ШПУНТОВАЯ СТЕНА
PILING WALL

Изобретение относится к области строительства, преимущественно к гидротехническим сооружениям, и может быть использовано при возведении причальных и подпорных стенок на грунтах, допускающих забивку шпунтов и свай, а также подпорных стенок в промышленном и гражданском строительстве.
Известна шпунтовая стена, включающая сборные элементы волнообразного в плане профиля, каждый из которых имеет полки, расположенные по разные стороны от продольной оси стены и соединенные между собой наклонными стенками, при этом профили на свободных концах снабжены замковым элементом (патент РФ №2151236, МПК E02D 5/08, 2000 г.).
Недостатками известного устройства являются значительная трудоемкость изготовления специальных профилей для сборки стены, недостаточная прочность и жесткость плоских стенок.
Известна шпунтовая стена, включающая трубы, снабженные приваренными снаружи к боковым стенкам труб универсальными плоскими замками с шарнирным зацеплением между собой (см. ТУ 5264-002-13512256-2008. Шпунт трубчатый сварной).
Недостатками известного устройства являются значительные металлоемкость, трудоемкость изготовления замковых элементов, монтажа, а также недостаточная жесткость и прочность стены в районе замкового соединения.
Известна шпунтовая стена, включающая шпунтовые сваи, выполненные в виде цилиндрических сегментов, вырезанных из труб, охватывающий и охватываемый замковые элементы (см. патент РФ №2181813, МПК E02D 5/02, 2001 г.), который принят за прототип.
Выполнение свай шпунтовой стены в виде цилиндрических сегментов труб позволяет снизить трудоемкость изготовления, металлоемкость.
Недостатком известного устройства является значительная трудоемкость изготовления в связи с большим числом усиливающих конструкцию сварных швов.
Целью предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости изготовления шпунтовой стены при сохранении прочности и жесткости конструкции.
Технический результат достигается тем, что в шпунтовой стене, состоящей из свай, выполненных в виде цилиндрических сегментов труб, охватываемой и охватывающей, замковых элементов, установленных на концевых участках свай, расположенных выпуклой стороной в одну сторону с возможностью взаимодействия наружными торцевыми участками, согласно техническому решению охватывающий элемент замка выполнен в виде многогранного или криволинейного незамкнутого открытого профиля и установлен с охватом концевых участков смежных свай и с образованием как минимум одного сквозного незамкнутого проема, образованного между внутренней поверхностью охватывающего элемента и поверхностью свай.
В шпунтовой стене одна свая и охватывающий элемент в периферийной их зоне жестко соединены между собой, а охватываемый элемент, выполненный ответно проему, жестко соединен со смежной сваей и размещен в проеме.
В шпунтовой стене охватывающий замковый элемент выполнен в виде уголка с острым углом.
В шпунтовой стене уголок расположен с возможностью взаимодействия с торцом смежного сегмента, а охватываемый элемент выполнен в виде пластины.
В шпунтовой стене охватываемый элемент выполнен в виде уголка, подобного охватывающему уголку.
В шпунтовой стене охватывающий и охватываемый уголки выполнены с прямым углом, при этом охватываемый уголок со сваей закреплен с образованием замкнутой полости.
В шпунтовой стене охватывающий элемент выполнен в виде сегмента трубы, а охватываемый элемент - в виде сплошного круглого цилиндра или трубы.
В шпунтовой стене охватываемый элемент выполнен в виде сегмента трубы.
В шпунтовой стене один торец охватываемого элемента жестко соединен со сваей с образованием гарантированного зазора между другим торцом и поверхностью свая.
В шпунтовой стене охватываемый элемент снабжен упругим элементом с возможностью его взаимодействия с внутренней поверхностью охватывающего элемента.
В шпунтовой стене охватывающий элемент замка выполнен симметричным и установлен с возможностью осевого перемещения относительно свай с образованием двух сквозных продольных проемов, в которых размещены охватываемые элементы, соединенные со сваями.
Охватывающий элемент замка выполнен в виде равнобокой трапеции без малого основания, а охватываемые элементы - в виде уголков ответно сквозным проемам.
В шпунтовой стене охватывающий элемент снабжен жестко связанной с ним утолщенной в периферийной части разделительной пластиной, расположенной в плоскости симметрии охватывающего элемента с возможностью взаимодействия утолщенной части пластины со сваями.
Охватывающий элемент замка выполнен в виде сегмента трубы с радиальным углом более 180°.
В шпунтовой стене охватывающий элемент выполнен в виде соединенных по основаниям уголков.
Охватывающий элемент выполнен в виде прямоугольной (квадратной) трубы с одним разрезанным ребром с частью смежных граней.
