Шпунт Ларсена 600 мм

Шпунт Ларсена 600 мм: технические характеристики, применение и расчет

Шпунт Ларсена типа Л5 (шириной 600 мм) представляет собой горячекатаную стальную профильную сваю с замковым соединением, образующую при погружении сплошную водонепроницаемую стену в грунте. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленном и энергетическом строительстве благодаря оптимальному сочетанию высокой несущей способности, жесткости и эффективной длины замка. Основное назначение – создание ограждающих конструкций котлованов, противофильтрационных завес, укрепление откосов и береговых линий в непосредственной близости от энергообъектов, подстанций, вдоль трасс кабельных линий.

Конструктивные особенности и геометрия профиля

Профиль шпунта Ларсена Л5-600 относится к классу корытных шпунтов. Его геометрия разработана для обеспечения максимального момента сопротивления при минимальном расходе металла. Профиль формируется из широкой полки (600 мм – номинальная ширина), двух замковых элементов (паза и гребня) по краям и центральной стенки (ребра). Замок типа «Ларсен» (Larssen) имеет сложную форму, обеспечивающую как надежное сцепление соседних шпунтин под нагрузкой, так и относительную легкость заведения гребня в паз при монтаже. Герметичность замка достигается за счет плотной посадки и, при необходимости, использования уплотнительных материалов.

Ключевые геометрические параметры профиля Л5-600:

• Номинальная ширина (b): 600 мм.
• Высота профиля (h): Обычно в диапазоне 180-220 мм, в зависимости от производителя и модификации.
• Толщина стенки (t): Варируется от 8 до 13 мм и более, определяя линейную массу и момент инерции.
• Длина шпунтин: Стандартные длины от 6 до 24 метров, могут изготавливаться и большие длины по спецзаказу.
• Материал: Сталь марки S235JR, S275JR, S355JR по EN 10248, или аналогичные марки по ГОСТ (Ст3кп, 09Г2С).

Технические характеристики и сортамент

Фактические параметры шпунта могут незначительно отличаться у различных производителей. Ниже приведены усредненные данные для профиля Л5-600.

Таблица 1. Основные технические характеристики шпунта Ларсена Л5-600

Параметр	Ед. изм.	Значение для толщины стенки
Толщина стенки (t)	мм	8.0	9.5	11.0	12.7
Масса 1 п.м. профиля	кг/м	~86	~102	~118	~136
Площадь сечения (A)	см²/м	~109	~130	~150	~173
Момент инерции (Ix)	см⁴/м	~25 000	~30 000	~35 000	~41 000
Момент сопротивления (Wx)	см³/м	~1 400	~1 700	~1 950	~2 300
Статический момент (Sx)	см³/м	~800	~960	~1 120	~1 310

Выбор толщины стенки и, соответственно, класса прочности профиля осуществляется на основе статического расчета шпунтовой стенки на восприятие активного давления грунта, гидростатического давления, возможных дополнительных нагрузок от строительной техники и складируемых материалов.

Области применения в энергетике и смежных проектах

Шпунт Л5-600 применяется на объектах повышенной ответственности, где требуются надежные и долговечные ограждающие конструкции.

• Ограждение котлованов для строительства фундаментов энергоблоков, зданий ГРЭС/ТЭЦ, распределительных устройств (ОРУ, ЗРУ). Глубокие котлованы вблизи существующих сооружений требуют обеспечения устойчивости откосов и минимизации деформаций.
• Устройство противофильтрационных завес вокруг золоотвалов, шламохранилищ, резервуарных парков. Сплошная стенка из шпунта предотвращает миграцию загрязненных грунтовых вод в окружающую среду.
• Берегоукрепление и сооружение набережных на территориях речных и морских ТЭЦ, гидроэлектростанций. Шпунтовая стенка защищает береговую линию от размыва и служит основой для причальных сооружений.
• Защитные ограждения вдоль трасс кабельных линий, проходящих в зонах с неустойчивыми грунтами или вблизи водоемов.
• Строительство подпорных стенок на территориях с сложным рельефом для планировки площадки под энергообъект.

Методы погружения и монтажа

Выбор технологии погружения зависит от геологических условий, наличия препятствий в грунте, требуемой глубины и уровня вибрационного воздействия на окружающие объекты.

• Вибропогружение. Наиболее производительный метод для несвязных водонасыщенных грунтов (пески, супеси). Используются высокочастотные вибромолоты (гидравлические или электрические). Недостаток – генерация сейсмических колебаний, что может быть критично вблизи действующих энергообъектов.
• Ударное погружение. Применяется дизель-молоты или гидравлические молоты. Эффективно в широком диапазоне грунтов, включая глинистые. Требует применения массивной наголовной балки и может быть связано с высоким шумовым воздействием.
• Статическое вдавливание. Наиболее предпочтительный метод в стесненных условиях городской застройки или в непосредственной близости от чувствительного оборудования. Установки статического вдавливания (винтовые или гидравлические) создают минимальный шум и вибрации, но обладают меньшей производительностью и требуют организации анкерного основания.
• Комбинированный метод (лидерное бурение + погружение). При наличии в грунте плотных прослоев, валунов или скальных включков предварительно бурится лидерная скважина меньшего диаметра, после чего шпунт погружается ударным или вибрационным способом.

