Шпунт Ларсена — рабочая лошадка нулевого цикла на промышленных площадках: им ограждают котлованы у действующих установок, укрепляют берег под насосные и причалы, отсекают грунтовую воду при ремонте фундаментов резервуаров. От того, каким способом его погрузить, зависит и скорость работ, и то, не «поедут» ли соседние сооружения на площадке НПЗ. Ниже — по делу: чем отличаются вибропогружение, вдавливание и ударный метод, как идёт технология и как шпунт извлекают для повторного оборота.
Что такое шпунт Ларсена и где он работает
Шпунт Ларсена — это горячекатаный стальной профиль корытообразного (U-образного) сечения с замками по краям. Замок («ласточкин хвост» типа Larssen) сцепляет соседние шпунтины в сплошную стенку и даёт относительную водонепроницаемость — поэтому шпунтовое ограждение работает ещё и как противофильтрационная завеса. В отечественной практике применяют марки Л4, Л5, Л5-УМ, Л5-Д по ГОСТ Р 53366-2009 «Профили стальные шпунтовые»; сталь — низколегированная по ГОСТ 19281 или углеродистая Ст3.
Где его ставят на промышленных и нефтегазовых объектах:
- ограждение котлованов и траншей — крепление стенок выемки от обрушения;
- берегоукрепление, причальные и набережные стенки;
- противофильтрационные завесы и перемычки при работах в обводнённых грунтах;
- защита фундаментов действующих сооружений при рытье котлована рядом;
- ограждения при ремонте оснований резервуаров и насосных станций.
По сути это тот же класс задач, что и в любом капитальном строительстве на заводе, — часть общего цикла строительно-монтажных работ, только на нулевом этапе, до монтажа надземных конструкций.
Способы погружения шпунта Ларсена
Вибропогружение
Самый распространённый метод. Вибропогружатель, подвешенный на кране или закреплённый на экскаваторе, передаёт шпунту вертикальные колебания — грунт вокруг профиля временно теряет сцепление, и шпунт входит под собственным весом и весом вибратора. Высокочастотные вибропогружатели с регулируемым дебалансом (переменным статическим моментом) выходят на рабочую частоту уже в грунте — это резко снижает воздействие на близко стоящие здания и подземные коммуникации. Оптимален в песках, супесях, средних суглинках.
Статическое вдавливание
Шпунт вдавливается в грунт гидравлической установкой без ударов и вибрации (метод типа «Silent Piler», установки Giken и аналоги), опираясь на уже погружённые соседние шпунтины. Метод дороже и медленнее, но незаменим в стеснённой застройке и рядом с чувствительными к вибрации сооружениями — трубопроводными эстакадами, действующими фундаментами, приборными шкафами КИПиА.
Ударное погружение
Дизель- или гидромолот забивает шпунт ударами. Высокая энергия позволяет проходить плотные и включающие гравий грунты, но шум и вибрация делают метод неприемлемым вблизи действующих установок. Сегодня применяется ограниченно — там, где вибрация и вдавливание не проходят по грунту.
Завинчивание трубошпунта
Для трубчатого шпунта (трубошпунта) большого диаметра применяют завинчивание — способ с минимальной динамикой, дающий высокую несущую способность стенки. Используется на ответственных берегоукреплениях и глубоких ограждениях.
Сравнение способов погружения
| Способ | Грунты | Вибрация/шум | Скорость | Где применять |
|---|---|---|---|---|
| Вибропогружение | пески, супеси, суглинки | средние (высокочастотный — низкие) | высокая | открытые площадки, типовые котлованы |
| Статическое вдавливание | связные и слабые грунты | отсутствуют | низкая | стеснённая застройка, рядом с действующим оборудованием |
| Ударное | плотные, с включениями | высокие | средняя | удалённые площадки, тяжёлые грунты |
| Завинчивание (трубошпунт) | разные, глубокие стенки | низкие | средняя | берегоукрепление, глубокие ограждения |
Технология и этапы работ
- Геодезическая разбивка оси ограждения, вынос отметок.
- Устройство направляющих — маячные сваи и направляющая балка (кондуктор), задающие плоскость стенки.
