ШПУНТОВАЯ СТЕНКА Российский патент 2006 года по МПК E02B3/06 

Изобретение относится к строительству преимущественно гидротехнических сооружений и может быть использовано при возведении причальных и подпорных стенок на грунтах, допускающих забивку шпунтов и свай, а также подпорных стенок в промышленном и гражданском строительстве.

Известна шпунтовая стенка, содержащая забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, выполненных определенным образом и расположенных на нейтральной оси стенки [1].

Недостаток известной конструкции в малой несущей способности из-за слабого восприятия нагрузок как боковых, так и перпендикулярных к плоскости стенки.

Известна шпунтовая стенка, выполненная из забитых в ряд свай, соединенных между собой посредством замков и дополнительно содержащая анкерную тягу, соединяющую стенку через металлический распределительный пояс с анкерной грунтозащитной плитой [2].

Такое исполнение шпунтовой стенки позволяет увеличить ее жесткость и тем самым несущую способность, уменьшить металлоемкость стенки, снизить трудоемкость ее возведения.

Однако монтаж анкерных тяг сложен, поскольку для их размещения требуется формирование и установка массивного распределительного пояса в виде плит или балок на стенке, выполнение отверстий для заведения головок анкеров в стенку, что снижает ее устойчивость, а расположение распределительных поясов на наружной поверхности стенки (в воде) обусловливает их коррозию, что снижает период эксплуатации сооружения.

Задачей изобретения является упрощение операций по монтажу анкерных тяг, а также повышение эффективности усиления шпунтовой стенки.

Задача решается шпунтовой стенкой, включающей забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, анкерные тяги, металлический распределительный пояс для их крепления к стенке и анкерную грунтозащитную плиту. В такой стенке согласно предложению распределительный пояс выполнен наборным из анкерных узлов крепления анкерных тяг, помещенных внутри свай, при этом анкерный узел смонтирован внутри каждой сваи и выполнен в виде размещенного соосно в свае и жестко соединенного с ней трубчатого металлического каркаса и сборной закладной опоры, смонтированной на каркасе и свае.

В шпунтовой стенке закладная опора может быть установлена в лицевой части сваи (со стороны акватории) или в тыльной части сваи (со стороны берега).

Закладная опора выполнена в виде установленной в лицевой части сваи, размещенной внутри каркаса и приваренной боковинами к нему, поперечины и двух направляющих металлических балок, установленных посредством поперечины и окна в свае горизонтально, жестко связанных между собой распоркой, с поперечиной и сваей - ребрами жесткости, а с анкерной тягой - анкерующими элементами.

Каркас при таком исполнении анкерного узла дополнительно содержит армирующие сетку-дно и сетку-крышку.

Свая с установленным внутри нее в лицевой части анкерным узлом крепления анкерной тяги забетонирована до верха.

Закладная опора анкерного узла выполнена в виде установленного в тыльной части сваи, горизонтально размещенного между ней и каркасом, в его окне, фигурного коробчатого кронштейна, Т-образного в плане, имеющего проходной канал для анкерной тяги, зафиксированной в указанном окне каркаса через канал кронштейна и соосное окно в свае.

Каркас при таком выполнении анкерного узла крепления анкерной тяги смонтирован в свае посредством продольных ребер жесткости, равномерно распределенных по окружности.

Такой каркас дополнительно снабжен крышкой, а пространство между ним и сваей, ребра жесткости и закладная опора (в ее тыльной части) забетонированы.

Снижение трудоемкости и сроков проведения монтажных работ по установке анкерных тяг, усиление шпунтовой стенки, обеспечение ее надежности и долговечности гарантируются выполнением распределительного пояса наборным, размещением образующих его анкерных узлов крепления внутри каждой сваи, на проектных отметках, и создающих жесткие связи со сваей, дающих возможность при необходимости регулировать натяжение анкерных тяг в той или иной части шпунтовой стенки сооружения, гидротехнического или строительного, т.е. варьировать его несущую способность.

