Подпорные стены, история возникновения и современные конструктивные решения

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования науки молодежи и спорта Украины

Национальная Академия Природоохранного и Курортного строительства

Реферат

По Введению в строительное дело

На тему:

«Подпорные стены,история возникновения и современные конструктивные решения»

Выполнил

Студент группы ПГС-101

Шкред И.В.

Проверил

Доцент

Литовченко П.А.



Оглавление

Понятие и конструкция подпорной стены

Силы действующие на укрепляющую подпорную стенку

Повышение устройчивости подпорных стенок

Виды укрепляющих подпорных стенок

Современные идеи - Подпорные стенки из отработанных автомобильных шин

Подпорные стенки из металлической сетки

Общие рекомендации и важные моменты для всех типов подпорных стен

Заполнение пространства за подпорной стенкой

Рекомендуемые марки материалов для подпорных стенок

Вывод

подпорная стена устройчивость материал



Введение

Холмистый или горный ландшафт застроенных территорий непременно связан с наличием подпорных стен. Они удерживают террасы, на которых располагаются здания, защищают дороги от камнепада и берега морей от размыва.До XVIII века подпорные стены возводились по образу и подобию с существующими и большим запасом прочности. Большое внимание уделялось внешней стороне, архитектуре стен. Широко применялись пиленые блоки мрамора, известняка и песчаника.

В последующие столетия для стен стали применять бетон, железобетон, металл и синтетические материалы.

В XVIII веке известный французский ученый Ш.О. Кулон при проектировании стен применил расчетные методы. Этому способствовали научные достижения в физике.

В настоящее время расширилось функциональное назначение стен. Они не только ограждают откосы насыпей, выемок, котлованов и карьеров, но имеют также специальное назначение. Как подпорные стены работают устои моста, бункерные эстакады, рампы и порталы тоннелей и т.д.

В реферате рассмотрим всё что касается подпорных стен,их строительства,их свойств,материалов и т.д.



Понятие и конструкция подпорной стены

В общестроительном понятии подпорная стена - это конструкционное сооружение, удерживающее от обрушения и сползания находящийся за ней массив грунта на уклонах местности (откосах, склонах, выпуклостях и впадинах поверхности участка).

При загородном строительстве подпорные стены применяют на участках местности с резким перепадом высот (оврагах, крутых склонах, холмах, и т.д.). Помимо их прямого предназначения, как инженерных сооружений, они нашли применение как художественно-декоративные элементы ландшафтного дизайна.

Все стенки, возводимые при загородном строительстве можно условно разделить на:

а - декоративные.Используются в качестве архитектурно- художественного элемента. Применяются на плоских (ровных) и с небольшим уклоном участках как элемент ландшафтного дизайна;

б - укрепительные.Применяются для удержания грунта на уклонах местности. Широко применяются при террасировании естественных склонов с целью увеличения полезной площади для размещения элементов озеленения и благоустройства.

Декоративная подпорная стенка.

Далее речь идёт о укрепительных подпорных стенах.

Основное назначение укрепительных подпорных стенок - укрепить грунт на откосах, склонах и предупредить обрушение и сползание грунта (образование оползней), которые часто наблюдаются на участках, расположенных по берегам рек, озер и прудов. Это явление особенно опасно при соседстве с оврагами, так как их неукрепленные склоны сползают практически постоянно даже от небольшого дождя или талых вод. Также подпорные стены используют при устройстве террас (о террасировании участка мы расскажем в отдельной статье).

Опыт планирования участков на уклонах показывает, что при уклоне более 8% без подпорных стен практически не обойтись.

Помимо основных функций, укрепляющие стенки позволяют решить ряд задач по планировке и оформлению участка:

организовать оптимальное террасирование;

рационально использовать садовые площади;

наполнить горизонтальные площадки, образующейся при террасировании, плодородным слоем и создать благоприятные условия для роста растений;

разделить участок на зоны - функциональные и эстетические.

Укрепленная подпорная стенка



а - общий вид подпорной стенки; б - разрез подпорной стенки, где:1 - фундамент; 2 - тело; 3 - дренажное отверстие; 4 - дренажная труба; 5 - гравий.

Независимо от того, какой цели служит подпорная стенка, она состоит из основных частей:

Фундамент - подземная часть стенки;

Тело - надземная (видимая) часть несущей конструкции;

Дренаж и водоотвод, необходимые для повышения прочности подпорной стенки.

Фундамент, дренаж и водоотвод выполняют только технические функции. А тело, кроме технических функций, может решать еще и эстетические задачи.

Материалы, из которых изготавливаются элементы подпорных стенок, будут рассмотрены ниже.

Силы действующие на укрепляющую подпорную стенку

На подпорную стенку постоянно действуют следующие основные нагрузки:

А- собственный вес стенки (вертикальные силы);

Б- нагрузки на стенку от находящихся на ней грузов (вертикальные силы);

В- давление грунта засыпки на стенку и ее фундамент (вертикальные силы);

Г- давление грунта засыпки за стенкой (горизонтальные силы);

Д- силы трения или сцепления с грунтом (горизонтальные силы),



Силы, действующие на стенку

Силы, возникающие от нагрузок А, Б, В, Добеспечивают устойчивость стенки.

