Шпунт Ларсена 500 мм

Шпунт Ларсена 500 мм: технические характеристики, применение и расчет

Шпунт Ларсена типа Л5 (500 мм) представляет собой горячекатаную стальную шпунтовую сваю с замковым соединением, ширина которой по оси составляет 500 миллиметров. Это один из наиболее распространенных и востребованных профилей в линейке шпунтовых свай, занимающий промежуточное положение между облегченными (Л4, 400 мм) и мощными (Л6, 600 мм) типами. Его ключевое назначение – создание сплошных, водонепроницаемых и прочных стенок в грунте для ограждения котлованов, берегоукрепления, строительства набережных, противофильтрационных завес и защиты территорий от подтопления.

Геометрические и весовые параметры профиля Л5

Профиль Л5 характеризуется стандартизированными размерами, регламентированными ГОСТ 4781-85 «Шпунт и шпунт-свая корытного и желобчатого профилей. Технические условия», а также европейскими нормами (например, EN 10248). Основные параметры приведены в таблице.

Материал изготовления и покрытие

Шпунт Л5 изготавливается из конструкционной низколегированной или углеродистой стали марок по ГОСТ (С245, С255, С345) или европейских аналогов (S235JR, S275JR, S355JR). Выбор марки стали напрямую влияет на несущую способность и условия применения:

• S235 / С245: Для стенок с умеренными нагрузками в нормальных условиях.
• S355 / С345: Для ответственных сооружений, в условиях низких температур или при высоких изгибающих моментах.

Для защиты от коррозии в агрессивных средах (морская вода, засоленные грунты, промышленные зоны) шпунт покрывается антикоррозионными составами. Наиболее эффективным и долговечным методом является горячее цинкование. Также применяются специализированные лакокрасочные покрытия (эпоксидные, полиуретановые) и катодная защита.

Замковое соединение

Надежность шпунтовой стенки на 90% определяется качеством замка. У профиля Л5 замок имеет сложный лабиринтный профиль, обеспечивающий:

• Герметичность: Препятствует проникновению воды и мелкодисперсных частиц грунта.
• Прочность на сдвиг: Передает нагрузки между соседними сваями, работая как единая конструкция.
• Легкость погружения: Специальная геометрия облегчает стыковку и забивку.

Для особо ответственных гидротехнических сооружений используются замки с резиновыми или полимерными уплотнителями, гарантирующими абсолютную водонепроницаемость.

Области применения в энергетике и промышленном строительстве

В сфере энергетики и промышленности шпунт Л5 применяется для решения сложных инженерных задач:

• Ограждение котлованов ТЭЦ, АЭС, ГЭС и подстанций: Создание глубоких (до 15-20 м) и безопасных котлованов для фундаментов турбоагрегатов, реакторов, зданий машинных залов.
• Строительство береговых укреплений и водозаборных сооружений: Защита береговых линий объектов теплоэнергетики, расположенных на водоемах, строительство водоприемников систем технического водоснабжения.
• Устройство противофильтрационных завес (ПФЗ): Изоляция золоотвалов, шламохранилищ, накопителей промышленных отходов для предотвращения загрязнения грунтовых вод.
• Реконструкция причалов и набережных: Усиление существующих конструкций портовых сооружений для энергетических объектов (угольные терминалы).
• Защита подземных частей зданий и коммуникаций от грунтовых вод.

Расчет и проектирование шпунтовой стенки из профиля Л5

Расчет шпунтовой стенки – комплексная задача, выполняемая в соответствии со СП 22.13330 (Основания зданий и сооружений) и СП 47.13330 (Изыскания). Основные этапы:

1. Определение нагрузок: Активное и пассивное давление грунта, гидростатическое давление, временные нагрузки от техники и материалов на бровке котлована.
2. Статический расчет: Определение глубины забивки (защемления), построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил. Расчет ведется для 1 погонного метра стенки.
3. Проверка прочности: Сравнение максимального изгибающего момента в стенке (M_max) с моментом сопротивления профиля (W_x) с учетом коэффициента условий работы (γ_c). Условие: M_max ≤ R_y
4. W_x / γ_c, где R_y – расчетное сопротивление стали.
5. Проверка на герметичность и деформации: Оценка возможной фильтрации и величины прогиба верха стенки.

Пример выбора толщины стенки: Для ограждения котлована глубиной 10 м в песчаном грунте с анкерным креплением расчетный момент M_max может составить ~180 кН*м/м. Для стали S355 (R_y ≈ 35 кН/см²) потребный момент сопротивления W_тр = M_max / R_y = 18000 / 35 ≈ 514 см³/м. Профиль Л5 с толщиной 10.7 мм имеет W_x ~1400 см³/м, что с запасом удовлетворяет условию. Для более жестких требований к прогибу может быть выбран профиль с t=12.0 мм (W_x ~1700 см³/м).

