При проектировании глубоких выработок грунта инженеры находятся в поисках надёжной, экономичной и реализуемой схемы. При условии, что разработку грунта в естественных откосах по определённым причинам выполнить невозможно, применяют временное крепление стенок котлована шпунтом Ларсена или другие технологии.
На практике может возникнуть проблема, что выбранный профиль в силу различных обстоятельств может быть недоступен для поставки. В таком случае требуется найти альтернативное решение, которое обеспечит надежность и при этом будет доступным для поставки.
Исходные данные
- Объект: терминал по перевалке минеральных удобрений в Морском торговом порту Усть-Луга.
- Местоположение: Ленинградская область, Кингисепский район, МТП Усть-Луга.
- Геология: пески средней крупности, водонасыщенные и суглинки полутвёрдые от легких до тяжелых.
- На период строительства выполняются мероприятия по водопонижению.
- Подземные воды вскрыты на глубинах 1,4…2,9 м.
- В качестве ограждения котлована принят шпунт AZ 36-700 (марка стали S355GP) длиной 18,0 м с обеспечением устойчивости за счет крепления распорной системой из труб и обвязочных поясов из двутавров.
- Глубина котлована: 9,3 м от уровня существующего рельефа.
Проблематика
В рассматриваемом проекте в качестве ограждающих конструкций котлована проектировщиком был запроектирован z-образный шпунт зарубежного производства, недоступный для поставки на площадку строительства.
Цель
- Предложить эквивалентный по жесткости и несущей способности шпунтовый профиль.
- Подтвердить расчетом достаточную глубину погружения, допустимые деформации и устойчивость.
- Исключить риски снабжения.
Результат проработки
В качестве альтернативы был рассмотрен шпунт Ларсена Л5-УМ по ТУ 24107-008-00186269-2021 и выполнено сравнение основных геометрических показателей.
Сравнение шпунтовых профилей по геометрическим характеристикам
| Вариант решений | Тип профиля | Масса 1 п. м. конструкции, кг | Момент сопротивления W, см3/п.м. | Момент инерции J, см4/п.м. | Класс стали |
Предельный воспринимаемый момент, кН·м/п.м. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Исходное решение | AZ 36-700N | 118.6 | 3590 | 89610 | S355GP | 1274.5 |
| Предлагаемое решение | Л5-УМ | 113.8 | 3555 | 76430 | 355 | 1262.0 |
В программе GeoWall был проведён расчёт ограждения котлована и проведена оценка, которая включала проверку глубины забивки, горизонтальных перемещений и коэффициента общей устойчивости для двух вариантов сечений, обладающих близкими значениями несущей способности по материалу.
Рисунок 1 — Горизонтальные перемещения на этапе экскавации котлована, см
Рисунок 2 — Изгибающий момент на этапе экскавации котлована, кНм/м
Результаты расчета:
- максимальный изгибающий момент — 182 кНм/м, что меньше предельного значения 1262 кНм/м для Л5-УМ;
- максимальное горизонтальное перемещение — 1,4 см, что меньше 10 см в соответствии с п. 6.1.7 по
СП 381.1325800.2018; - минимальный коэффициент запаса в заделке — 3,76, выше нормативного значения 1,2 в соответствии с п. 5.2.3 по СП 116.13330.2012.
Эффекты от внедрения
- Возможность реализации проекта за счёт использования доступного отечественного профиля;
- Обеспечение надёжности конструкции при глубине котлована 9,3 м;
- Повышение эффективности проектирования: инженеры получили проверенную схему крепления котлована шпунтом Ларсена с допустимой несущей способностью, подтверждённой расчётами.
Итог
Заказчиком было принято и реализовано предложение замены проектного решения на шпунт Л5-УМ, которое отвечает требованиям безопасности и надежности конструкции.
Таким образом, шпунт Л5-УМ для крепления котлована стал полноценной заменой зарубежному решению и подтвердил, что современные отечественные профили способны не только обеспечивать требуемую безопасность конструкций при проектировании и строительстве, но и решать задачи по импортозамещению иностранных аналогов.