А вот сила Гпытается сдвинуть (создать скольжение по основанию) или опрокинуть стенку.

Опрокидывание стены. 1 - положение до начала перемещения стены, 2 - положение после перемещения стены. А - точка опрокидывания стены.

Навал высокой стены на грунт. 1 - положение до начала перемещения стены, 2 - положение после перемещения стены.

Также необходимо помнить, что на стенку еще действуют такие переодические силы:

ветровые (при высоте стенки более 2м);

сейсмические (в сейсмоопасных районах);

вибрационные (например, при интенсивном движении тяжелого колесного транспорта по рядом проходящей улице. При расположении участка недалеко от железной дороги);

паводковые и ливневые потоки воды;

морозное вспучивание грунта и т.д.

Повышение устройчивости подпорных стенок.

При проектировании стенки, наряду с ее прочностными характеристиками, необходимо максимально обеспечить ее устойчивость.

Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании принимают ряд конструктивных мероприятий:

заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки.

Влияние наклона задней грани стены на величину давления засыпного грунта на нее увеличивают шероховатость задней грани стенки, что также помогает уменьшить давление грунта засыпки на нее. Для этого грань делают неровной. В бетонных и железобетонных стенках смещают горизонтальные соседние доски опалубки на 5-10 см относительно друг друга. Делают небольшие сколы бетона.. В кирпичных и каменных стенах делают выступы кладочного материала;

устраивают обязательный дренаж стенки (подробно будет изложено в следующей статье);

с лицевой стороны стенки устраивается выступ - консоль. Это уменьшает вероятность опрокидывания стенки;

Консольная подпорная стенка

закладывают в засыпаемый грунт легкие пустотелые элементы. Это уменьшает удельный вес засыпаемой массы и вследствие этого боковое давление на подпорную стенку. Например, используют гранулы пенополистирола (ППС), представляющие собой пустотелые шарики, заполненные газообразующим реагентом. Их плотность - 8-10кг/м.куб. Размер гранул - 3-5 мм. Основные назначения использования гранул ППС в строительстве - наполнитель для изготовления полистиролбетона; - засыпной утеплитель;

изготовление утеплительных плит. В сельском хозяйстве для разрыхления почвы. При изготовлении мебели, как наполнитель. При транспортировке изделий в качестве засыпной упаковки.

Также могут использоваться отходы плит ППС или экструдированного пенополистирола - ЭППС.

- применяют разгрузочную площадку в стенке. Площадка позволяют включить вес грунта над ней (дополнительные вертикальные силы) в работу, что повышает устойчивость стенки, уменьшает давление грунта на ее нижнюю часть.

Перечисленные мероприятия являются универсальными и могут быть применены к любым видам укрепительных подпорных стен

Размеры поперечного сечения и профиль подпорной стены определяют на основе сложных инженерных расчетов ее прочности, устойчивости к опрокидыванию, сдвигу, навалу. Это в основном относится к промышленному и гражданскому строительству. Что касается стен возводимых в загородном строительстве, то здесь используется упрощенная методика на основании имеющегося большого опыта возведения подобных конструкций.

Специалисты рекомендуют при высоте подпорных стен более 1 м, наличии на участке неустойчивых слабых грунтов (преимущественно супесей, песчаных, суглинистых пород насыщенных водой), близких ( 1-1,5м от поверхности грунта) грунтовых вод или, что еще хуже, наличии так называемых плывуновобращаться в специализированные организации для их строительства, так как в таких ситуациях стенки представляют собой сложное инженерное сооружение с сильно заглубленной частью.

Виды укрепляющих подпорных стенок.

Укрепляющие подпорные стенки можно разделить на следующие виды.

По способу возведения:

А. Монолитные. Изготавливаются в виде отдельных звеньев на заводах железобетонных изделий, а затем транспортируют к месту возведения. Они имеют уголковый профиль и бывают консольными или контрфорсными. Также монолитные стенки отливаются из армированного бетона, бутобетона на месте в заданную форму (опалубку);

Б. Сборные. Выкладываются из различного строительного материала (камня, кирпича, дерева и т.д.) на месте строительства.

 

Стены уголкового профиля: а-консольная; б-контрфорсная

 

По глубине заложения:

А. Глубокого заложения (глубина заложения больше ширины стенки в полтора и более раза);

Б. Неглубокого заложения.

По высоте:

А. Низкие (высота не превышает 1м.)

Б. Средние (высота от 1м. до 2м.)

В. Высокие ( высота превышает 2м.)

Средние и высокие стенки целесообразно рассчитывать специальными (в том числе на основе компьютерных программ) методами, а не принимать размеры, исходя исключительно из конструктивных соображений.