- Погружение секциями — шпунтины заводят замок в замок и погружают панелями; контролируют, чтобы шпунт не «уходил» из вертикали.
- Контроль вертикальности и глубины — отклонение от вертикали нормируется (как правило, в пределах 1% длины); фиксируют проектную отметку низа.
- Обвязка и распорная система — при большой глубине котлована устанавливают пояса и распорки/анкеры.
Работа с тяжёлыми шпунтовыми пакетами и вибропогружателем — это ещё и грамотная строповка и подъём, то есть такелаж с соблюдением схем строповки.
Выемка (извлечение) шпунта
Если ограждение временное, после обратной засыпки шпунт извлекают — чаще всего тем же вибропогружателем в режиме вибровыдёргивания. Извлечённый профиль при сохранной геометрии и целых замках идёт в повторный оборот (обратный выкуп шпунта), что заметно снижает стоимость проекта. Перед выемкой оценивают, не приведёт ли извлечение к осадке грунта у соседних сооружений; при риске — оставляют шпунт в грунте или срезают выше проектной отметки.
Контроль качества и нормативная база
Устройство шпунтовых ограждений и оснований регламентируют СП 45.13330 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и СП 24.13330 «Свайные фундаменты» (в Казахстане применяют гармонизированные СН РК и СП РК), профиль — ГОСТ Р 53366-2009. На приёмке проверяют: соответствие марки шпунта проекту, вертикальность и отметки, целостность замков и сплошность стенки, отсутствие сверхнормативных деформаций соседних сооружений по данным геодезического мониторинга. Стальную стенку, остающуюся в грунте надолго, при необходимости защищают от коррозии — по тем же принципам, что и наземные металлоконструкции. А электрозащиту оборудования на площадке рядом с котлованом стоит проверить отдельно — см. молниезащиту и заземление на НПЗ.
Часто задаваемые вопросы
Чем шпунт Ларсена отличается от трубошпунта?
Ларсен — это корытный (U-образный) прокатный профиль с боковыми замками; трубошпунт — стальные трубы, соединённые замками в стенку. Трубошпунт держит бóльшие нагрузки и идёт на глубокие ограждения и берегоукрепление, Ларсен — универсальнее и дешевле для котлованов.
Какой способ погружения выбрать рядом с действующей установкой?
Статическое вдавливание либо высокочастотное вибропогружение с регулируемым моментом — они дают минимум вибрации и не угрожают близко стоящему оборудованию и фундаментам. Ударный метод рядом с действующими объектами не применяют.
На какую глубину погружают шпунт Ларсена?
Зависит от проекта, грунтов и глубины котлована — обычно от 6 до 20 м и более. Глубину заделки ниже дна котлована определяет расчёт устойчивости стенки на опрокидывание и фильтрацию.
Можно ли использовать шпунт повторно?
Да. При сохранной геометрии и целых замках извлечённый шпунт применяют многократно. Именно поэтому распространена схема аренды с обратным выкупом — заказчик платит фактически за срок нахождения шпунта в грунте.
Обеспечивает ли шпунтовая стенка водонепроницаемость?
Замковое соединение даёт относительную водонепроницаемость и работает как противофильтрационная завеса, снижая приток воды в котлован. Полной герметичности замок не гарантирует — при высоких требованиях замки дополнительно герметизируют.
Нужен ли геомониторинг соседних зданий при погружении шпунта?
В стеснённых условиях — обязателен. Ведут наблюдение за осадками и кренами близлежащих сооружений; при приближении к предельным значениям корректируют способ и темп погружения.
Заключение
Выбор способа погружения шпунта Ларсена — это баланс между грунтами, сроками и безопасностью соседних сооружений. На открытой площадке выигрывает вибропогружение, в стеснённых условиях действующего завода — статическое вдавливание. Грамотная разбивка, контроль вертикальности и продуманная схема выемки с повторным оборотом шпунта дают и качество ограждения, и экономию бюджета. «Техноконтроль» выполняет шпунтовые работы на промышленных объектах Казахстана под ключ — от расчёта ограждения до извлечения и обратного выкупа профиля.