Технология погружения и оборудование

Погружение шпунта Л5 осуществляется тремя основными методами:

• Вибропогружение: Наиболее производительный способ для несвязных, обводненных грунтов (пески, супеси). Используются высокочастотные вибромолоты (например, ICE 1412, APE 200).
• Ударное погружение: Применяется в плотных и связных грунтах (глины, суглинки), а также при наличии включений. Используются дизель-молоты (например, DELMAG D-100). Для защиты головы шпунта от повреждения применяют наголовники.
• Статическое вдавливание: Используется в условиях плотной городской застройки, где недопустимы динамические воздействия. Требует применения мощных установок статического вдавливания.

Критически важным этапом является стропиловка – точное выравнивание и фиксация первой пары шпунтин в проектном положении, так как от этого зависит геометрия всей стенки.

Сравнение с другими типами шпунта

Таблица 2. Сравнительный анализ шпунтовых профилей

Тип профиля	Ширина, мм	Масса стенки, кг/м²	Момент сопротивления, см³/м	Область применения
Л4 (U400)	400	~130-180	~800-1300	Неглубокие котлованы (до 6-8 м), временные ограждения
Л5 (U500)	500	~170-250	~1200-2200	Универсальное решение для котлованов 8-15 м, берегоукрепление, ПФЗ
Л6 (U600)	600	~220-300	~2500-4000	Сверхглубокие котлованы, причалы, тяжелые гидротехнические сооружения
Плоский (Z-образный)	600-800	~200-350	~3000-6000	Большие глубины, высокая жесткость (больше момент инерции)

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как определить необходимую толщину стенки шпунта Л5 для конкретного объекта?

Толщина стенки определяется исключительно расчетом на прочность и жесткость в рамках проекта производства работ (ППР) или рабочей документации. Ключевые факторы: глубина котлована, характеристики грунта, уровень грунтовых вод, наличие и шаг анкерного крепления, динамические нагрузки. Без выполнения расчета выбор недопустим.

Можно ли использовать б/у шпунт Л5, и на что обратить внимание?

Да, использование восстановленного шпунта – распространенная практика для снижения затрат. При приемке необходимо тщательно проверить:

• Состояние замков: отсутствие замятий, трещин, остатков грунта. Деформированный замок нарушит герметичность всей стенки.
• Прямолинейность профиля: искривление более 2% от длины делает погружение проблематичным.
• Остаточную толщину стенки: коррозионный износ не должен превышать 10% от номинальной толщины.
• Качество ранее выполненных сварных ремонтов (если были).

Каковы особенности сварки шпунта Л5 при необходимости наращивания или ремонта?

Сварка допускается только на сталь аналогичной или более высокой марки. Для наращивания по длине используется стыковой шов с полным проваром, выполняемый с применением подкладных элементов. Запрещено сваривать замковую часть на длине, участвующей в зацеплении. Все сварные швы должны быть проверены визуально и, при необходимости, методами неразрушающего контроля (УЗК, капиллярная дефектоскопия).

Как рассчитывается потребное количество шпунтин Л5 для объекта?

Общая длина шпунтин в метрах погонных (м.п.) рассчитывается по формуле: L_общ = (P / b)

• (L_сваи + 0.5), где:
• P – периметр ограждаемого котлована или длина стенки (м).
• b – ширина профиля (для Л5 = 0.5 м).
• L_сваи – расчетная длина одной сваи (глубина погружения + высота над землей).
• Коэффициент 0.5 – запас на возможную обрезку или повреждение головы сваи.

Количество штук = L_общ / L_сваи. На практике всегда закладывается запас 3-5%.

Какие существуют альтернативы шпунту Л5 при высоком уровне грунтовых вод?

При необходимости обеспечения абсолютной водонепроницаемости или в очень плотных грунтах альтернативами могут быть:

• Шпунт Л5 с уплотненным замком: Профиль с резиновым гидроизоляционным шнуром в замке.
• Стальная трубошпунтовая свая: Образует более жесткую стенку, но имеет высокую стоимость.
• Стена в грунте (буросекущие сваи): Железобетонная стена, сооружаемая до разработки котлована. Обеспечивает максимальную водонепроницаемость и несущую способность, но технологически сложнее и дороже.

Выбор зависит от технико-экономического обоснования.

Заключение

Шпунт Ларсена 500 мм (Л5) является универсальным, технологичным и экономически эффективным решением для широкого спектра задач в энергетическом и промышленном строительстве. Его оптимальное соотношение ширины, момента сопротивления и массы на единицу площади стенки делает его предпочтительным выбором для котлованов средней глубины, берегоукрепления и противофильтрационных устройств. Успешное применение профиля Л5 напрямую зависит от корректного инженерного расчета, выбора качественного материала с соответствующей толщиной стенки и маркой стали, а также от строгого соблюдения технологии погружения и контроля состояния замковых соединений.