По конструктивному решению достижения устойчивости (по массивности):

А. Массивные подпорные стенки. Устойчивость на сдвиг и опрокидывание достигается собственно массой стенки (бетон, бутовая или кирпичная кладка). Массивные подпорные стены более материалоемкие и трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т. д.). Как правило, массивные подпорные стены имеют одинаковые размеры по высоте и ширине;

Б. Полумассивные. Устойчивость подпорной стенки обеспечивается комплексно: массой стенки и грунта лежащего на фундаментной плите. Такие стены обычно представляют собой конструкцию из армированного бетона;

В. Тонкоэлементные. Обычно состоят из связанных друг с другом железобетонных плит. Устойчивость стен этого типа обеспечивается в основном массой грунта над фундаментной плитой и лишь в небольшой степени собственным весом;

Г. Тонкие. Их устойчивость обеспечивается защемлением основания в грунте.

Рис. а - массивная неармированная; б - полумассивная армированная; в - тонкоэлементная; г - тонкая.

По расположению:

А. Отдельно стоящие;

Б. Связанные с примыкающими сооружениями (лестницы, пандусы, ниши для растений и т.д.).

По материалу изготовления: 

железобетонные; 

бетонные; 

бутобетонные; 

из природного камня;

кирпичные;

деревянные или металлические и т.д.

В настоящее время кроме традиционных конструкций подпорных стен, все чаще применяются инновационные разработки позволяющие повысить надежность конструкций, упростить технологии и сократить затраты на их строительство.

Рассмотрим некоторые из них.

Габионы.

Габион, это гравитационное (обеспечивающее устойчивость на грунте за счет собственной массы) сооружение представляющее собой пространственную прямоугольную или цилиндрическую форму, состоящую из прочной металлической сетки заполненной природным камнем.

Основные типы габионных конструкций включают:

габион коробчатый; 

габион с диафрагмами; 

габион матрасный; 

цилиндрические габионы (мешки). 

Примечание: Во всех типах габионов применяется сетка двойного кручения диаметром 2,7 и 3 мм с цинковым или гальфановым покрытием, заполненная природным камнем (щебнем, галькой, булыжниками и т.д.). Сетка состоит из шестигранных ячеек 10х12, 8х10, 6х8 или 5х7 см. В агрессивных средах дополнительно используется полимерное (ПВХ) покрытие сетки. Двойное кручение проволочной сетки обеспечивает целостность, прочность и равномерность распределения нагрузок, предотвращает раскручивание проволоки в случае разрыва сетки. Проволока для габионов, а так же сетка из неё должна соответствовать ГОСТ Р 51285-99 «Сетки проволочные крученые с шестиугольными ячейками для габионных конструкций»

Габионы находят широкое применение для обустройства территорий частной загородной застройки - возведение подпорных стенок, укрепление берегов водоемов, водотоков и других работ по инженерной защите и ландшафтному оформлению территорий.

Габионы коробчатые.

Габион - прямоугольная пространственная коробчатая конструкция, состоящая из металлической сетки заполняемой природным камнем (щебнем, галькой, булыжниками и т.д.).

Блок коробчатого габиона.

Габионы (блоки) увязывают между собой проволокой, в результате чего получается гибкая подпорная стена. Такая стена выгодно отличаются от аналогов из бетона, железобетона и позволяет рационально решить ряд инженерных и ландшафтных задач:

не требуется специального основания и фундамента;

возводятся быстро и в любое время года;

дренаж осуществляется за счёт пористости блока, конструкция свободно пропускает через себя воду;

способность воспринимать внезапные и локализованные нагрузки вызванные большими осадками или прогибами грунта за счёт гибкости всего сооружения. При этом разрушения самой габионной структуры не происходит;

возрастание эффективности габионных конструкций со временем, так как происходит заполнение пустот габионов грунтом, в котором прорастает растительность, корневой системой скрепляя каменную засыпку;

легко монтируются в труднодоступных для строительной техники местах;

сохраняются полезные площади для посадок;

габионные конструкции не препятствуют росту растительности и сливаются с окружающей средой. Со временем они представляют собой естественные зеленные блоки, что украшает ландшафт.

Монтаж габионов осуществляется в последовательности работ:

установка контейнера из металлической сетки на подготовленное основание (достаточно простого горизонтального выравнивания поверхности);

связка габионов между собой вязальной оцинкованной проволокой;

укладка камня, типа плитняка, аккуратно вдоль лицевой стороны контейнера. Засыпка остального объема щебнем, галькой, булыжником и т.д. (до 90% всего объема).

Примечание: Со временем свободный объем заполняется частицами грунта и происходит полная консолидация габионного сооружения, после чего оно приобретает максимальную устойчивость и может служить неограниченное время.

установка контейнеров, наподобие стенки из кубиков, до необходимой высоты и длины стенки. Крепление контейнеров между собой оцинкованной проволокой. Заполнение их камнем;

окончательная связка проволокой всех составляющие элементы конструкции.

Примечание: С внутренней стороны габиона (со стороны засыпного грунта) может быть установлен геотекстильный фильтр (термически скрепленный геотекстиль), вместо традиционных песчано-гравийных фильтров.

Материал - оцинкованная проволока 2,7/3,0мм или проволока с ПВХ покрытием 3,7/4,4мм.

Примеры подпорных стенок из коробчатых габионов.

  

Пример монтажа подпорной стенки из габионов.

