ШПУНТОВАЯ СТЕНКА

Полезная модель относится к гидротехнике и может быть использована при строительстве причалов, шлюзов, плотин, доковых сооружений, швартовых палов, опор мостов; возведении подпорных стен; берегоукреплении, водоприемных и водоотводящих сооружениях; очистных сооружений, коллекторов, тоннелей, подземных сооружений, кольцевых замкнутых и незамкнутых структур, ограждений; при обустройстве котлованов, откосов, фундаментов, стен траншей.
Известны системы стальных двутавровых стен, производства компании Arcelor [1, 2], в которых используют специальные двутавровые и Z-образные шпунты для формирования жесткой стенки, которая необходима для удерживания большой нагрузки. Известна шпунтовая стенка производства компании Arcelor [3], состоящая из двутавровых профилей с замками, между которыми установлены шпунтовые профили с замковыми соединениями, отличающаяся тем, что несущая свая выполнена в виде сварного или горячекатаного Т-образного профиля (тавра), на свободном конце которого закреплен сварным соединением плоский или U-образный шпунтовый профиль холодного или горячего проката с замками на концах. Решение выбрано за прототип.
Эта и вышеуказанные шпунтовые стенки имеют ограничения по размерам форм привязанных к прокатным типоразмерам. Имеет много специальных горячепрессованных замков-коннекторов, что делает ее изготовление более сложным и дорогим процессом. Каждый коннектор имеет две замковые части, что ухудшает противофильтрационный свойства шпунтовой стены. Имеет одинаковую толщину полок, что приводит к утяжелению веса конструкции и увеличению расхода материала. Специальная несущая балка ограниченных типоразмеров имеет специальные выступы или выемки, что резко увеличивает ее стоимость.
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков прототипа.
2
Технический результат заявленной полезной модели состоит в отсутствие любых промежуточных коннекторов, что резко снижает себестоимость 1 м стены, удешевляет работы по забивке, уменьшает фильтрацию; относительно простом сварочном производстве; давальческое сырье для шпунтовой стенки есть всегда; в возможности замены многих комбинированных систем; удобстве бетонирования или засыпания пространства от нейтральной оси стены до передней линии анкерных полок; идеальности при использовании шпунтовой стенки в случае сползания склона, или вязкой болотистой подосновы; шпунтовая стенка обладает высоким коэффициентом полезности, превосходящим аналогичный показатель для трубошпунтовых стен; возможность комбинировать бесчисленное количество свай со всем рядом классических корытных шпунтов, существующих в мире; балочную сваю всегда можно изготовить нужной длины, не состыковывая ее, как трубный шпунт.
Указанный технический результат достигается за счет того, что шпунтовая стенка, состоящая из несущих шпунтовых свай, имеющая несущие сваи из спецпрофиля, корытообразного или плоского шпунта, отличающаяся тем, что каждая несущая свая представляет собой спецпрофиль, имеющий площадки на концах, который приварен этими площадками вдоль внешней части полки корытного или плоского шпунта, причем корытообразный или плоский шпунт на концах содержат замки, а шпунтовая стенка выстроена таким образом, что положение каждой из соседних несущих свай со спецпрофилями, имеющими площадки на концах, относительно другой соседней выполнено либо навстречу, либо в шахматном порядке, либо параллельно с использованием промежуточных шпунтовых свай между несущими сваями или без такового.
Шпунтовая стенка предпочтительно содержит промежуточные шпунтовые сваи, которые выполнены с сопрягаемыми к шпунту несущей сваи замками.
Технический результат обеспечивается тем, что замки г/к шпунтов находятся на нейтральной оси, поэтому они в большей степени защищены от так называемых горизонтальных нагрузок (например, торошения льда, ледяных полей, цунами, сильных течений и т.д.), а кроме того, замки специально могут еще быть закрыты анкерной полкой тавра или балки.
Т.к. соединительные коннекторы для спецпрофиля не требуются, то выбор видов основных свай не лимитируется. В этом случае не нужны дорогостоящие специальные г/к шпунтовые балочные сваи с выемками. Выбор свай определяется только нагрузками, что предопределяет громадную инвариантность свай, и что в свою очередь, влияет на удешевление шпунтовой стены, и возможность выбора таких свай, которые будут выдерживать громадные изгибающее моменты.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двухсторонней шпунтовой стенки г/к с корытными шпунтами: г/к балка, г/к корытный шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях, в качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно использование любого разумного четного числа г/к корытных шпунтов.
