ШПУНТОВАЯ СТЕНКА

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для строительства стенок морских и речных причалов и набережных с использованием стальных трубчатых свай, а также для возведения подпорных стенок различного назначения.

Известна шпунтовая стенка, состоящая из забитых в грунт трубчатых свай и замыкающих соединительных элементов, размещенных между сваями. На наружной поверхности каждой сваи приварены по два элемента шпунтового соединения охватывающего типа, т.е. по два замка. Каждый замок выполнен из двух уголковых профилей, одни стенки которых приварены к свае, а другие обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазора между ними. Внутренние полости между уголковыми профилями являются шпунтовыми пазами замкового соединения. Замыкающие соединительные элементы выполнены в виде двутавров в поперечном сечении. Полки каждого из двутавров выполняют роль охватываемых элементов шпунтового соединения, т.е. шпунтовых выступов, и размещены в шпунтовых пазах двух смежных свай, благодаря чему соединительные элементы и сваи соединены между собой "в замок" (JP 52-49887 А, 20.12.77).

Недостатком вышеописанной известной шпунтовой стенки является то, что при забивке свай возможно раскрытие замков, имеющих относительно слабое сечение по сравнению с жесткой трубчатой сваей, что приведет в дальнейшем к снижению грунтонепроницаемости стенки и размыву грунта застенного пространства. Кроме того, приваривание шпунтовых замков к трубчатой свае, наиболее материалоемкой и тяжелой части шпунтовой стенки, процесс достаточно трудоемкий и требующий использования кранов большой грузоподъемности, что приводит к удорожанию сооружения.

Еще один недостаток данной известной шпунтовой стенки заключается в относительно невысокой жесткости замыкающих соединительных элементов, вследствие чего для увеличения несущей способности шпунтовой стенки необходимо уменьшать расстояние между центрами свай в стенке, что неизбежно ведет к повышению металлоемкости шпунтовой стенки.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является шпунтовая стенка, преимущественно причала или набережной, содержащая сваи с жестко закрепленными на их наружных поверхностях шпунтовыми выступами и сварные шпунтовые замки, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости с образованием шпунтового паза для размещения в нем шпунтового выступа сваи (RU 2081238 С1, 10.06.97).

В этой известной шпунтовой стенке между сваями с закрепленными на них шпунтовыми выступами размещены сваи, на каждой из которых приварены по два шпунтовых замка для шпунтовых выступов двух смежных с ней свай. Каждый шпунтовый замок также, как и в предыдущей известной шпунтовой стенке, выполнен из двух уголковых профилей, одни стенки которых приварены к свае, а другие обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазора между ними. Однако в данном случае шпунтовые замки имеют ребра жесткости, которые приварены к профильным элементам, т.е. уголковым профилям, и соединяют их. При забивке свай с закрепленными на них двумя шпунтовыми замками ребра жесткости придают замкам дополнительную жесткость и не допускают раскрытия замков. Чередование в стенке свай со шпунтовыми выступами и свай со шпунтовыми замками в значительной мере по сравнению с предыдущей шпунтовой стенкой уменьшает ее недостатки, связанные с длительностью, трудоемкостью и высокой стоимостью работ по привариванию шпунтовых замков к тяжелым сваям, однако полностью не устраняет их.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции шпунтовой стенки, не имеющей указанных недостатков, т.е. шпунтовой стенки, технологичной как при изготовлении ее составляющих частей, так и при ее возведении, обладающей высокой несущей способностью при относительно низкой материалоемкости, а также необходимой грунтонепроницаемостью.

Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, - уменьшение материалоемкости и сложности возведения шпунтовой стенки при обеспечении необходимой жесткости замыкающих элементов и исключении раскрытия шпунтовых замков, а также снижение трудоемкости и ускорение изготовления трубчатых свай.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в шпунтовой стенке, преимущественно причала или набережной, содержащей сваи с жестко закрепленными на их наружных поверхностях шпунтовыми выступами и сварные шпунтовые замки, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости с образованием шпунтового паза для размещения в нем шпунтового выступа сваи, согласно изобретению шпунтовые замки попарно объединены в замыкающие стержнеобразные элементы, имеющие по два продольных шпунтовых паза, которые установлены в стенке между сваями, причем каждый замыкающий стержнеобразный элемент имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи, и выполнен сварным из двух швеллеров, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости, размещенного между швеллерами.

Замыкающий стержнеобразный элемент может иметь два ребра жесткости, которые выполнены в виде двух труб с прорезями, обращенными к зазорам между полками швеллеров.

Благодаря тому что ко всем сваям приварены только шпунтовые выступы, шпунтовые замки попарно объединены в замыкающие стержнеобразные элементы, имеющие по два продольных шпунтовых паза, которые установлены в стенке между сваями, значительно сокращается объем сварочных работ при изготовлении сваи и, следовательно, время использования крана большой грузоподъемности, существенно снижаются затраты.

Поскольку на свае нет замков, то отсутствует опасность их деформирования при забивке свай и, следовательно, нарушения грунтонепроницаемости шпунтовой стенки. Не нужно также ориентировать тяжелые сваи в пространстве для обеспечения попарного соединения шпунтовых замков и выступов.

При возведении стенки в шпунтовых пазах замыкающего стержнеобразного элемента размещаются шпунтовые выступы смежных с ним свай, что дает возможность устанавливать замыкающие стержнеобразные элементы после погружения свай, компенсируя за счет замыкающих элементов некоторые погрешности расположения свай относительно осевой линии шпунтовой стенки.

