Производя расчет подпорных стен и выбирая материал для нее и ее фундамента, необходимо учитывать многие факторы и требования, основными среди которых являются: высота стены, водонепроницаемость, сейсмостойкость, долговечность и стойкость к химической агрессии, качественное основание, условия производства работ, наличие местных стройматериалов и условия сопряжения с другими сооружениями. В противном случае может произойти опрокидывание.

Тонкоэлементные железобетонные подпорные стены наиболее экономичны, в отличие от массивных бетонных они требуют в 2 раза меньше цемента и незначительный расход арматуры.

Существенное преимущество железобетонных подпорных стен — это возможность применять сборные конструкции и возводить их с непосредственной передачей давления на слабый грунт без обустройства искусственного основания.

Высотой до 6 м железобетонные консольные стены имеют объем меньше, чем контрфорсные (ребристые); для стен высотой 6-8 м объемы одинаковы; для стен высотой превышающей 8 м ребристые конструкции имеют меньший объем железобетона, чем консольные. Таким образом, для средних и высоких стен наиболее оптимальна ребристая железобетонная конструкция.

Чтобы избежать опрокидывание, для железобетонных подпорных стен бетон должен быть плотным (марка 150-600). Арматурой могут послужить стальные стержни диаметром до 40 мм, а для предварительно напряженной конструкции — высокопрочная проволока.

Для нерасчетных второстепенных частей сооружений и для монтажной арматуры возможно применение стали класса A-I. Чтобы сварить стержни арматуры, применяют электроды с качественным покрытием (пример: Э42, Э42А, Э50А, Э55).

Применять бетонные подпорные стены целесообразно только при дефиците и высокой стоимости арматуры, так как в массивных подпорных стенах прочность бетона используется не полностью. Из-за этого применение для них бетона высоких марок нецелесообразно, но по условиям плотности не рекомендуется использовать бетон марки ниже 150. Для того чтобы уменьшить объем кладки, подпорные бетонные стены можно изготовить с контрфорсами.

Использование профилей с наклонной задней гранью, ступенчатых и прямоугольных, может быть обусловлено требованием вертикальности передней грани, пример: для причальных стен. Стоит иметь в виду, что вертикальная передняя грань подпорной стены с виду кажется наклонившейся, поэтому ее делают с незначительным наклоном к вертикали. Передняя наклонная грань делается с уклоном примерно 3:1.

Ящик для подпорной стенки.

 

Подпорным стенам из бутовой кладки требуется меньший расхода цемента в отличии от бетонных и они могут быть возведены в меньший срок при более простой организации работ. Использование стен из бутовой кладки целесообразно при наличии на месте камня. Бутовую кладку необходимо выполнять из камня марки не ниже 150-200, используя портландцемент марки не ниже 25-50, а лучше 100-200.

Раствор, помимо прочности, должен обладать водоудерживающей способностью и пластичностью, для этого в его состав нужно добавлять пластифицирующие добавки. Для гидротехнических подпорных стен используется бутовый камень марки не ниже 200 и портландцемент марки не ниже 50.

Подпорные стены бывают с разгрузочными площадками и с наклонной или вертикальной передней гранью. Задняя грань изготавливается уступами или вертикальной. Прямоугольный профиль целесообразно применять только при наличии опоры у верха стены или для невысоких стен. Если имеется мелкий или рваный бутовый камень, то вместо бутовой кладки возможно применение кладки из бутобетона.

Допускается высота кирпичных стен до 3-4 м. При этом необходимо применение контрфорсов. Кирпичные стены ступенчатого или прямоугольного профиля чаще всего применяются в небольших подземных сооружений: стенки каналов, колодцы и т. п.

Для гидротехнических стен кирпичная кладка непригодна, а для наружных подпорных, подвергающихся атмосферным воздействиям, нежелательна. В изготовлении кирпичных подпорных стен используется хорошо обожженный кирпич марки не ниже 200 и раствор марки не ниже 25. Использовать силикатный кирпич в данном случае нельзя.

