ЗААНКЕРОВАННАЯ ШПУНТОВАЯ СТЕНКА С ПОВЫШЕННОЙ НЕСУЩЕЙ НАГРУЗКОЙ (ВАРИАНТЫ)

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.
Согласно [1] заанкерованная стенка из шпунта типа «Ларсен» снабжена анкерными устройствами, препятствующими перемещению верхнего конца шпунта. Конструкция заанкерованной стенки может иметь один или несколько ярусов анкеров. Глубина забивки и сечение шпунта, конструкция анкерной крепи, анкерных свай и число ярусов анкеров принимается в соответствии с проектом. Наиболее распространены стенки из шпунта типа «Ларсен» с одним ярусом анкеров, возводимые при глубине водотока 5-14 м. Заанкерованная стенка имеет шпунт, распределительную балку, анкерную тягу и анкерную сваю.
Недостатком данной технологии является слабость анкерных тяг как рычагов в виде одной балки и они не обеспечивают большой момент сопротивления стенки грунту. Сваи же часто подмывает или выпихивает мерзлым грунтом. Кроме того, равномерное крепление каждого шпунта к распределительной балке затруднено вследствие необходимости подгонять каждый шпунт как к оси, так и к углу оси балки. Попытки усилить эффект анкерных тяг по сопротивлению велись.
Например, известна шпунтовая стенка [2]. В ней в промежутках между слабыми шпунтовыми соединениями вставлена I-образная шпунтовая балка, которая одной плоскостью профиля крепится к шпунтам, а другой фиксирует грунт. И уже к ней крепится анкерная тяга.
Данное решение технически надежнее стандартного [1], но и оно не эффективно. I-образная шпунтовая балка достаточно короткая и дополнительные массы грунта, за которые она держится, располагаются слишком близко к краю стенки и могут отделиться вместе со стенкой.
Наиболее эффективный момент сопротивления стенки грунту отражен в решении - шпунтовая стенка [3], включающая сваи криволинейного поперечного сечения, торцы которых жестко соединены по всей высоте с вертикальными панелями, причем торцы вертикальных панелей жестко связаны с полками замковых соединений, а смежные сваи шарнирно связаны посредством замковых соединений, и анкерные устройства, отличающаяся тем, что криволинейные поперечные сечения шпунтовых свай в местах наибольшего удаления от нейтральной оси стенки выполнены с прямолинейным участком, параллельным указанной оси, а вертикальные панели размещены под тупым углом к прямолинейным участкам и по касательной к криволинейным частям поперечных сечений шпунтовых свай, причем криволинейные части поперечных сечений шпунтовых свай, их прямолинейные участки и вертикальные панели выполнены в каждой свае как одно целое, например, из листовой стали.
Но и данное решение далеко от идеального. Удержание распределительным поясом (балкой) шпунтов происходит в одной оси, а каждый элемент шпунтовой стенки не всегда следует оси. Чтобы подогнать все основания шпунтов к одному распределительному поясу необходимо подгонять каждый шпунт как к оси, так и к углу оси, подравнивая срез грунта при установке каждого шпунта. Это очень длительный и трудоемкий процесс, не оправдывающий затраты на возведение усиления момента сопротивления стенки. При частых воздействиях на грунт, он слабеет по плотности и эффект усиления несущей нагрузки балки распределительного пояса сводится на нет.
Техническим результатом полезной модели является повышение несущей нагрузки шпунтовой стенки без существенных затрат в ее возведении.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что по первому варианту заанкерованная шпунтовая стенка, содержащая ограждающие панели со шпунтовыми замками, анкерную тягу и анкерные сваи, отличающаяся тем, что в качестве анкерной сваи используется металлическая труба к каждой из которых приварен по всей ее длине фасонный элемент со шпунтовым замком, служащий анкерной тягой и выполненный с возможностью соединения с замковым соединением аналогичного типа, приваренного к середине плоскости ограждающей панели.
По второму варианту в качестве анкерной сваи используется Т-образный шпунт, выполненный на конце со шпунтовым замком, который выполнен с возможностью соединения с замковым соединением аналогичного типа, приваренного к середине плоскости ограждающей панели.
По третьему варианту анкерная свая и анкерная тяга выполнены в едином цельном корпусе в виде I-образного шпунта, приваренного одной из коротких плоскостей профиля к середине плоскости ограждающей панели.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг.1 показано конструктивное устройство части заанкерованной шпунтовой стенки, где в качестве анкерной сваи используется металлическая труба.
