04.04.2022

Разновидности шпунта Ларсена

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.

Описание шпунта Ларсена

Шпунт Ларсена представляет собой металлический профиль Л-образного сечения с замками по длинным сторонам. С помощью этих замков шпунт собираются в единую сплошную конструкцию. Соединенные по торцам, они выдерживают значительное боковое давление. Ребрами жесткости выступают боковые фланцы, расположенные под определенным углом к рабочей полке профиля.

Сваи имеют самые разные технические характеристики:

• мерная длина – 10-22 метров;
• немерная длина – 5-34 метра;
• полезная ширина полки – 0,3-0,8 метра;
• высота боковины – 0,29-0,74 метра;
• масса погонного метра – 70-200 кг.

Замки на торцах боковин состоят из шипа и паза. Пазы бывают 3 типов с сечением Ω, J и С. За исключением J-образного сечения, где шип также имеет форму J, используются T-образные шипы. Конструкция замка позволяет закруглять стенку с углом скругления не более 5 градусов. Для поворота на больший градус необходимо использовать дополнительные коннекторы.

Металлический шпунт производится из качественной углеродистой стали марки Ст3кп и Ст3сп, или их аналогов. Допускается использование и других сталей, соответствующих требованиям норм, указанных в ТУ–14-2-879-89. Основной стандарт шпунтовых свай и конструкций из них, применяемый на территории России – ГОСТ Р 53629-2009.

Оборачиваемость шпунта Ларсена позволяет многократно использовать металлоизделия на самых разных объектах. В среднем, свая выдерживает 5-10 погружений копровой установкой. Вибропогружение и вдавливание считаются более щадящими методами, что увеличивает срок службы профиля.

Виды шпунта Ларсена

Шпунтом Ларсена также называют и строительные профили другого сечения:

• L-образного;
• Z-образного;
• S-образного;
• W-образного;
• U-образного;
• Ω-образного
• О-образного.

К этой же категории относят и сваи из других материалов – пластика, композита и даже железобетонные изделия. Но классическим шпунтом Ларсена считают только корытообразные стальные сваи.

Шпунт Ларсена L-, Z-, W- и U-образного сечения образует сплошную стенку с корытообразными элементами в обе стороны по оси линии замков. Целевое назначение шпунтовых стен – укрепление стенок котлованов и береговой линии. Они рассчитаны под определенную нагрузку. Для усиления стенки применяют обвязочные и распорные пояса, анкеровку.

Отдельно идут Ω- и O-образные шпунты, часто именуемые как трубошпунт. Такое название они получили благодаря плоскости сечения, в основе которого лежит труба. Единственное общее со шпунтом Ларсена – замок. В остальном они отличаются как сечением, так и назначением.

Данные разновидности шпунтового металлопроката применяют с той же целью, что и традиционные шпунты, но в местах с повышенной боковой нагрузкой. Полость внутри позволяет дополнительно усилить конструкцию путем прямой заливки бетона с дополнительным армированием.

Выполнение по данной технологии избавляет от необходимости в анкеровке стенок. Основной ролью шпунта с круглым, овальным или омегообразным сечением в подобном случае является образование несъемной опалубки.

Применение шпунта Ларсена

Шпунтовые стенки используют в качестве основного или временного ограждения строительных котлованов и водоемов. Их применение при осуществлении работ по устройству траншей позволяет существенно сократить ширину выборки за счет препятствования осыпания грунта внутрь траншеи.

Благодаря высокой несущей способности применение шпунта Ларсена оправдано при строительстве постоянных подпорных стенок. Но профили могут работать и в обратную сторону, то есть использоваться в качестве ограждений бункеров для содержания сыпучих материалов. Для этого обычно используют конкретный вид металлопроката S-образного сечения (плоский шпунт Ларсена).

Укрепление фундаментов зданий и построек также осуществляется с использованием шпунта Ларсена. Металлические профили устанавливают рядом с фундаментом статическим вдавливанием. Шпунтовые элементы меняют напряжение грунта, тем самым повышают его несущую способность и гидроизолируют фундамент, препятствуя намоканию основания под строением.

При укреплении береговых линий, дамб и других гидротехнических сооружений без применения шпунтовых ограждений не обойтись. За счет замкового соединения, которое дополнительно может быть гидроизолировано специальными герметиками, конструкция может полностью изолировать грунт или объект от поступления воды, в т.ч. капиллярным подсосом. Обработка ЛКМ повысит устойчивость конструкции к ржавлению.

Главный способ монтажа профилей – динамическая забивка с помощью копровой установкой. Это оборудование чрезвычайно распространено во всех регионах страны. В определенных случаях также используется вибропогружение и статическое вдавливание.

Классификация шпунта Ларсена

Стальной шпунт в зависимости от способа изготовления бывает:

• горячекатаным – сразу после отливки сталь прокатывается под заданную форму;
• холоднокатаным – холодная стальная полоса прокатывается через валы, которые деформируют ее под определенную форму;
• прокатно-сварные – к горяче- или холоднокатаным заготовкам привариваются замки;
• сварными – профиль собирается из отдельных полос и замков.

