Шпунтовая стенка и способ ее монтажа Российский патент 2024 года по МПК E02D5/12 

Изобретение относится к сфере строительства в области инженерной защиты территории от опасных геологических процессов (оползней, обвалов и т.п.) и гидротехническому строительству сооружений с использованием металлического шпунта. Шпунтовые стены, образованные из металлических шпунтовых свай, могут быть использованы в качестве подпорных стен и инженерных сооружений различного назначения, в том числе при строительстве портовых и гидротехнических берегозащитных сооружений, опор мостов и ограждений котлованов.

Шпунтовые сваи предназначены для выполнения функции ограждений, обеспечивая предотвращение подвижки грунтовой массы, защиту котлованов и траншей от проникновения в них подземных вод. Шпунтовые сваи способны выдерживать значительные нагрузки и могут быть применены при строительстве гидротехнических сооружений.

Ограждения из шпунтовых свай могут быть применены в качестве противофильтрационной завесы для защиты от затопления грунтовыми водами; для предотвращения возникновения оползней во время проведения земляных работ или при эксплуатации разных строений, для предотвращения разрушения насыпей автомобильных дорог и железнодорожных путей, для обустройства причалов и пристаней в портах, для укрепления береговых линий; при строительстве мостов и рытье каналов.

Шпунтовые сваи устанавливают в виде сплошных стен, отдельные элементы которых вплотную стыкуются между собой. Для этого в конструкции шпунтовых свай предусмотрено наличие специальных коннекторов (замковых соединений) из фасонных профилей.

Наличие коннекторов (замковых соединений) позволяет комбинировать шпунтовые сваи с другими типами шпунтов, например, со шпунтом трубчатым сварным.

При сооружении шпунтовых стенок используют коннекторы охватываемого (мальчик) и охватывающего (девочка) типа, расположенные на теле шпунтовых свай и предназначенных для соединения свай в стенку. Сваи поочередно погружают в грунт, при этом один из коннекторов установленной в грунт сваи служит в качестве направляющей для следующего погружаемого шпунта. Коннекторы заиливаются, что приводит к нарушению их целостности и увеличению затрат на монтаж шпунтовой стенки

Известна шпунтовая свая и стенка из шпунтовых свай (патент RU 118648, МПК E02D5/04, опубл. 27.07.2012 г.), включающая корпус с боковыми кромками, охватывающий и охватываемый коннекторы, прикрепленные к боковым кромкам корпуса. Корпус имеет форму цилиндрического сегмента, вырезанного из круглой трубы по линиям, параллельным ее оси.

Недостатком конструкции шпунтовой сваи и стенки является то, что коннекторы охватывающего типа не защищены от проникновения грунта при погружении во внутреннюю полость коннектора, что приводит к уплотнению грунта коннектором охватываемого типа в полости и повреждению коннекторов, снижению скорости и глубины погружения шпунтов и нарушению целостности шпунтовой стенки.

Известна шпунтовая стенка для строительства причалов, набережных, каналов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах и других гидротехнических сооружений, содержащая сваи в виде металлических труб, погруженных в грунт, и коннекторов, соединяющих их в единую стенку вдоль линии строительства (Патент RU 2293158, МПК Е02В3/06, Е02D5/08, E02D5/12, опубл. 10.02.2007г.).

Недостатком конструкции шпунтовой сваи и стенки, как и в предыдущем техническом решении, является то, что коннекторы охватывающего типа не защищены от проникновения грунта при погружении во внутреннюю полость коннектора, что приводит к уплотнению грунта коннектором охватываемого типа в полости и повреждению коннекторов, снижению скорости и глубины погружения шпунтов и нарушению целостности шпунтовой стенки.

Ближайшим техническим решением к заявленному устройству является сварная шпунтовая свая (патент RU 208422, МПК E02D5/12, опубл. 17.12.2021 г.), конструкция которой расположена по линии полукруга и содержит присоединенные к боковым сторонам профили для создания замкового соединения, отличающаяся тем, что шпунтовая свая выполнена из семи граней, расположенных по линии полукруга в виде хорд, соединяющие смежные участки под тупым углом, при этом пять внутренних граней имеют ширину, находящуюся в диапазоне 0,95-1,05 от их наименьшей ширины, а две боковые грани расположены по краям и имеют ширину в 1,9-2,1 раза меньше, чем наименьшая ширина одной из пяти внутренних граней, при этом к двум граням присоединены коннекторы охватывающего и охватываемого типа для соединения свай в шпунтовую стенку. Внутренняя полость коннекторов охватывающего типа на защищена от проникновения грунта при сооружении стенки.

Недостатком данного технического решения является то, что грунт при погружении проникает во внутреннюю полость коннектора охватывающего типа и затем уплотнятся коннектором охватываемого типа следующей сваи в шпунтовой стенке, что приводит к повреждению соединений свай между собой и нарушению целостности шпунтовой стенки.

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности и нагрузочной способности шпунтовой стенки за счет исключения попадания грунта во внутренние полости коннекторов свай при погружении и повышения, тем самым, надежности соединений коннекторов, а, также, сокращение сроков строительства.

