Шпунты Ларсена в Москве

• Введение: что такое шпунт Ларсена
• Марки и типы шпунтовых профилей
• Конструктивные особенности и замковые соединения
• Сортамент: размеры и масса профилей
• Марки стали и механические свойства
• Расчётные формулы для шпунтовых стенок
• Области применения в строительстве
• Часто задаваемые вопросы

Шпунт Ларсена представляет собой стальной горячекатаный профиль корытообразной или Z-образной формы с замковыми соединениями по продольным кромкам, предназначенный для создания сплошных водонепроницаемых ограждающих и подпорных стенок в грунте. Данный вид металлопроката получил своё название от имени немецкого инженера Трюгве Ларсена, запатентовавшего эту конструкцию в начале XX века. С тех пор шпунт Ларсена стал нарицательным названием для целого класса шпунтовых профилей, используемых в гидротехническом и гражданском строительстве.

Оставить заявку

Шпунтовые сваи изготавливаются методом горячей прокатки из углеродистых и низколегированных сталей. После погружения в грунт отдельные профили сцепляются между собой замками, образуя монолитную стенку, способную воспринимать значительные горизонтальные нагрузки от давления грунта и воды. Благодаря высокой несущей способности, водонепроницаемости и возможности многократного использования, шпунт Ларсена является незаменимым материалом при строительстве котлованов, набережных, причалов, дамб и других гидротехнических сооружений. В Российской Федерации производство и поставка шпунта Ларсена регламентируются ГОСТ 4781-85, а также рядом технических условий, включая ТУ 14-2-879-89 и ТУ 14-102-8-2010.

Современный сортамент шпунта Ларсена включает несколько линеек профилей, различающихся геометрией сечения, размерами и областью применения. На рынке представлены как классические отечественные профили, так и европейские аналоги, которые постепенно вытесняют устаревшие марки.

• L-серия (Л4, Л5, Л5-УМ, Л5-УП, Л7) — классические U-образные профили, широко распространённые на постсоветском пространстве. Профиль Л4 имеет момент сопротивления около 1100–1300 см³/м и массу 70–85 кг/м². Профиль Л5 обладает моментом сопротивления 1800–2200 см³/м при массе 95–110 кг/м². Усиленная модификация Л5-УМ характеризуется моментом сопротивления до 3555 см³/м и массой 110–125 кг/м². Профиль Л7 выпускается по ТУ 14-2-879-89 и имеет увеличенные габариты и массу.
• VL-серия (VL606A, ВЛ) — европейская линейка U-профилей. Профиль VL606A имеет монтажную ширину 600 мм, высоту профиля 430 мм и массу погонного метра около 85,4 кг. Данный профиль представляет собой «средний» вариант, обеспечивающий хороший баланс массы и модуля сечения.
• GU-серия (GU 16N, GU 18N, GU 22N) — U-образные профили от европейских производителей, характеризующиеся шириной 600–750 мм и высотой 360–450 мм. Профиль GU 16N имеет массу 72,6 кг/пог.м и упругий момент сопротивления 1670 см³/м. Профили GU 18N и GU 22N являются более мощными версиями, предназначенными для глубоких котлованов и высоких нагрузок.
• AZ-серия (AZ 13-770) — Z-образные профили шириной 700–770 мм, которые обеспечивают высокий модуль сечения при меньшей массе на 1 м² стены. Профиль AZ 13-770 имеет массу 76,1 кг/пог.м, упругий момент сопротивления 1300 см³/м и монтажную ширину 770 мм. Z-профили особенно эффективны на длинных периметрах ограждений.

Шпунт Ларсена представляет собой профиль, имеющий центральную стенку (вертикальную часть) и две боковые полки (наклонные части), образующие корыто. По краям полок выполнены замковые соединения: на одной кромке — паз (входящий замок), на другой — выступ (выходящий замок). При погружении свай в грунт замки соседних профилей сцепляются между собой, образуя сплошную водонепроницаемую стенку.

Замок Ларсена обладает высокой гидроизолирующей способностью, что позволяет использовать шпунтовые стенки для перекрытия водотоков и защиты котлованов от грунтовых вод. В зависимости от типа профиля и производителя, конструкция замка может незначительно варьироваться, однако общий принцип сцепления остаётся неизменным. Для соединения профилей в угловых и торцевых участках стенки применяются специальные соединительные элементы, например, LV22.

Шпунтовые сваи изготавливаются длиной от 3 до 24 метров и более. Стандартная длина элементов обычно составляет от 6 до 18 метров. При необходимости могут быть изготовлены профили нестандартной длины по индивидуальному заказу. Технология погружения шпунта может быть ударной (с использованием дизель-молотов) или вибрационной (с применением вибропогружателей). Вибрационный метод является предпочтительным, так как снижает риск деформации профилей и обеспечивает более щадящее воздействие на замковые соединения.

Основными геометрическими параметрами шпунта Ларсена являются монтажная ширина (расстояние между осями замков), высота профиля, толщина стенки и полки, а также масса погонного метра. Эти характеристики определяют несущую способность шпунтовой стенки и область применения профиля. Ниже представлены сводные таблицы для наиболее распространённых типов шпунта Ларсена.

Как видно из таблиц, профили европейских серий (VL, GU, AZ) имеют большую монтажную ширину и более тонкие стенки при сопоставимой массе, что обеспечивает более высокую эффективность использования материала. Профиль Л5-УМ, напротив, имеет увеличенную толщину стенки и массу, что обеспечивает повышенную жёсткость и несущую способность.

Шпунт Ларсена изготавливается из различных марок стали, выбор которых определяется требуемыми прочностными характеристиками и условиями эксплуатации. Наиболее распространёнными марками являются 16ХГ, С235, С255, С285, Ст3кп и С345Д.

