ШПУНТОВАЯ СТЕНКА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ УПЛОТНЯЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
INTERLOCKING WALL WITH METAL SEALING ELEMENT

Изобретение относится к шпунтовым стенкам и может быть использовано при строительстве морских и речных гидротехнических сооружений, а также при возведении подпорных стенок различного назначения.
Одной из задач, решаемых при возведении стенок с замковыми соединениями шпунтового типа, является обеспечение их грунтонепроницаемости, нарушение которой может привести к снижению прочности гидротехнического сооружения и даже к его разрушению.
Задача обеспечения грунтонепроницаемости и герметичности шпунтового соединения решается в известном уровне техники, в частности, путем заполнения зазоров в замках шпунтовых свай герметизирующим составом, путем сварки элементов замкового соединения, соединения их клеем и т.д.
Известна, например, подпорная стенка, герметизируемая строительным раствором на основе бетона или бетонита (RU №2001128073), известна стенка, выполненная способом, при котором замки шпунтовых свай сваривают между собой с помощью сварочного электрода (RU №2002127801). Указанные известные стенки герметичны и грунтонепроницаемы.
Однако недостатком указанных шпунтовых стенок является большая трудоемкость их возведения и связанная с этим высокая стоимость сооружения. Для обычных условий берегоукрепления не всегда требуется высокая герметичность шпунтовой стенки, однако требование грунтонепроницаемости всегда предъявляется.
Одним из менее дорогостоящих направлений по обеспечению грунтонепроницаемости шпунтовых стенок является создание конструкций, в которых герметичность замкового соединения обеспечивается за счет конструктивных элементов замкового соединения шпунтовой стенки.
Например, известна шпунтовая стенка из плоских строительных элементов, на соединяемых поверхностях которых предусмотрены шпунтовые соединительные элементы, имеющие фиксирующие органы для взаимной упругой фиксации прилегающих строительных элементов (RU №20022135912).
Недостатком указанной известной шпунтовой стенки является ее относительная сложность и трудоемкость.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения по конструктивным особенностям является шпунтовая стенка, включающая соединенные между собой шпунтовые сваи, жестко соединенные со сваями шпунтовые выступы и шпунтовые замки, причем каждый замок содержит боковые стенки и заднюю стенку, жестко прикрепленную к внутренним поверхностям боковых стенок замка с образованием полости, в которой размещен шпунтовый выступ смежной сваи (RU 2081238).
Недостатком этого технического решения является грунтопроницаемость замкового соединения из-за наличия зазоров между шпунтовым выступом и корпусом замка, через которые возможно вымывание грунта застенного пространства.
С точки зрения обеспечения грунтонепроницаемости желательно уменьшить размер полости, в которой размещен выступ смежной сваи, чтобы минимизировать зазоры. Однако это ухудшает условия сборки.
Согласно настоящему изобретению предложено техническое решение, в котором уменьшен не весь зазор в шпунтовом соединении, а создано местное уменьшение этого зазора до минимально возможных величин или, в отдельных случаях, его полное исключение. При этом в целом, на остальных участках, размер зазора в замковом соединении не уменьшен, что не ухудшает условий сборки шпунтовой стенки.
Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, - сокращение зазора, через который может проникать грунт в замковом соединении шпунтовой стенки, за счет создания в указанном зазоре местного сужения. Технический результат - повышение грунтонепроницаемости шпунтовой стенки без увеличения стоимости строительства и повышение удобства сборки.
Указанная техническая задача решается за счет того, что в шпунтовой стенке, включающей соединенные между собой забитые в грунт сваи, жестко соединенные со сваями шпунтовые выступы и шпунтовые замки, причем каждый шпунтовый замок содержит боковые стенки и заднюю стенку, жестко прикрепленную к внутренним поверхностям боковых стенок замка с образованием полости, в которой размещен шпунтовый выступ смежной сваи, каждый замок снабжен продольным относительно оси сваи металлическим уплотняющим элементом, установленным в упомянутой полости и жестко прикрепленным к задней стенке шпунтового замка с возможностью частичного перекрывания упомянутой полости и, по меньшей мере частичного, сокращения зазора между задней стенкой замка и шпунтовым выступом смежной сваи.
Уплотняющий металлический элемент может быть выполнен из прутка круглого, прямоугольного или квадратного сечения.
Шпунтовый выступ каждой сваи в указанной шпунтовой стенке может быть выполнен составным из двух уголковых профилей, приваренных к свае одними их полками с образованием между этими приваренными полками зазора, при этом уплотняющий элемент может быть размещен, по меньшей мере частично, в упомянутом зазоре между приваренными полками уголковых профилей.
Благодаря снабжению каждого из замков шпунтовой стенки продольным металлическим уплотняющим элементом, жестко прикрепленным к задней стенке шпунтового замка, перекрывающим, по меньшей мере частично, зазор между задней стенкой шпунтового замка и шпунтовым выступом смежной сваи, достигается, в большей или меньшей степени значительное, в зависимости от допусков реальной конструкции, местное сокращение зазора в шпунтовом соединении, через который может проникать грунт. Уплотнительный элемент играет роль препятствия, местного сопротивления перемещению частиц грунта. Шпунтовая стенка становится менее грунтопроницаемой. Но при этом, поскольку металлический уплотняющий элемент представляет собой только местное утолщение в полости замка и, соответственно, создает только местное сужение зазора, то на остальных участках, за пределами уплотняющего элемента, полость замка, в которой размещен шпунтовый выступ смежной сваи, остается того же размера. Наличие уплотняющего элемента не ухудшает условия сборки, т.к. в целом зазор между шпунтовым выступом и шпунтовым замком не изменился.
