RU2708155C1

RU2708155C1 - Sheet pile wall

Info

Publication number: RU2708155C1
Application number: RU2018138628A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Сорокин; Владимир Гурьевич Корченкин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-12-04

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and civil construction and can be used in marine and river construction of port facilities, construction of embankments and moorages, retaining walls during shore protection works, as well as in road construction, construction of tunnels and foundations in cramped conditions. Task of the present invention is to increase the loading capacity of the sheet tongue, possibility of using cheaper welded pipes of smaller diameter, which are produced by longitudinal rolling from the roll, thus reducing prime cost during construction. Sheet pile wall, mainly piers, embankments, channels, retaining walls at shore protection works, hydraulic engineering structures, general civil construction objects contains piles in the form of metal pipes partially or completely submerged into soil, and locking elements connecting them into a single wall along the construction line. In terms of sheet piling wall has saw-tooth shape with periodically repeating teeth, wherein side walls of teeth are formed by locking elements, protrusions and recesses are formed by piles and locking elements, and piles and locking elements connecting piles on protrusions and cavities of teeth, are located on different sides of neutral line, dividing wall section into two equilibrium parts.

EFFECT: invention considerably increases loading capacity of the tongue-and-groove wall due to displacement of piles and locking elements relative to the neutral (longitudinal) line of the wall cross-section and thereby increasing the moment of wall cross-section resistance to bending.

1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к гидротехническому и общегражданскому строительству и может быть использовано в морском и речном строительстве портовых сооружений, строительстве набережных и причалов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах, а, также при дорожном строительстве, сооружении тоннелей и фундаментов в стесненных условиях.The invention relates to hydraulic engineering and civil engineering and can be used in sea and river construction of port facilities, the construction of embankments and moorings, retaining walls during bank protection works, as well as in road construction, construction of tunnels and foundations in cramped conditions.

Известна шпунтовая стенка для строительства причалов, набережных, каналов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах и других гидротехнических сооружений, а, также объектов общегражданского строительства, содержащая сваи в виде металлических труб, полностью или частично погруженных в грунт, и замковых элементов, соединяющих их в единую стенку вдоль линии строительства. Центры свай в известном техническом решении находятся на нейтральной (продольной) линии шпунтовой стенки (Патент РФ №2185476, МПК Е02В 3/06, опубл. 20.07.2002 г.).Known sheet pile wall for the construction of moorings, embankments, canals, retaining walls during shore protection works and other hydraulic structures, as well as civil engineering objects, containing piles in the form of metal pipes, fully or partially immersed in the ground, and locking elements connecting them into a single wall along the line of construction. The centers of piles in a known technical solution are located on the neutral (longitudinal) line of the sheet pile wall (RF Patent No. 2185476, IPC Е02В 3/06, publ. July 20, 2002).

Недостатком известной шпунтовой стенки является то, что при возведении шпунтовых стенок с большим перепадом уровня грунта в зоне сооружения требуется применять дорогостоящие трубные сваи с большим диаметром и высоким моментом сопротивления сечения сваи на изгиб и/или применения дополнительных анкерных свай и тяг или грунтовых анкерных элементов для крепления стенки вдоль ее фронта от изгиба, что значительно удорожает строительство.A disadvantage of the known sheet pile wall is that when erecting sheet pile walls with a large difference in ground level in the construction zone, it is required to use expensive pipe piles with a large diameter and a high moment of resistance of the pile section to bending and / or the use of additional anchor piles and rods or soil anchor elements for wall fastening along its front from bending, which significantly increases the cost of construction.

Известна шпунтовая стенка для строительства причалов, набережных, каналов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах и других гидротехнических сооружений, а также объектов общегражданского строительства, содержащая сваи в виде металлических труб, полностью или частично погруженных в грунт, и замковых элементов, соединяющих их в единую стенку вдоль линии строительства. Как и в предыдущем техническом решении центры свай находятся на нейтральной (продольной) линии, делящей сечение шпунтовой стенки на две равновесные части (Патент РФ №2293158, МПК Е02В 3/06, E02D 5/08, E02D 5/12, опубл. 10.02.2007 г.).Known sheet pile wall for the construction of moorings, embankments, canals, retaining walls during shore protection works and other hydraulic structures, as well as civil engineering objects, containing piles in the form of metal pipes, fully or partially immersed in the ground, and locking elements connecting them into a single wall along the construction line. As in the previous technical solution, the centers of the piles are located on a neutral (longitudinal) line dividing the section of the sheet pile wall into two equilibrium parts (RF Patent No. 2293158, IPC E02B 3/06, E02D 5/08, E02D 5/12, publ. 10.02. 2007).