На Фиг. 2 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки г/к с корытными шпунтами: г/к балка, г/к корытный шпунт. Частный случай - пара г/к корытных шпунтов в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 3 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки г/к с корытными шпунтами: г/к балка, г/к корытный шпунт. Частный случай - две пары корытных шпунтов в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 4 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки г/к с плоскими шпунтами: г/к балка, г/к плоский шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях, в качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно использование любого разумного числа г/к плоских шпунтов. На Фиг. 5 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки г/к с плоскими шпунтами: г/к балка, г/к плоский шпунт. Частный случай - нащельник из г/к плоского шпунта.
На Фиг. 6 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней усиленной шпунтовой стенки г/к с плоскими шпунтами: Двухсторонняя усиленная РШС: г/к балка, г/к плоский шпунт. Базовый вариант (усиленный): промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях, в качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно использование любого разумного числа г/к плоских шпунтов.
На Фиг. 7 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки х/к с корытными шпунтами: г/к балка, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях, в качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно использование любого разумного четного числа х/к корытных шпунтов.
На Фиг. 8 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки х/к с корытными шпунтами: неравнополочная г/к балка, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет.
На Фиг. 9 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки х/к с плоскими шпунтами: г/к балка, х/к плоский шпунт первого и второго типов. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях, в качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно использование любого разумного числа х/к плоских шпунтов III типа, пар х/к корытных шпунтов, пар z-профилей расположенных через четное число противоположных свай.
На Фиг. 10 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки с х/к плоскими, х/к z-образными и х/к корытными шпунтами: г/к балка, усиленный х/к плоский шпунт V типа, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В частных случаях возможно наличие четного числа х/к корытных шпунтов в качестве промежуточной шпунтовой сваи для каждой пары (противоположных) свай.
На Фиг. 11 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде двусторонней шпунтовой стенки с х/к плоскими, х/к z-образными и х/к корытными шпунтами: г/к балка, х/к плоский шпунт III типа, пара х/к Z-профилей. Частный случай - в качестве промежуточной шпунтовой сваи - пара х/к Z-профилей.
На Фиг. 12 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с г/к корытными шпунтами: г/к балка, г/к корытный шпунт. Базовый вариант - 1 нащельник. Возможно наличие любого нечетного числа х/к корытных шпунтов в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 13 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с г/к плоскими шпунтами: г/к балка, г/к плоский шпунт. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. Возможно использование любого разумного числа промежуточных шпунтовых свай из г/к плоских шпунтов между двумя соседними сваями. То же относится к другим типам профилей с сопрягаемыми замками, если они будут выпущены.
На Фиг. 14 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с г/к плоскими шпунтами: г/к балка, г/к плоский шпунт. Частный случай - г/к плоский шпунт в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 15 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с г/к корытными шпунтами, замки которых несимметричны в составе сваи: г/к балка, г/к корытный шпунте несимметричными замками. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет. В качестве промежуточной шпунтовой сваи возможно разумное число г/к корытных шпунтов с несимметричными замками. Так же возможно в качестве промежуточных шпунтовых свай использовать разумное число пар г/к z-профилей, в случае начала их производства.
На Фиг. 16 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с г/к корытными шпунтами, замки которых несимметричны в составе сваи: г/к балка, г/к корытный шпунт с несимметричными замками, пара сопрягаемых г/к Z-профилей.
Частный случай - в качества промежуточной шпунтовой сваи - пара г/к Z-профилей.
На Фиг. 17 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с х/к корытными шпунтами: г/к балка, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - нащельник из одного х/к корытного шпунта. Возможно любое нечетное число х/к корытных шпунтов или пар z-профилей в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 18 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с х/к корытными шпунтами: неравнополочная г/к балка, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - нащельник из одного х/к корытного шпунта.