Отдельно идут металлопрофили с защитой от коррозии. Различают оцинкованные и обмедненные шпунтовые сваи.

Шпунтовые сваи Ларсена имеют определенную маркировку. Независимо от производителя, шпунт, соответствующий заявленной маркировке, обладает схожими характеристиками. Это упрощает проектирование шпунтовых ограждений, поскольку инженер-конструктор подбирает профили по площади сечения, моментам сопротивления и инерции.

Чаще всего конструкторы оперируют хорошо известным шпунтом, который используются повсеместно и доступен у поставщика.

Отечественный металлический шпунт Ларсена

К наиболее популярным маркам шпунта Ларсена, производимым в России и странах СНГ, относятся Л4 и Л5.

Шпунт Ларсена Л4

Шпунтовые сваи типа Ларсен с российской маркировкой Л4 представляют собой металлопрофиль корытообразного сечения, оснащенный пазогребневыми замками.

Самый распространенный тип шпунтовых свай из легированных сталей. Ему присущи следующие характеристики:

• рабочая ширина сваи – 400 мм;
• максимальная длина без учета сваривания – 5-22 м;
• высота боковины – 204 мм;
• толщина металла стенок сваи – полка 14,5 мм, боковина 9,5 мм;
• прочность единичного элемента секции – не менее 518 кН.

Данный профиль Ларсена подходит для решения большинства задач, связанных с укрепление стенок котлованов и других земляных разработок.

Шпунт Ларсена Л5 и его разновидности

Еще одна часть вариаций корытообразных профилей Л4, отличающаяся большими размерами и толщинами:

• рабочая ширина – 420 мм;
• максимальная длина без учета сваривания – 34 метра;
• высота боковины – 196 мм;
• толщина металла – полка 21 мм, боковина 11 мм;
• прочность единичного элемента секции – до 698 кН.

Л5 существенно ускоряет проведение работ. Большая толщина металла в сравнении с Л4 увеличивает время службы изделий, используемых постоянно в одном месте, что делает его удобным для обустройства гидротехнических сооружений, укрепления береговой линии.

Шпунт Л5Д – несколько модернизированная версия Л5, которая отличается увеличенными размерами по высоте (240 мм) и рабочей ширине (510 мм). Такое изменение сказалось на моментах сопротивления (до 3200 см³/м) и инерции (69415 см³/м).

Увеличение ширины и высоты стенок шпунта Ларсена сказалось и на скорости проведения работ по установке ограждения. Полная совместимость замков с Л4 и Л5 позволяет возводить комбинированные конструкции под условия грунта в месте строительства.

Еще одна разновидность Л5 – Л5УМ. Шпунт увеличился по ширине/высоте/толщине до 543/236,5/23-11 мм. Благодаря этому прочность сваи имеет показатель 906 кН на погонный метр.

Зарубежные металлошпунты

В мире используется гораздо больше разновидностей шпунта Ларсена. Одним из крупнейших мировых производителей и поставщиков шпунта считается группа компаний ArcelorMittal. На их производственных мощностях развернуто изготовление самых разных шпунтовых свай.

Большой популярностью пользуется серия AZ – основная замена Л4 и VL серий. Данный шпунт Ларсена выпускается в различных вариациях, отличающихся размерностью и прочностными характеристиками. Наиболее популярны профили с рабочей шириной 700-800 мм и высотой 340-420 мм. Несмотря на большие размеры, для их производства используется тонкий металл 9 мм. Шпунты AZ имеют Z-образное сечение, поэтому для получения характерного для шпунтовых стенок двустороннего корыта необходимо соединение 2-х свай.

Не меньшим спросом пользуются серии GU, PU и AU. Их особенность – корытообразное сечение, характерное для русских свай     серии Л. Их общие характеристики – размерность:

• длина без сваривания – 6-12 метров;
• рабочая ширина – 0,6 м;
• высота боковины – 300-454 мм;

Толщина стенок достигает 15 мм, в среднем – 9-11 мм.

На рынке также присутствует продукция металлургической компании VITKOVICE STEEL. Чешский производитель разработал серию шпунта VL. Наиболее востребованы серии VL 606 A и VL 605 A, производимые из марок стали S270GP и выше. Длины стандартные – до 12 м. Ширина тоже – 0,6 м. Различаются они высотой (430 и 420 мм соответственно) и толщиной полки – 13,4 и 11 мм. Боковины одинаковой толщины – 9 мм.

В последние годы наблюдается устойчивый спрос на китайский металлический шпунт производства компании Anshan Zizhu. Производитель из КНР работает с марками стали Q295bz, SY295 и производит:

• 2 вида корытообразных свай – серии SPU и ZU;
• шпунт Z-образного сечения – серия ZZ;
• профили H-образного сечения – серия HZZ.

