1. Введение
Подпорные стены относятся к инженерным сооружения, т.е. их возведение удовлетворяет в основном технические задачи строительства. 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.
2. Виды и использование подпорных стен
Подпорные стены используют в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве для ограждения:
· откосов насыпей и выемок внутришньоплощадочних и подъездных железнодорожных и автомобильных путей, при невозможности выполнения откосов с нужными откосами;
· террас, расположенных по генеральному плану в разных уровнях;
· отдельных, поднятых или заглубленных по требованиям технологии участков,
расположенных, внутри и снаружи зданий;
· специальных сооружений - рамп, складов инертных и других насыпных материалов, бункерных эстакад и рудных дворе металлургических заводов и др.;
· котлованов в процессе строительства, при невозможности их исполнения с нужными откосами.
· гидротехнических сооружений и набережных в приморских городах
Габаритные схемы подпорных стен характеризуются одним параметром - высотой подпора грунта 1 h, минимальное значение которой 1200 мм (для рамп).
По конструктивному решению подпорные стены разделяют на гравитационные (жесткие) и гибкие. Гравитационные стены бывают массивные и тонкостенные.
Шпунтовые и свайные - возводимые на основаниях, допускающих погружение шпунта или свай.
Черт. 1. Основные виды гравитационных подпорных стен
а -массивные; б -уголковые; в -ячеистые; 1 -монолитные; 2 -из сборных элементов;
3 -консольные; 4 -контрфорсные; 5 -с анкерными тягами;
6 -возводимые в котловане или наплавные; 7 -из оболочек большого диаметра
Черт. 2. Основные виды шпунтовых и свайных подпорных стен
а -безанкерные; б, в, г -заанкеренные одной или двумя тягами к плитам и сваям; д -заанкеренные к наклонным сваям; е -свайный ростверк с передним шпунтом;
ж -заанкеренные с жестким (в том числе скользящим) анкерным устройством;
1 -шпунт; 2 -анкерная тяга; 3 -анкерная плита; 4 -анкерные сваи;
5 -свайный фундамент; 6 -жесткий анкер
Черт. 3. Подпорные стены, заанкеренные в скалу
а -массивные; б -заанкеренные облицовки;
в -комбинированные с массивной облицовкой; 1 -скальный анкер
3. Материалы и методы
Массивные подпорные стены возводят из кирпича, бута, бутобетона; монолитного бетона, сборных бетонных блоков. Для кирпичной кладки используют красный кирпич марки не ниже 100 на цементном растворе марки не ниже 25, при влажных грунтах не ниже 50, для бутовой камень не ниже марки 150 на цементном растворе марки не ниже 50, для бутобетона аналогичный камень на бетоне класса В 7,5. Бетонные конструкции выполняют из бетона классов В10 .В15; монолитные железобетонные тонкостенные конструкцииВ10 .В15; сборныеВ15 .В30.
Кладка стенок малой высоты может вестись из рваного камня. Для стенок большей высоты камень должен быть более постелистым. Положение блоков в стенке фиксируется с помощью вертикальных бетонных шпонок в вертикальных стыках и горизонтальных четвертей (зубьев) в горизонтальных стыках. Горизонтальные четверти оказывают сопротивление скольжению блоков.
При высоте подпора фунта более 4,8 м экономичны контрфорсные стены, в которых лицевая плита работает как опертая по трем сторонам — на фундаментную плиту и на контрфорсы или по балочной схеме.
Гибкие стеновые конструкции выполняют в виде стальных или железобетонных шпунтовых рядов, а также из буронабивных свай диаметром 600, 800, 1000 и 1200 мм длиной 30 м, расположенных в один или два ряда с расстоянием между сваями в ряду (в свету) от 0,5 до 1 диаметра сваи.
Для железобетонных конструкций подпорных стен рекомендуется арматурная сталь: в качестве рабочей стержневая горячекатанная периодического профиля классов АП и АШ, в качестве распределительной и конструктивной класса AI или арматурная проволока гладкая класса BI.
Для анкерных тяг рекомендуется арматурная сталь класса АШ, прокатная полосовая марок ВСтЗкп21, ВСтЗпсб и 10Г2С1; толщина полосовой стали не менее 6 мм.
При расположении подпорных стен на прямых участках вдоль железнодорожного пути минимальное расстояние от оси пути нормальной колеи до наружной грани стены принимается с верховой стороны не менее 2500, с низовой 3100 мм. При расположении подпорных стен на кривых это расстояние увеличивается на 0,1 м при радиусе кривой 1200 . 1800 м, на 0,2 м при радиусе кривой 1000 .700 м и на 0,3 м при радиусе 600 м и менее.
Конструкции подпорных стен на всю высоту разделяются температурноосадочными швами. Расстояние между швами должно быть не свыше следующих величин (в метрах): для каменных, бутобетонных и бетонных — 10; то же при наличии армирования 20; для монолитных железобетонных 25; для сборных железобетонных 30.
Если основание стены сложено неоднородными грунтами, то расстояние между швами уменьшают так, чтобы каждый отсек опирался на однородный грунт. Ширина швов принимается равной 30 мм, в монолитных конструкциях укладывается просмоленная доска.
Для отвода атмосферной воды с поверхности стены в монолитных стенах предусматривается козырек с слезником, а в сборных специальный карнизный блок.
Поверхность подпорных стенок со стороны грунта защищается гидроизоляционным слоем. В качестве гидроизоляции обычно применяются рулонные материалы в одиндва слоя рубероида, которые наклеиваются по горячей битумной мастике. При сухих грунтах достаточно только обмазать поверхность горячей мастикой. Бутовые подпорные стенки до нанесения гидроизоляции должны быть выровнены цементным раствором. В сборных стенках из бетонных блоков вертикальные и горизонтальные швы до нанесения изоляции заделывают цементным раствором.