Установка анкерного узла крепления внутри каждой сваи, его бетонирование обеспечивает повышение прочности и устойчивости шпунтовой стенки, способствует защите арматурных элементов крепления от коррозии и от механических повреждений, позволяет избежать появления трещин.

Использование дополнительно сетки в каркасе анкерного узла крепления анкерной тяги позволяет повысить качество соединения слоев покрывающего бетона, обеспечивающего защитное покрытие для анкерного узла.

Использование плотно соединенной с каркасом дополнительной крышки позволяет защитить внутреннюю полость каркаса от попадания в нее бетона и других материалов, что дает возможность при необходимости регулировать напряженное состояние шпунтовой стенки.

Следует отметить, что использование конструкций анкерных узлов, образующих распределительный пояс, смонтированный или на лицевой части стенки, или на тыльной, обусловлено местом ее установки, условиями эксплуатации и технологическими возможностями монтажных работ, объем которых при строительстве предлагаемой стенки минимален. При этом использование в качестве усиливающих элементов распределительного пояса сборных анкерных узлов, устанавливаемых внутри сваи и жестко соединенных с ней, исключает механические повреждения как самой стенки, так и швартующихся судов (о выступавший распределительный пояс), позволяет в случае возникновения дефектов быстро их устранять, не нарушая эксплуатацию всего сооружения.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 показана схема шпунтовой стенки, общий вид; на фиг.2 - размещение распределительного пояса в лицевой части стенки (сваи), разрез; на фиг.3 - то же (на фиг.2), вид в плане; на фиг.4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 - размещение распределительного пояса в тыльной части стенки (сваи), разрез поперечный; на фиг.6 - то же (на фиг.4), разрез продольный.

Шпунтовая стенка, выполненная из забитых в ряд свай 1, соединенных между собой посредством замков 2, включает анкерные тяги 3 и металлический распределительный пояс 4 для крепления анкерных тяг 3 к стенке соответственно образующим ее сваям 1 и анкерной грунтозащитной плите 5 (или щиту), расположенной вдоль сооружения (гидротехнического или строительного).

Распределительный пояс 4 помещен внутри свай 1 и выполнен наборным из анкерных узлов 6 крепления к стенке - сваям 1 анкерных тяг 3.

Анкерный узел 6 представляет собой соосно размещенный в каждой свае 1 и жестко соединенный с ней трубчатый металлический каркас 7 и закладную опору 8, смонтированную на каркасе 7 и свае 1.

Закладная опора 8 может быть установлена в лицевой части сваи (со стороны акватории) или в тыльной части сваи (со стороны берега).

Закладная опора 8, установленная в лицевой части сваи, выполнена сборной в виде размещенной внутри каркаса 7 поперечины 9, приваренной боковинами к каркасу 7, и двух направляющих металлических балок 10, образующих в плане Т-образную фигуру. Балки 10 установлены посредством окна (не показано) в поперечине 9 и окна 11 в свае горизонтально, связаны между собой распоркой 12, а с поперечиной и сваей - ребрами жесткости 13, 14 соответственно. Анкерные тяги 3 закрепляются к балкам 10 посредством анкерующих элементов, например шпилек (не показано). Целесообразно ширину поперечины выполнять равной радиусу сваи, а ее высоту выбирать из соотношения 1,2-1,5 ширины. Такое выполнение поперечины позволит соответственно выполнять необходимой длины направляющие балки 10, оптимальные длина и расстояние между которыми (длина распорки) определяются расчетом.

