Подпорная стенка — это конструкция, спроектированная и сооруженная таким образом, чтобы противостоять боковому давлению грунта, когда происходит желаемое изменение высоты грунта, превышающее угол наклона грунта. Подпорные стенки используются для боковой поддержки грунта, чтобы его можно было удерживать на разных уровнях с двух сторон. Подпорные стенки — это конструкции, предназначенные для удержания грунта на склоне, на котором он естественным образом не удержался бы (обычно на крутом, почти вертикальном склоне). Они используются для скрепления грунта между двумя различными возвышенностями, часто в районах с нежелательными уклонами или в районах, где ландшафт нуждается в серьезной обработке и проектировании для более специфических целей, таких как обработка склонов холмов или дорожные эстакады.
Рассмотрение конструкции подпорной стенки
Подпорные стенки — это вертикальные или почти вертикальные конструкции, предназначенные для удержания материала с одной стороны, предотвращения его обрушения или скольжения, а также предотвращения эрозии. Они обеспечивают опору местности там, где угол наклона грунта превышен и в противном случае он принял бы более естественную форму. Основной характеристикой подпорной стенки является способность выдерживать давление, оказываемое удерживаемым материалом, которым обычно является грунт.
Наиболее важным соображением при правильном проектировании и монтаже подпорных стен является распознавание и противодействие тенденции удерживаемого материала смещаться вниз под действием силы тяжести. Это создает боковое давление грунта за стеной, которое зависит от угла внутреннего трения (phi) и прочности сцепления (c) удерживаемого материала, а также от направления и величины перемещения, которому подвергается подпорная конструкция.
Боковое давление грунта равно нулю в верхней части стены и – при однородном грунте – увеличивается пропорционально максимальному значению на наименьшей глубине. Давление грунта выдвинет стену вперед или опрокинет ее, если не принять надлежащих мер. Кроме того, любые грунтовые воды за стеной, которые не отводятся дренажной системой, создают гидростатическое давление на стену. Можно предположить, что общее давление или тяга действуют на уровне одной трети от минимальной глубины для продольных участков одинаковой высоты.
Важно иметь надлежащий дренаж за стеной, чтобы ограничить давление до расчетного значения стены. Дренажные материалы уменьшат или устранят гидростатическое давление и улучшат стабильность материала за стеной. Подпорные стенки из сухого камня, как правило, самоотводящиеся. Например, Международный строительный кодекс требует, чтобы подпорные стенки проектировались таким образом, чтобы обеспечивать устойчивость к опрокидыванию, скольжению, чрезмерному давлению фундамента и подъему воды; и чтобы они были спроектированы с коэффициентом безопасности 1,5 от бокового скольжения и опрокидывания.
Типы подпорных стен
Существует несколько типов подпорных стен, некоторые из популярных обсуждаются ниже.
Гравитационная стена
Сила тяжести стен зависит от их массы (камня, бетона или другого тяжелого материала), чтобы противостоять давлению сзади, и они могут иметь ‘отбойный’ эффект для повышения устойчивости за счет откидывания назад к удерживаемому грунту. Для коротких ландшафтных стен их часто изготавливают из камня без раствора или сегментных бетонных блоков (кирпичных блоков). Самотечные стены с сухим укладом несколько гибки и не требуют жесткого основания. Сегодня более высокие подпорные стены все чаще возводятся в виде композитных гравитационных стен, таких как: геосинтетические материалы, такие как георешетка с ячеистым удержанием грунта или сборная облицовка; габионы (штабелированные корзины из стальной проволоки, заполненные камнями); стены хлева (ячейки, построенные в стиле бревенчатого домика из сборного бетона или древесины и заполненные гранулированным материалом).
Усиленная подпорная стенка
Стены из железобетона и армированной каменной кладки на распределенных фундаментах представляют собой самотечные конструкции, в которых устойчивость от опрокидывания обеспечивается весом стены и арматурных стержней в стене. Ниже приведены основные типы стен:
Бетонная консольная подпорная стенка
Консольная подпорная стенка — это та, которая состоит из стены, соединенной с фундаментом. Консольная стена удерживает значительное количество грунта, поэтому она должна быть хорошо спроектирована. Они являются наиболее распространенным типом, используемым в качестве подпорных стен. Консольная стена опирается на плитный фундамент. Этот плитный фундамент также нагружается обратной засыпкой, и, таким образом, вес обратной засыпки и дополнительной нагрузки также стабилизирует стену от опрокидывания и скольжения.