На Фиг. 19 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с х/к плоскими, х/к Z-образными, х/к корытными шпунтами: г/к балка, х/к плоский шпунт I типа, х/к корытный шпунт. Базовый вариант - нащельник из одного х/к корытного шпунта. Частный случай - любое разумное нечетное число х/к корытных шпунтов в качестве промежуточной шпунтовой сваи.
На Фиг. 20 показан пример выполнения шпунтовой стенки в виде односторонней шпунтовой стенки с х/к корытными шпунтами, замки которых несимметричны в составе сваи: г/к балка, х/к корытный шпунте несимметричными замками. Базовый вариант - промежуточных шпунтовых свай нет.
На Фиг. 21 показано устройство и расположение основных элементов шпунтовой стенки.
На Фиг. 22 показано устройство и расположение основных элементов шпунтовой стенки с промежуточными профилями.
На Фиг. 23 показано устройство спецпрофиля и принцип приваривания его площадками вдоль внешней части полки корытного или плоского шпунта.
Осуществление полезной модели
Заявленные шпунтовые стены являются балочными без цельнокатаных промежуточных замков. Т.е. используются балочные шпунты без применения цельнокатаных (вне зависимости от способа производства) промежуточных замков, которые обычно применяются как в балочных шпунтах, так и в трубошпунтах.
Заявленные шпунтовые стены базируются на одном и том же принципе: конструктивные опоры состоят из главных свайных профилей: балки или тавра (горячекатаных или сварных). К верхней полке балки или свободному концу тавра приварен своей полкой корытный шпунт. Получается некоторое подобие «рюмки». Две такие рюмки выставляются навстречу друг другу в шахматном порядке, со сдвигом вдоль нейтральной оси вращения таким образом, что правый замок левого шпунта замыкается с левым замком правого перевернутого шпунта. В таком случае роль противофильтрационной защиты играют пары обычных, классических, горячекатаных (г/к) или холоднокатаных (х/к) шпунтов, являющиеся промежуточными шпунтовыми сваями.
Спецпрофиль - это профиль (тавр, балка и пр.) сварной, гнутый, х/к, г/к приваривается вдоль внешней части полки корытного (или плоского) шпунта (г/к, х/к).
Все предлагаемые ниже балочные схемы базируются на одном и том же принципе, что и любые ранее существующие: конструктивные опоры состоят из главных свайных профилей (несущие сваи): балки или тавра. Главные свайные профили выполняют роль подпорных элементов. Они сопротивляются горизонтальным нагрузкам от грунтового и гидростатического давлений. Несущие сваи также передают и вертикальные нагрузки на грунт.
Промежуточные сваи, в виде одной или нескольких пар классических шпунтов (г/к, х/к) кроме противофильтрационной и противосуффозионной защиты выполняют роль восприятия распора грунта и передачи нагрузок. Они могут быть короче, чем главные свайные профили (несущие сваи).
2
Вторым принципиальным отличием заявленных шпунтовых стен является специальное положение «рюмок» друг относительно друга: они направлены навстречу друг другу. Вкупе со сдвигом (шахматный порядок), при прочих равных условиях, такое расположение генерирует больший момент инерции и меньший вес на 1 м системы одновременно, чем аналогичная по параметрам, такая же система, но выставленная без описанного выше сдвига.
2
Так, поставив «рюмочные» сваи навстречу друг другу, но без сдвига, мы получим момент инерции в два раза выше запланированного, а упругий момент такой же, как в нашей системе и системе со сдвигом, но и вес на 1 м существенно выше. Например, в случае использования известных шпунтов Л5Д, Л5УМ вес будет больше вдвое. При этом надо проводить дополнительные сварочные работы, что бы получить шестигранник. Поставив «рюмочные» системы параллельно и рядом друг с другом, «рюмками» вверх по одной горизонтали, мы получим момент инерции существенно меньше, а вес квадратного метра такой же, как и в системе с «правильным» сдвигом.
Кроме того, в данном случае нам потребуется корытный шпунт с несимметричными замками. Подобные шпунты с несимметричными замками на данный период производится только в Японии, их транспортировка дорога, длительна и стоимость высокая. Заявленная полезная модель имеет цель заменить подобные шпунты с несимметричными замками альтернативной конструкцией шпунтовой стенки.