Недостатком известной шпунтовой стенки, как и в предыдущем известном техническом решении, является то, что при возведении шпунтовых стенок с большим перепадом уровня грунта в зоне сооружения требуется применять дорогостоящие трубные сваи с большим диаметром и высоким моментом сопротивления сечения сваи на изгиб и/или дополнительные анкерные сваи и тяги, что удорожает строительство.A disadvantage of the known sheet pile wall, as in the previous known technical solution, is that when erecting sheet pile walls with a large difference in ground level in the construction zone, it is required to use expensive pipe piles with a large diameter and a high moment of resistance of the pile section to bending and / or additional anchor piles and traction, which increases the cost of construction.

Известна шпунтовая стенка, наиболее близкая к заявляемому техническому решению, преимущественно причала либо набережной, содержащая сваи в виде металлических труб, полностью или частично погруженных в грунт, и замковые элементы, соединяющие их в единую стенку вдоль линии строительства. (Патент Ru 37113, МПК Е02В 3/06, опубл. 10.04.2004 г.). В известном техническом решении замковые элементы расположены в пересекающихся плоскостях с образованием совместно со сваей V-образного в поперечном сечении профиля, при этом сваи установлены в шахматном порядке и последовательно соединены между собой замковыми элементами с образованием зигзагообразного в плане профиля шпунтовой стенки.Known sheet pile wall, closest to the claimed technical solution, mainly a berth or embankment, containing piles in the form of metal pipes, fully or partially immersed in the ground, and locking elements connecting them into a single wall along the construction line. (Patent Ru 37113, IPC Е02В 3/06, publ. 04/10/2004). In the known technical solution, the locking elements are located in intersecting planes with the formation together with the pile of a V-shaped cross-sectional profile, while the piles are installed in a checkerboard pattern and sequentially interconnected by locking elements with the formation of a grooved wall zigzag in profile.

Недостатком известной шпунтовой стенки, как и в предыдущих известных технических решениях, является то, что при возведении шпунтовых стенок с большим перепадом уровня грунта в зоне сооружения требуется применять трубные сваи с большим диаметром и высоким моментом сопротивления сечения сваи на изгиб и/или дополнительные анкерные сваи и тяги или грунтовые анкерные элементы для крепления стенки вдоль ее фронта от изгиба, что значительно удорожает строительство.A disadvantage of the known sheet pile wall, as in previous known technical solutions, is that when erecting sheet pile walls with a large difference in ground level in the construction zone, it is required to use pipe piles with a large diameter and high moment of resistance of the pile section to bending and / or additional anchor piles and rods or ground anchor elements for fixing the wall along its front from bending, which significantly increases the cost of construction.

При проектировании шпунтовых подпорных стенок, временно и постоянно ограждающих место строительных работ и используемых при берегоукрепительных и дноуглубительных работах в морском и речном строительстве портовых сооружений, набережных и причалов, особое внимание обращают на способность стенки воспринимать изгибающую нагрузку от водонасыщенных и насыпных грунтов в зоне строительства, а также на стоимость возведения шпунтовой стенки, прямо зависящую от ее металлоемкости. Основными характеристиками консольной (без анкеров) шпунтовой стенки являются: момент сопротивления сечения изгибу погонного метра стенки и коэффициент полезного использования металла стенки, представляющий отношение момента сопротивления сечения изгибу погонного метра к массе квадратного метра стенки. Для гидротехнических сооружений часто применяют шпунтовые стенки, выполненные из цилиндрических труб большого диаметра с приварными замковыми соединениями, обладающими высокими характеристиками по моменту сопротивления и коэффициенту использования металла. При этом трубы устанавливают вдоль линии шпунтовой стенки и соединяют между собой замковыми элементами. В зависимости от перепада уровня и типа грунта, разделенного шпунтовой стенкой в зоне строительства применяют типовые электросварные трубы диаметром 426-1420 мм и более. При этом линии центров трубных свай находятся на нейтральной (продольной) линии шпунтовой стенки.When designing sheet piling retaining walls that temporarily and permanently enclose the construction site and are used for shore protection and dredging works in sea and river construction of port facilities, embankments and moorings, special attention is paid to the wall's ability to absorb bending loads from water-saturated and bulk soils in the construction zone, as well as the cost of erecting a sheet pile wall, which directly depends on its metal consumption. The main characteristics of the cantilever (without anchors) sheet pile wall are: the moment of resistance of the cross section to bending of the running meter of the wall and the coefficient of usefulness of the metal of the wall, representing the ratio of the moment of resistance of the section to bending of the running meter to the mass of a square meter of the wall. For hydraulic structures, tongue-and-groove walls are often used, made of large diameter cylindrical pipes with welded lock joints, which have high characteristics in terms of resistance moment and metal utilization factor. In this case, the pipes are installed along the line of the sheet pile wall and are interconnected by locking elements. Depending on the level difference and the type of soil separated by a sheet pile wall in the construction zone, typical electric-welded pipes with a diameter of 426-1420 mm or more are used. In this case, the center lines of the pipe piles are on the neutral (longitudinal) line of the sheet pile wall.