Есть в линейке продукции компании Anshan Zizhu и серия плоского шпунта – SWP. Для традиционных корытообразных профилей характерно соответствие евростандартнам:

• ширина 400-750 мм;
• высота 85-454 мм;
• толщина металла боковины/полки – 7,5-19 мм/6,4-27,6 мм.

Отличает шпунт Ларсена производства Anshan Zizhu малый вес и цена в сравнении со шпунтовыми сваями Л4, VL или AZ. Это достигается за счет оптимального угла поворота и варьирования толщины стенок профиля при невысокой толщине стенок. Сокращение веса позволяет снизить строимость профиля. Свая при этом не теряет несущей способности, несмотря на меньшую металломкость.

Также доступен шпунт производства Nippon Steel, China Oriental Group Co, Emirates Iron and Steel Factory и многих других производителей. Большинство предлагает продукцию, сопоставимую по характеристикам профилям Л4 и Л5.

Композитный шпунт

Производство композитного шпунта регламентируется ГОСТ Р 57942-2017 и ТУ на его основе. Поперечным сечением они полностью повторяют металлические аналоги, однако отличаются меньшей длиной, прочностью, весом и толщиной.

Для производства композитного шпунта используются полимеры, которые армируются различными волокнами. В качестве таковых может выступать стекловолокно, базальтовое армирование и другие подходящие способы.

На примере композитного шпунта  ШК-150 Л-образного сечения можно сделать вывод о характеристиках профилей:

• рабочая ширина – 600 мм;
• высота боковины – 145 мм;
• толщина боковины/полки – 5 мм;
• прочность – 237 кН.

Учитывая полимерную основу, характеристики довольно привлекательны для осуществления многих видов работ, а также для постоянной установки профиля. Композитный шпунт не гниет, поэтому срок эксплуатации стенки превышает показатели изделий.

Недостаток – несущая способность. В сравнении с Л4, который может нести до 52821.30 кг∙м, погонный метр композитного шпунта ШК-150 выдерживает не более 24167.27 кг∙м, т.е. вдвое меньше. Но вес изделия в разы меньше, чем у металлического шпунта Ларсена. Шпунтовую сваю легко переносить по стройплощадке даже вручную, без применения спецтехники. Например, масса погонного метра сваи GS P43 составляет всего 19,85 кг.

Для монтажа свай не используют забивку и вдавливание. В основном применяется комбинированный способ погружения – вибромолот. Динамическая забивка может разрушить элемент, особенно при монтаже в твердых пластах грунта. Также шпунтовый прокат погружают вибропогражателями без использования динамического воздействия.

Пластиковый шпунт

Помимо полимерного композитного, существует неармированный вид – пластиковый шпунт. Делают такие сваи из толстого ПВХ, что предопределяет характеристики профилей. Рассмотрим элементы на примере популярной серии G500/9:

• рабочая ширина – 250 мм;
• высота боковины – 120 мм;
• толщина боковины/полки – 9 мм.

Такие характеристики обеспечивают момент сопротивления, равный 505,6 см³. У Л4 значение соответствует 637,747 м³.

Но полимерный шпунт, равно как и композитный, не используют в качестве подпорных стенок с большой боковой нагрузкой. Этот вид применяют на менее ответственных участках, где их сильные стороны (малый вес, низкая цена, не гниют, не выцветают, не требуют обслуживания на всей глубине погружения) перевешивают недостатки.

В основном, пластиковый шпунт без армирования используют, чтобы укрепить берег небольшого водоема, устроить лодочный причал с удобным подъездом и подходом. Также он незаменим при быстром создании долговечных подпорных стенок.

Как и в случае с композитными шпунтами, вдавливание  и динамическая забивка не используется для монтажа. Для установки шпунтового элемента в проектное положение оправдано применение метода вибродинамического погружения с помощью вибромолотка или только вибрирование вибропогружателем, работа которого основана на тиксотропии двухфазных сред.

Заключение

Шпунт Ларсена получил широкое распространение за счет простоты конструкции и возможности использования. Его прочность на изгиб и прогиб, высокая несущая способность и оборачиваемость способствуют удешевлению и ускорению строительных работ, возведению сооружений различного назначения при использовании шпунтовых элементов.

Подбор вида, сечения и размерности шпунта осуществляется на основании инженерных расчетов. Проектировщик учитывает не только нагрузки грунта на погонный или квадратный метр стенки конструкции из шпунта Ларсена, но и назначение, и срок эксплуатации конструкции.

Это позволяет сократить статью издержек строительных работ на грунтовые и гидротехнические мероприятия, и обеспечивает достаточную прочность с актуальным коэффициентом запаса по несущей способности. Используемый тип, вид и характеристики шпунта вносится в проект, что упрощает подбор аналогов по техническим характеристикам.

Купить или заказать аренду нового и БУ шпунта Ларсена, а также услуги монтажа и обратного выкупа можно в любом регионе России. Поставка любого количества шпунта осуществляется автомобильным и железнодорожным транспортом. Для уточнения деталей сотрудничества позвоните менеджеру по телефону или закажите бесплатный обратный звонок.