На Фиг.2 показано конструктивное устройство части заанкерованной шпунтовой стенки, где в качестве анкерной сваи используется Т-образный шпунт.
На Фиг.3 показано конструктивное устройство части заанкерованной шпунтовой стенки, где анкерная свая и анкерная тяга выполнены в едином цельном корпусе в виде I-образного шпунта.
На Фиг.4 показан пример возведения шпунтовой стенки.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
Шпунтовую стенку, состоящую из ограждающей панели (1) со шпунтовыми замками (2, 3) анкеруют посредством использования мощной упорной сваи и мощного анкерного соединения, которое в отличие от известных решений не балочное, а шпунтовое (т.е. простирается по всей высоте стенки).
Так, в качестве анкерной сваи может использоваться металлическая труба (5) (Фиг.1) к каждой из которых приварен по всей ее длине фасонный элемент (4) со шпунтовым замком (6), служащий анкерной тягой и выполненный с возможностью соединения с замковым соединением (7) аналогичного типа, приваренного к середине плоскости ограждающей панели.
Также в качестве анкерной тяги может использоваться Т-образный шпунт (8) (Фиг.2), выполненный на конце со шпунтовым замком (6), который выполнен с возможностью соединения с замковым соединением (7) аналогичного типа, приваренного к середине плоскости ограждающей панели.
Также анкерная свая и анкерная тяга могут быть выполнены в едином цельном корпусе в виде I-образного шпунта (9), приваренного одной из коротких плоскостей (10) профиля к середине плоскости (11) ограждающей панели.
Замки (6, 7), приваренные к фасонным элементам, шпунтам или ограждающим панелям и прошедшие антикоррозийную обработку в заводских условиях, представляют собой стальные соединительные элементы, выполненные с возможностью сопряжения друг с другом. Предпочтительно используются замки соединения типа «бокс», которые выполнены с возможностью поворота разных элементов замков относительно друг друга на угол до 15 градусов в состоянии замка, а также выполнены с возможностью в ненагруженном состоянии обеспечивать свободное движение частей друг относительно друга (для снижения сопротивления при погружении), а при подаче растягивающей нагрузки вдоль оси, сопрягающиеся части замков смыкаются и препятствуют фильтрации влаги и грунта через замковое соединение.
Благодаря выполнению анкерной тяги в виде цельного шпунта удается создать чрезвычайно мощную по несущей нагрузке шпунтовую стенку даже при незначительном удалении анкерной сваи от ограждающей панели.
Повышенная несущая способность по нагрузке у стенки возникает за счет сварки шпунта по всей высоте стенки (на всю длину шпунта), а не только в зоне анкерной балки, как у известных решений. Т-образная часть анкерной сваи или труба, если свая выполнена в виде нее, позволяют жестко и формировать упор в грунте для анкерной балки. Это обеспечивает простоту возведения стенки, надежность и долговечность ее конструкции, которая после возведения получается практически монолитной совместно со сваями и анкерными тягами.
Шпунтовую стенку возводят в следующем порядке. Сначала устанавливают ограждающую панель (1), затем устанавливают анкерную тягу и анкерную сваю, связывая их замковыми соединениями (6, 7) или сваривая плоскости (10, 11). Следующий элемент шпунтовой стенки подлежащий анкерованию крепят к замкам (2, 3) соответствующей ограждающей панели (1) и затем снова анкеруют в том же порядке (см. Фиг.4).
Такая технология не требует подгонки стенки под строгую прямую линию, и не требует усилий по связке анкерных тяг с ограждающими панелями.
Также достоинством полезной модели является возможность использовать в качестве ограждающей панели холодногнутый сварной шпунт типа ESC [4], шпунт которой обычно производится из рулонной стали, продетой в мульти-формовочный стан при температуре окружающей среды. Также шпунтины изготовляются из отрезка по длине на фрикционном прессе. В отличии от шпунтов горячего проката холоднопрокатный шпунт значительно дешевле в производстве и легче по весу, благодаря чему может найти массовое применение в строительстве.
Источники информации:
1. СТО-ГК "Трансстрой" 019-2007 Шпунт типа "Ларсен". Применение в транспортном строительстве
2. Патент DE102006025289A
3. Патент SU1684398
4. http://www.aed.lv/rus/produkcia/spunt/holodnognutii_svarnoi/