В шпунтовой стене разделительная пластина выполнена в виде сдвоенной пластины с образованием замкнутого продольного выпуклого профиля в периферийной части.
Охватывающий элемент выполнен в виде двурогового крюка в плане.
В шпунтовой стене утолщение периферийной части разделительной пластины выполнено из упругого материала.
Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями по сравнению с известными решениями, а именно:
- концевые периферийные участки свай, выполненных в виде цилиндрических сегментов, выполняют также функции замка благодаря взаимодействию концевых участков свай между собой и их охвата охватывающим элементом;
- охватывающие замковые элементы, выполненные в виде цилиндрического сегмента или из двух уголков, охватывают также концевые элементы свай;
- охватывающий элемент замка может быть выполнен с возможностью перемещения относительно свай.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.
На фиг.1 и 2 представлена схема шпунтовой стены (вид сверху) с охватывающим элементом в виде уголка (соединение смежных свай).
На фиг.3 - вид спереди на шпунтовую стену.
На фиг.4-6 - варианты исполнения замковых элементов в виде сегментов труб.
На фиг.7 - узел А на фиг.6.
На фиг.8 и 9 - вариант исполнения замковых элементов в виде стандартных уголков.
На фиг.10-13 - варианты исполнения охватывающего элемента в виде равнобокой трапеции без малого основания.
На фиг.14 - вариант исполнения охватывающего замкового элемента в виде сегмента трубы.
На фиг.15 - узел Г на фиг.14.
На фиг.16-17 - варианты исполнения охватывающего замкового элемента в виде спаренных уголков и разрезной трубы прямоугольного (квадратного) сечения.
На фиг.18-23 - варианты выполнения охватывающего замкового элемента с центральным разделительным элементом.
Шпунтовая стена включает смежные сваи 1 и 2 (фиг.1 и 2), выполненные в виде цилиндрических сегментов с радиальным углом не более 180 градусов, вырезанных из круглых труб по линиям, параллельным осям труб (фиг.3), охватывающий элемент 3, выполненный, например, в виде уголка с острым углом, который приварен, например, к свае 1 с возможностью взаимодействия одной грани уголка с торцом смежного сегмента 2, охватом концевых участков свай 1 и 2 и с образованием сквозного проема 4.
Охватываемый элемент 5 (фиг.1) выполнен, например, в виде пластины, приваренной к свае 2 параллельно основанию уголка 3, или уголка, подобного охватывающему уголку 3 (фиг.2).
Охватывающий элемент 3 (фиг.4 и 5) может быть выполнен в виде цилиндрического сегмента, приваренного к торцу сваи 1 с охватом концевых участков свай 1, 2 и образованием сквозного продольного проема 4. Охватываемый элемент 5 размещен в сквозном проеме 4 и может быть выполнен в виде сплошного круглого цилиндра, или трубы (фиг.4), или цилиндрического сегмента, приваренного к периферийной части свая 2.
Охватываемый элемент 4 (фиг.6, 7) может быть приварен к свае 2 только по одному торцу с образованием зазора (не указан) между ним и поверхностью свая 2.
Охватывающий 3 и охватываемый 5 элементы (фиг.8 и 9) могут быть выполнены в виде стандартных уголков. При этом охватываемый уголок 5 со сваей 2 закреплен с образованием замкнутой полости (не указан).
Охватывающий элемент 6 (фиг.10 и 11) может быть выполнен, например, в виде равнобокой трапеции без малого основания и установлен с возможностью осевого перемещения относительно свай 1 и 2 с охватом взаимодействующих периферийных участков свай 1 и 2. При взаимном расположении свай 1, 2 и охватывающего элемента 6 образованы два сквозных продольных проема 7 и 8. Охватываемые элементы 9 и 10 выполнены ответно проемам 7 и 8, например в виде уголков.
Охватывающий элемент 6 (фиг.12) снабжен разделительным элементом 11, выполненным, например, в виде пластины, приваренной перпендикулярно к середине большого основания. Пластина 11 в периферийной части выполнена с утолщением с возможностью взаимодействия со сваями 1 и 2.
Разделительный элемент 11 (фиг.13) в периферийной части может быть снабжен протектором 12 из упругого материала с образованием утолщения.
Охватывающий элемент 6 (фиг.14 и 15) может быть выполнен в виде цилиндрического сегмента с радиальным углом больше 180°, а разделительный элемент 11, снабженный, например, протектором 12, установлен по оси симметрии элемента 6 с образованием «Э» образного охватывающего элемента.
Охватывающий элемент 6 (фиг.16) может быть выполнен составным из двух стандартных уголков 13 и 14. Охватываемые элементы 9 и 10 выполнены ответно образованным двум сквозным продольным проемам 7 и 8 в виде стандартных уголков.
