Шпунтовый металлопрокат используется для укрепления береговой линии, стенок котлованов и траншей, решении других задач по укреплению или устройству чего-либо. Классический шпунт Ларсена представляет собой профиль U-образного сечения. Однако к этой категории с недавних пор начали относить профили и другого сечения – Z-, L-, W- и Ω-образные изделия.
Независимо от сечения металлошпунта существует конечное количество технологий их производства. Только они обеспечат высокие технические характеристики, за которые и выбирают этот способ укрепления грунтов.
Изобретение проката металлов датируется 1495 годом и принадлежит гениальном инженеру Леонардо да Винчи, который нарисовал чертеж и кратко описал станок для прокатки олова. До конца XVII века использовались приводы и технологии да Винчи, лишь в XVIII веке стали использовать паровые машины для проката. Это и послужило началом массового использования прокатных станов в металлургии. Век спустя технологии развились до начала производства сортового металлопроката холодным способом.
Суть холодного проката заключается в пластическом деформировании металлической заготовки при температуре металла, равной или чуть больше температуре окружающей среды. ГОСТ указывает, что температура холодного проката должна быть в пределах 10-30% температуры рекристаллизации.
Для холодного проката подходит только низкоуглеродистая сталь. Высоко- и среднеуглеродистые сплавы не используются ввиду потери изделием своих преимуществ.
Холодный прокат позволяет придать шпунту Ларсена:
Вдобавок ко всему холоднокатаный шпунт Ларсена стоит дороже горячекатаного из-за большей себестоимости его производства.
Технологию промышленного горячего проката реализовали только под конец XIX века. Впервые его внедрили в Чехии, причем сразу был смонтирован полунепрерывный стан. Непрерывный стан появился лишь через 30 лет в США, после чего технологию освоили многие металлургические предприятия разных стран мира.
Суть горячего проката заключается в пластичном деформировании заготовки:
Использование технологии горячего проката несколько снижает прочностные характеристики стали. Они все еще достаточно высокие, чтобы выдерживать боковое давление на шпунт. Но из-за повышенной эластичности в сравнении с холоднокатаными изделиями, не используются в ряде грунтовых условий.
Для горячего проката подходит как углеродистая сталь, так и низколегированная и даже конструкционная. Это сказывается на долговечности элементов, что критично при их монтаже в грунт на длительный срок.
Также следует отметить более высокую материалоемкость конструкции, если используются горячекатаные шпунты. Разница в сравнении с холоднокатаными может достигать 47% при сравнении сопоставимых моментов сопротивления Wy см3/м. Поэтому для реализации удаленных от транспортных магистралей объектов горячекатаные изделия не применяют.
В отличие от предыдущих способов, сварная технология изготовления шпунтового проката используется только для получения О-образного шпунта, который относится к типу Ларсена лишь условно. Хотя технология позволяет получить практически любой тип профиля – от I- до U- и Z-образного.
Суть заключается в сваривании элементов сплошным швом. Для трубошпунта характерно приваривание замковых элементов, с помощью которых профили скрепляются между собой. Но сварное соединение не испытывает в данном случае основных боковых нагрузок, большую их часть берут на себя именно трубы.
Именно сварной шов считается самым слабым местом шпунта, поэтому даже наращивание шпунта по длине методом сварки используется только в том случае, если:
При этом качество сварного шва регламентируется соответствующими стандартами, в зависимости от используемого типа соединения.
Самый дешевый способ производства шпунта – использование холодногнутого способа, который часто называют холодной штамповкой. Он отличается от холодного проката тем, что предварительный нагрев заготовки не производится. Длинную полосу стали закрепляют в вальцах и прокатывают, придавая необходимую форму. На изготовление типичного U-образного профиля необходимо 19 циклов проката и более.
Однако конечное изделие может получить деформации поверхности, что скажется на прочностных характеристиках. Поэтому холодногнутые шпунтины не столь распространены, как остальные типы.