Задачей настоящего изобретения является увеличение нагрузочной способности шпунтовой стенки, возможность применить при ее сооружении более дешевые сварные трубы меньшего диаметра, полученные методом продольной прокатки из рулона и, тем самым, снижение себестоимости при строительстве.The objective of the present invention is to increase the load capacity of the tongue and groove wall, the ability to use at its construction cheaper welded pipes of smaller diameter obtained by the method of longitudinal rolling from a roll and, thereby, reducing the cost of construction.

Поставленная задача достигается тем, что шпунтовая стенка, преимущественно причалов, набережных, каналов, подпорных стенок при берегоукрепительных работах, гидротехнических сооружений, объектов общегражданского строительства, содержащая сваи в виде металлических труб, частично или полностью погруженных в грунт, и замковых элементов соединяющих их в единую стенку вдоль линии строительства, в плане имеет пилообразную форму с периодически повторяющимися зубцами, при этом боковые стенки зубцов образованы замковыми элементами, выступы и впадины образованы сваями и замковыми элементами, сваи и замковые элементы, соединяющие сваи на выступах и впадинах зубцов, расположены по разные стороны от нейтральной линии, делящей сечение стенки на две равновесные части.This object is achieved by the fact that the tongue and groove wall, mainly of quays, embankments, canals, retaining walls during shore protection works, hydraulic structures, civil engineering objects, containing piles in the form of metal pipes partially or completely submerged in the ground, and locking elements connecting them into a single the wall along the construction line in the plan has a sawtooth shape with periodically repeating teeth, while the side walls of the teeth are formed by locking elements, protrusions and the depressions are formed by piles and locking elements, piles and locking elements connecting the piles on the protrusions and depressions of the teeth are located on different sides of the neutral line dividing the wall section into two equilibrium parts.

Указанное техническое решение позволяет значительно увеличить нагрузочную способность шпунтовой стенки за счет смещения свай и замковых элементов относительно нейтральной (продольной) линии сечения стенки и увеличения, тем самым, момента сопротивления сечения стенки на изгиб. При этом появляется возможность применения более дешевых трубных свай меньшего диаметра.The specified technical solution allows to significantly increase the load capacity of the sheet pile wall due to the displacement of piles and locking elements relative to the neutral (longitudinal) line of the wall section and thereby increasing the moment of resistance of the wall section to bending. At the same time, it becomes possible to use cheaper pipe piles of smaller diameter.

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The technical essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:

Фиг. 1 - поперечный разрез шпунтовой стенки, которая в плане имеет пилообразную форму с периодически повторяющимися зубцами, боковые стенки которых образованы замковыми элементами, а вершины и впадины образованы сваями и замковыми элементами;FIG. 1 is a transverse section through a sheet pile wall, which in the plan has a sawtooth shape with periodically repeating teeth, the side walls of which are formed by locking elements, and the peaks and depressions are formed by piles and locking elements;