Бетон высокой марки, камень твердых пород и прочные облицовки используются при необходимости предохранения стены от выветривания, от воздействия высоких скоростей воды и при требовании архитектурного оформления.

Схема подпорной стены.

 

Для внешнего слоя кладки, бетона и облицовки разрешается применение материала, который выдерживает стократное замораживание.

При воздействии агрессивной среды необходимо применение камня, устойчивого против агрессии, специального цемента для бетона, защитные облицовки или обмазки.

Для стен, которые подвергаются воздействию воды, необходимо применение гидротехнического бетона и гидроизоляции (железнение, торкрет, цементная затирка, асфальтировка).

Ряжевые конструкции находят свое применение для невысоких подпорных стен, когда на месте отсутствует камень и заполнители для бетона.

В сейсмических районах средние и высокие подпорные стены необходимо делать только железобетонными.

Толщина вверху должна быть не менее:

• для бетонных стен 0,4 м
• для железобетонных 0,15 м
• для бутобетонных и бутовых 0,75 м
• для кирпичных 0,51 м

У железобетонных и бетонных стен фундамент с самой стеной обычно составляет единое целое. В то время как у кирпичных стен фундамент является самостоятельной конструкцией из бетонной или бутовой кладки, выступает за грани стены, образуя обрезы шириной не меньше 15 см и не большее высоты фундамента. Чтобы не произошло опрокидывание, выступы фундамента могут быть выполнены ступенчато.

Расчет работ по строительству подпорных стен

Различные схемы подпорных стенок.

 

Способ строительства подпорной стены отражается на условиях ее дальнейшей службы, поэтому, производя расчет подпорной стены, нужно знать, как будут проходить строительные работы. Чтобы соорудить подпорную стену на свайном фундаменте на естественном основании, выкапывается котлован в виде продольной сплошной выемки. Ширина котлована определяется шириной подошвы сборной в плане конструкции, а для стен монолитного типа необходимо обеспечить определенный запас, который потребуется для установки опалубки и подмостей.

Грунт вынимается из котлована механизированным способом, а зачистка котлована в стесненных местах производятся вручную.

Для выемки грунта используются одноковшовые экскаваторы с обратной или прямой лопатой, гидромониторы и драглайны.

Если основание глинистое, устраивается подушка из насыпного песчаного или гравийного слоя.

Конструкция подпорной стенки из камня.

 

При строительстве подпорной стены на неровной поверхности (косогор или холм) с уклоном более 1:5, ее сопряжение с основанием выполняется уступами.

При слабом грунте подпорную стену необходимо делать на свайном фундаменте.

При монтаже подпорной стены из сборного железобетона используются самоходные стреловые краны на гусеничном, автомобильном, пневмоколесном ходу и экскаваторы. Монтаж стен с небольшим весом (до 5 т) можно производить автопогрузчиками.

В последнее время стены набережных и других различных гидротехнических сооружений на участках, которые затоплены водой, возводятся без ограждений котлована, методом монтажа «в воду». В строительстве подпорных монолитных стен используется товарный бетон, который укладывается при помощи ленточного транспортера.

Обратную засыпку котлована за подпорной стеной производят бульдозерами. В обратной засыпке используются крупнообломочные местные грунты, супеси, пески и суглинки, которые уплотняются с помощью трамбовок, катков или вибраторов. Непригодны для обратной засыпки торфы, плывуны, глины, илы и мерзлые грунты.

Подпорные стены на приусадебном участке

Принципиальная схема и основные элементы конструкции подпорной стенки: 1 – водоотвод; 2 – дренаж; 3 – фундамент; 4 – тело.

 

Дачи и приусадебные участки, имеющие сложный рельеф, расположенные на овражистых или холмистых местах, создают много неудобств, связанных с планированием удобного, красивого двора с садом. В таких случаях территорию участка приходится делить на террасы, которые расположены на разных уровнях.