Указанный технический результат достигается тем, что у шпунтовой стенки, полностью или частично погруженной в грунт, содержащей металлические шпунтовые сваи с коннекторами охватывающего и охватываемого типа для соединения свай между собой в единую шпунтовую стенку, согласно изобретению нижний торец коннектора охватывающего типа сваи снабжен защитным элементом, перекрывающим внутреннюю полость и паз коннектора, выполненным в виде стальной пластины - заслонки, выступающей за пределы наружного контура коннектора и приваренной к нижнему торцу с одной из его боковых сторон.

Паз коннектора охватывающего типа по всей своей длине, или частично, перекрыт полимерной лентой, приклеенной к наружной поверхности коннектора, а нижний торец коннектора охватываемого типа сваи снабжен ножевым элементом.

По край мере одна из шпунтовых свай имеет одинаковые коннекторы охватывающего типа, а соседние с ней шпунтовые сваи снабжены одним коннектором охватываемого типа и одним коннектором охватывающего типа.

Технический результат достигается также тем, что в способе монтажа шпунтовой стенки, включающем поочередное погружение шпунтовых свай в грунт с сочленением между собой коннекторов свай охватывающего и охватываемого типа, согласно изобретению глубину погружения в грунт на проектную величину обеспечивают путем механического воздействия на защитный элемент коннектора охватывающего типа коннектором охватываемого типа следующей сваи в шпунтовой стенке, с последующим удалением защитного элемента из зоны сочленения коннекторов.

Технический результат достигается также тем, что в грунт первоначально погружают шпунтовую сваю с коннекторами охватывающего типа, а затем погружают сваи с коннекторами охватываемого и охватывающего типа, при этом монтаж свай шпунтовой стенки ведут в обе стороны от первоначально погруженной сваи.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где изображено:

Фиг. 1 – фрагмент шпунтовой стенки;

Фиг. 2 – разрез А-А шпунтовой стенки;

Фиг. 3 – узел Б (узел сочленения коннекторов охватывающего и охватываемого типа);

Фиг. 4 – разрез В-В, шпунтовая свая с защитным элементом в виде пластины – заслонки, промежуточное положение погружения сваи (вариант 1);

Фиг. 5 – разрез Г-Г, шпунтовая свая с защитным элементом в виде пластины – заслонки, конечное положение погружения сваи (вариант 1) ;

Фиг. 6 - разрез В-В, шпунтовая свая с защитным элементом в виде пробки с буртом, промежуточное положение погружения сваи (вариант 2);

Фиг. 7 – разрез Г-Г, шпунтовая свая с защитным элементом в виде пробки с буртом, конечное положение погружения сваи (вариант 2).

Где:

1 – шпунтовая стенка;

2 – грунт;

3, 4, 5, 6, 7 – сваи;

8, 9 – коннекторы;

10 – защитный элемент коннектора охватывающего типа;

11 – внутренняя полость коннектора охватывающего типа;

12 – паз коннектора охватывающего типа;

13 – пластина – заслонка;

14 – пробка с буртом;

15 – клейкая полимерная лента;

16 – ножевой элемент;

Н – проектная глубина погружения шпунтовой сваи;

ΔН – разница между фактической и проектной глубиной погружения сваи.

Шпунтовая стенка 1, полностью или частично погруженная в грунт 2 на глубину Н и содержащая металлические шпунтовые сваи 3 - 7 с коннекторами охватывающего 8 и охватываемого 9 типа для соединения свай 3 - 7 между собой в единую шпунтовую стенку 1. Нижний торец коннектора охватывающего типа 8 сваи 3 - 7 снабжен защитным элементом 10, выполненным из стали или неметаллического материала и перекрывающим внутреннюю полость 11 и паз 12 коннектора 8 от проникновения грунта при погружении с возможностью его удаления посредством механического воздействия коннектором охватываемого типа 10 следующей сваи в стенке. Защитный элемент 10 может быть выполнен в виде стальной пластины – заслонки 13, выступающей за пределы наружного контура коннектора 8 и приваренной к нижнему торцу с одной из его боковых сторон или в виде пробки с буртом 14, плотно вставленной во внутреннюю полость 11 коннектора 8. Паз 12 коннектора охватывающего типа 8 сваи на всей своей длине, или частично, может быть перекрыт полимерной лентой 15, приклеенной к наружной поверхности коннектора 8, а нижний торец коннектора охватываемого типа 9 сваи снабжен ножевым элементом 16. При погружении сваи 3 - 7 в грунт 2 ножевой элемент 16 разрезает ленту 15 для обеспечения прохода коннектора охватываемого типа 9 внутри паза 12 коннектора охватывающего типа 8.

По крайней мере одна из шпунтовых свай, например 5, имеет одинаковые коннекторы охватывающего типа 8, а соседние с ней шпунтовые сваи снабжены одним коннектором охватывающего типа 8 и одним коннектором охватываемого типа 9. Что позволяет проводить монтаж шпунтовой стенки 1 одновременно в обе стороны.