Контрфорсная / укрепленная подпорная стенка
Контрфорсные стены — это консольные стены, укрепленные контрфорсами, монолитными с обратной стороны стеновой плиты и фундаментной плиты. Контрфорсы действуют как элементы жесткости при растяжении и соединяют плиту стены с основанием для уменьшения напряжений при изгибе и сдвиге. Для уменьшения изгибающих моментов в вертикальных стенах большой высоты используются контрфорсы, расположенные на расстоянии друг от друга, равном или чуть превышающем половину высоты. Контрфорсы используются для высоких стен высотой более 8-12 м.
Консольная стена
Консольные подпорные стенки изготавливаются из внутреннего стержня из армированного сталью монолитного бетона или каменной кладки на цементном растворе (часто в форме перевернутой буквы Т). Эти стены консольно нагружают (подобно балке) большую опорную конструкцию, преобразуя горизонтальное давление из-за стены в вертикальное давление на грунт внизу. Иногда консольные стены укрепляются спереди или включают контрфорс сзади, чтобы повысить их прочность при высоких нагрузках. Контрфорсы представляют собой короткие крылатые стенки, расположенные под прямым углом к основному направлению стены. Для этих стен требуется жесткое бетонное основание ниже сезонной глубины промерзания. Для этого типа стен используется гораздо меньше материала, чем для традиционных самотечных стен.
Подпорная стенка из усиленного грунта
Механически стабилизированные земляные валы — это конструкции, выполненные с использованием стали или геотекстиля, укрепляющего грунт, который укладывается слоями в контролируемую гранулированную засыпку. Армированные грунты также могут использоваться в качестве подпорных стен, если они возводятся как неотъемлемая часть проекта и выступают в качестве альтернативы использованию железобетона или других решений по соображениям экономии или в результате состояния грунта.
Стена с грунтовыми гвоздями
Возведение грунтовой стены с гвоздями включает в себя укрепление грунта по мере выполнения работ на выкапываемом участке путем введения стержней, которые по существу работают на растяжение, называемых пассивными стержнями. Они обычно параллельны друг другу и слегка наклонены вниз. Эти брусья также могут частично работать на изгиб и сдвиг. Поверхностное трение между грунтом и гвоздями приводит к натяжению гвоздей.
Анкерная стена
Анкерная подпорная стенка может быть выполнена в любом из вышеупомянутых стилей, но также предусматривает дополнительную прочность с помощью тросов или других опор, закрепленных в скале или почве позади нее. Анкеры, обычно вбиваемые в материал с помощью сверления, затем расширяются на конце троса либо механическим способом, либо часто путем впрыскивания бетона под давлением, который расширяется, образуя в почве шарик. Технически сложный, этот метод очень полезен там, где ожидаются высокие нагрузки или где сама стена должна быть тонкой и в противном случае была бы слишком слабой.
Шпунтовая стена
Забивка свай — это техника удержания грунта и поддержки земляных работ, которая удерживает грунт, закрепляя секции листа с соединяющимися краями. Свая действует как временная защитная стена, вбитая в склон или котлован для поддержки обвала мягких грунтов при переходе с возвышенности на более низкую. Она обеспечивает высокую устойчивость к нагрузкам и способствует облегчению. Шпунтовые сваи могут использоваться повторно во многих случаях и имеют длительный срок службы над или под водой при умеренной защите. Длину свай легко регулировать с помощью крепления или болтовых соединений, а квадратные размеры швов менее подвержены деформации во время забивки.