Деление участка на террасы является искусственным формированием укрепленных горизонтальных плоскостей: террас или уступов.

На границе, расположенной между ними, и возводятся подпорные стены, которые будут предотвращать оползни, обвалы и вымывание плодородных слоев земли. Чаще всего опорные стены выполняют не только опорную, практичную функцию, но еще становятся красивым элементом декора, украшающим участок.

В настоящее время невысокие подпорные конструкции часто применяются и на ровных участках для выделения приподнятых частей сада или двора. Такой вид оформления придает участку объем и рельеф, делая его более привлекательным.

Конфигурация, размеры и выбор материала для подпорной стены зависит напрямую от рельефа участка и его дизайна. Такие сооружения, как и различные другие постройки на приусадебном участке, во время возведения требуют соблюдения определенных строительных норм. Это отразится как на практичности и долговечности, так и на внешнем виде сооружения.

Конструктивные схемы сборных подпорных стен.

 

Существуют разнообразные конструкции подпорных стен, которые рассчитываются на разную степень нагрузки, но независимо от материала и целей состоят из 3 основных частей.

1. Фундамент является подземной частью сооружения, компенсирующий давление грунта на подпорную стену, под основание которого уложена дренажная подушка из песка и щебня.
2. Тело — это часть конструкции, которая находится на земле. Ее внутренняя сторона соприкасается с грунтом, удерживая и опоясывая собой возвышенность, а лицевая открыта и осуществляет декоративные функции.
3. Водоотвод. Сооружая подпорную стену, обязательно надо предусмотреть способ отвода воды, которая будет скапливаться за внутренней поверхностью стены.

Условия, необходимые для самостоятельного строительства подпорных стен

Самая простая схема для выполнения деревянной подпорной стены.

 

Подпорная стена является сложной и ответственной инженерной конструкцией, при возведении которой необходимо учитывать много разных факторов, лучше доверить ее строительство профессионалам. Но существуют условия, при которых можно самостоятельно возводить это инженерное сооружение.

Самостоятельное строительство опорных стен допускается только на устойчивом грунте (пример: глины, супеси, суглинки, щебень, гравий и галька).

Уровень грунтовых вод не должен превышать 1 м, в идеале — не более 1,5 м от поверхности земли.

Максимальная глубина промерзания грунта должна быть не более 1,5 м.

Существуют определенные условия для наземной части подпорной стены при самостоятельном строительстве. Высота стены должна быть не выше 1,4 м. При возведении более высоких стен или при несоответствии каких-либо других показателей, необходимо обратиться к специалистам. Так как подвижность грунта или его сильное давление требуют специальный расчет для проектирования данного опорного сооружения.

Общие рекомендации для строительства подпорных стен своими руками

При возведении опорного сооружения нужно учитывать, что ломаная или криволинейная конфигурация стены имеет большую жесткость и выдерживает значительно больше нагрузки. Однако непрямолинейное сооружение выглядит гораздо привлекательней.

Толщина подпорной стены

Минимальная толщина по материалам:

• бутобетон и каменная кладка — 0,6 м;
• бетон — 0,4 м;
• железобетон — 0,1 м.

Схема устройства бетонной подпорной стенки.

 

Для расчета размеров тонких подпорных стен необходим опыт, так как может произойти опрокидывание.

При самостоятельном строительстве больше подойдет иной пример расчета, в котором толщина тела подпорной стены зависит от типа грунта и высоты сооружения.

Пример:

Плотный глинистый грунт: соотношение толщины подпорной стены к ее высоте 1:4

Грунты средней плотности: соотношение толщины подпорной стены к ее высоте 1:3

Рыхлый грунт: соотношение толщины подпорной стены к ее высоте 1:2.

Фундамент подпорной стены

Рекомендуемая схема установки ящиков в подпорной стенке: 1- низкий ящик; 2 – высокий ящик.

 

Для возведения небольшой подпорной стены, высотой не более 30 см фундамент делать не обязательно, можно обойтись не большим заглублением в грунт. Эта опора устанавливается на гравийно-песчаную подушку и предотвращает отрицательное воздействие грунта в зимнее время.

