Ежегодно в России строятся сотни километров подземных коммуникаций, возводятся подземные паркинги, укрепляются берега. Практически любой глубокий котлован или строительство вплотную к существующим зданиям требует надежного ограждения стенок. Шпунт — одно из самых эффективных решений для этих задач. Однако шпунт часто путают с рядовыми инвентарными крепями (типа «щиты + распорки») или необоснованно считают слишком дорогим. Нет понимания, когда шпунт необходим, а когда его применение избыточно и можно обойтись инвентарными крепями (например, SBH серий C-600 или C-750).
1. Терминологическая корректность: что называют «шпунтом» в строительстве
Термин «шпунт» (от нем. Spund — «соединять в замок», «смыкать») изначально использовался в столярном деле и означает соединение досок по кромке «в шпунт» (шип-паз). В строительной практике этот термин закрепился за шпунтовыми сваями — элементами, соединяемыми в замок для создания сплошной вертикальной стены в грунте. Шпунтовая стена — это ряд вертикальных элементов (свай), соединенных между собой боковыми замками, образующих сплошное ограждение, воспринимающее давление грунта и (или) воды. Сами элементы называются шпунтовыми сваями или шпунтами. Нужно различать шпунт Ларсена как конкретный тип стального профиля и термин «шпунт» в более широком смысле (включая композитный, ПВХ, деревянный и железобетонный). Также важно не путать шпунтовое ограждение с инвентарными щитовыми крепями (SBH C‑250/300/600/750). Они решают схожие задачи, но имеют разную конструкцию, технологию монтажа и область применения.
2. Классификация шпунтов: виды и типы
2.1. По материалу изготовления
Металлический (стальной) шпунт — самый распространенный вид. Основное преимущество — высокая несущая способность, водонепроницаемость (при герметизации замков), возможность многократного использования (извлечения после завершения работ). Железобетонный шпунт используется реже из-за большого веса и сложности погружения. Применяется в основном для постоянных ограждений и причальных сооружений. Деревянный шпунт — исторически первый тип шпунта. Сегодня применяется ограниченно — для временных причалов, укрепления берегов на малых реках. Композитный и ПВХ-шпунт — современные полимерные материалы (стеклопластик, ПВХ). Легкие, не подвержены коррозии, долговечны. Главный недостаток — существенно более низкая несущая способность по сравнению со стальным аналогом.
2.2. По форме поперечного сечения (геометрии профиля)
Тип профиля
Характеристика
Применение
U-образный («корыто», классический шпунт Ларсена)
Наиболее распространенный. В сечении напоминает корыто с закругленными краями (замками). Ширина 400–600 мм
Универсальный, удобен для стыковки и извлечения
Z-образный
Отличается наличием только одной боковины, замки на стенках. Высокий момент сопротивления на единицу массы
Экономичнее U-профиля при больших нагрузках и глубоких котлованах
Максимальная жесткость и водонепроницаемость, высокая стоимость
3. Шпунт Ларсена — самый популярный стальной тип
3.1. История создания
В 1902 году главный государственный инженер немецкого города Бремен Трюгве Ларсен создал первый образец стальной шпунтовой сваи с U-образным профилем, который соединялся на заклепках. В 1906 году U-образный профиль был запатентован, а в 1910 году изобретатель получил полноценный патент. Массовое производство шпунта началось в 1912 году, когда сталелитейный конгломерат Thyssen (ныне ThyssenKrupp) наладил горячую прокатку шпунта, сохранив название в честь изобретателя. С тех пор «шпунт Ларсена» стало нарицательным для любых профилированных шпунтовых свай с замками.
3.2. Принцип работы замкового соединения
Конструкция замка. Каждая свая имеет на боковых гранях специальные профилированные выступы (замки), которые входят в зацепление с ответными пазами соседней сваи. Замки обеспечивают не только механическую связь элементов, но и водонепроницаемость стены (при использовании герметика — почти абсолютную). Герметичность. Для повышения гидроизолирующей способности замки могут заполняться специальными герметизирующими составами (полимерными или битумными мастиками). Это делает шпунтовую стену практически непроницаемой для воды. Устойчивость к нагрузкам. Замок передает изгибающие моменты и поперечные силы от одной сваи к другой, позволяя стене работать как единое целое. Этот принцип — ключевое отличие шпунтовой стены от инвентарной крепи, где нагрузка передается через распорки на противоположную стенку траншеи.
4. Материалы и нормативная база
4.1. Марки стали и коррозионная стойкость
Углеродистые стали. Наиболее распространенные марки для шпунта — Ст3сп, Ст3пс (ГОСТ 380), а также конструкционные стали С235, С245, С255. Высокопрочные стали. Для особо ответственных конструкций применяются стали С345, С355, С355-1 и С390. Коррозионная защита. Сталь, легированная медью, устойчива к коррозии и агрессивным средам. Российский шпунт Л5-УМ выпускается из стали, легированной ванадием и медью, что повышает прочностные и антикоррозийные свойства.