2
Если в заявленной нами шпунтовой стенке будем увеличивать сдвиг «рюмок», например, на одну пару корыт, то момент инерции явно уменьшится. На примере (Л5Д, Л5УМ): момент уменьшится чуть меньше, чем в два раза, если мы увеличиваем систему на пару корыт. Вес на 1 м уменьшится, но нужного момента мы не достигнем.
Текущая экономическая ситуация предполагает быстрый поиск технологических решений, позволяющих снизить стоимость шпунтовых стен, в том числе, и для вновь возводимых глубоководных портов на юге и севере страны, минимизировать зависимость от импортных комплектующих.
На Фиг. 1-Фиг. 20 показаны безконнекторные односторонние и двусторонние балочные шпунтовые стены с внутренним анкером и промежуточной шпунтовой сваями (юбкой) из корытных (и/или плоских) шпунтов, или иначе - «рюмочные» шпунтовые стены.
Для глубоководных портов нужны мощные и длинные несущие шпунтовые сваи. Как правило, такие сваи могут быть либо круглого сечения, либо балочного. Оба варианта требуют сварки - присоединения шпунтового замка и стыковки частей сваи. Новая труба большого диаметра - это дорого и долго. Плюс к ней нужен еще более дорогой замок-коннектор, плюс дорогая логистика. Крупных балок при нынешнем технологическом укладе не выпускают. Значит, балку нужно сварить. А еще лучше вместо балки применить тавр - он меньше весит и необходимые моменты сечения ему легко подобрать. Современные сварные технологии позволяют получить прочность сварного соединения на уровне не хуже, чем прочность основного металла. Эти факты и послужили отправной точкой для выработки нижеописанного технического решения.
Сущность заявленной полезной модели выражена в следующей конструкции (см. Фиг. 21).
Полезная модель представляет собой шпунтовую стенку, имеющую несущие и промежуточные шпунтовые сваи. Несущие сваи выполнены из спецпрофиля (2), т.е. из профилей типа: тавр, балка и пр., являющихся сварными, гнутыми, х/к, г/к, которые приварены вдоль внешней части полки (1) корытного или плоского шпунта (г/к, х/к). Место сварки показано как (3) на Фиг. 21.
Промежуточные шпунтовые сваи (6) (см. Фиг. 22), если они присутствуют в шпунтовой стенке, выполнены с сопрягаемыми к шпунту несущей сваи замками (4). Корытообразный или плоский шпунт на концах спецпрофиля также содержат замки (4).
Особенностью шпунтовой стенки является то, что каждая несущая свая представляет собой спецпрофиль, имеющий площадки 5 на концах (см. Фиг. 23), который приварен 3 этими площадками 5 вдоль внешней части полки 7 корытного или плоского шпунта 2, причем корытообразный или плоский шпунт 2 на концах содержат замки 4.
Шпунтовая стенка выстроена таким образом, что положение каждой из соседних безконнекторных несущих свай относительно другой соседней выполнено либо навстречу, либо в шахматном порядке, либо параллельно с использованием промежуточных шпунтовых свай между несущими сваями или без такового (см. Фиг. 1-Фиг. 20).
Специальный профиль (тавр, балка и пр.) (2) сварной, гнутый, х/к, г/к и т.д. приваривается (3) вдоль внешней части полки (1) корытного (или плоского) шпунта (г/к, х/к). Получается некоторое подобие рюмки в сечении. Полученное изделие, назовем его «рюмка» - есть несущая свая (главный свайный профиль). Отсюда и далее именуемое нами название - рюмочные шпунтовые стены.
Несущие сваи заявленной полезной модели в зависимости от целей и задач,
устанавливаются с промежуточной шпунтовой сваей или без, либо последовательно рядом, либо навстречу друг-другу, либо на встречу друг-другу, но со сдвигом. При этом роль противофильтрационной завесы (ПФЗ) выполняет ряд г/к или х/к корытных (плоских) шпунтов.
Дальняя от шпунта полка балки или тавра каждой несущей сваи является по своему техническому смыслу внутренним анкером и это первая характерная особенность полезной модели.