При монтаже шпунтовой стенки 1 с поочередным погружением шпунтовых свай 3 - 7 в грунт 2 с сочленением между собой коннекторов 8, 9 охватывающего и охватываемого типа свай 3 - 7 глубина Н погружения свай 3 - 7 зависит от состояния грунта 2 и наличия в нем разных включений и препятствий. На фиг.2 условно показано, что свая 4 погружена в грунт на глубину меньше проектной на величину ΔН. Глубину погружения свай 3 - 7 в грунт 2 на проектную величину Н, вне зависимости от глубины погружения соседней сваи, обеспечивают путем механического воздействия на защитный элемент 10 коннектора охватывающего типа 8 коннектором охватываемого типа 9 следующей сваи в шпунтовой стенке 1, с последующим удалением защитного элемента 10 из зоны сочленения коннекторов 8, 9 между собой (иначе, глубина погружения каждой последующей сваи будет меньше предыдущей). При этом защитный элемент 10 в виде пластины – заслонки 13 отгибается на величину, достаточную для пропуска коннектора охватываемого типа 9 внутри коннектора охватывающего типа 8. Защитный элемент 10 в виде пробки с буртом 14, плотно вставленной в полость 11 коннектора 8, выдавливается и удаляется из зоны сочленения коннекторов 8, 9 для свободного прохода коннектора охватываемого типа 9 внутри коннектора охватывающего типа 8.

Шпунтовые стенки по заявленному изобретению, образованные из металлических шпунтовых свай, могут быть использованы в качестве подпорных стен и инженерных сооружений различного назначения, в том числе при строительстве портовых и гидротехнических берегозащитных сооружений, опор мостов и ограждений котлованов и могут быть применены при строительстве гидротехнических сооружений.

Реализация технического решения по изобретению позволяет предотвратить заиливание коннекторов (замковых элементов) при погружение шпунтовых свай в грунт за счет защиты внутренней полости коннектора охватывающего типа от проникновения грунта. Предлагаемая конструкция шпунтовой стенки, в совокупности со способом ее монтажа, позволяет, также, значительно уменьшить сроки строительства за счет одновременного погружения свай в обоих направлениях от центральной сваи.

Изобретение относится к сфере строительства в области инженерной защиты территории от опасных геологических процессов (оползней, обвалов и т.п.) и гидротехническому строительству сооружений с использованием металлического шпунта. Шпунтовая стенка, полностью или частично погруженная в грунт, содержит металлические шпунтовые сваи с коннекторами охватывающего и охватываемого типа для соединения свай между собой в единую шпунтовую стенку. Нижний торец коннектора охватывающего типа сваи снабжен защитным элементом, перекрывающим внутреннюю полость и паз коннектора, выполненным в виде стальной пластины - заслонки, выступающей за пределы наружного контура коннектора и приваренной к нижнему торцу с одной из его боковых сторон. Технический результат состоит в повышении надежности и нагрузочной способности шпунтовой стенки за счет исключения попадания грунта во внутренние полости коннекторов свай при погружении и повышении тем самым надежности соединений коннекторов, а также сокращении сроков строительства. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Шпунтовая стенка, полностью или частично погруженная в грунт, содержащая металлические шпунтовые сваи с коннекторами охватывающего и охватываемого типа для соединения свай между собой в единую шпунтовую стенку, отличающаяся тем, что нижний торец коннектора охватывающего типа сваи снабжен защитным элементом, перекрывающим внутреннюю полость и паз коннектора, выполненным в виде стальной пластины - заслонки, выступающей за пределы наружного контура коннектора и приваренной к нижнему торцу с одной из его боковых сторон.

2. Шпунтовая стенка по п. 1, отличающаяся тем, что паз коннектора охватывающего типа по всей своей длине или частично перекрыт полимерной лентой, приклеенной к наружной поверхности коннектора, а нижний торец коннектора охватываемого типа сваи снабжен ножевым элементом.

3. Шпунтовая стенка по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что по крайней мере одна из шпунтовых свай имеет одинаковые коннекторы охватывающего типа, а соседние с ней шпунтовые сваи снабжены одним коннектором охватываемого типа и одним коннектором охватывающего типа.

4. Способ монтажа шпунтовой стенки по любому из пп. 1-3, включающий поочередное погружение шпунтовых свай в грунт с сочленением между собой коннекторов свай охватывающего и охватываемого типа, отличающийся тем, что глубину погружения в грунт на проектную величину обеспечивают путем механического воздействия на защитный элемент коннектора охватывающего типа коннектором охватываемого типа следующей сваи в шпунтовой стенке с последующим удалением защитного элемента из зоны сочленения коннекторов.

5. Способ монтажа шпунтовой стенки по п. 3, характеризующийся тем, что в грунт первоначально погружают шпунтовую сваю с коннекторами охватывающего типа, а затем погружают сваи с коннекторами охватываемого и охватывающего типа, при этом монтаж свай шпунтовой стенки ведут в обе стороны от первоначально погруженной сваи.