Сваи из композитных материалов

Издавна бедой для людей, живущих у берегов рек, озёр и других водоёмов была и все еще остается эрозия почв и оползни. Эрозия — естественный геологический процесс, который нередко усугубляется неосмотрительной хозяйственной деятельностью. При водной эрозии продукты разрушения почвы перемещаются только сверху вниз. Крутизна склонов является одним из ведущих факторов, влияющих на степень проявления смыва почв. Каждую весну с таянием снегов сначала маленькие ручейки, а затем и шумные потоки устремляются по склонам в низины, смывая и унося с собой оттаявшую почву. Те же процессы происходят и в период ливневых дождей. Береговые склоны подмываются водой, разрушаются под воздействием течения и волн.
В связи с ростом объемов строительства транспортных сооружений, объектов гражданского строительства (частных домов, культурно развлекательных центров, гостиничных комплексов и т.д.), на берегах рек, морей, водохранилищ, строительным организациям приходится сталкиваться с комплексным проявлением опасных геологических процессов, в частности оползнями. Оползень – смещение вниз по склону массы рыхлой породы без отрыва от склона под влиянием силы тяжести, особенно при насыщении рыхлого материала водой. Оползни возникают на участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного увеличением крутизны склона в результате подмыва водой, ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами. Не исключаются воздействия сейсмических толчков, а так же строительная и хозяйственная деятельность, без учета геологических условий местности (разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерный полив садов и огородов, расположенных на склонах и др.). Оползневые процессы наносят осваиваемым территориям огромный экономический, социальный и экологический ущерб, несопоставимый со средствами, затрачиваемыми на защитные мероприятия.
Грунтовая толща на склоновых участках (особенно ее приповерхностные слои) испытывает деформации и без активного развития оползневого процесса. Это связано с целым рядом факторов:
- промерзанием и оттаиванием верхних горизонтов массива в зимне-весенний период;
- обводнением и высыханием их в теплое летнее время;
- с силовым воздействием на грунтовый скелет подземных вод;
- с изменением напряженного состояния в массиве вследствие увеличения-уменьшения веса грунтов при их увлажнении-высыхании;
- с проявлением взвешивающего эффекта грунтовых вод;
- с влиянием локальных подвижек, проявлений отдельных трещин и техногенных изменений рельефа.
Перечисленные факторы могут вызывать деформирование приповерхностного слоя в сторону падения склона. Это деформирование может происходить в виде весьма медленной ползучести с возможными активизациями при аномальных воздействиях факторов.
Оползни могут разрушать населенные пункты, повреждать автострады и железные дороги, трубопроводы, линии связи и электропередач, плотины и дамбы, преграждать долины с образованием завальных озер, вызывать наводнения. Оползни можно предотвратить.
Тип оползня и механизм развития деформаций грунтового массива является определяющим фактором в оценке состояния исследуемой территории, в определении степени оползневой опасности для инженерного объекта, в проектировании и осуществлении комплекса мероприятий по стабилизации устойчивого состояния склона и предотвращения развития оползневых деформаций.
Если вероятность возникновения оползней велика, то осуществляются специальные мероприятия по защите от оползней. Они включают укрепление оползневых склонов берегов морей, рек и озер подпорными и волноотбойными стенками, набережными. Важнейшую роль в борьбе с эрозией почв и оползнями играет строительство гидротехнических сооружений (подпорных стен) наряду с почвозащитными севооборотами, агротехническими и лесомелиоративными мероприятиями.
С помощью гидротехнических сооружений производится задержание, отвод и безопасный сброс той части атмосферных осадков, которую не удается задержать на прилегающих к берегам и оврагам полях агротехническими и лесомелиоративными приемами.
По назначению гидротехнические сооружения подразделяются на три группы: задерживающие стекающие в овраг или водоём стоковые воды; осуществляющие безопасный сброс поверхностных вод в водоёмы и овраги; укрепляющие дно и откосы берегов и оврагов от дальнейшего размыва и разрушения. Сползающие грунты укрепляют шпунтовыми сваями.
