Сборно-разборный шпунт для шпунтового ограждения

Полезная модель относится к строительству, а именно к металлическим шпунтам для шпунтовых ограждений, возводимых, в частности, на площадках с безнапорным током грунтовых вод, на обводненных участках вблизи рек и неглубоких реках рядом с берегом, и может использоваться при обустройстве котлованов в болотах II и III типа при проведении работ на трубопроводах.
При возведении шпунтовых ограждений с большой глубиной погружения допускается наращивание шпунтов по вертикале. Как правило, шпунты нижнего и верхнего ярусов соединяются между собой в стык поперечным сварным швом. Поперечные стыки усиливают привариваемыми стальными накладками.
Такой способ соединения шпунтов нижнего и верхнего ярусов является очень трудоемким и недостаточно надежным. Кроме того, такое соединение является неразборным, что не позволяет повторно использовать сваренные между собой шпунты.
Также известно использование при возведении шпунтового ограждения сборно-разборного шпунта. Необходимую длину вертикальных элементов в зависимости от глубины выемки обеспечивают их наращиванием по вертикали, которое выполняют используя разборное соединение с помощью закрепленных на шпунтовых элементах проушин, фиксируемых пальцем со шплинтами (Патент РФ №2705674, опубл. 15.08.2019).
Известный шпунт выполнен сборно-разборным, что значительно упрощает монтаж и демонтаж шпунтового ограждения с его использованием. Однако использование известного шпунта показало, что не всякие геометрические параметры узла соединения обеспечивают необходимую несущую способность. При установке или демонтаже составных шпунтов палец выгибается в отверстиях проушин или с трудом входит в них, что приводит к деформации пальца и усложняет процесс установки и демонтажа шпунтов. А при повышенных нагрузках на составной шпунт (например, при забивке, вдавливании) происходит деформация или поломка пальца, в некоторых случаях отламываются и проушины. В связи с этим многократное использование сборно-разборного шпунта становится невозможным.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка сборно-разборного шпунта, лишенного недостатков известных аналогов, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности конструкции сборно-разборного шпунта за счет повышения несущей способности узла соединения шпунтовых элементов, а также в повышении удобства монтажа и демонтажа сборно-разборного шпунта.
Технический результат достигается тем, что сборно-разборный шпунт включает шпунтовые элементы, оснащенные на торцевых частях полок проушинами, которые при сочленении оказываются расположенными на одной оси и образуют отверстие для вставки замыкающего элемента, при этом зазор между внешней поверхностью замыкающего элемента и внутренней поверхностью проушин составляет от 1,5 до 15 мм.
Целесообразно, чтобы замыкающий элемент был выполнен в виде круглого в поперечном сечении стального пальца, фиксируемого с двух сторон шплинтами.
Целесообразно, чтобы диаметр поперечного сечения пальца составлял от 32 до 80 мм.
Целесообразно, чтобы зазор между внешней поверхностью пальца и внутренней поверхностью проушин составлял не более 25% от диаметра поперечного сечения пальца.
Целесообразно, чтобы палец был выполнен с термообработкой.
Целесообразно, чтобы шплинты были выполнены игольчатыми.
Целесообразно, чтобы проушины были выполнены в виде втулок из стальной трубы, а отношение внешнего диаметра проушины к толщине стенки составляло от 3,5 до 10.
Целесообразно, чтобы в сочленяемой паре проушин одна из них была выполнена одинарной, а другая - двойной. При этом одинарная проушина должна быть выполнена в виде одной втулки, а двойная проушина должна быть выполнена в виде двух соосно расположенных втулок, расстояние между которыми больше длины одинарной проушины.
Целесообразно, чтобы проушины были прикреплены посредством сварки к поверхности полок шпунтовых элементов напрямую и/или через усиленные стальные пластины таким образом, чтобы при сочленении шпунтовых элементов проушины находились на одной оси.
Целесообразно, чтобы проушины были прикреплены посредством сварки к усиленным частям полок шпунтовых элементов.
Целесообразно, чтобы шпунт содержал шпунтовые элементы верхнего и нижнего яруса.
Целесообразно, чтобы одинарная проушина была приварена в нижней торцевой части полки верхнего шпунтового элемента, а сочленяемая с ней двойная проушина была приварена в верхней торцевой части полки нижнего шпунтового элемента.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг. 1 - фрагмент сборно-разборного шпунта с внешней стороны (в разобранном виде).
На Фиг. 2 - фрагмент сборно-разборного шпунта с внутренней стороны (в разобранном виде).
На Фиг. 3 - узел соединения сборно-разборного шпунта без замыкающего элемента (в сборе).
На Фиг. 4 - узел соединения сборно-разборного шпунта с замыкающим элементом (в сборе).
На Фиг. 5 - фрагмент сборки шпунтового ограждения с применением сборно-разборного шпунта.
На Фиг. 6 - палец (в разрезе).
На Фиг. 7 - палец со шплинтом (в разрезе).
На Фиг. 8 - узел соединения сборно-разборного шпунта с замыкающим элементом (в разрезе).
Сборно-разборный шпунт включает шпунтовые элементы двух и более ярусов, в предпочтительном варианте сборно-разборный шпунт 1 включает шпунтовые элементы верхнего 2 и нижнего ярусов 3. Шпунтовые элементы могут быть выполнены с корытным, волнообразным, шляпообразным или замкнутым (многогранным) профилем из сваренных между собой полос конструкционной стали. Каждый шпунтовый элемент сборно-разборного шпунта может быть оснащен по меньшей мере одной проушиной в нижней и/или верхней торцевой части полки. Шпунтовые элементы с более широкими полками могут быть оснащены двумя проушинами в торцевой части.