• 16ХГ — легированная сталь, содержащая хром и марганец, обеспечивающие повышенную прочность и износостойкость. Химический состав данной стали регламентируется ТУ 14-2-879-89. Временное сопротивление стали 16ХГ составляет не менее 420 Н/мм², предел текучести — 270–290 Н/мм². Данная сталь рекомендуется для ответственных конструкций, работающих при высоких нагрузках.
• С235, С255, С285 — углеродистые стали обычного качества, классифицируемые по ГОСТ 380-2005. Цифра в обозначении соответствует пределу текучести в МПа: для С235 он составляет 235 МПа, для С255 — 255 МПа, для С285 — 285 МПа. Эти стали широко применяются для изготовления шпунта Ларсена в соответствии с ТУ 14-102-8-2010.
• Ст3кп — углеродистая сталь обычного качества, кипящая. Химический состав регламентируется ГОСТ 380-2005. Временное сопротивление составляет 360–460 Н/мм², предел текучести — 195–235 Н/мм². Относительное удлинение — 24–27%. Сталь Ст3кп является наиболее доступной и широко используется для шпунта временных ограждений.
• С345Д — низколегированная сталь повышенной прочности с добавлением кремния, марганца и других легирующих элементов. Обеспечивает высокую прочность и коррозионную стойкость, рекомендуется для гидротехнических сооружений и конструкций, работающих в агрессивных средах.

Механические свойства шпунта Ларсена напрямую зависят от марки стали. Для ответственных постоянных конструкций (набережные, причалы, дамбы) рекомендуется использовать стали 16ХГ и С345Д. Для временных ограждений и конструкций с ограниченным сроком службы допустимо применение сталей С235, С255, С285 и Ст3кп.

При проектировании шпунтовых ограждений инженеры используют ряд расчётных зависимостей, позволяющих определить необходимую глубину забивки, изгибающие моменты и напряжения в стенке. Ниже приведены основные формулы, применяемые при расчёте шпунтовых стенок.

• Активное давление грунта (по теории Кулона): P_a = γ · h · K_a, где γ — удельный вес грунта (кН/м³), h — глубина (м), K_a — коэффициент активного давления, равный tg²(45° – φ/2), где φ — угол внутреннего трения грунта. Эта формула позволяет определить горизонтальное давление, которое грунт оказывает на шпунтовую стенку.
• Пассивное давление грунта (сопротивление грунта): P_p = γ · h · K_p, где K_p — коэффициент пассивного давления, равный tg²(45° + φ/2). Пассивное давление возникает со стороны забивки шпунта и удерживает стенку от опрокидывания.
• Изгибающий момент в шпунтовой стенке: M_max = (P_a · h²) / 6 (для равномерно распределённой нагрузки). Полученный момент должен быть меньше допустимого момента сопротивления профиля: M_max ≤ σ_доп · W, где σ_доп — допускаемое напряжение (МПа), W — упругий момент сопротивления профиля (см³/м).
• Необходимая глубина забивки шпунта (для свободно опёртой стенки): t = (6 · M_max · K) / (γ · K_p)^1/3, где K — коэффициент запаса (обычно 1,2–1,5). Данная формула позволяет определить минимальную глубину погружения шпунта, обеспечивающую устойчивость стенки.
• Напряжение в материале шпунта: σ = M / W, где M — изгибающий момент (кН·м/м), W — упругий момент сопротивления (см³/м). Полученное напряжение не должно превышать предел текучести материала: σ ≤ σ_т / n, где n — коэффициент запаса прочности (обычно 1,5).
• Прогиб шпунтовой стенки: f = (5 · P_a · h⁴) / (384 · E · I), где E — модуль упругости стали (2,06·10⁵ МПа), I — момент инерции профиля (см⁴/м). Данная формула позволяет оценить деформации стенки под действием нагрузки.

Приведённые расчёты являются базовыми и позволяют выполнить предварительную оценку параметров шпунтового ограждения. Для точного проектирования необходимо учитывать также гидростатическое давление, сейсмические нагрузки, анкерные устройства и другие факторы в соответствии с СП 45.13330.2017 и СП 24.13330.2011.

Благодаря высокой несущей способности, водонепроницаемости и возможности многократного использования, шпунт Ларсена находит широкое применение в различных областях строительства.

• Ограждение глубоких котлованов: защита от обрушения грунта и притока грунтовых вод при строительстве подземных паркингов, многоэтажных зданий с подвалами, торговых центров и других объектов с заглублёнными конструкциями.
• Гидротехническое строительство: строительство набережных, причальных стенок, пирсов, волноломов и других сооружений, контактирующих с водой. Шпунтовые стенки обеспечивают надёжную защиту берегов от размыва и обрушения.
• Устройство перемычек и дамб: временные и постоянные водоподпорные сооружения при строительстве мостов, тоннелей, гидроэлектростанций и других объектов вблизи водоёмов.
• Крепление стенок траншей: при прокладке инженерных коммуникаций (трубопроводов, кабельных линий, коллекторов) в стеснённых условиях городской застройки.
• Защита существующих зданий и сооружений: предотвращение подвижек грунта при земляных работах в непосредственной близости от действующих объектов.
• Мостостроение: устройство опор мостов, временных объездных дорог, защита береговых устоев от размыва.
• Строительство нефте- и газопроводов: укрепление траншей, защита трубопроводов от механических повреждений и воздействия грунтовых вод.

Шпунт Ларсена может использоваться как в качестве временного ограждения (с последующим извлечением и повторным применением), так и в качестве постоянной конструкции, остающейся в грунте на весь срок службы сооружения. Для временных ограждений часто применяется шпунт б/у, прошедший проверку состояния.