В связи с тем, что каждый замыкающий стержнеобразный элемент имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи, значительно снижаются требуемые для погружения замыкающих стержнеобразных элементов усилия и соответственно уменьшаются действующие при этом нагрузки на шпунтовые замки, т.е. понижается опасность раскрытия замков.

Выполнение замыкающего стержнеобразного элемента сварным из двух швеллеров, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости, размещенного между швеллерами, обеспечивает образование сдвоенного шпунтового замка коробчатой формы в поперечном сечении, за счет жесткости которой и жесткости швеллеров повышается жесткость шпунтовых замков на раскрытие при забивке замыкающего элемента, что позволяет увеличить расстояния между центрами свай в шпунтовой стенке и снизить ее металлоемкость.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид шпунтовой стенки, поперечный разрез;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - узел Б на фиг.2;
на фиг. 4 - вариант выполнения замыкающего стержнеобразного элемента с ребрами жесткости в виде двух труб с прорезями.

Шпунтовая стенка, преимущественно причала или набережной, содержит заанкеренные трубчатые шпунтовые сваи 1 и установленные между ними замыкающие стержнеобразные элементы 2.

На наружной поверхности каждой сваи 1 жестко закреплены, в данном случае приварены по два шпунтовых выступа 3, имеющих Т-образную или грушевидную форму в поперечном сечении.

Для соединения частей шпунтовой стенки использованы сварные шпунтовые замки 4, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, в данном случае половин швеллеров 5, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости 6 с образованием шпунтового паза 7 для размещения в нем шпунтового выступа 3 сваи 1. Шпунтовые замки 4 попарно объединены в замыкающие продолговатые стержнеобразные элементы 2, имеющие по два продольных шпунтовых паза 7.

Каждый замыкающий стержнеобразный элемент 2 имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи 1, и выполнен сварным из двух швеллеров 5, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров 8 между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости 6, размещенного между швеллерами 5. Для обеспечения необходимой жесткости замыкающего элемента 2 и обоих его шпунтовых замков 4 достаточно соединения швеллеров 5 для совместной работы одним или двумя ребрами жесткости 6. Зазоры 8 между полками швеллеров 5 предназначены для пропуска в шпунтовые пазы 7 замыкающего элемента 2 шпунтовых выступов 3 смежных с ним свай 1.

Ребра жесткости 6 вварены во внутреннее пространство между швеллерами 5 и образуют в замыкающем элементе 2 продольные шпунтовые пазы 7, обращенные в противоположные стороны и имеющие оси, лежащие в одной продольной плоскости и преимущественно на одной линии, совпадающей с осью шпунтовой стенки и проходящей приблизительно по середине зазора 8.

Оптимально выбранные зазоры 8 между полками швеллеров 5 и расстояния между ребрами жесткости 6 обеспечивают достаточную жесткость замыкающего элемента 2, исключающую возможность раскрытия полок швеллеров 5 при его забивке. Тем самым гарантируется грунтонепроницаемость шпунтовой стенки и исключается вымывание грунта из застенного пространства.

Замыкающий стержнеобразный элемент 2 может иметь два ребра жесткости (см. фиг.4), которые выполнены в виде двух труб 9 с прорезями 10, обращенными к зазорам 8 между полками швеллеров 5. В этом случае во внутреннюю полость замыкающего элемента 2 между швеллерами 5 вваривают две трубы 9. После приварки труб 9 в них выполняют прорези 10, совпадающие с зазорами 8 между полками швеллеров 5. В результате в замыкающем элементе 2 образуются два цилиндрических продольных шпунтовых паза 11, которые обращены в противоположные стороны и имеют оси, лежащие в одной продольной плоскости.

При изготовлении элементов данной шпунтовой стенки целесообразно создать два отдельных потока.

Шпунтовые трубчатые сваи 1, учитывая их значительный вес, изготавливают на мощных стендах в цехах, оборудованных кранами достаточной грузоподъемности. Шпунтовый выступ 3 Т- образного или грушевидного поперечного сечения приваривается к трубчатой свае 1 двухсторонним сварным швом с помощью сварочного автомата за один проход, в то время как приварка шпунтового замка к свае в техническом решении, указанном выше в качестве наиболее близкого аналога (прототипа), требует по меньшей мере двух проходов.

Сварные замыкающие элементы 2, имеющие значительно меньший чем сваи вес и габаритные размеры, изготавливают на небольших стендах, оборудованных талрепами.

Замыкающий элемент по настоящему изобретению представляет собой жесткую, коробчатую в поперечном сечении конструкцию, являющуюся сдвоенным шпунтовым замком стержнеобразной формы. Благодаря его жесткости расстояния между центрами смежных шпунтовых свай могут быть увеличены без снижения несущей способности шпунтовой стенки.

Возведение шпунтовой стенки по настоящему изобретению осуществляется путем последовательной забивки шпунтовых трубчатых свай и замыкающих стержнеобразных элементов с применением того или иного сваебойного оборудования.

Возможен набор шпунтовой стенки в направляющих с последующим погружением в грунт набранных элементов стенки методом "челнока", при котором за один проход погружают сваи более мощным сваебойным оборудованием, а в следующий проход осуществляют погружение замыкающих элементов другим сваебойным оборудованием. Такая технология сокращает сроки строительства и обеспечивает более высокое качество забивки шпунтовой стенки.

Предложенная шпунтовая стенка высоко технологична как при изготовлении ее элементов, так и при возведении, что позволяет снизить затраты на ее сооружение. Она обладает высокой несущей способностью при пониженной по сравнению с прототипом материалоемкостью за счет увеличения расстояния между центрами свай в стенке и использования замыкающего элемента вышеописанной конструкции, а также имеет высокую грунтонепроницаемость.