Если подпорная стена выше 30 см, то необходимо сделать фундамент, размеры которого будут зависеть от конструкции самой стены и от грунта, на котором планируется строительство.

Дренаж подпорной стены

Подпорная стенка.

 

Независимо от формы, материала и высоты, за подпорной стеной обычно накапливается большое количество влаги, а это приводит к застойному переувлажнению, которое снижает устойчивость и прочность конструкции. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо организовать дренаж и водоотвод.

С целью отведения воды из-за подпорной стены применяется продольный, поперечный или комбинированный дренаж.

Поперечный дренаж изготавливается следующим образом: во время строительства в стену вставляют трубки или оставляют водоотводы (отверстия) диаметром 10 см. Водоотводы необходимо делать с уклоном, чтобы жидкость стекала по ним за границы террасы. Рекомендуется делать дренаж с шагом 1 м.

Лучшим способом отвода воды считается обустройство дренажного слоя между грунтом и стеной из фракционных материалов (пример: щебень, битый кирпич, гравий) толщиной слоя 10 см. Такой слой беспрепятственно пропускает жидкость к водосточным отверстиям.

Продольный дренаж представляет из себя более сложную систему отвода воды. На уровне фундамента вдоль всей стены укладывается дренажная труба предварительно завернутая в геотекстиль. Возможно использование как специализированной дренажной гофрированной трубы, так и обычной пластиковой или асбоцементной трубы с перфорацией диаметром 100-150 мм. В данном варианте отвода воды дренажный слой тоже необходим, но здесь еще допускается использование и крупнозернистого песка.

Вода, проходящая через дренажный слой, впитывается геотекстилем и через отверстия попадает в трубу, по которой отводится за пределы террасы. Геотекстиль препятствует попаданию в дренажную трубу грунта или песка, предохраняя тем самым систему от замуливания.

Еще один немаловажный момент, касающийся разрушительного воздействия воды

В целях предотвращения разрушения кладки в монолитной подпорной стене необходимо установить козырек, чтобы не допустить попадание в швы кладки атмосферной воды. Замерзнув в зимний период, эта влага приводит к разрушению шва. На неровных участках для отвода воды делается водоотводный желоб из-за тыльной грани стены.

Самые популярные материалы для подпорной стены

Элемент подпорной стенки из мешков с песком.

 

Любой материал, применяемый в возведении подпорных стен, по разному влияет на их механические свойства и имеет разнообразный декоративный вид.

Бетон — материал, который наиболее часто встречается в возведении высоких защитных сооружений. Высокая прочность и надежность стройматериала является основной причиной его популярности. Здесь существует 2 варианта строительства стен:

1. Способом заливки в опалубку.
2. Приобрести отдельные блоки или полностью готовые модули стены.

Однако в них есть и свой минус — они выглядят однообразно. В связи с этим их стараются декорировать различными материалами (дикий камень, галька, керамическая плитка и т.п.) и иногда декоративными растениями. Разнообразные лианы (пример: плющ, девичий виноград, кампсис, глициния и т.п.) или или вставки из цветочных горшков с ампельными растениями прекрасно смотрятся на стенах.

Требования к материалам

Монолитные тонкостенные железобетонные конструкции изготавливаются из бетона марки В10-В15, а сборные конструкции из бетона В15 — В30.

Декоративная облицовка из природного камня

Из-за вынужденной подборки строительных элементов технология изготовления подпорных стен из природного камня наиболее сложная и трудоемкая. Но у нее есть положительная сторона: каменная кладка смотрится вполне декоративно и служит эффектным украшением приусадебного участка.

Для кладки используется бут, марки не ниже М150, раствор для кладки не ниже М50.

Кирпич — это тоже довольно распространенный строительный материал для изготовления подпорных стен. Хорошая кирпичная кладка, выполненная из качественных материалов, по прочности не уступает каменной.