Для несущих свай заявленных шпунтовых стен могут быть использованы не только балочные профили и тавровые профили, но и профильные трубы, сварные короба (балочные, тавровые), полутрубные профили, многогранные незамкнутые профили и прочие специальные профили различного способа изготовления. Сточки зрения, механических характеристик сечения, наиболее эффективным является тавровый профиль. Однако для специальных условий или задач могут потребоваться иные профили.
В «рюмке» балка или тавр сопротивляются горизонтальным нагрузкам от грунтового и гидростатического давлений, передают и вертикальные нагрузки на грунт, играют роль внутреннего анкера, а шпунт - передает нагрузку на соседние несущие сваи и играет роль противофильтрационной, противосуффозионной завесы. Наличие внутреннего анкера не исключает и даже упрощает дополнительную анкеровку.
Вариантов конфигурации соединений балки или тавра и классического шпунта - множество: или присоединять сваю к каждому корыту, или через одно, или через два корыта и т.д.
Приваривать балку или тавр можно как к нижнему ряду корыт шпунтовой стены, так и к верхнему ряду, или к обоим рядам корыт одновременно. Варианты (только некоторые) показаны на Фиг. 1-Фиг. 20.
В зависимости от взаимного расположения внутренних анкеров, шпунтовые стенки могут быть односторонними (все внутренние анкера по одну сторону от нейтральной оси) или двусторонними (внутренние анкера по разные стороны от нейтральной оси).
В зависимости от конфигурации шпунтовой стенки, между несущими сваями может быть предусмотрен нащельник из одного или нескольких классических (корытных, Z-образных, плоских) шпунтов.
Рюмки могут быть соединены без использования дополнительных замков-коннекторов:
- навстречу друг другу со сваркой или без;
- навстречу друг другу в шахматном порядке, со сдвигом вдоль нейтральной оси таким образом, что правый замок левого шпунта сопрягается елевым замком правого перевернутого шпунта;
- через два (четыре, шесть и т.д.) безанкерных классических корытных шпунтовых профилей с симметричными замками (промежуточная свая, нащельник, юбка), причем анкерная часть несущих свай находится по разные стороны от нейтральной оси;
- через один (три, пять и т.д.) безанкерных классических корытных шпунтовых профилей с симметричными замками (промежуточная свая, нащельник, юбка), причем анкерная часть несущих свай находится по одну сторону от нейтральной оси;
- при наличии несимметричного замка на корытном шпунтовом профиле (шляпные системы, hat-type) - непосредственно одна за другой, с юбкой или без, причем анкерная часть несущих свай находится по одну сторону от нейтральной оси.
В случае замены корытного шпунта на некоторые типы плоских шпунтовых профилей, режим четности/нечетности промежуточных свай необязателен.
2
4
3
Бесконечная вариабельность параметров сварных балок и/или тавров и наличие множества г/к балок вкупе с достаточным количеством корытных шпунтов в мире (х/к, г/к), и множеством схем перебора корыт в шпунтовой стене, позволяют оптимально подобрать параметры шпунтовой стены и в смысле коэффициента эффективности использования материала (Кэфф=W/M), и в смысле экономии веса одного квадратного метра стены (М, кг/м) при условии достижения требуемых механических характеристик сечения (J, см/м и W, см/м), уменьшить фильтрацию системы, сократить работы по погружению, достичь и превзойти высокие моменты шпунтовых трубных стен в том числе и на основе труб большого диаметра, балочных (в т.ч. и импортных) шпунтовых стен с замками - коннекторами.
По своей сути рюмочные шпунтовые стены являются конструктором и это вторая характерная особенность шпунтовой стенки заявленной полезной модели.
Важным расширением шпунтовой стенки является случай замены корытных шпунтов на плоские шпунты различного способа производства (г/к, х/к). Особенно это актуально в связи со строительством портов в северных морях т.к. плоский г/к шпунт имеет самый высокий показатель по нагрузке на раскрытие зева замка и может выдерживать высокие нагрузки, вызванные торошением ледовых полей. Кроме того, плоский шпунт более всего подходит для создания криволинейных конструкций.
Основной вклад в генерацию моментов сечения в шпунтовой стенке вносит удаленная от нейтральной оси системы анкерная полка. Самым дорогим компонентом шпунтовой стенки является шпунт. Поэтому, как и в любой комбинированной стене, в заявленной шпунтовой стенке противофильтрационная завеса из классического шпунта может не полностью покрывать несущую сваю (там, где это обосновано), что дополнительно снижает стоимость квадратного метра шпунтовой стенки.