 

Габионы с диафрагмами.

Габионы с диафрагмами отличаются от коробчатых габионов геометрическими размерами. Они представляют собой плоские сетчатые конструкции в форме параллелепипеда высотой 0,5 м и с большой площадью поверхности основания. Внутренний объем разделен на секции (1 м по длине) при помощи сетчатых диафрагм.

 



Габионы применяются в основании подпорных стенок из коробчатых габионов, а также в ландшафтных работах. При этом они выполняют функции защитного фартука, предохраняющего основание конструкции от размыва.

Матрасные габионы.

Матрасы - прямоугольные конструкции большой площади и небольшой высоты, как правило, от 17 до 50 см. Название “матрацы” (матрасы) получили из-за малого отношения высоты к длине и ширине.

Для прочности матрасы большой длины также разделены внутри поперечными диафрагмами (через 1 м) для обеспечения жесткости сетчатой конструкции. Заполняются камнями, образуя монолитную конструкцию.

Матрасные габионы.

Матрасы используются в качестве основания для подпорных стенок из коробчатых габионов, предохраняют основание конструкции от размыва, защищают и стабилизируют почву от эрозии.

Цилиндрические габионы (мешки).

Конструкции цилиндрической формы из металлической сетки, заполняемые природным камнем. Для прочности короба большой длины разделены внутри поперечными диафрагмами. Цилиндрические габионы незаменимы при возведении подпорных стенок около водоемов в качестве подводных фундаментов. 

Размеры цилиндрических габионов.

Диаметр проволоки 2,7-3,0 мм 



Цилиндрический габион.

  

Укладка цилиндрических габионов.

Идея цилиндрических габионов может также использоваться для декоративного оформления участка.

подпорная стена габион материал

 

Примеры цилиндрических габионов как декоративных элементов.

Подпорные стенки из грунта армированного геотекстилем.

Разработана и применяется технология возведения подпорной стенки из грунта, армированного синтетическими материалами. Для наружной облицовки и армирование стенки применяются полотнища геотекстиля. Технология возведения стенки заключается в следующей последовательности работ:

для возведения слоя стенки устанавливается опалубка из стальных уголковых элементов и деревянных стоек высотой, превышающей толщину слоя грунта. Шаг элементов опалубки составляет 1,5 м (рис.а);

после установки опалубки поверх нее и нижнего уплотненного слоя грунта укладывается полотнища геотекстиля длиной, определенной расчетом (рис. б);

свободный наружный край геотекстиля перебрасывается поверх опалубки наружу. Затем укладывается слой насыпного грунта (примерно на 1,2 м по ширине стенки) и тщательно утрамбовывается;

отворачивается свободный край геотекстиля и укладывается поверх утрамбованного грунта (5 в, г). Затем подсыпается и уплотняется остальная часть слоя грунта. Укладку очередного слоя производят с уклоном 2% (рис. д) по ширине сооружения для обеспечения его устойчивости;

затем опалубка снимается и переносится наверх уложенного слоя (рис. е). Основное назначение опалубки состоит в обеспечении при трамбовании плотного заполнения углов наружной облицовки грунтом.

Для защиты геотекстильной наружной облицовки на основе полипропилена от действия ультрафиолетовых лучей, на нее можно нанести слой торкретбетона, битумное покрытие или облицевать древесиной, засыпать грунтом с наружным озеленением.

 

Технология возведения подпорной стены из грунта, армированного геотекстилем: а - установка опалубки, б - укладка геотекстиля, в - частичная укладка и уплотнение грунта, г - накрытие грунта свободным краем геотекстиля, д - укладка и уплотнение остальной части слоя грунта, е - перенос опалубки для укладки следующего слоя грунта. 1 - наружная облицовка, 2 - насыпной грунт, 3 - армирующие полотнища геотекстиля, 4 - стальной уголок. 5 - деревянная стойка.

Подпорная стенка из грунта армированного геотекстилем.

Физико-механическими характеристиками геотекстиля должны соответствовать нагрузкам, действующим на стенку. Спектр марок геотекстиля достаточно широк как отечественного производства, так и импортного.

Подпорные стенки, возводимые по этой технологии, обладают необходимой прочностью, экономичны при строительстве и достаточно долговечны.

Подпорные стенки из грунта армированные георешеткой.

Хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации подпорные стенки, возводимые из грунта армированного георешетками в сочетании с геотекстилем. Такие стенки максимально приспособлены к неравномерным осадкам, компенсируют температурные и усадочные напряжения. 

Георешетка - армирующий геотехнический материал. Представляет собой комплект листовых полос, толщиной от 1,35 мм до 1,8 мм и высотой от 50 до 200 мм. Листовые полосы соединены швами между собой на всю глубину, образуя ячейки георешетки. Глубина и размеры ячеек подбираются в зависимости от расчетных критериев нагрузки и структуры материалов-заполнителей.

В развернутом виде георешетка образует ячеистую конструкцию, которую заполняют минеральным заполнителем. Секции георешоток обладают высокими физико-механическими характеристиками и выдерживают температурные условия всех климатических зон.