На прочностные характеристик данный способ практически не влияет, поскольку при выборе горячекатаных заготовок эластичность металла достаточна для придания необходимых форм. А вот холоднокатаные стали претерпевают существенные деформации, и при нарушении технологии возможно разрушение изделия в месте гиба.
Особенную сложность представляет изготовление замков холодногнутым методом. В отличие от холодно- и горячекатаного проката, эти сортовые металлоизделия не обеспечивают высокой герметичности соединения, и при их использовании применение герметиков считается обязательным.
По скорости и долговечности укрепления ландшафта подпорными стенками шпунту Ларсена нет конкурентов. Готовая конструкция может прослужить десятки, а в некоторых случаях и сотни лет. Материал отличается высокой прочностью и стабильностью, не пропускает воду и исключает оползни.
Шпунтовые ограждения хоть и считаются герметичными, однако они все же могут пропускать воду. Особенно часто такая ситуация возникает при использовании бывшего в употреблении шпунта для реализации проекта. Но чтобы обеспечить высокую гидроизоляцию объекта и при этом продолжать пользоваться подержанным шпунтом, достаточно выполнить ряд мероприятий по гидроизоляции шпунта Ларсена.
Шпунт Ларсена различного сечения используется в том числе при осуществлении строительства, ремонта и реконструкции гидротехнических объектов, укрепления береговых линий. В ряде случаев традиционное погружение шпунтин с берега невозможно, поэтому практикуется ведение работ с воды.
Метод статического вдавливания для погружения шпунта относительно новый – до недавнего времени монтажные работы осуществлялись динамической забивкой и вибропогружением. Использование статического вдавливания ввиду особенностей принципа работы обладает целым рядом преимуществ.
Для возведения шпунтовых ограждений используется шпунт Ларсена самого разного сечения. Наибольшей популярностью пользуется как традиционный корытообразный U-профиль, так и прокат иного сечения – S-, L-, Z-образный. Выделить среди них лучший вариант попросту невозможно – все они используются для решения тех или иных поставленных задач.
Шпунтовые ограждения нашли свое применение в самых разных сферах жизнедеятельности человека, в том числе и в дорожном хозяйстве. Шпунтины максимально универсальны и подходят для реализации самых разных задач, связанных со строительством, реконструкцией и ремонтом дорог и объектов дорожной инфраструктуры.
Для укрепления стенок котлованов, береговых линий и решения многих других строительных задач используется шпунт Ларсена. Свая получила название в честь инженера Тригви Ларсену, который запатентовал в 1910 году корытообразный профиль с замками по краям, с помощью которых сваи объединяются в единую сплошную конструкцию. Сам же принцип возведения защитных стенок известен, по меньшей мере, 7-8 веков, но именно Ларсен впервые описал и сделал базовые расчеты использования металлических свай для создания ограждений.
В течение долгих лет в России используется шпунт Ларсена Л4, который выпускал ЧАО «Днепровский металлургический завод». С 2014 года поставки шпунта прекращены не только на территорию РФ. Тем не менее, складские запасы профилей Л4, особенно бывшего в употреблении, все еще достаточно значительны, что позволяет проектировщикам закладывать в проекты эту марку шпунта Ларсена.
Шпунт Л5-УМ хорошо известен российским проектировщикам и строителям. Несмотря на обилие аналогов от производителей-конкурентов из стран Европы и Азии, именно Л5-УМ сохраняет за собой лидерство в своем сегменте не протяжении долгих лет. Объясняется это не только российским происхождением свай (профили производятся на мощностях завода ЕВРАЗ), но и отменными характеристиками шпунта.
Для решения самых разных строительных задач используются шпунтовые профили, среди которых одним из наиболее востребованных является шпунт Ларсена Л5. Сваи этого сорта представлены на рынке как в новом, так и в подержанном состоянии (в большим объеме). Это позволяет проектировать масштабные проекты без опасения перебоев с поставкой шпунтового металлопроката типа Л5.