Каркас 7, при выполнении анкерного узла 6 крепления с закладной деталью 8, установленной в лицевой части сваи 1, снабжен дополнительно армирующими сеткой-дном 15 и сеткой-крышкой 16. Сваи 1 забетонированы до верха, что обеспечивает жесткое соединение арматурных составляющих распределительного пояса 4 со сваями. Закрепление вторых концов анкерных тяг 3 осуществлено за анкерную грунтозащитную плиту 5, установленную вдоль сооружения. Отметка места закрепления анкерных тяг к стенке - сваям 1 и плите 5 определяется расчетом исходя из условий обеспечения прочности и устойчивости сооружения. В качестве анкерных тяг 3 использованы металлические тросы или канаты, выдерживающие расчетную разрывную нагрузку. Натяжение анкерных тяг 3 осуществляют с помощью натяжных устройств (не показано), установленных на анкерной грунтозащитной плите 5.

Закладная опора 8, установленная в тыльной части сваи, выполнена сборной в виде горизонтально размещенного между сваей 1 и каркасом 7, в его окне 17, фигурного Т-образного в плане коробчатого кронштейна 18, подошвой приваренного к каркасу 7. Кронштейн имеет проходной канал 19 для размещения анкерной тяги, зафиксированной (головкой) к подошве кронштейна 18 через окно 17 каркаса 7 и пропущенной через окно 20 в свае и канал 19 в кронштейне. При таком использовании закладной опоры 8, каркас 7 смонтирован в свае 1 при помощи продольных ребер 21 жесткости, равномерно распределенных по окружности корпуса сваи, например трех ребер. Каркас 7 снабжен дополнительно плотно соединенной с ним крышкой 22, защищающей полость каркаса 7 от бетона и инородных тел. Полость между сваей и каркасом забетонирована, что обеспечивает жесткое соединение элементов анкерного узла со сваей, повышение качества фиксации сборных узлов.

Для установки анкерной тяги и элементов распределительного пояса - анкерного узла крепления, в свае 1 выполнены ярусно окна 11, 20 и дополнительно - монтажное 23, которые после завершения работ закрываются.

Монтаж шпунтовой стенки с наборным распределительным поясом из сборных анкерных узлов, помещенных внутрь свай с их лицевой стороны, производится в следующей последовательности.

После погружения сваи на заданную глубину производится ее засыпка или заполнение бетоном до уровня установки анкерного узла 6 крепления анкерных тяг 3. Прорезаются в свае монтажное окно 23 и окно 11, 20 для заводки сваренных посредством распорки 12 направляющих балок 10. Производится установка армирующей сетки-дна 15 и монтаж по месту поперечины 9. Производится заводка сваренных направляющих балок в окно 11 в свае и окно в поперечине (не показано) и их сварка с поперечиной. Для обеспечения надежности сваи отверстие между направляющими балками заваривается накладками (не обозначено) и устанавливаются дополнительные ребра жесткости 13, 14.

После чего на каркас помещается армирующая сетка-крышка 16 и свая полностью заполняется бетоном.

При установке анкерного узла 6 с закладной опорой 8, размещенной в тыльной части сваи 1, монтажные работы осуществляются следующим образом. Кронштейн 18 приваривается к каркасу 7 в его окне 17. Для надежного раскрепления каркаса 7 в свае 1 к нему привариваются ребра жесткости 21. Для предохранения полости каркаса 7 от попадания бетона и мусора сверху на него устанавливается крышка 22. После погружения сваи производится ее засыпка до отметки уровня расположения низа анкерного узла 6 крепления тяги 3. На расчетной отметке крепления анкерной тяги прорезается прямоугольное окно 20 в свае со стороны берега. Предварительно сваренный каркас 7 с закладной опорой 8 опускается в сваю до совпадения окна 20 в свае с отверстием в подошве кронштейна 18, после чего он закрепляется по месту. Пространство между каркасом 7 и сваей 1 заполняется бетоном.

Такое выполнение монтажных работ обеспечивает снижение трудоемкости и сроков их проведения, повышение качества и надежности сооружения.

Предлагаемое выполнение шпунтовой стенки обеспечивает повышение или восстановление ее прочности и устойчивости благодаря совместной работе всех анкерных устройств. В период эксплуатации сооружения (в зависимости от срока) возможно дополнительное натяжение анкерных тяг, их контролирование и устранение дефектов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2010085, з. 09.01.1992, оп. 30.03.1994, кл. Е 02 В 3/06, «Шпунтовая стенка» (аналог).