Секции георешеток, производятся из прочных, и в тоже время, гибких полиэтиленовых лент, что позволяет возводить подпорные стенки различной конфигурации, в местности с любым рельефом. Крутизна укрепляемого склона не ограничена и может быть вертикальной. 

Подпорная стенка представляет собой многослойную ярусную конструкцию с расположением георешоток одна над другой. При этом георешетки укладываются с горизонтальным сдвигом друг относительно друга или без сдвига. Георешетки заполняются песчаным грунтом с добавлением каменных материалов и перекрываются полотнищами геотекстиля.

Для заполнения ячеек георешетки возможно использовать местные грунты с учетом, что материал засыпки должен обладать хорошими дренирующими свойствами.

Крайние, свободные ячейки (при сдвиге ярусов), заполняются растительным грунтом с последующим высевом семян трав. Проросшая трава дополнительно укрепит поверхность подпорной стены и украсит общий ландшафт.



Грунтовая подпорная стенка армированная георешотками.

Основные преимущества таких подпорных стенок:

- повышение (или обеспечение) надежности и долговечности конструкции;

- снижение материалоемкости;

- уменьшение стоимости сооружений;

- повышение технологичности, качества производства работ

Технология монтажа георешетки практически для всех типов укрепления грунтов (конусов и откосов земляного полотна и сопутствующих грунтовых сооружений) включает следующие операции:

- подготовку наклонной или вертикальной поверхности путём её планировки, уплотнения или монтажа;

- устройство дополнительных элементов в виде укладки геотекстиля;

- раскладка секций георешетки и их стыковку между собой скобами при помощи степлера;

- крепление георешетки к грунту металлическими или пластиковыми анкерами, для обеспечения продольной и поперечной устойчивости;

- заполнение объёмных ячеек различными материалами (грунт, щебень). Посев растительности в ячейки (при горизонтальном сдвиге), например методом гидропосева.

Монтаж георешоток не требует высокой квалификации и выполняется вручную.

Подпорные стенки из отработанных автомобильных шин

В практику входит новая технология строительства подпорных стен из отработанных автомобильных шин. При этом подпорные стены получаются достаточно прочные, чтобы удерживать большие массы грунта от сползания по откосу. Стоимость таких стен по сравнению с традиционными методами значительно ниже, сокращается время на строительство.

Анализ эффективности подпорной стенки из изношенных шин показал их экономичность: в 10 раз дешевле и в 9 раз менее трудоемки, чем стенка из армированного грунта и на треть дешевле традиционных бетонных подпорных стенок.

При строительстве таких подпорных стенок используются варианты:

Покрытие собирается из автомобильных покрышек, расположенных ступенчато по откосу и насаженных на вертикально установленные сваи. Покрышки крепятся к сваям следующим образом. Насаженные на сваи нижние покрышки одним краем внутреннего диаметра со стороны откоса упираются в сваи, а покрышки верхних рядов своим противоположным краем внутреннего диаметра прикреплены к сваям с помощью гибких хомутов. Промежуточные покрышки свободно насажены на сваи, скреплены между собой, а с верхними и нижними покрышками соединены посредством расположенного в их полостях заполнителя (булыжника).

Подпорная стенка из изношенных автомобильных шин: а - укрепление нижнего и верхнего откосов автомобильными покрышками; б - поперечное сечение покрытия - схема соединения стоек с покрышками; в - соединение покрышек хомутами. 1-автомобильная покрышка; 2- анкерные сваи; 3-хомут; 4-булыжники; 5-ограждение терассы.

В качестве крепежных материалов (хомутов) для модулей из шин применяют крепления в виде полос изготовленных из конвейерной ленты, скреплённой болтами.

Из одного, двух и более рядов шин формируют колонны. Для устойчивости по центру колон забивают анкерные сваи. Затем шины заполняют (с трамбовкой) местным грунтом. В рядах шины крепятся хомутами. 

Подпорная стенка: 1- колонна из покрышек ; 2 - анкерная свая.

Выполняют стена из шин с одной вырезанной боковой стенкой. В нижний ряд трамбуется (до верху) грунт. На этот ряд укладывается прочный листовой материал, для исключения просыпки грунта из ряда шин находящихся выше. Последующие ряды шин укладываются в виде кирпичной кладки (в перевязь). Их полости также заполняются грунтом. С наружной стороны стенки забиваются анкерные сваи (штыри) для упора нижнего ряда и предотвращения горизонтального смещения стенки.

Шины крепятся между собой как в ряду, так и между рядами с помощью пластиковой проволоки или пропиленовых канатиков.

 

Крепление шин пропиленовыми канатиками.

Чем тяжелей грунт заполнения, тем устойчивей подпорная стенка. Частота (шаг) крепления шин между собой определяется в зависимости от геометрических параметров подпорной стенки.

Подпорные стенки из металлической сетки.

Разработана и применяется упрощенная конструкция подпорных стен выполняемых из металлической сетки.