Защита от эрозии и оползней территорий, зданий и сооружений – это инженерные мероприятия, направленные на предотвращение этих опасных процессов. Защитные действия предполагают применение специальных сооружений и мероприятий, которые направлены на стабилизацию и предотвращение этих опасных геологических процессов. Растущий объём строительства и берегоукрепительных работ, отягощенный сложной геологией, требованием минимизации финансовых расходов при сохранении приемлемого уровня надежности, растущий уровень затрат на перевозку, расходов по оплате труда и т.д., вынуждает заказчиков и подрядчиков осваивать современные гибкие и экономичные изделия и технологии мирового уровня. Все это приводит к выходу на рынок новых видов шпунтовых свай из композитных материалов.
Наша компания–производитель ЗАО "Пултрузионные технологии" представляет на Российском рынке систему композитных шпунтовых свай собственного производства.
Укрепление берега с помощью шпунтовых свай из композитных материалов на сегодняшний день считается наиболее перспективной технологией. Стеклокомпозит - это перспективный материал, который имеет большую гамму применения в современных технологиях. Стеклокомпозит на основе стеклоармирующих материалов и связующей смолы обладает теплопроводностью дерева, прочностью и долговечностью стали, биологической стойкостью, устойчивостью к агрессивным средам.
До недавнего времени стеклокомпозит использовался только в самолётостроении, кораблестроении и космической технике. Широкое применение стеклокомпозита сдерживалось, в основном, из-за отсутствия промышленной технологии, позволяющей наладить массовое производство стеклокомпозитных продуктов сложной конфигурации с требуемой точностью размеров. Эта задача успешно решена с созданием технологии пултрузии. Пултрузия представляет собой процесс получения стеклокомпозитных продуктов путем вытягивания через нагретую формообразующую фильеру стекловолокнистых материалов, пропитанных полиэфирной или другой термореактивной смолой.
В последнее время была разработана совершенно новая серия шпунта из композитного материала на основе полиуретана. Данные композитные шпунтовые сваи имеют несущую способность, сопоставимую с металлическими сваями. При этом стоимость 1м2 композитных свай на основе полиуретана ниже стоимости металлических (в сравнении с металлическим шпунтом типа Ларсен шпунт из композита дешевле на 45-55%), с сопоставимым допустимым сгибающим моментом.
Область применения предлагаемых шпунтовых свай очень широка. Основной спектр применения это:
1. для укрепления берега, защиты от оползней и подмывания водой, защита береговой полосы песка на пляжах;
2. для защиты мест с переменным уровнем воды, где шпунты используются в качестве плотин при разливах рек, каналов, заливов и других водоемов;
3. для ограждения затопленной территории на которой находятся (или производится строительство) здания, дороги или другие сооружения;
4. для строительства дороги или плотины вглубь водоема;
5. на насыпях и откосах, обеспечивая безопасность и позволяя использовать территории у насыпи и улучшая доступ к водоемам;
6. для укрепления почвы и предохранения от эрозии;
7. для регулирования русел рек;
С точки зрения монтажа композитные шпунты могут применяться в зернистых грунтах, состоящих главным образом из гравиев, песков, песчанистых илов, а так же в связанных, плотных грунтах, состоящих из глины и илов.
Их применяют крупные организации в промышленном и гражданском строительстве (в том числе и специализированные) при строительстве шлюзов, молов, мостов, укреплений берегов на реках и каналах. В сооружении дамб, различных гидротехнических сооружений, строительстве дорог, газовых и нефтяных проводов. Погружая шпунтовые сваи в грунт, возводят прочное и надёжное сооружение - фактурную композитную стенку. Такое гидротехническое сооружение надёжно укрепляет берега рек и водоёмов, защищает от эрозии, оползней и механических воздействий, служит для обеспечения водонепроницаемости береговой линии.
