Подпорные стенки

Подпорная стенка – сооружение, удерживающее грунт откоса насыпей и выемок от обрушения.

Подпорные стенки используются для организации пространства на пересеченной местности, а также для повышения эстетических качеств объектов ландшафтной архитектуры. Они могут использоваться для разграничения зон объектов с различной функциональной направленностью, например детской площадки и транзитной пешеходной дорожки, с их помощью можно более быстро определить границы композиционных участков.

Подпорные стенки на объектах ландшафтной архитектуры по своему назначению можно подразделить на два вида: укрепительные и декоративные. Укрепительные подпорные стенки как инженерные сооружения предназначены для удержания грунтовых масс от оползания; декоративные – выполняют только архитектурно-художественную функцию.

Укрепительные подпорные стенки также широко применяются при террасировании естественных склонов с целью увеличения полезной площади для размещения элементов озеленения и благоустройства.

Более пяти тысяч лет назад именно террасирование, где подпорные стенки нашли свое первое применение, позволило удерживать влагу на склонах и дало людям возможность освоения новых территорий для сельскохозяйственных целей. Для строительства использовались простые доступные материалы, такие как камень и дерево.

Варианты размещения подпорных стенок могут быть различными, в зависимости от поставленных целей и задач. Существует четыре основных варианта размещения подпорных стенок на склоне. Первый вариант позволяет расширить верхнюю площадку, второй вариант обеспечивает оптимальный баланс земляных масс (объем насыпаемого грунта равен объему срезаемого грунта), при третьем варианте увеличивается нижняя площадка, а четвертый позволяет разнообразить рельеф.

Устойчивость подпорных стенок достигается компенсацией воздействия сил, оказываемых на стенку подпираемым грунтом, которые складываются из активного давления грунта и давления воды.

В современном строительстве распространены два типа конструкций подпорных стенок:

— гравитационные стенки обеспечивают устойчивость за счет массы стенки и массы грунта, находящегося над подошвой конструкции стенки, и силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки;

— свайные стенки представляют собой облегченные конструкции, защемленные в грунтовом основании, которые являются устойчивыми за счет создания пассивного отпора давлению грунта в нижней части стены или наличия специального анкерного крепления в верхней части стены.

При нарушении равновесия сил подпорная стенка может потерять устойчивость, вследствие чего могут возникнуть деформации конструкций, иногда приводящие к полному разрушению. Наиболее часто встречаются такие деформации, как опрокидывание, сдвиг и навал стенки на грунт. Явление навала характерно только для высоких подпорных стенок.

Для повешения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании предпринимают следующие действия:

— заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки (для уменьшения активного давления грунта);

— увеличивают шероховатость задней грани стенки (для уменьшения активного давления грунта и увеличения пассивного давления);

— устраивают дренаж в засыпке;

— с лицевой стороны стенки устраивают выступ-консоль (для предотвращения опрокидывания).

Основными элементами конструкции подпорной стенки являются фундамент, тело, дренаж и водоотвод.

Фундамент – это подземная часть несущей конструкции подпорной стенки.

По степени заглубления фундаменты подпорных стенок подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. К последним относятся фундаменты, глубина заложения которых в 1,5 раза превышает их толщину в поперечном сечении. Толщина фундамента и глубина его заложения зависят от размеров и конструкции подпорной стенки, характеристик подстилающих грунтов и глубины промерзания грунта.

Фундаменты бывают ленточными и свайными. Ленточный фундамент представляет собой монолитную конструкцию или сборную, состоящую из отдельных блоков, повторяющую линию подпорной стенки. Глубина залегания фундамента – не менее 60 см. При условии промерзания грунта глубину фундамента обычно связывают с глубиной промерзания. Особенно это важно для устойчивости жестко закрепленных подпорных стенок, так как вероятность их растрескивания в морозный период более высока, чем у упругих конструкций.

Свайные фундаменты обычно более глубокие, чем ленточные, ряды свай заглубляют в грунт на несколько метров. Такое решение используют при необходимости проникновения под телом стенки потока грунтовых вод (например, верховодки). В этом случае грунтовые воды могут свободно проходить между сваями, не создавая подпора для стенки и склона.

