпунт Ларсена необходимо выбирать по расчету. Правильно подобранный профиль позволяет получить устойчивое ограждение, контролировать деформации грунта и одновременно избежать неоправданного расхода металла.

Рекомендуемые товары

Шпунт Ларсена Л5

Шпунт Ларсена AZ

Шпунт Ларсена