Использование сварных шпунтовых конструкций при сооружении фундаментов опор

При сооружении глубоководных фундаментов для опор мостов в шпунтовых ограждениях котлованов из шпунтов марок "Ларсен-IV", "Ларсен-V", "Ларсен-VI" необхо-димо устраивать дополнительные ярусы обвязок и устанавливать распорные устройства, что увеличивает сроки строительства и их стоимость. Кроме того, шпунтовые профили "Ларсен-IV", "Ларсен-V", как правило, прокатывали из стали Ст.Зкп (предел текучести <тт=235 МПа), выплавляемой на металлургических комбинатах бессемеровским способом, и лишь небольшими партиями - из стали марки 16ХГ (егт=270 МПа). Шпунт "Ларсен-VI" изготовляют из углеродистой (сгт=235 МПа) и низколегированной (<гт=345 МПа) сталей. Невысокая несущая способность этих шпунтовых профилей и нестабильность технических характеристик бессемеровской кипящей стали вынуждали в ряде случаев осуществлять закупки шпунта за рубежом.

Все это обусловило необходимость разработки шпунта новых профилей, превосходящего по несущей способности и эффективности использования стали шпунтовые профили типа "Ларсен". Разработки были выполнены по двум направлениям - создание сварных и горячекатаных профилей. В результате работ, выполненных по первому направлению, был создан сварной шпунт Z-образного профиля, предназначенный для применения в несущих конструкциях причальных сооружений и подпорных стен высотой до 30 м. Соответствующие исследования были проведены учеными СоюздорНИИпроекта и ЦНИИСа.

С 1984 г. выпуск шпунта Z-образного профиля ШЗП был освоен Курганским заводом металлических мостовых конструкций, который выпускал этот шпунт вплоть до 1989 г. В 90-х годах поиски новых форм и технологических решений привели к созданию нового вида шпунтовой конструкции - сварных шпунтовых панелей ПШСК двух типов: с расчетной шириной 1000 и 1500 мм, по ТУ 5264-004-01393674-96 "Панели шпунтовые сварные. Опытная партия".

Форма и размеры поперечного сечения одного из видов этих панелей - панелей ПШСКМ (ширина панели 1000 мм, высота сечения профиля 500 мм) представлены на рис. 3.1. Для сравнения на рис. 3.1 изображен также контур шпунтовой стенки из элементов "Ларсен-V".

Рис. 3.1. Сварная шпунтовая панель (1) типа ПШСКМ 50/100-3000 и фрагмент шпунтового ограждения (2) из шпунта "Ларсен-V"

Соединение шпунтовых панелей при их погружении осуществляется с помощью сварного замка, состоящего из кулачка и обоймы. Замок выполнен из стандартного фасонного профиля (угловой стали 345 универсального назначения) и пруткового элемента, заводимого в эту обойму при соединении шпунтовых панелей. Соединение в замках щпутовых панелей очень плотное, поэтому эти соединения являются грунто- и практически водонепроницаемыми. Несущая способность при растяжении этих замков в 2,0-2,3 раза больше, чем у замков шпунта "Ларсен-V" из Ст. 3 кп. Разработанная конструкция и технология изготовления сварных шпунтовых панелей обеспечили возможность эффективного распределения материала в профилях и создания профилей с высокими значениями момента сопротивления (от 1820 до 11100см3/м). Имеется возможность изготовления в заводских условиях панелей любой заданной несущей способности с заданными наперёд техническими параметрами. Расход металлопроката на 1 м осевой плоскости шпунтовой стенки составляет от 135 до 400 кг в соответствии с принятым сортаментом.

В последнее время панели ПШСК нашли применение и в мостостроении, примером чего может служить конструкция шпунтового ограждения, использования при сооружении фундаментной части тела опоры №7 автодорожного моста через р. Обь в районе г. Сургута.

Русловая опора №7 расположена примерно на расстоянии 300м от наиболее глубокой части реки, где в период навигации пролегает судовой ход. В месте сооружения этой опоры глубина реки в межень достигает 7,85 м. Учитывая благоприятные геологические условия (поверхность дна сложена мелкими песками средней плотности), необходимость форсировать строительство опоры с тем, чтобы до весеннего паводка успеть выполнить весь комплекс работ по сооружению фундамента и сборно-монолитной части опоры, было принято решение о применении панелей ПШСКМ. Эту работу, как и сооружение всей опоры, выполняла ТФ "Мостоотряд №80". После образования на реке ледового покрова вокруг опоры в зимнее время была намыта специальная строительная площадка толщина льда на которой вполне достаточна для работы возле опоры тяжелой строительной техники, машин и механизмов.

Перед погружением панелей ПШСКМ по периметру будущего котлована опоры устраивали в ледовом покрове прорезь шириной 600-650 мм (см. рис. 3.3). 3а-тем опускали на дно реки шпунтовые панели, при этом лед выполнял роль направляющего каркаса. Для более точной и плотной фиксации шпунтовых панелей и исключения возможности их наклона в плоскости шпунтовой стенки на льду 6ыл сооружен направляющий каркас из бывших в употреблении шпунтовых элементов "Ларсен-V" (см. рис. 3.3), которые, в свою очередь, устанавливали на паке-ты из двутавровых балок и жестко крепили к металлическим сваям-оболочкам. Каркас располагался по периметру будущего шпунтового ограждения.