2. Патент РФ №2176006, з. 07.12.1999, оп. 20.11.2001, кл. Е 02 В 1/00; Е 02 В 3/06, «Способ усиления причальных сооружений» (имеющих заанкерную лицевую стенку из шпунтовых свай), (аналог).

3. Патент РФ №2180028, з. 15.02.2000, оп. 27.02.2002, кл. Е 02 В 1/00; Е 02 В 3/06, «Способ реконструкции причальных сооружений» (включающих заанкерную лицевую стенку из железобетонных свай), (прототип).

Изобретение относится к строительству преимущественно гидротехнических сооружений и может быть использовано при возведении причальных и подпорных стенок на грунтах, допускающих забивку шпунтов и свай, а также подпорных стенок в промышленном и гражданском строительстве. Шпунтовая стенка включает забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, анкерные тяги, металлический распределительный пояс для их крепления к стенке и анкерную грунтозащитную плиту. Распределительный пояс выполнен наборным из помещенных внутрь свай анкерных узлов крепления анкерных тяг. Анкерный узел смонтирован в каждой свае и выполнен в виде жестко соединенного с ней трубчатого металлического каркаса и сборной закладной опоры, закрепленной на каркасе и свае. Закладная опора может быть установлена в лицевой части сваи (со стороны акватории) или в тыльной части сваи (со стороны берега). При установке закладной опоры в лицевой части сваи она выполнена в виде поперечины и двух направляющих металлических балок, образующих в плане Т-образную фигуру. При установке закладной опоры в тыльной части сваи она выполнена в виде фигурного Т-образного в плане коробчатого кронштейна. Свая с помещенным внутри нее анкерным узлом забетонирована полностью или частично. Повышается прочность и устойчивость шпунтовой стенки, обеспечивается защита арматурных элементов крепления от коррозии и механических повреждений. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Шпунтовая стенка, включающая забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, анкерные тяги, металлический распределительный пояс для их крепления к стенке и анкерную грунтозащитную плиту, отличающаяся тем, что распределительный пояс выполнен наборным из помещенных внутрь свай анкерных узлов крепления анкерных тяг, при этом анкерный узел смонтирован в каждой свае, выполнен в виде соосно размещенного и жестко соединенного с ней трубчатого металлического каркаса и сборной закладной опоры, закрепленной на каркасе и свае.2. Шпунтовая стенка по п.1, отличающаяся тем, что закладная опора выполнена в виде установленной в лицевой части сваи, размещенной внутри каркаса и приваренной к нему боковинами поперечины и двух направляющих металлических балок, установленных посредством поперечины и окна в свае горизонтально, жестко связанных между собой распоркой, с поперечиной и сваей - ребрами жесткости, а с анкерной тягой - анкерующими элементами.3. Шпунтовая стенка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каркас дополнительно содержит армирующие сетку-дно и сетку-крышку.4. Шпунтовая стенка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что свая с установленным внутри нее в лицевой части анкерным узлом крепления анкерной тяги забетонирована до верха.5. Шпунтовая стенка по п.1, отличающаяся тем, что закладная опора выполнена в виде установленного в тыльной части сваи, горизонтально размещенного между ней и каркасом, в его окне, фигурного Т-образного в плане коробчатого кронштейна, подошвой приваренного к каркасу и имеющего направляющий проходной канал для анкерной тяги, зафиксированной в упомянутом окне каркаса через канал в кронштейне и окно в свае.6. Шпунтовая стенка по п.5, отличающаяся тем, что каркас смонтирован в свае посредством продольных ребер жесткости, равномерно распределенных по окружности.7. Шпунтовая стенка по п.5 или 6, отличающаяся тем, что каркас снабжен дополнительно крышкой, а пространство между ним и сваей и закладная опора забетонированы.