4.2. Нормативные документы (ГОСТы, ТУ)
Отдельного государственного стандарта на шпунт Ларсена не существует. Производители и поставщики ориентируются на ГОСТ 4781-85 «Профили стальные горячекатаные для шпунтовых свай. Технические условия», где регламентируются:
сортамент, габариты, поперечные сечения, вес;
технические требования к производству и марки стали;
правила приемки, методы испытаний, маркировка и хранение.
ГОСТы на механические свойства:
ГОСТ 1497 — испытания на растяжение;
ГОСТ 14019 — испытания на изгиб;
ГОСТ 9454 — испытания на ударную вязкость.
ГОСТы на шпунт из других материалов:
ГОСТ Р 57942-2017 — на композитный полимерный шпунт;
ГОСТ Р 53629-2009 — на холодногнутые шпунтовые сваи.
Приемочные испытания. Осевая нагрузка в замке должна быть не менее 24 кН/см. Обязателен контроль геометрии замка.
5. Технологии монтажа шпунтовых ограждений
5.1. Вибропогружение — основной метод для стального шпунта
Принцип. Шпунтовые сваи внедряются в грунт под действием вибрации, создаваемой специальным вибропогружателем, навешиваемым на кран или экскаватор. Преимущества метода:
Высокая скорость монтажа — десятки метров шпунтовой стены за смену.
Эффективность на слабых и водонасыщенных грунтах. Вибрация разжижает грунт вокруг сваи, снижая сопротивление погружению.
Универсальность. Подходит для большинства серий шпунта.
Возможность извлечения (демонтажа) после завершения работ (для временных конструкций).
Ограничения метода:
Неэффективен на плотных сухих грунтах, в мерзлых грунтах и при наличии валунов.
Вибрация может быть критична для рядом расположенных зданий (в стесненных городских условиях), исторических построек и зданий в аварийном состоянии.
Шум. Вибропогружение создает уровень шума, недопустимый в ночное время в жилых зонах.
5.2. Статическое вдавливание (безударный метод)
Принцип. Шпунт погружается в грунт под действием постоянного статического усилия, создаваемого гидравлическими цилиндрами (силовой установкой). Шпунт зажимается захватом установки и с усилием вдавливается в грунт. Преимущества:
Отсутствие вибрации и ударных нагрузок. Позволяет работать вплотную к историческим зданиям и на объектах с жесткими ограничениями по вибрации.
Точность погружения. Контролируемое усилие позволяет выдерживать вертикальность и проектное положение.
Эффективность в связных грунтах (глины, суглинки).
Недостатки. Меньшая скорость по сравнению с вибропогружением; более высокая стоимость оборудования.
5.3. Комбинированные методы
Вибропогружение + добивка молотом — применяется для преодоления плотных прослоек после вибропогружения.
5.4. Организационно-технические требования (СП 80.13330.2016)
Требования к технике. Грузоподъемность крана или копра должна быть на 50% больше массы вибропогружателя и наголовника (или молота и направляющей стрелы). Технология погружения. Последовательные поступательно-возвратные проходки от концов захватки к ее середине; недопогружение устраняется путем подъема на 0,5–0,8 м и повторного погружения.
6. Области применения
6.1. Устройство котлованов и траншей
Преимущество. Шпунтовое ограждение позволяет вести разработку с вертикальными стенками без откосов, что критически важно в стесненных условиях городской застройки. Защита от грунтовых вод. Герметичные замки предотвращают поступление воды в котлован. Сравнение с инвентарными крепями. Шпунт незаменим при глубинах более 8–10 м или при очень высоком УГВ, где камерные крепи SBH (C‑600, C‑750/790) уже неэффективны или их применение экономически неоправданно. Однако для большинства траншей глубиной до 6 м (где камерные крепи работают эффективно) шпунт избыточен и дорог.
6.2. Гидротехническое строительство
Укрепление береговой линии. Шпунт Ларсена предотвращает размыв берегов и оползни.
Строительство причалов и пирсов. Позволяет создавать набережные и причальные стенки.
Возведение дамб и плотин. Замковая система обеспечивает водонепроницаемость, что критически важно для гидротехнических сооружений.
6.3. Защита от оползней и обрушения откосов
Удержание грунтовых масс от сползания при строительстве на склонах и в горной местности.
6.4. Возведение бункеров и складов сыпучих материалов
Шпунтовые стены выдерживают высокие распорные усилия от складируемых материалов.
7. Экономика и экология применения шпунта
7.1. Стоимость шпунта и тенденции рынка
Факторы цены: марка стали, тип профиля (U, Z), длина сваи (стандарт: от 6 до 24 м, предельные отклонения длины — ±200 мм). Тренды. Отказ от неэкологичного деревянного шпунта, развитие композитных материалов для удешевления конструкций. Однако несущая способность композитного шпунта ниже стального.