В предпочтительном варианте исполнения шпунтовые элементы 2 и 3 выполнены с корытным профилем, при этом в нижней торцевой части 4 полки 5 верхнего 2 шпунтового элемента расположена одинарная проушина 6, а в верхней торцевой части 7 полки 8 нижнего 3 шпунтового элемента двойная проушина 9, которые при сочленении оказываются расположенными на одной оси и образуют отверстие 11 для вставки замыкающего элемента 10 (Фиг. 1-3).
В предпочтительном варианте исполнения одинарная проушина 6 выполнена в виде одной удлиненной втулки из стальной трубы с фасками. Двойная проушина 9 выполнена в виде двух соосно расположенных более коротких втулок из стальной трубы с фасками, расстояние между которыми больше длины втулки одинарной проушины 6. При этом отношение внешнего диаметра D каждой проушины к толщине t ее стенки составляет от 3,5 до 10, предпочтительно от 4,5 - 8,5 (Фиг. 8).
При этом также возможен вариант исполнения проушин 6, 9 в виде втулок с треугольной, круглой, четырехугольной или многоугольной формой сечения контура с круглым, треугольным, четырехугольным или многоугольным в поперечном сечении осевым отверстием 11.
Проушины 6, 9 могут быть прикреплены посредством сварки к поверхности полок шпунтовых элементов 2, 3 напрямую или через усиленные стальные пластины и/или с использованием подпорных стальных пластин 12 таким образом, чтобы при сочленении шпунтовых элементов проушины находились на одной оси. При этом проушины 6, 9 могут быть прикреплены посредством сварки к усиленным частям полок шпнутовых элементов 2, 3. Усиление полки шпунтового элемента 2, 3 в торцевой части может быть осуществлено за счет того, что торцевая часть полки выполнена из полосы конструкционной стали большей толщины, чем в основной части полки, или выполнена из полосы конструкционной стали с пределом текучести не менее 420 МПа, или торцевая часть полки имеет приваренную с другой стороны стальную пластину.
В предпочтительном варианте исполнения двойная проушина 9 прикреплена посредством сварки к усиленной части 7 полке 8 нижнего 3 шпунтового элемента с применением подпорных стальных пластин 12. Одинарная проушина 6 прикреплена посредством сварки к усиленной части 4 полки 5 верхнего 2 шпунтового элемента с применением усиливающей стальной пластины 13 и подпорной стальной пластин 14.
Замыкающий элемент 10 выполнен в виде круглого в поперечном сечении стального пальца с фасками, фиксируемого с двух сторон игольчатыми шплинтами 15 (Фиг. 6, 7). Применение игольчатых шплинтов 15 в конструкции позволяет использовать их многократно без потери геометрии. Кроме того, они упрощают монтаж и демонтаж, т.к. быстро устанавливаются и быстро снимаются.
Диаметр d поперечного сечения пальца может составлять от 32 до 80 мм, предпочтительно от 40 до 60 мм.
Зазор S между внешней поверхностью пальца 10 и внутренней поверхностью проушин 6, 9 может составлять от 1,5 до 15 мм, предпочтительно от 2 до 10 мм (Фиг. 8). При зазоре S более 15 мм при извлечении составного шпунта из тяжелого грунта типа «голубая глина» может происходить деформация или поломка пальца. При зазоре S менее 1,5 мм может усложняться введение пальца в отверстия проушин в связи с попаданием в отверстия грязи, грунта и его замерзания в зимний период времени, намерзания льда.
В случае выполнения пальца 10 круглым в поперечном сечении, зазор S между внешней поверхностью пальца 10 и внутренней поверхностью проушин 6, 9 составляет не более 25% диаметра d поперечного сечения пальца 10 (Фиг. 8).
Замыкающий элемент 10 также может быть выполнен с треугольной, круглой, четырехугольной или многоугольной формой поперечного сечения контура, если проушины 6,9 будут выполнены с соответствующей формой поперечного сечения отверстия 11.
Для придания поверхности пальца 10 прочности и износоустойчивости он может быть подвержен термообработке, что дополнительно повышает несущую способность узла соединения шпунтовых элементов 2, 3.
Полезная модель используется следующим образом.
При возведении шпунтового ограждения с использованием сборно-разборного шпунта сначала осуществляют монтаж шпунтовых элементов нижнего яруса 3, соединяя их между собой посредством замковых элементов 16, расположенных, например, на свободных краях наклонных стенок 17 шпунтовых элементов (Фиг. 5).
Для наращивания длины шпунтов 1 по вертикали используют шпунтовые элементы верхнего яруса 2.
Верхние шпунтовые элементы 2 устанавливают таким образом, чтобы их замковые элементы вошли в зацепление с замковыми элементами соседних (слева и справа) нижних шпунтовых элементов 3, выступающих примерно на 20 см, при этом одинарная проушина 6, расположенная в нижней торцевой части 4 полки 5 верхнего 2 шпунтового элемента оказывается на одной оси с двойной проушиной 9, расположенной в верхней торцевой части 7 полки 8 нижнего 3 шпунтового элемента.
При сочленении проушины 6 и 9 образуют отверстие 11 для вставки замыкающего элемента - пальца 10. После установки пальца 10 его дополнительно фиксируют от продольных перемещений посредством установки игольчатых шплинтов 15 сначала с одной стороны, а затем - с другой (Фиг. 4).
Демонтаж сборно-разборного шпунта 1 производится в обратном порядке.
Предложенная конструкция сборно-разборного шпунта позволяет упростить его монтаж и демонтаж, повысить надежность узла соединения за счет повышения его несущей способности и, как следствие, обеспечивает возможность многократного использования сборно-разборного шпунта.