При проектировании подпорных стен предусматривается дренаж для отвода воды, накапливающейся за стеной. По длине стены дренажные отверстия устраиваются не более, чем через 6 м.
Для железнодорожного строительства наиболее пригодны контрфорсные стеныоболочки. В качестве контрфорсов применяются армированные буронабивные сваи, сооружение которых на склонах не вызывает дополнительного движения грунта. От поверхности планировки они наращиваются до требуемой высоты.
Оболочка, передающая давление грунта на контрфорсы, проектируется из сегментовидных в разрезе железобетонных панелей длиной 2,46, шириной 0,61,8 и толщиной 0,1м. Кривизна оболочки составляет 1/3 1/6 от пролета и выпуклостью она обращена в сторону склона. Максимальная высота стены 12м.
4. Примеры применения подпорных стен
1) Применение не посредственно для укрепления фундаментов на склонах
2) Благоустройство береговой линии, укрепление склонов в приморских районах, устройство набережных
3) Геопластика – это искусственное создание рельефа или изменение рельефа.
В современном ландшафтном дизайне подпорные стены помимо утилитарной функции поддержки грунта выполняют множество дизайнерских задач. С их помощью можно разбить пространство на зоны, обозначить границу, а используя законы перспективы можно даже зрительно увеличить площадь участка.
С другой стороны подпорные стенки сами по себе являются прекрасным декоративным элементом ландшафта. К наиболее популярным материалам для облицовки стен можно отнести - известняк, гранит, песчаник, бетон, клинкерный кирпич и даже древесину.
5. Новые технологии возведения подпорных стен
Георешетка, уложенная слоями, удовлетворяет всем строительным требованиям для стабилизации грунта. Георешетка обеспечивает гибкость в применении и эстетику целиком озелененного фасада стены. Горизонтальные террасы сформированы так, что растения могут буйно развиваться во внешних ячейках. Внешняя открытая ячейка выполняется с неперфорированой стенкой для захвата дождевой воды, создавая таким образом регуляцию подземных вод. При использовании георешетки строительство подпорных стен возможно с очень круто наклоненной лицевой стороной, устойчивость которой обеспечивается ее собственным весом, а также противодействием внешним нагрузкам.
Георешетка, применяемая в строительстве подпорных стен, позволяет решать проектные проблемы, особенно, когда фундамент состоит из сжимаемых нестабильных грунтов.
Преимущества георешетки при строительстве подпорных стен:
1. Повышенное трение при взаимодействии между перфорированной задней стенкой ячейки и грунта потенциально сокращает действие горизонтальных дестабилизационных сил и увеличивает действие вертикальных стабилизационных сил.
2. Перфорированные ячейки, заполненные подходящими материалами, удовлетворяют потребностям дренажа и устраняют необходимость в разработке более сложной дренажной системы.
3. В просушенной системе уменьшаются гидростатические силы и, в результате, уменьшается масса стенки, представляя собой более экономичную конструкцию.
4. Неперфорированные коричневые, зеленые или других цветов лицевые панели, являющиеся частью конструкции, гармонично сливаются с любой окружающей средой.
5. Георешетка идеально подходит для укрепления откосов, береговых линий, насыпей и нестабильных оснований грунтов.
Удерживающие кронштейны могут использоваться для поддержания формы секции и закрепления ее во время заполнения.
Для поддержания формы секции и закрепления ее во время заполнения, могут использоваться удерживающие кронштейны.
Ячейки секции георешётки образуются из полиэтиленовых лент, имеющих:
текстурированные поверхности (поверхности с повышенной шероховатостью);
перфорированные поверхности.
строительство подпорный стена
Текстурированные поверхности создаются путем выдавливания углублений с целью увеличения трения между стенками ячеек и заполнителем. Текстурированные поверхности неплохо зарекомендовали себя при использовании в качестве заполнителя мелкозернистых песков и бетонных смесей.
Перфорированные стенки ячеек хороши при использовании в качестве заполнителя относительно крупных зернистых материалов, например, щебеня. Отверстия в стенках также способствуют дренажным процессам.
Возведение подпорных стен из габионов
Наиболее интересным и современным материалом, использующимся нами для возведения подпорных стен, являются сетчатые габионные конструкции, которые представляют собой плетеные короба из оцинкованной проволоки, заполненные природным или искусственным камнем. Воду габионы отлично пропускает, обеспечивая естественный дренаж. Ливневые стоки и талые воды свободно проходят через габионную стенку и уходят в дренаж.
Литература
1. Справочник проектировщика инженерных сооружений. Под ред. канд.техн. наук Д.А. Коршунова. Минск, 1988.
2. Методичні вказівки і індивідуальні завдання до спеціального курсу «Інженерні споруди» з дисципліни «Архітектура будівель та споруд» Х.: ХНАМГ, 2007.
3. Изображения и информация взяты:
http://arkhangelskoe.ru/history/23.php
http://www.spsl.nsc.ru/history/descr/tobol.htm
http://fotki.yandex.ru/users/moskalevsergey67/view/103348/?page=1
http://www.vashdom.ru/snip/20607-87/
http://www.kraspek.ru/article47-page1.html
http://lyubertsy.olx.ru/iid-37189634
http://www.sovinteh.ru/statya_30.shtml
http://office.munga.ru/itaka
http://garangaiv.narod.ru/NS6.htm
http://www.ecodesign.ru/seasons/success/1459/
http://www.landy-art.ru/helpful_information/publications/index.html/id/155
http://www.geograte.ru/use/wall/
http://www.dsgi.ru/index.php?category_id=10065
http://www.road-stroy.ru/services/backwall
http://www.znaco-service.ru/uslugi/podpor