ШПУНТОВАЯ СТЕНА

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям и предназначена для строительства стен набережных, причалов в речных и морских портах, берегозащитных и тому подобных гидротехнических сооружений, а также подпорных стен различного назначения в других отраслях строительства.
Наибольшее распространение получили стены из металлического шпунта. Кроме большой несущей способности и высоких технико-экономических показателей, стены из металлического шпунта характеризуются высокой грунтонепроницаемостью и могут применяться при достаточно плотных и засоренных грунтах основания, в которые погружение шпунта из других материалов затруднительно.
Известна шпунтовая стена, состоящая из шпунтовых свай, представляющих собой цилиндрические сегменты, вырезанные из труб. На концевых участках свай, расположенных выпуклой стороной в одну сторону, установлены охватывающий и охватываемый замковые элементы. Охватывающий элемент замка выполнен в виде многогранного или криволинейного незамкнутого открытого профиля и установлен с охватом концевых участков смежных свай (RU, 2446253 C1, E02D 5/02, 27.03.2012).
Известна также шпунтовая стена, собранная из вертикальных элементов волнообразного в плане профиля, каждый из которых имеет в горизонтальном сечении полки, расположенные по разные стороны от продольной оси стены параллельно этой оси со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси стены и соединенные между собой поперечными стенками, расположенными под тупым углом к полкам, с образованием крайних поперечных полустенок, причем в горизонтальном сечении каждого из вертикальных элементов площадь полустенки равна половине площади стенки, а отношение площади полки к площади стенки выдержано в пределах 0,9-2,1 при изменении тупого угла между полкой и стенкой, а также между полкой и полустенкой, от 91 до 150° в зависимости от значения этого угла (RU 2308573 C1, E02D 5/04, 20.10.2007).
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели по конструктивному выполнению является шпунтовая стена, собранная из вертикальных элементов волнообразного в плане профиля, каждый из которых имеет в горизонтальном сечении полки, расположенные но разные стороны от продольной оси стены параллельно этой оси со смещением относительно друг друга вдоль продольной оси стены и соединенные между собой поперечными стенками, расположенными под тупым углом к полкам, с образованием крайних поперечных полустенок, имеющих на свободных краях с противоположных боковых сторон элемента соответственно кулачок и обойму, образующие замковые соединения, причем каждая обойма расположена на внешней, а каждый кулачок - на внутренней поверхности соответствующих полустенок (RU 2151236 C1, E02D 5/08, 20.06.2000).
Недостатком такой конструкции шпунтовой стены является несимметричность сечения металлических элементов (шпунтовых профилей), вызываемая существенными различиями в форме и площади сечения замковых элементов (обоймы и кулачка), располагаемых по краям полустенок, вследствие чего центр тяжести элемента смещается в сторону обоймы, сопротивление грунта по торцу погружаемого профиля распределяется неравномерно, силы трения грунта по замкам существенно различаются, особенно в случае, когда кулачок приходится заводить в заполненную грунтом обойму. В результате происходит перекос погружаемых профилей в замках и возникает веерность стены, требуются дополнительные работы по ее выправлению.
Задачей настоящей полезной модели является предупреждение процесса перекоса погружаемых профилей и возникновения веерности стены, а также сокращение удельных энерго- и трудозатрат на возведение шпунтовой стены.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в шпунтовой стене, образованной из металлических элементов с волнообразным в плане профилем, которые имеют полки, расположенные параллельно друг другу и соединенные между собой наклонными стенками, расположенными под тупым углом к полкам с образованием крайних наклонных полустенок, на продольных краях которых выполнены объемлющие - в виде обоймы или объемлемые - в виде кулачков, замковые элементы, соединением которых посредством заведения кулачков в обоймы осуществляется объединение смежных металлических элементов в шпунтовую стену, каждый металлический элемент выполнен с однотипными замками, а именно: с двумя замками-обоймами или с двумя замками-кулачками, при этом обоймы располагаются на внешней, а кулачки - на внутренней поверхности полустенок соответствующих металлических элементов. Кроме того, отношение площади поперечного сечения металлического элемента к высоте профиля находится в пределах значений от 3,8 см до 9,0 см, а отношение толщины полки к толщине стенки в пределах значений от 1,0 до 2,0. При этом отношение толщины стенки к ее ширине составляет не менее 1/60, а отношение толщины полки к ее ширине - не менее 1/30. Металлические элементы в шпунтовой стене могут быть с одной, двумя или тремя полками. В шпунтовой стене кулачок может быть выполнен из круглого, прямоугольного или многогранного стального проката.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показан металлический элемент шпунтовой стены с тремя полками и двумя обоймами на концах полустенок;
на фиг. 2 показан металлический элемент шпунтовой стены с тремя полками и двумя кулачками на концах полустенок;
на фиг. 3 показан металлический элемент шпунтовой стены с двумя полками и обоймами на концах полустенок;
на фиг. 4 показан металлический элемент шпунтовой стены с двумя полками и кулачками на концах полустенок;
на фиг. 5 показан металлический элемент шпунтовой стены с одной полкой и кулачками на концах полустенок;
на фиг. 6 показан металлический элемент шпунтовой стены с одной полкой и обоймами на концах полустенок;
на фиг. 7 показан фрагмент шпунтовой стены, вид сверху.
Шпунтовая стена состоит из вертикальных элементов 1 и 2 волнообразного в плане профиля, каждый из которых имеет в горизонтальном сечении полки 3, расположенные по разные стороны от продольной оси 4 стены параллельно этой оси со смещением друг относительно друга вдоль нее. Элементы 1 и 2 могут иметь одну, две и три полки. Полки 3 соединены между собой поперечными стенками 5, расположенными под тупым углом к полкам 3, с образованием крайних поперечных полустенок 6. Полустенки 6 имеют на свободных краях с противоположных боковых сторон в элементе 1 обоймы 7, а в элементе 2 кулачки 8, образующие замковые соединения, причем обоймы 8 расположены на внешней, а кулачки 7 - на внутренней поверхности полустенок 6 соответствующих элементов. Центр тяжести C у всех металлических профилей расположен на оси симметрии 9. Для обеспечения жесткости металлического профиля в процессе погружения отношение площади его поперечного сечения к высоте профиля находится в пределах 3,8 до 9,0, а отношение толщины полки к толщине стенки в пределах от 1,0 до 2,0. Кроме того, для обеспечения устойчивости полок и стенок отношение толщины стенки к ее ширине должно быть не менее 1/60, а отношение толщины полки к ее ширине не менее 1/30.
Возведение стен из металлических профилей симметричных сечений позволяет на каждом подготовленном к погружению профилей участке шпунтовой стены (то есть там, где профили уже набраны в замки в направляющих конструкциях) осуществлять их погружение вразбежку за 2 прохода погружающего механизма, из которых в первом проходе погружают профили с замками-кулачками, а во втором - с замками-обоймами.
При этом обоймы всегда будут надеваться на кулачки, оставаясь незаполненными грунтом, что существенно снижает усилие сопротивления грунта погружению профиля и сокращает длительность процесса погружения по сравнению с вариантом погружения известных конструкций профилей, когда кулачок часто вынужденно внедряют в заполнившуюся грунтом обойму. Соответственно снижаются удельная энергоемкость и трудоемкость погружения.
Кроме того центровка погружающего механизма на профиле всегда будет осуществляться по его оси симметрии. Распределение удельного сопротивления грунта по торцу профиля и сил трения по его боковым поверхностям в этом случае также будет симметричным, что способствует исключению перекоса кулачка в обойме и вызываемого им явления веерности шпунтовой стены.