Тело подпорной стенки – это надземная часть несущей конструкции, которая выполняет также и декоративные функции.

Тело гравитационных подпорных стенок для обеспечения их устойчивости должно обладать достаточной массой. Оно может быть как жестко закрепленной, так и упругой конструкцией.

К жестко закрепленным относятся подпорные стенки монолитной конструкции из бетона, кладки из кирпича, камня или бетонных блоков, связанных цементным раствором.

К упругим конструкциям относятся подпорные стенки, которые могут выдерживать небольшие деформации без растрескивания. К этой группе относятся стенки каменной кладки без укрепления раствором (сухая кладка). Ширина верхней части таких стенок не должна быть меньше 45 см, обычно она составляет 45-60 см.

Подпорные стенки из дерева не рекомендуется использовать во влажном или холодном климате, что связано с их недолговечностью в таких условиях. Такие стенки относят к свайному типу. В связи с этим для обеспечения их устойчивости от опрокидывания требуется заглубление опор на глубину, равную их высоте. Экономически нецелесообразно применять такие стенки высотой более 90 см. Деревянные стенки небольшой высоты могут быть применены для создания цветочных контейнеров. Древесина для их строительства должна пройти тщательную обработку препаратами, защищающими ее от гниения и возгорания.

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 1,5 м, наклон граней не требуется; он может быть применен в декоративных целях. При увеличении высоты наклон передней грани позволяет создавать оптическую иллюзию вертикальности, что улучшает ее визуальное восприятие, а также позволяет скрывать недостатки в отделке фасада; незначительные неровности при наклоне стенки становятся менее заметными. Наклон также может повысить устойчивость стенки к опрокидыванию и создает наиболее благоприятные условия при сбросе атмосферных вод. Рекомендуемый наклон передней грани для жестко закрепленных конструкций составляет 12:1, для упругих стен – 6:1, для деревянных стенок, габионов и сухой каменной кладки достаточно 6 градусов.

Дренаж и водоотвод необходимы для повышения прочности конструкции подпорной стенки.

Это происходит за счет снижения давления воды со стороны грунта, и предотвращения явлений эрозии поверхностными водами. Дренаж также помогает бороться с явлением морозного пучения грунта. При строительстве подпорных стенок на грунтах, подверженных пучению, дренаж и более глубокая (до 40 – 60 см) песчано-щебеночная подготовка основания необходимы для всех стенок.

Вода, прибывающая со стороны склона и скапливающаяся за стенкой, может быть удалена с помощью продольного или поперечного дренажа, связанного с водоотводящей сетью. Для устройства дренажа подпорных стенок возможна также замена щебня на современные материалы, например, дренажные маты.

Для организации поверхностного стока верхнюю часть подпорной стенки планируют с уклоном 2% в сторону водоотводящей канавки, которую проектируют вдоль подпорной стенки и связывают с ливневой сетью.

Подпорные стенки удачно сочетаются с разнообразными парковыми конструкциями: лестницами, скамьями, цветниками, решетками с вьющимися растениями, вазонами, светильниками, скульптурой. Их также комбинируют с озелененными откосами.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхнего края подпорной стенки пешеходных дорожек и площадок, при высоте стенки более 1,0 м, необходимо предусматривать ограждение высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).

При проектировании подпорных стенок в садах и парках часто используют типовые конструкции. Размеры всех элементов конструкции определяет проектировщик. В связи с этим, прежде чем приступать к проектированию, необходимо ознакомиться с результатами анализа почв и гидрогеологическим режимом, затем произвести расчет высоты стенки по проекту вертикальной планировки территории. Учитывая полученные данные, необходимо проанализировать возможные конструктивные решения, чтобы выяснить, что больше всего подходит для применения в данных условиях, принимая во внимание нагрузки на конструкцию, материалы и климатические особенности района проектирования.

Если высота подпорной стенки, включая фундамент, превышает 3 м, а глубина фундамента меньше 60 см или на участке в качестве основания будут использованы неустойчивые слабые грунты, то необходима консультация специалиста, который произведет детальный расчет устойчивости конструкции.