Шпунт, выполненный из композитного материала, обладает достаточно высокой механической стойкостью (к истиранию, растрескиванию, появлению царапин). Он не подвержен коррозии, гниению, воздействию морской воды и ультрафиолетовому излучению; не требует технического обслуживания; огнеупорен, устойчив к сезонному перепаду температур (несущая способность стенки выдерживает нагрузку от 200 кНм/м при температурном режиме от +50°С до -60°С без остаточной деформации). Способность композитного материала на основе полиуретана противостоять агрессивной среде значительно выше, чем у стали и бетона. Гарантийный срок службы свай из этого материала – неограничен. Композитные шпунтовые сваи объединяют при этом преимущества рационального строительства из сборных элементов с требованием безопасности строительных сооружений и окружающей среды при одновременном учете внешнего вида, отвечающего самым высоким требованиям. Области использования композитных шпунтовых свай распространяются на все сферы строительства - начиная от традиционного строительства гидротехнических сооружений и подземных сооружений, инженерных сооружений, путей сообщения и заканчивая охраной окружающей среды.
Преимущества системы композитных шпунтовых свай:
1. Легкие и простые в установке
2. Исключительная долговечность
3. Высокие механические характеристики и прочность
4. Экологическая безопасность
5. Эстетичный вид
6. Возможность формирования изгибов береговой линии
7. Специально спроектированные замки
8. Широкая цветовая гамма
Композитные шпунтовые сваи обеспечивают устойчивость к:
1. Биологической коррозии
2. Ржавчине
3. Трещинам
4. Царапинам
5. Истиранию
6. Морской воде
7. Ультрафиолетовому излучению
Из композитных шпунтовых свай можно успешно выполнить работы любой сложности. Замки изделий обеспечивают высокую герметичность стыка. Они сделаны таким образом, что позволяют изгибать шпунтовую стену вдоль естественной береговой линии, благодаря чему можно сохранить прибрежный ландшафт в первозданном виде.
Шпунтовая свая имеет достаточную глубину погружения в грунт и служит водонепроницаемым барьером между водой и грунтом. Соединения шпунта находятся вдоль боков, т.е. в отдалении от зоны наибольших нагрузок. Ограждение из данных изделий получается надёжным т.к. физико-механические свойства свай достаточно высокие (момент инерции до 30150 см4/м, момент сопротивления до 4250см3/м).
Ещё одно достоинство технологии состоит в том, что такой вариант укрепления берега удобен и прост в монтаже. Работы по погружению шпунтовых свай выполняются специальным инструментом (вибропогружатель, пневматический молот), что позволяет выполнить их достаточно быстро. Производительность составляет около 10 погонных метров в рабочую смену (8 часов) с берега (с глубиной погружения свай до 2м). Погружение шпунтовых свай проводится автономными гидравлическими станциями или установками на базе экскаватора. Могут использоваться специальные плавсредства или понтоны, оборудованные стрелой для крепления вибропогружателя, что позволяет производить монтаж шпунтовой стены как с берега, так и с воды. Тип оборудования зависит от вида грунта, глубины погружения и прочности изделий.
Подводя итог вышесказанному, отметим достоинства технологии берегоукрепления с помощью композитных свай на основе полиуретана. Во-первых, это экономичность (значительно меньшая стоимость материала и проведения работ по сравнению с аналогами из бетона или металла); сокращение времени строительства в связи с применением готовых к монтажу элементов шпунтовых стен. Небольшой вес изделий обеспечивает простоту и лёгкость при транспортировке и монтаже. Во-вторых, работы можно проводить в труднодоступных местах и в любых погодных условиях. В-третьих, нет необходимости в привлечении тяжёлой крупногабаритной техники, благодаря чему отсутствует угроза нарушения ландшафта. И, наконец, ещё один немаловажный довод в пользу данной технологии: композитный шпунт позволяет создать имеющее эстетичный внешний вид ограждение (при этом выбор цветового решения достаточно широк).
Растущий объём строительства и работ по защите береговой линии, отягощенный сложной геологией, требованием минимизации финансовых расходов при сохранении приемлемого уровня надежности, растущий уровень затрат на перевозку, расходов по оплате труда и т.д., вынуждает заказчиков и подрядчиков осваивать современные гибкие и экономичные изделия и технологии мирового уровня. Исходя из выше сказанного, мы предлагаем для решения этих вопросов новый вид шпунтовых свай из композитных материалов.