В случае с х/к шпунтами возможна не только пара корытных, но и пара шпунтовых Z-профилей, один или несколько корытных шпунтов, где ввиду сопрягаемости замковых элементов, роль одного шпунта выполняет плоский шпунт приваренный к балке или тавру. Вариантов шпунтовой стенки с использованием разнообразных х/к шпунтов значительно больше, чем вариантов шпунтовой стенки на основе г/к шпунтов.
Третья характерная особенность шпунтовой стенки состоит в следующем.
эфф
2
В смысле эффективного использования материала (k=W/M), наиболее выгодным решением для шпунтовой стенки является установка несущих свай в шахматном порядке. Такое расположение генерирует больший момент инерции и меньший вес 1 м системы одновременно, чем аналогичная по параметрам, такая же система, но выставленная без описанного выше сдвига.
2
Поставив «рюмочные» сваи навстречу друг другу, но без сдвига, мы получим момент инерции в два раза выше запланированного, а упругий момент такой же как в нашей системе и системе со сдвигом, но и вес 1 м существенно выше. В случае шпунтов Л5Д, Л5УМ вес будет больше вдвое. При этом надо проводить дополнительные сварочные работы, что бы получить шестигранник.
Поставив «рюмочные» системы параллельно и рядом друг с другом, «рюмками» вверх по одной горизонтали, мы получим момент инерции существенно меньше, а вес квадратного метра такой же, как и в системе со сдвигом в шахматном порядке. Этот вариант похож на известные «шляпные - hat type» системы.
Так называемые, «шляпные» (hat-type) шпунтовые стены, предложенные японцами уже много лет назад, неплохо себя зарекомендовали. Но эти схемы являются лишь частным случаем предлагаемых нами шпунтовой стенки. Более того, японский вариант, как показано выше, при прочих равных условиях, принципиально всегда менее эффективен: при одних и тех же моментах вес квадратного метра их стены будет выше, чем у сопоставимых систем с использованием корытных шпунтов с симметричным замком. И обратно: при одном и том же весе квадратного метра стены механические характеристики «шляпной» японской стены, как правило, ниже. Кроме того, в «шляпных» шпунтовых стенах используются специальные г/к корытные шпунты с несимметричным замком, которые пока что производят только японские заводы и без балки обычно не продают (долго, дорого, спекулятивно).
В некоторых случаях, дополнительным бонусом при применении двусторонней «рюмочной» системы является то, что шпунтовая стена будет препятствовать перемещению донного грунта под действием винтов судов, гасить отраженную волну, защищать противофильтрационную завесу от динамических воздействий льда, самих плавсредств.
Четвертая характерная особенность шпунтовой стенки заявленной полезной модели.
Конструктив шпунтовой стенки не предполагает использование цельнокатаных промежуточных замков-коннекторов вне зависимости от способа производства этих замков-коннекторов, связывающих балочные сваи и промежуточные шпунты. Такие замки-коннекторы производства Северсталь-метиз, PilePro, SteelWall (х/к, г/к) и т.д. традиционно используются в известных г/к балочных и трубных шпунтовых стенах и, за редким исключением, требуют приваривания их к свае с обеих сторон от замка-коннектора со всеми вытекающими отсюда дополнительными затратами и сложностями.

«Редким исключением» являются комбинированные балочные системы типа HZM™…-/AZ, использующие дорогостоящие г/к балочные спецпрофили (шпунтовые балки) и еще более дорогие замки-коннекторы типа RH, RZD, RZU, которые не требуют сварки. Но… Подобные системы теоретически могут выпускать только два производителя, а производит их реально один. Горячекатаные балочные спецпрофили (шпунтовые балки) имеют переменное сечение обеих полок (толщина полки посередине меньше, чем по краям) и выемку около каждого края полки под замок-коннектор. Номенклатура самих спецпрофилей ограничена. На повторяющийся элемент системы HZM™…-/AZ может приходиться до 8 замков-коннекторов, что повышает фильтрацию, снижает надежность, увеличивает стоимость квадратного метра стены. Естественно, по стоимости такие шпунтовые балочные стены доступны только очень богатым заказчикам.
