Трубошпунт
Трубошпунт — стальной трубчатый элемент с продольными замками, через которые отдельные секции объединяют в шпунтовую стену. Основная труба воспринимает изгиб, замковые соединения обеспечивают сопряжение соседних элементов. Такая конструкция применяется для ограждения котлованов, устройства причальных стенок, берегозащитных сооружений, подпорных систем.
Трубошпунт подбирают по расчётной схеме стены, характеристикам грунта, уровню воды, глубине погружения. Одного наружного диаметра для выбора недостаточно. Требуются данные о закреплении верха, анкерах либо распорках, нагрузке от прилегающей территории, способе устройства ограждения.
Из чего складывается работа шпунтовой стены
Трубошпунт отличается от одиночной трубчатой сваи наличием соединительного контура. Замки закреплены вдоль трубы, входят в зацепление при погружении соседней секции. Конструкция стыка определяет монтажный шаг, допустимый разворот элементов, условия герметизации ограждения.
Для сварного трубчатого шпунта применяют ГОСТ Р 52664-2010. В техническом описании указывают диаметр D, стенку t, длину L, тип замка, положение соединений. Для специальных профилей дополнительно задают рабочий чертёж, требования ТУ, конструкцию угловых участков.
При расчёте трубошпунта рассматривают совместную работу с основанием. Давление грунта возрастает с глубиной, а наличие воды с разных сторон стены создаёт дополнительный перепад нагрузки. Распорный ярус, анкерное крепление, заделка нижней части изменяют распределение изгибающих моментов.
Диаметр трубы как параметр жёсткости
Больший диаметр увеличивает расстояние металла от центра сечения, поэтому существенно влияет на изгибную жёсткость. Утолщение стенки повышает площадь металла, сопротивление местным повреждениям, запас на коррозионный износ. Эти изменения оценивают вместе с массой секции, возможностями погружения, параметрами замкового соединения.
Для сравнения ниже приведены расчётные характеристики круглой трубы без замков. Значения не являются несущей способностью всей стены: работа ограждения зависит от монтажного шага, грунтовых условий, креплений.
|
D×t, мм |
Масса трубы, кг/м |
Момент сопротивления W, см³ |
|
530×8 |
102,99 |
1686,6 |
|
630×10 |
152,90 |
2971,9 |
|
820×12 |
239,12 |
6064,4 |
|
1020×14 |
347,33 |
10977,3 |
Расчёт выполнен при плотности стали 7850 кг/м³, равномерной стенке, номинальных размерах. В массу трубошпунта дополнительно входят замки, сварные швы, соединительные детали. Геометрические характеристики ограждения на один метр его протяжённости определяют по фактическому шагу секций.
Расчёт массы отдельной секции
Внутренний диаметр основной трубы равен d = D − 2×t. Площадь металлического кольца рассчитывается как A = (π/4)×(D² − d²), где D, d, t выражены в миллиметрах, A — в мм². Масса одного метра составляет m₁ = A×ρ×10⁻⁶, где ρ — плотность стали, кг/м³.
Полная масса секции определяется выражением m = (m₁ + mз)×L + mд. Здесь m — масса трубошпунта, кг; mз — суммарная погонная масса продольных замков, кг/м; L — длина секции, м; mд — масса дополнительных деталей, включая учтённый наплавленный металл, кг. Для трубы 530×8 мм длиной 12 м масса только основного элемента составляет около 1235,9 кг.
Момент сопротивления круглого кольца равен W = π×(D⁴ − d⁴)/(32×D), если W требуется в мм³. Для перевода результата в см³ его делят на 1000. При проверке трубошпунта по прочности используют расчётное сечение с учётом предусмотренной потери металла, отверстий, ослаблений.
Низколегированная сталь для нагруженного ограждения
Для основных элементов трубошпунта применяют конструкционные низколегированные стали, в том числе 09Г2С, 17Г1С, 17Г1СУ в рамках выбранной нормативной документации. Материал замков согласуют с технологией сварки, требуемой пластичностью, расчётной температурой. Одинаковое название марки не заменяет требований к классу прочности, ударной вязкости, состоянию проката.