Собственно подпорная стенка представляет собой заглубленные в грунт металлические трубы с наклоном в сторону склона, к которым с помощью металлической проволоки крепится высокопрочная металлическая сетка с антикоррозионным покрытием. Между сеткой и удерживаемым грунтом засыпается гравий, фракционностью больше размера ячейки.

Конструкция такой стенки хорошо видна на приведенных фото.

Общие рекомендации и важные моменты для всех типов подпорных стен.

Чаще всего на приусадебных участках строят подпорные стенки высотой от 30 см до 2 м. Когда уступы (террасы) небольшие (по высоте до 1,4м и ширине до 4м), делают стенки высотой 1,2-1,4м (оптимальная высота стенки). Их можно построить самостоятельно без специальных расчетов. Если же высота стенки превышает 1,5 м, для выбора ее конструктивного решения и параметров (толщины, длины, высоты, формы, материала) нужно приглашать специалиста.

Рекомендуемая толщина подпорной стенки должна быть не менее: для каменной кладки и бутобетонной 0,6 м; для бетонной кладки 0,4; для железобетона 0,1

Подпорная стенка из бетона, камня или кирпича при высоте более 30 см должна иметь фундамент. Он может быть разной толщины и глубины, в зависимости от конструкции стенки и грунта, на котором она возводится. При высоте стенок менее 30 см фундамент практически не нужен. Они возводятся с заглублением в грунт. Для предотвращения отрицательного влияния вспучивания грунта на стенку зимой, необходима тщательная песчано-гравийная подготовка основания стенки. Подготовка может достигать толщины 40-60 см. Величины глубины заложения фундаментов:

при высоте стенки от 30 до 80 см фундамент закладывают глубиной от 15 до 30 см; 

при высоте стенки от 80 до 150 см - глубиной от 30 до 50 см;

при большей высоте, до 200 см - глубиной до 60 - 70 см.

если высота стенки превышает 2м, то необходимо усиление фундамента с помощью арматуры. Фундамент можно выполнять из бетона, а также гравия, щебня, песка при уплотнении их тяжелой глиной или скрепленные цементным раствором. Если грунт подвижный, близко залегают грунтовые воды (1,0-1,5м от поверхности грунта), большой перепад высот (более 1,5м), то подпорные стенки должны заглубляться с расчетом в 1,5 раза больше ее ширины.

Целесообразно, чтобы стенка (от ее общей высоты) минимально была заглублена на 1/3, а 2/3 находилось над поверхностью грунта. Это позволит с достаточной уверенностью обеспечить устойчивость стенок;

Зная высоту стены, можно определить ее ширину. На прочных глинистых почвах толщина основания стены должна составлять 1/4 ее высоты. На среднерыхлых - 1/3 высоты. На рыхлых песчаных или на влажных почвах - 1/2 высоты. Обычно подпорная стенка сужается кверху, образуя "корону" (верхняя часть подпорной стенки). Например, толщина короны у каменной стены рекомендуется в пределах 30 - 50 см.

При строительстве стенок необходимо учитывать, что их криволинейные или ломаные конфигурации обладают большей жесткостью и выдерживают большую нагрузку. Это связано с тем, что выполняя ломанную или скругленную линию стены, уменьшается длина пролета и соответственно нагрузка на стену. При этом они смотрятся более привлекательно и эстетичней.

 За подпорной стенкой скапливается вода, которая оказывает гидростатического давления на конструкцию, что снижает прочность и устойчивость конструкции. Поэтому, независимо от материала, высоты и формы стены, для предупреждения застойного переувлажнения почвы вдоль внутренней стороны стенки во всех случаях необходима организация дренажа и водоотвода. Также в зависимости от конструкции стенки применяется гидроизоляция ее внутренней стороны (см. ниже).

Дренаж подпорной стенки: 

Дренаж может быть продольный, поперечный или комбинированный - продольно-поперечный.

При поперечном дренаже в толще стены оставляют отверстия диаметром до 10 см или встраивают трубки диаметром 5 см с уклоном, чтобы вода уходила за пределы террасы в близлежащий водоприемник. Также можно в 1-3 рядах кирпичной или каменной кладки оставлять незацементированным один вертикальный шов. Шаг установки дренирующих труб (отверстий) рекомендуется -1,0 м.

При продольном дренаже вдоль стенки на уровне фундамента укладывается дренажная гофрированная труба, завернутая в геотекстильный материал. При ее отсутствии также применяются керамические или асбоцементные трубы диаметром 100-150мм с перфорацией.

 

Схема продольного дренажа стенки: 1 - тело стенки из бетона; 2 - бетонный фундамент; 3 - дрена; 4 - щебень; 5 - геотекстиль; 6 - песок; 7 - грунт

 

Схема поперечного дренажа стенки: 1- щебень; 2 - тело стенки из бетона; 3 - дренажная трубка.

Вода впитывается геотекстильным материалом, затем попадает через отверстия в трубу и отводится за пределы террасы.

В обоих вариантах, между стенкой и грунтом укладывают дренирующий слой в виде фракционных материалов (гравий, галька, битый кирпич и т.д.) или крупнозернистый песок толщиной 70-100 мм. Слой устраивают одновременно с подсыпкой грунта. Несмотря на то, что, например гравий, создает значительное давление на стенку, он служит дополнительным дренирующим слоем, хорошо пропускающим воду к водосточным отверстиям.