Охватывающий элемент 6 замка (фиг.17) может быть выполнен в виде прямоугольной (квадратной) трубы, одно ребро которого с частью смежных граней срезаны с образованием сквозного продольного паза 15.
Разделительный элемент 16 (фиг.18) может быть выполнен в виде сдвоенной пластины с образованием продольного замкнутого выпуклого профиля 17 с проемом в периферийной части.
Охватывающий элемент 18 (фиг.19) может быть выполнен за одно целое с разделительным элементом в виде двурогового крюка в плане.
Охватывающий элемент 6 (фиг.20), выполненный, например, в виде разрезной квадратной трубы, может быть также снабжен разделительной пластиной 11 с протектором 12, выполненным из упругого материала.
На профиль 17 (фиг.21) охватывающего элемента 18, выполненного в виде двухрогового крюка в плане, может быть надет протектор 19, выполненный в виде цилиндрического сегмента.
Периферийные части свай 1 и 2, образующие проемы 7 и 8 (фиг.22), могут быть снабжены также охватываемыми элементами 9 и 10, жестко соединенными со сваями 1 и 2.
Нижняя часть охватывающего элемента 18 (фиг.23), выполненного в виде двухрогового крюка в плане, может быть выполнена в виде треугольного в плане профиля с образованием сквозных проемов треугольной формы.
Монтаж и эксплуатация шпунтовой стены осуществляются следующим образом.
Сваи 1 и 2 (фиг.1-3) вдавливаются последовательно, предварительно размещая охватываемый элемент 5 в сквозной продольный проем 4. Взаимное расположение охватывающего 3, охватываемого 5 элементов и свай 1 и 2 позволяет сохранить надежное соединение смежных свай 1 и 2 как при монтаже, так и при эксплуатации.
Монтаж и работа шпунтовой стены, представленной на фиг.4-7, аналогичны ранее описанным. При приварке только одного торца охватываемого сегмента 3 (фиг.6 и 7) к свае 2 замок стены позволяет компенсировать имеющиеся допуски на размеры конструкции замка и свай 1 и 2.
Выполнение замковых элементов из стандартных уголков 3 и 5 (фиг.8 и 9) позволяет существенно снизить трудоемкость изготовления свай 1 и 2, а также повысить прочность и жесткость шпунтовой стены благодаря возможности оптимального согласования параметром свай и элементов замка.
Выполнение охватывающего элемента 6 (фиг.10-15) подвижным относительно свай 1 и 2 в осевом направлении существенно упрощает изготовление свай, а также снижает трудоемкость их вдавливания. Оснащение охватывающего элемента 6 разделительной пластиной 11 с утолщенной периферийной частью существенно повышает жесткость и точность взаимного расположения свай 1 и 2.
Выполнение утолщенной части пластины 11 в виде протектора 12 (фиг.13) из упругого материала обеспечивает герметичность стыка между сваями 1 и 2.
Выполнение охватывающего элемента 6 в виде цилиндрического сегмента с радиальным углом более 180° (фиг.14 и 15) упрощает конструкцию элемента и повышает жесткость и прочность замкового соединения благодаря оптимальному согласованию параметров охватывающего элемента 6 и свай 1 и 2. Выполнение утолщенной части разделительной пластины 11 протектором 12 обеспечивает герметичность шпунтовой стены, полное взаимодействие замка со сваями 1 и 2.
Выполнение охватывающего элемента 6 из стандартных уголков 13 и 14 (фиг.16) или из трубы прямоугольного (квадратного) сечения (фиг.17) упрощает конструкцию, и позволяет изготовить шпунтовую стену из стандартных профилей.
Выполнение разделительной пластины 11 в виде сдвоенной пластины (фиг.19) с образованием замкнутого продольного выпуклого профиля 17 повышает упругие свойства замка.
Выполнение охватывающего элемента 18 в виде двурогового крюка в плане упрощает конструкцию замка, до минимума снижает объем сварочных работ, за счет упругой деформации замка компенсируются допуски на изготовление свай и замка, обеспечивается надежное соединение свай 1и2.
Оснащение профиля 17 разделительной пластины 18 (фиг.21 и 23) или 11 (фиг.20 и 22) протектором 19 или 12 соответственно из упругого материала позволяет обеспечить герметичность стыка между сваями 1 и 2.
Таким образом, предлагаемая конструкция шпунтовой стены из свай, выполненных из цилиндрических сегментов труб при минимальном числе комплектующих элементов на 2 сваи (от 4 до 6 элементов) и сварных швов (от 2 до 5 швов) позволяет повысить прочность и жесткость шпунтовой стены, включая замковые элементы, снизить трудоемкость вдавливания.