Фиг. 2 - сечение А-А (Фиг. 1) - фрагмент шпунтовой стенки.FIG. 2 - section AA (Fig. 1) is a fragment of a sheet pile wall.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез шпунтовой стенки 1, разделяющей зоны строительства с перепадом «Н» уровня грунта 2. На фиг. 2 изображено сечение А-А - фрагмент шпунтовой стенки 1 в плане вдоль линии строительства, содержащей сваи 3 в виде металлических труб 4, частично или полностью погруженных в грунт 2, и замковых элементов 5 и 6, приваренных к трубам 4 и соединяющих их вдоль линии строительства. Стенка 1 имеет пилообразную форму с периодически повторяющимися зубцами 7, при этом боковые стенки 8, 9 зубцов 7 образованы замковыми элементами 5 и 6, а выступы 10 и впадины 11 зубцов 7 образованы сваями 3 и замковыми элементами 5 и 6. При этом центры О_с свай 3 расположены со смещением «hm» относительно нейтральной (продольной) линии «m-m», делящей сечение стенки на две равновесные части.In FIG. 1 shows a cross-section of a tongue-and-groove wall 1 dividing the construction zone with a differential “H” of the soil level 2. FIG. 2 shows section AA - a fragment of the sheet pile wall 1 in plan along the construction line containing piles 3 in the form of metal pipes 4 partially or completely immersed in soil 2, and locking elements 5 and 6 welded to the pipes 4 and connecting them along the line construction. The wall 1 has a sawtooth shape periodically repeated teeth 7, whereby the side walls 8, 9 teeth 7 are formed locking elements 5 and 6 and the projections 10 and depressions 11 of teeth 7 are formed by piles 3 and fastening elements 5 and 6. In this case, _{with the} centers O piles 3 are located with offset “hm” relative to the neutral (longitudinal) line “mm”, dividing the wall section into two equilibrium parts.

При работе на шпунтовую стенку действует нагрузка от перепада «Н» уровней грунта в зоне строительства и от оборудования, транспорта и прочих нагрузок при эксплуатации. При этом на стенку воздействует изгибающий момент, воспринимаемый элементами шпунтовой стенки. При смещении свай в виде металлических труб относительно нейтральной (продольной) линии момент сопротивления сечения стенки изгибу увеличивается, увеличивается и несущая способность стенки.When working on the sheet pile wall, the load is applied due to the difference “N” in the soil level in the construction zone and from equipment, vehicles and other loads during operation. In this case, the bending moment perceived by the elements of the sheet pile wall acts on the wall. When the piles are displaced in the form of metal pipes with respect to the neutral (longitudinal) line, the moment of resistance of the wall section to bending increases, and the bearing capacity of the wall also increases.

В таблице приведены результаты компьютерного моделирования изменения момента сопротивления сечения цилиндрической трубы изгибу и ее несущей способности при установке трубы в шпунтовую стенку со смещением относительно нейтральной (продольной) линии, делящей сечение стенки на две равновесные части.The table shows the results of computer simulation of the change in the moment of resistance of a section of a cylindrical pipe to bending and its bearing capacity when installing the pipe in a sheet pile wall with an offset from a relatively neutral (longitudinal) line dividing the section of the wall into two equilibrium parts.

Результаты, указанные в таблице, подтверждают целесообразность выполнения шпунтовой стенки пилообразной формы для восприятия высоких нагрузок при строительстве и эксплуатации.The results shown in the table confirm the feasibility of performing a sawtooth sheet pile wall to absorb high loads during construction and operation.

Выполнение шпунтовой стенки пилообразной формы с периодически повторяющимися зубцами, боковые стенки которых образованы замковыми элементами, а выступы и впадины образованы сваями и замковыми элементами позволяет увеличить несущую способность стенки за счет увеличения момента сопротивления сечения изгибу и снизить затраты на ее изготовление за счет применения более дешевых труб меньшего диаметра.The implementation of the tongue-and-groove wall of a sawtooth shape with periodically repeating teeth, the side walls of which are formed by locking elements, and the protrusions and depressions are formed by piles and locking elements allows you to increase the bearing capacity of the wall by increasing the moment of resistance to cross-section to bending and reduce the cost of its manufacture through the use of cheaper pipes smaller diameter.

Claims

The tongue and groove wall, mainly of moorings, embankments, canals, retaining walls during shore protection works, hydraulic structures, civil engineering objects, containing piles in the form of metal pipes, partially or completely submerged in the ground, and locking elements connecting them into a single wall along the construction line, characterized in that the wall in the plan has a sawtooth shape with periodically repeating teeth, while the side walls of the teeth are formed by locking elements, protrusions and depressions Call piles and the fastening elements, and piles and locking elements connecting piles at the projections and depressions of the teeth, arranged on opposite sides of the neutral line dividing wall section into two parts equilibrium.