В качестве полноценной замены фракционным материалам применяют дренажные полотна (дренажный объемный геотекстиль, дорнит, и др.).

 



Схема работы продольного дренажа.

Примечание: Дренажные гофрированные трубы применяются при осушении земель в дорожном строительстве, в коммунальном и подсобном хозяйствах. Они изготовлены из полиэтилена низкого давления (ПНД). Префильтр препятствует проникновению в трубу частиц песка или грунта и предохраняет систему от заиливания. Хорошо гнутся. Соединяются друг с другом муфтами.

 

Образец гофрированной дренажной трубы.

 

Образец гофрированной дренажной трубы с фильтром

Соединительные элементы гофрированной дренажной трубы

 



Заполнение пространства за подпорной стенкой

После того как стенка сложена и простояла несколько дней, следует заполнить пространство между ней и склоном сначала дренирующими грунтами - песчаными или крупнообломочными. Можно использовать битый кирпич, куски бетона и т.д. образовав дренирующий слой. 

Затем, послойно, толщиной 20-40 см засыпается ранее вынутый грунт и трамбуется.

Желательно чтобы это были местные крупнообломочные грунты, пески супеси, а иногда и суглинки. Такие грунты предпочтительны для всех типов подпорных стен.

Сверху укладывается слой растительного грунта.

Если через некоторое время (несколько недель) грунт осядет, надо его добавить и затем восстановить полностью на террасах нарушенный плодородный слой почвы. Важно чтобы сверху был заложен богатый гумусом ранее снятый слой почвы. После этого можно приступить к благоустройству террасы.

Важно! Глины, торфы, илы, плывуны, грунты, содержащие органические и растворимые включения более 5% по весу и мерзлые грунты для обратной засыпки НЕ пригодны.

Для предотвращения просачивания атмосферной воды в швы кладки, что ведет при ее замерзанием к разрушению стены, необходимо в монолитных стенах предусматривать козырек (б) со слезником, а в сборных устанавливать карнизный блок (а) с небольшим уклоном. На косогорных участках с целью отвода атмосферных вод за тыльной гранью стены должен быть устроен водоотводный кювет.

 

Устройство карниза стены: а - бетонный карнизный блок; б -- железобетонный козырек

 

Выбор материала для подпорных стен обусловливается технико-экономическим расчётом, требованиями долговечности, охраны окружающей среды, условиями производства работ, наличием местных материалов и др. факторами.

Материалы для подпорных стенок.

Подпорные стены могут быть выполнены из разных материалов. Каждый из применяемых материалов, по-своему влияет на их прочностные данные и на эстетическое восприятие территории участка в целом:

деревянные подпорные стены выглядят красиво. Но срок их службы меньше, чем каменных или бетонных. Древесину необходимо тщательно защищать от воздействий окружающей среды;

бетонные стены выглядят однообразно. Поэтому их стараются декорировать снаружи различными материалами (галькой, кусками черепицы, плиткой и т.д.). Хорошо смотрятся, например нескольких вставок из горшков с цветами, замурованных в стену;

стенки из природного камня самые дорогие, зато выглядят привлекательно и служат долго;

кирпичные стенки смотрятся хорошо, если выложены аккуратно и из качественного материала, долговечны.

 



Рекомендуемые марки материалов для подпорных стенок

кладка кирпичных подпорных стен должна выполняться из хорошо обожженного полнотелого кирпича марки не ниже М200 на растворе марки не ниже М25, а при очень влажных грунтах - не ниже М50. Применение пустотелого и силикатного кирпича не допускается;

для бутовой кладки подпорных стен следует применять камни с маркой не ниже М150 на портландцементном растворе марки не ниже М50;

для бутобетона аналогичный камень как для бутовой кладки на бетоне класса В 7,5;

монолитные железобетонные тонкостенные конструкции выполняются из бетона В10...В15, сборные из бетона В15...В30.

для подпорных стен, подвергаемых попеременному замораживанию и оттаиванию, класс бетона должен быть определенной морозостойкости .При температуре от минус 5 до 20°С минимальный класс по морозостойкости F50, ниже 20 до 40°С F75, ниже 40°С F 150.

Гидроизоляция поверхности подпорных стенок.

Поверхность подпорных стенок (кроме подошвы фундамента) со стороны грунта защищается гидроизоляционным слоем. В качестве гидроизоляции можно применять различные материалы - рубероид, толь кровельную (в один - два слоя). Они наклеиваются по горячей битумной мастике. Синтетические гидроизоляторы и т.д. При сухих грунтах достаточно обмазать поверхность горячей мастикой, битумом (как правило, в 2 слоя). 

Для продления срока службы, необходима гидроизоляция для подпорных стенок выполненных из дерева, кирпича, бутобетона, железобетона, бетона и металла.

Фундаменты подпорных стенок.