Свайная стенка (секущие сваи, касательные сваи)
Эти стены имеют квадратную форму, сформированную пересечением отдельных бетонных свай. Эти сваи имеют квадратную форму, сконструированную с помощью лубрикатора victimization и шнека. Секущие сваи перекрываются примерно на три дюйма. Другое заключается в том, что стенки с касательными сваями, где бы сваи ни находились, не имеют перекрытия. Эти сваи прямоугольной формы изготавливаются заподлицо друг с другом. Важным преимуществом секущих и касательных стен является повышенная гибкость выравнивания. Стены в совокупности могут иметь повышенную жесткость, и поэтому метод возведения требует меньшего шума. К недостаткам можно отнести сложность нанесения гидроизоляции на стыки, их более высокую цену, а также труднодостижимые вертикальные допуски для более глубоких свай.
Берлинская стена (солдатская груда)
Этот вид стены вошел в поговорку у римских военных инженеров и использовался для глубоких раскопок. Это сравнительно дешевая система, простая и быстрая в построении. она в основном предназначена для временного строительства и не может использоваться в условиях высоких пластовых нагрузок без глубокого осушения и больших затрат. она не такая жесткая, как другие типы удерживающих стен.
Грунтовая забивная стенка
Забивание грунта гвоздями может быть методом, который не укрепляет существующий грунт. Он заключается в установке близко расположенных брусьев в склон или котлован для получения дохода от строительства сверху вниз. Забивание грунтовых гвоздей — это эффективная и экономичная методика возведения стены для поддержки земляных работ, откосов холмов, опор мостов и возвышенностей, на которых. Этот метод эффективен в условиях связного грунта, битой породы, осадочных пород или неподвижного забоя. Этот вид стенки используется для стабилизации железнодорожных и дорожных откосов, а также для удержания земляных работ в городских районах при возведении высотных зданий и подземных сооружений. Она также полезна в порталах туннелей на крутых и неустойчивых слоистых склонах. Разработка и модернизация опор мостов с расширенными границами, включающая поддержку стен под насыпными фундаментами.
Стена из буронабивных свай
Подпорные стенки из буронабивных свай возводятся путем сборки последовательности буронабивных свай, после чего производится выемка излишков грунта. В зависимости от проекта подпорная стенка из буронабивных свай может включать в себя ряд земляных анкеров, армирующие балки, работы по улучшению грунта и слой торкретбетона для армирования. Этот строительный метод, как правило, применяется в сценариях, где шпунтовое забивание является приемлемым строительным решением, но где уровни вибрации или шума, создаваемые забивателем свай, неприемлемы.
Механическая стабилизирующая стенка
Стены с механически стабилизированным грунтом (MSE) — это стены, которые могут выдерживать некоторое дифференциальное перемещение. Поверхность стены заполняется гранулированным грунтом с сохранением обратной засыпки. Преимуществом стен из MSE является простота возведения, поскольку они не требуют опалубки или отверждения. Использование грунтовых гвоздей в стенах MSE предполагает введение в грунт тонких стальных арматурных стержней, расположенных параллельно друг другу под небольшим уклоном и заделанных цементом. Грунтовые стены с анкерным креплением
Стенка для детской кроватки
Там, где деревянные, стальные или бетонные каркасы или коробки соединяются друг с другом, это можно описать как перегородку для кроватки.
Зеленые подпорные стенки
Зеленые подпорные стенки можно использовать для сохранения более пологих склонов. Геоячеистая структура, такая как ряд ячеек «пчелиных сот», может быть встроена в поверхность склона для его стабилизации, а затем отдельные ячейки могут быть посажены.
Подпорная стенка на заколке
Подпорная стенка на заколках сооружается из железобетонных колонн прямоугольной формы в плане с длинной осью в направлении крепления.
Заключение
Основное назначение подпорных стенок — предотвращать эрозию почвы, создавать пригодные для использования грядки на крутых склонах и обеспечивать декоративные или функциональные функции ландшафтного дизайна. Они могут быть самостоятельными конструкциями или могут быть частью более широкого строительного объекта, такого как здание. Разрешение на планировку требуется, если стена должна быть высотой более 1 метра рядом с дорогой или тропинкой; или более 2 метров в другом месте. Независимые, отдельно стоящие подпорные стенки могут не требовать утверждения строительными нормами; однако любые сооружения должны быть конструктивно прочными и находиться в хорошем состоянии.