7.2. Экономическая эффективность
Временные ограждения. Возможность извлечения и повторного использования (до 20–24 циклов) — главный фактор экономии. Однако каждая операция погружения и извлечения снижает ресурс замков. Сравнение с альтернативами. Для средних глубин (4–7 м) инвентарные крепи SBH зачастую экономичнее шпунта за счет меньшей массы, более быстрого монтажа и отсутствия тяжелой техники (вибропогружателя).
7.3. Экологические аспекты
Воздействие на окружающую среду. Стальной шпунт при испытаниях, хранении, транспортировке и эксплуатации не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.
Утилизация. Стальной шпунт подлежит переработке как металлолом.
Композитный шпунт. Более экологичен в производстве (не требует добычи руды), но его утилизация сложнее.
Вибрация при монтаже. Возможное негативное воздействие на близлежащие здания и грунтовые воды — фактор, ограничивающий применение вибропогружения в городах.
8. Производители на рынке РФ
8.1. Российские производители
ЕВРАЗ НТММ (Нижнетагильский металлургический комбинат) — единственный в России производитель горячекатаного шпунта Ларсена. Выпускает шпунт типа Л5-УМ (корытный профиль, предназначенный для работы в сложных инженерно-геологических условиях). Мощность стана — 1 600 тыс. тонн металлопродукции в год. Производство осуществляется методом горячей прокатки. Весной 2021 года ЕВРАЗ НТМК поставил более 6,9 тыс. тонн шпунта Ларсена Л5-УМ для возведения крупных объектов в северных регионах России. Шпунт производства ЕВРАЗ НТМК выдерживает до 10–15 циклов использования.
8.2. Международные производители
ArcelorMittal (Люксембург) — один из крупнейших металлургических концернов в мире, выпускает широкую линейку шпунта. U-секции GU (мировая классика) и Z-секции AZ для высокой эффективности. VÍTKOVICE STEEL (Чехия) — специализируется на выпуске U-профилей серии VL с оптимальным соотношением массы и несущей способности. Nippon Steel (Япония) — один из технологических лидеров отрасли, отличается высокой точностью геометрии и качеством стали.
9. Сравнение шпунта с альтернативными методами крепления
Параметр
Шпунт Ларсена (стальной)
Инвентарные крепи SBH (C-600/750)
Деревянные щиты
Откосы
Максимальная глубина
Любая (до 20–40 м)
До 8 м (C-750)
До 3–4 м
До 5–6 м
Водонепроницаемость
Высокая (замки + герметик)
Средняя (щели между щитами, только с герметизацией)
Низкая
Нет (открытая вода)
Вибрация при монтаже
Высокая (вибропогружение)
Низкая (задавливание экскаватором)
Нет
Нет
Многоразовость
Да (до 20+ циклов)
Да (до 300–500 циклов использования (опускание, извлечение и перестановка) до проведения первого капитального ремонта)
1–2 раза
Нет
Скорость монтажа
Средняя
Высокая (экскаватором)
Низкая (вручную)
—
Стоимость аренды (на 100 м)
Высокая (дорогой материал + вибропогружатель)
Средняя (один экскаватор)
Низкая (материал)
—
Типичная задача
Глубокие котлованы, гидротехника, УГВ выше дна
Траншеи до 8 м, трубы до 3,2 м, городские условия
Мелкие траншеи (дачные)
На незастроенной территории
10. Ключевой вывод для принятия решения
Если глубина более 8 м или очень высокий уровень грунтовых вод — шпунт (скорее всего, единственно возможное решение).
Если глубина до 4–6 м и трубы умеренного диаметра — инвентарные крепи SBH C‑600 или C-790 выигрывают по скорости и стоимости.
Если глубина до 7–8 м с трубами большого диаметра (до 3 м) в стесненных городских условиях — инвентарные крепи с роликовой распоркой SBH C‑750 оптимальнее шпунта по вибрации и скорости монтажа.
Если строительство идет на незастроенной территории, а глубина небольшая — откосы (самый дешевый метод).
Заключение
Шпунт — это зрелая, технологичная и незаменимая система для создания вертикальных ограждений в сложных грунтовых и гидрогеологических условиях. Однако его применение должно быть экономически обоснованным. Рекомендация: Не выбирать шпунт «на всякий случай». Для 70–80% стандартных траншейных работ (глубина до 6 м, трубы до 1,5 м, сухие или умеренно влажные грунты) инвентарные крепи SBH быстрее, дешевле и безопаснее (нет тяжелой вибротехники). Доверьте выбор специалистам, которые проведут технико-экономическое сравнение. Компания «Крепи.Про» предлагает в аренду полный спектр инвентарных траншейных крепей SBH — от легких алюминиевых серии C-250 до систем с роликовыми распорками C-750/790. Мы также оказываем услуги по инженерному подбору, разработке паспорта крепления и шеф-монтажу на объекте. Не знаете, что выбрать — шпунт или инвентарную крепь? Получите бесплатную консультацию и индивидуальный расчет стоимости, заполнив форму на сайте.