По степени заглубления фундаменты подпорных стенок подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. Фундамент глубокого заложения - глубина заложения, которых в 1,5 и более раза превышающая их толщину в поперечном сечении. Толщина фундамента и глубина его заложения зависит от размеров конструкции подпорной стенки, характеристик подстилающих грунтов, глубины залегания подземных вод и глубины промерзания грунта. Применяются, как правило, фундаменты ленточные и свайные. Ленточный фундамент представляет собой монолитную, сборную или состоящую из отдельных блоков конструкцию, повторяющую линию подпорной стенки. Глубина залегания такого фундамента, как правило, не менее 60см. При промерзании грунта, глубину фундамента связывают с глубиной промерзания. Свайные фундаменты более глубокие, чем ленточные. Ряды свай заглубляют могут быть заглублены в грунт на несколько метров. Такой метод используют при слабонесущих грунтах, и обеспечивает проникновение под телом стенки потока грунтовых вод. В этом случае грунтовые воды свободно проходят между сваями, не создавая подпора для стенки и склона.Технология строительства этих фундаментов схожа с их строительством для домов и хорошо изложена в статьях:

Тело подпорной стенки.

Тело подпорной стенки - это надземная часть несущей конструкции, которая также выполняет и декоративные функции. Тело гравитационных подпорных стенок для обеспечения их устойчивости должно обладать достаточной массой. 

Примечание: Гравитационные подпорные стенки обеспечивают устойчивость за счет своей массы и массы грунта, находящегося над подошвой конструкции стенки, а также силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки.

Стенка может быть как жестко закрепленной в грунте, так и упругой конструкцией.

Стенки с жестко закрепленной конструкцией - это монолитные стенки из бетона, кладки из камня, кирпича или бетонных блоков, связанных цементным раствором.

К упругим конструкциям относятся подпорные стенки, которые выдерживают небольшие деформации без растрескивания. К этой группе относятся стенки сухой каменной кладки, ряжевые, габионные стенки. Ширина верхней части таких стенок не должна быть меньше 45см, обычно она составляет 45-60см.

В зависимости от конструкции и высоты подпорной стенки определяют необходимость наклона ее передней и задней граней. Для гравитационных подпорных стенок жестко закрепленной конструкции, высота которых вместе с фундаментом не превышает 1,5м, наклон передней грани не требуется. При увеличении высоты, небольшой наклон (10 -15 град. от вертикали в сторону склона) передней грани стенки позволяет создавать оптическую иллюзию вертикальности, что улучшает ее визуальное восприятие и позволяет скрыть недостатки в отделке фасада (незначительные неровности при наклоне становятся менее заметными). Помимо этого, наклон может повысить устойчивость стенки к опрокидыванию. Как уже отмечалось выше - наклон задней грани стенки в сторону засыпки снижает давление грунта на нее. Величина наклона зависит от грунта и технологических возможностей при строительстве и определяется расчетом.

Определение угла наклона задней грани подпорной стенки

Очень приблизительно максимальный угол наклона задней грани стенки (град.) можно определить самому по формуле:

tg e = (b - t)/h. (1)

Где:

e - угол наклона расчетной плоскости к вертикали;

b - ширина подошвы фундамента;

h - расстояние от поверхности грунта до подошвы фундамента;

t - толщина стенки:

j - угол внутреннего трения.

Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (1), но принимается не более (45° -j /2).

Исходя из вышесказанного, угол наклона стенки также приблизительно можно определить по формуле:

e = 45° -j /2

Примечание: Угол внутреннего трения - угол трения между частицами внутри сыпучего тела. Ввиду трудности определения этого угла его обычно принимают равным углу естественного откоса, что допустимо для песчаных грунтов. Угол естественного откоса - предельный угол, образуемый поверхностью свободно насыпанного грунта с горизонтальной плоскостью. Он характеризует трение между частицами сыпучего тела на его поверхности.

В зависимости от пористости грунтов нормативные значения угла внутреннего трения j (град) составляют.

Для песчаных грунтов:

Гравелистые и крупные 43-38:

Средней крупности 40-35;

Мелкие 38-28;

Пылеватые 36-26.

Для пылевато-глинистых нелессовых грунтов:

Супеси 30-18;

Суглинки 24-12;

Глины 18-11.



К понятию угла естественного откоса

Выше приведена лишь небольшая часть примеров возведения подпорных стен по новым технологиям. Сейчас строительная индустрия предлагает широкий выбор инновационных технологий по возведению подпорных стен.



Вывод

В реферате рассмотрены основные положения о подпорных стенах их возможностях и особенностях.Подпорные стены - основа любого здания.Без подпорных стен невозможно строительство и экплуатация здания.Подпорные стены являются одним из важнейших видов инженерных сооружений, широко применяющихся в гидротехническом, промышленном, гражданском, дорожном и железнодорожном строительстве, а также в горном деле. Они являются важнейшим элементом шлюзов, рыбопропускных и рыбозащитных сооружений, служат в качестве берегоукрепительных сооружений, используются для крепления котлованов, траншей, устройства водовыпусков, ограждений, искусственных водоемов, противооползневых конструкций, стенок быстротоков, водобойных колодцев.

Размещено на Allbest.ru

...