Работы нулевого цикла – это подготовительные работы, включающие переработку грунта, установку защитного ограждения, разработку котлована, прокладку подземных коммуникаций и инженерных сетей. Производятся ниже уровня нулевой отметки (ниже пола первого этажа здания). Выделяются высокой стоимостью – обычно на работы нулевого цикла отводится порядка 15-20% всего бюджета на строительство объекта.
Долгие годы шпунт Ларсена Л5-УМ занимал лидирующие позиции на рынке, и даже сегодня многие проектировщики прибегают именно к этому типу свай. Многие объясняют это отечественным происхождением металлошпунта, по сути – безальтернативного, если ищется именно профиль российского производства. У этого шпунта есть ряд ключевых преимуществ.
Еще под конец 2021 года рынок шпунта начал «волнение», в 2022 году ситуация и вовсе стала несколько пугающей: экономическая и политическая ситуация в мире привела сначала к сокращению объема поставок профилей, а затем и вовсе к их полному прекращению. В итоге уже к середине весны на рынке металлошпунта возникли первые признаки дефицита. Что происходит с рынком сегодня и каковы прогнозы до конца 2022 года – вот вопросы, которые волнуют строительные компании. Попробуем разобраться в сложившейся ситуации.
Уже несколько лет в Россию не поставляется новый шпунт Ларсена Л4. Это связано с тем, что производством профилей занимался Днепропетровский металлургический комбинат, расположенный в Украине. Отсутствие профилей вынудило проектировщиков искать адекватную замену. Ведь даже несмотря на высокие прочностные характеристики и высокую оборачиваемость шпунта, складские запасы, в том числе и Б/У профилей, достаточно быстро подошли к концу. Сегодня отыскать новый металлошпунт Л4 практически не реально.
Шпунт Ларсена используется для решения самых разных хозяйственных задач. С его помощью осуществляют берегоукрепление естественных и искусственных водоемов, изменяют береговую линию рек, озер и прудов. Без него не обходятся земляные работы, связанные с извлечением грунта.
Самый технологичный, быстрый и долговечный способ укрепления берега естественного и искусственного водоема – сплошная стенка из шпунта Ларсена. Материал легко и быстро монтируется практически в любых грунтовых условиях, обладает исключительной прочностью на изгиб, и не пропускает воду. Именно поэтому во всем мире шпунт Ларсена стал одним из самых популярных материалов для берегоукрепления.
Классический шпунт Ларсена представляет собой металлоизделие кортыообразного сечения с замками по длинным сторонам. При их соединении образуется прочная стенка, способная выдержать существенное боковое давление грунта. В современном понятии к шпунтам Ларсена относят любые изделия с замковым соединением, используемые для укрепления грунтов или береговой линии.
В статье расскажем про технические характеристики самых популярных в России марок шпунта Ларсена: Л4, Л5, Л5-УМ, VL 606A, GU 22N.
Отдельного ГОСТа на шпунт Ларсена не существует, однако есть общий межгосударственный стандарт, которым необходимо руководствоваться производителям стальных горячекатаных профилей.
Шпунт Ларсена, как и любой другой материал, подвержен износу. Число погружений и выемок, которое может выдержать стальной шпунтовой профиль, не утратив своей прочности, и есть характеристика, называемая оборачиваемостью.
Для предотвращения обрушения стенок котлована или траншеи, его подтопления грунтовыми, паводковыми или верхними водами традиционно применяется шпунт Ларсена. Ограждающие конструкции из шпунтин также применяются для укрепления береговой линии естественных и искусственных водоемов. Их используют и при строительстве гидротехнических сооружений, а также для решения прочих задач, где необходимо обеспечить высокую боковую прочность конструкции.
Шпунтовые ограждения применяются повсеместно и часто в качестве временных конструкций. После того, как необходимость в использовании шпунтовой стенки отпадает, ее необходимо демонтировать. Для этого используется специальная техника и оборудование.