В случае выполнения уплотняющего металлического элемента из прутка квадратного, и особенно круглого сечения, этот элемент служит также для центрирования одной сваи относительно другой при сборке, благодаря чему процесс сборки облегчается.
В варианте исполнения шпунтовой стенки, когда шпунтовый выступ каждой сваи выполнен составным из двух уголковых профилей, приваренных к свае одними их полками с образованием зазора между ними, уплотняющий металлический продольный элемент может быть размещен в указанном зазоре между приваренными полками уголковых профилей, что обеспечивает лучшее перекрывание зазора в замковом соединении и лучшее уплотнение шпунтовой стенки. В этом случае не только уменьшается величина зазора, но и удлиняется путь, по которому частицы грунта могли бы проникать из застенного пространства в воду, т.е. создается дополнительное сопротивление перемещению частиц грунта.
Сокращение величины зазора создает условия для застревания в этом малом зазоре частиц грунта, которые накапливаясь, постепенно его перекрывают.
В предложенном изобретении обеспечивается частичное или полное, в зависимости от допусков реальной конструкции, перекрывание существующих зазоров между Т-образным шпунтовым выступом и внутренней поверхностью шпунтового замка.
Это препятствует проникновению частиц грунта через замковое соединение шпунтовой стенки, т.е. способствует повышению ее грунтонепроницаемости.
В рассматриваемом варианте исполнения при выполнении продольного элемента круглым или квадратным в поперечном сечении шпунтовая стенка проще в сборке, при этом продольный элемент либо накладывается на зазор между приваренными полками составного Т-образного шпунтового выступа смежной сваи, и, будучи сам приварен к внутренней поверхности замка, перекрывает грунту возможность проникать через зазоры замкового соединения, либо расклинивает уголковые профили, размещаясь в зазоре между ними.
Возможное неприлегание продольного элемента к шпунтовому выступу по длине шпунтового замка в реальной конструкции не приводит к проницаемости грунта, поскольку зазоры минимальны. В образовавшемся местном сужении зазора мелкие частицы грунта, которые могут попасть в этот зазор, застревают в нем, перекрывая зазор и способствуя в дальнейшем так называемому «зарастанию» зазоров. Таким образом обеспечивается достаточная грунтонепроницаемость шпунтовой стенки.
В случае выполнения уплотнительного элемента из полосы его толщину выполняют менее зазора между приваренными полками уголковых профилей, из которых составлен Т-образный шпунтовый выступ. Такая шпунтовая стенка несколько сложнее в сборке, но в ней обеспечено более надежное перекрывание зазора полосой, которая более глубоко входит в указанный зазор.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - общий вид шпунтовой стенки, поперечное сечение;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3а, 3б - вид В на фиг.2, варианты исполнения уплотняющего элемента с квадратной и круглой формой поперечного сечения соответственно;
на фиг.4 - то же, вариант выполнения шпунтовой стенки с составным шпунтовым выступом; пунктирной линией показан уплотняющий элемент прямоугольного поперечного сечения, сплошной - круглого поперечного сечения. Стрелками показано направление перемещения грунта в зазоре шпунтового соединения.
Шпунтовая стенка состоит из шпунтовых свай 1, последовательно соединенных между собой с помощью шпунтовых замков и шпунтовых выступов.
Свая 1 может быть выполнена, например, из стальной трубы 2, к наружной поверхности которой приварены шпунтовый замок 3 и шпунтовый выступ 4, имеющий Т-образное поперечное сечение.
Замок 3 каждой шпунтовой сваи включает боковые стенки 5, выполненные, например, из уголковых профилей и образующие корпус замка коробчатой формы, и заднюю стенку 6 в виде ограничительной пластины, приваренной к внутренним поверхностям боковых стенок 5 замка 3 с образованием полости Б, в которой размещен шпунтовый выступ 4 смежной сваи 1.
Со стороны полости Б к задней стенке 6 замка приварен простирающийся продольно вдоль оси сваи 1 металлический уплотняющий элемент 7, перекрывающий частично или полностью зазор α между задней стенкой 6 и шпунтовым выступом 4. Элемент 7 служит своеобразным уплотнением, т.к. с его помощью создается местное сужение зазора в замковом соединении. Элемент 7 может быть выполнен в поперечном сечении квадратным, как на фиг.3а, круглым, как на фиг.3б, или прямоугольным, как на фиг.4.
Круглый в поперечном сечении уплотняющий элемент 7 при сборке играет роль центрирующего элемента, вокруг которого возможен некоторый поворот сваи в пределах зазора, что облегчает процесс сборки.
На фиг.4 изображен вариант осуществления изобретения, когда шпунтовый выступ 4 выполнен составным из двух уголковых профилей 8, у которых полки 9 приварены к свае 1 с образованием между ними зазора b, a другие полки 10 обращены в противоположные стороны с образованием Т-образного профиля шпунтового выступа. В этом случае уплотняющий элемент 7, если он выполнен прямоугольным в поперечном сечении, может быть размещен в указанном зазоре b, при этом толщина прямоугольного в поперечном сечении уплотняющего элемента 8 выполняется меньшей, чем зазор b, чтобы не затруднять сборку.
В этом варианте осуществления изобретения металлический уплотняющий элемент 7, если он выполнен круглого или квадратного поперечного сечения, расклинивает, раздвигает приваренные полки 9 уголковых профилей, обеспечивая противофильтрационную защиту шпунтовой стенки.
Предложенная шпунтовая стенка проста в изготовлении, при этом она обладает высокой грунтонепроницаемостью, ее конструкция обеспечивает высокое качество сборки.