Расчет шпунтовой стенки из профиля Л5-600

Расчет выполняется в соответствии с СП 43.13330.2012 (Подземные сооружения) и включает несколько этапов:

1. Определение нагрузок и воздействий: расчет активного и пассивного давления грунта, гидростатического давления, пригрузок от оборудования, сейсмических нагрузок (при необходимости).
2. Статический расчет: определение максимального изгибающего момента, поперечной силы и прогиба стенки. Расчет обычно ведется методом «эквивалентной балки» или с использованием специализированного ПО (например, PLAXIS, Geo5).
3. Подбор профиля по несущей способности: проверка условия прочности: σ = M_max / W_x ≤ R_y · γ_c, где R_y – расчетное сопротивление стали, γ_c – коэффициент условий работы. Для шпунта Л5-600 с W_x ~ 2300 см³/м и стали S355 (R_y = 355 МПа) предельный изгибающий момент составляет около 815 кН·м/м.
4. Расчет на устойчивость: проверка общей устойчивости стенки и местной устойчивости полок профиля.
5. Расчет анкерного крепления или распорной системы: определение усилий в анкерах или распорках, их шага и конструкции.

Коррозионная защита и долговечность

В агрессивных грунтовых условиях (засоленность, низкий pH, блуждающие токи) применяются методы повышения коррозионной стойкости шпунта:

• Нанесение защитных покрытий: чаще всего используется эпоксидное или полиуретановое покрытие высокой толщины (200-400 мкм). Для подводной зоны возможно применение комбинированных покрытий на основе цинка и полимеров.
• Катодная защита: применяется для постоянно находящихся в воде конструкций. В комплексе с протекторными анодами или системой наложенного тока.
• Увеличение расчетной толщины стенки на коррозионный износ (коррозионная прибавка): согласно нормам, для стальных шпунтов в морской воде или агрессивных грунтах прибавка может составлять 1-2 мм за срок службы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается шпунт Л5-600 от других типоразмеров, например, Л4-500 или Л6-700?

Основные отличия заключаются в ширине профиля, моменте инерции и сопротивления, а также массе. Л5-600 занимает среднее положение, предлагая оптимальный баланс между жесткостью (выше, чем у Л4-500) и количеством шпунтин на погонный метр стенки (меньше, чем у Л4-500, что ускоряет монтаж). Л6-700 обладает большей жесткостью, но и большим весом, что требует более мощного оборудования для погружения и оправдано при больших глубинах и нагрузках.

Какой минимальный радиус изгиба у стенки из шпунта Л5-600?

Шпунтовая стенка из плоских профилей не предназначена для создания криволинейных конструкций с малым радиусом. Теоретически, за счет люфта в замках, возможна установка с небольшим изгибом. Для создания круглых котлованов или конструкций с заданным радиусом используются специальные шпунтовые трубы или комбинированные решения.

Можно ли использовать б/у шпунт Л5-600, и на что обращать внимание при его приемке?

Да, использование б/у шпунта распространено для временного ограждения котлованов. При приемке необходимо тщательно проверить:

• Состояние замков: отсутствие замятий, трещин, остатков бетона или грунта. Замок должен быть прямым по всей длине.
• Общую прямолинейность шпунтины (допустимый прогиб обычно не более 0.1% от длины).
• Остаточную толщину стенки, особенно в зоне наибольшей коррозии (обычно на уровне переменного горизонта воды).
• Отсутствие сквозных коррозионных повреждений.

Как герметизируют замки шпунта при устройстве противофильтрационной завесы?

Для повышения водонепроницаемости замкового соединения применяют:

• Самогерметизацию при погружении в плотные глинистые грунты.
• Инъекцию бентонитовых или полиуретановых составов в полость замка после погружения через специальные каналы.
• Использование шпунта с предварительно нанесенным на замок герметиком (типа «Hydraseal»).
• Сварку стыков шпунтин на критичных участках (например, по углам котлована).

Как рассчитывается необходимое количество шпунтин для объекта?

Общее количество (N) в штуках рассчитывается по формуле: N = (L / b_эф)

• (1 + k), где:
• L – общая длина шпунтовой стенки в метрах.
• b_эф – эффективная ширина одной шпунтины. Для Л5-600 она обычно составляет 590-595 мм (меньше номинальной из-за перехлеста замков).
• k – коэффициент запаса на обрезку, брак, использование укороченных шпунтин (обычно 2-5%).

Также необходимо учитывать количество шпунтин разных длин согласно спецификации по глубине погружения на разных участках.

Какие существуют альтернативы шпунту Ларсена Л5-600?

В зависимости от задачи, альтернативами могут быть:

• Трубошпунт (стальная труба с замком): Обладает значительно более высокими прочностными характеристиками, применяется для очень глубоких котлованов или в качестве несущих элементов.
• Железобетонный шпунт: Применяется реже, в основном для постоянных сооружений в агрессивных средах к стали, но требует тяжелой техники для погружения и извлечения.
• Стена в грунте (буросекущие сваи): Технология «стена в грунте» из железобетонных или грунтоцементных свай. Применяется при больших глубинах и в условиях, где вибрационное погружение стального шпунта недопустимо.
• Профили U-образного или Z-образного типа с другими геометрическими параметрами (например, PU-32, AZ-13).

Выбор в пользу Л5-600 обычно делается исходя из совокупности факторов: доступность, стоимость, наличие оборудования, опыт подрядчика и конкретные инженерно-геологические условия.