Ярчайшим представителем балочных (тавровых) систем, не использующих цельнокатаные промежуточные замки-коннекторы, являются балочные системы с холоднокатаной противофильтрационной завесой (х/к ПФЗ).
В общем случае - это те же «рюмочные» системы, двухсторонние, односторонние, в которых, как частный случай, используются плоские холоднокатаные шпунты (различных конфигураций).
По-сути, плоский шпунт, использующийся в данных балочных (тавровых) системах играет и роль ПФЗ, и роль замка-коннектора одновременно.
Протяженность сварных швов в этих системах ровно такое же, как и в рюмочных системах с г/к шпунтами. Но в системах с х/к ПФЗ можно создать большее количество балочных и тавровых схем.

2

Если сравнивать балочные системы с х/к ПФЗ с аналогичными знаменитыми и известными балочными системами HZM™…/AZ, то всегда у первой системы вес 1 м не более, а моменты (оба) не ниже чем у систем HZM™…/AZ. Ну а экономика первых несравнима с экономикой вторых: практически в два раза дешевле хоть на Западе, хоть на Востоке страны. Более того, известные балочные системы типа HZM™…/AZ и их аналоги с х/к ПФЗ не самые оптимальные по сравнению с сопоставимыми рюмочными системами.
Пятая характерная особенность заявленной шпунтовой стенки.
Рюмочные шпунтовые стены - простая и экономичная замена тяжелым импортным шпунтам и комбинированным балочным системам, трубошпунтовым стенам. Легко обсчитываются.
3
Имеют широкий диапазон решений (W от 3500 см/м и более). РШС состоят из широкодоступных стандартных комплектующих с умеренной добавленной стоимостью, доступных на внутреннем рынке, что резко сокращает время, потребное для поставки на объект. Шпунтовой стенки заявленной полезной модели просты в изготовлении (хотя бы, по сравнению с трубошпунтами). Могут быть легко произведены в любом регионе РФ, практически на любом заводе металлоконструкций или судоремонтном заводе, а так же, при необходимости, и в условиях стройплощадки (например, когда конструктив шпунтовой стенки состоит из стандартной г/к балки и стандартного г/к шпунта, и нужно лишь соединить посредством сварки две плоские поверхности без подготовки кромок).
Изготовляемые сварным способом для шпунтовой стенки тавр или балка могут иметь в своей конструкции уступы, облегчающие стыковку длинномерных несущих свай без потери надежности стены (разнесение стыковочных швов по разным уровням сваи). Что при необходимости перевозки на удаленные объекты позволяет значительно сэкономить еще и на логистике.
Шестая характерная особенность заявленной шпунтовой стенки.
Топология и вариабельность решений РШС позволяет наращивать моменты сечения опережающими массу сечения темпами. Т.е. стоимость квадратного метра РШС растет медленнее, чем растут моменты сечения. Эта особенность РШС позволяет при необходимости исключить дополнительное анкерование, внесение в систему контрофорсов или распорок. Последнее влечет за собой резкое увеличение скорости проведения работ в котловане и, как следствие, удешевление всего проекта. Или позволяет получить глубокий и протяженный котлован, например, для погружения проходческого щита. Или зафиксировать крутой склон, оградить глубокий плывун, участок подвижного грунта, фундамент многоэтажного строения на берегу водоема.
Как и в любой комбинированной стене, в шпунтовой стенки противофильтрационная завеса из классического шпунта может не полностью покрывать несущую сваю, что еще более снижает стоимость квадратного метра стены.
Из всего вышесказанного заявленные шпунтовой стенки в силу своей простоты конструкции и дешевизны составляющих их частей могут эффективно заменять практически любые балочные и трубошпунтовые стены. Причем эффективность применения шпунтовой стенки растет ростом требуемых моментов сечения.
Шпунтовые стенки по полезной модели могут быть применены и для глубоководных портовых сооружений, и для глубоких котлованов без распоров, и для фиксации протяженных и/или глубокозалегающих участков подвижного грунта.
Шпунтовые стенки могут быть полностью изготовлены из отечественных комплектующих и превосходить при этом по стоимости квадратного метра стены практически любые импортные аналоги.