При эксплуатации в холодном климате контролируют поведение металла при отрицательной температуре. Для сварного узла важны свойства основного проката, наплавленного металла, зоны термического влияния. Температуру испытания на ударный изгиб задают применительно к проекту сооружения.
Трубошпунт, работающий в воде либо грунте, требует оценки коррозионного воздействия. В расчёт закладывают предусмотренное уменьшение рабочего сечения, при необходимости назначают защитное покрытие. Для морской зоны отдельно рассматривают участок переменного смачивания, где условия отличаются от постоянно погружённой части.
Замковые соединения при сборке секций
Продольные замки трубошпунта могут иметь различные очертания зацепления. Согласованию подлежат совместимость соседних деталей, монтажный зазор, возможность поворота, способ примыкания к углам. Для присоединения к существующему ограждению определяют фактический тип ранее установленного профиля.
Изготовление трубошпунта включает подготовку основной трубы, установку замков в приспособлении, сварку, проверку размеров. Продольное положение соединителей контролируют по всей длине. Локальное смещение либо коробление после сварки способно затруднить зацепление при погружении.
Качество оценивают визуально, измерениями, предусмотренными методами неразрушающего контроля. Проверяют состояние основного металла, непрерывность требуемых швов, отсутствие недопустимых дефектов. Пробная сборка сопрягаемых элементов помогает выявить нарушение геометрии замка до выхода на строительную площадку.
Где применяют трубошпунт
Трубошпунт используют в сооружениях, где требуется пространственно связанное ограждение с высокой изгибной жёсткостью. Типовые направления применения:
- ограждения глубоких котлованов с анкерными либо распорными ярусами;
- причальные стенки, портовые набережные, берегозащитные участки;
- временные перемычки при строительстве в водной среде;
- подпорные сооружения транспортной инфраструктуры;
- комбинированные шпунтовые стены с промежуточными заполнениями.
Выбор способа погружения зависит от грунта, протяжённости секции, состояния окружающей застройки. Применяют вибропогружение, ударное погружение, статическое вдавливание с подходящей оснасткой. Возможность каждого метода проверяют по результатам инженерных изысканий, ограничениям проекта производства работ.
При монтаже трубошпунта контролируют отметку верха, вертикальность, непрерывность зацепления. Направляющая система удерживает секции в заданной плоскости. Усилия от распорок либо анкеров передают через рассчитанные распределительные элементы, чтобы исключить местное повреждение трубчатой стенки.
Что требуется для подбора трубошпунта
В заявку включают D×t×L, марку либо класс прочности, тип замка, число секций, конфигурацию углов. Прикладывают схему стены с отметками, монтажным шагом, расположением креплений. Если требуется ограничить фильтрацию воды, задают требования к герметизации замковых стыков.
Для трубошпунта, рассчитанного на повторное использование, отдельно проверяют возможность извлечения, сохранность соединителей, допустимые остаточные деформации. При выборе бывших в эксплуатации элементов фактическое сечение устанавливают измерениями. Номинальная стенка исходной трубы не описывает состояние металла после коррозии либо повреждений.
FAQ
Обеспечивает ли трубошпунт водонепроницаемость котлована
Замковое зацепление само по себе не подтверждает водонепроницаемость. Фильтрация зависит от конструкции соединения, качества монтажа, гидростатического напора, принятого способа уплотнения. Для водозащитного ограждения требования к стыкам включают в проект вместе с проверкой грунтового основания.
Можно ли заменить трубошпунт обычной трубой того же размера
Обычная труба не образует предусмотренного продольного соединения соседних секций. Такая замена меняет схему ограждения, передачу усилий, водозащитные свойства. Возможность другого решения устанавливают расчётом всей конструкции, включая соединительные узлы.
Почему масса стены отличается от массы труб
В трубошпунт входят продольные замки, дополнительные пластины, сварные соединения. Для массы ограждения учитывают также распределительные балки, анкеры, распорки по составу проекта. Табличная масса круглой трубы служит только исходной частью расчёта.