Устройство подпорных стен

Инженерное сооружение для удержания массива грунта от сползания и обрушения на крутых склонах, откосах, впадинах, холмах, оврагах и других уклонах рельефа, – подпорная стена является популярной конструкцией как при строительстве гаража на наклонной поверхности, так и при террасировании земельного участка. Поэтому тем, кто планирует возведение гаража в условиях, когда угол наклона плоскости составляет более 80º, необходимо изучить, что такое подпорные стены, как они проектируются и обустраиваются, а также учесть возможности зонирования пространства и варианты украшения ландшафта при помощи защитного «бастиона».

Подпорные стены и их разновидности

В широком понятии конструкция подпорных стен служит не только для решения технических задач, но и для реализации художественно-декоративных функций. Поскольку инженерное сооружение является составной частью ландшафта, то защитная конструкция может служить для организации пространства и является важным архитектурно-планировочным элементом дизайна участка. Все виды инженерных сооружений, в зависимости от назначения, разделяются на 2 группы:

  1. Укрепительные предназначены для предотвращения сползания и обрушения грунта и позволяют решить инженерно-технические задачи. Устройство подпорных стен в виде защитного «бастиона» выполняется на подвижных и слабых грунтах с использованием метода формирования искусственных террас. Укрепительные инженерные сооружения подойдут даже для участков с малой крутизной склона (3-8%) и используются как при возведении гаража, так и малых архитектурных форм или элементов садово-паркового ландшафта.
  2. Декоративная подпорная стена является архитектурно-художественным элементом ландшафтного дизайна и может устраиваться как на участках с небольшим уклоном, так и на крутых склонах или ровных участках. При обустройстве такой стены главное – правильно использовать естественный рельеф местности.

Популярная область применения декоративных стен – устройство детских, спортивных, видовых площадок и парковых дорожек. Устройство подпорных стенУкрепительные устраиваются там, где необходимо предупредить образование оползней (берег озера, реки, пруда), рядом с оврагами или в условиях, когда грунт сползает постоянно при таянии снега или после небольшого дождя. На практике проектирование подпорных стен любого вида обязательно на всех участках с уклоном от 8%. Классификация инженерных сооружений выполняется по нескольким признакам:

  1. По схеме работы:
    • контрфорсная консольная подпорная стена;
    • сводчатая;
    • ленточная.
    • верховые;
    • низовые.
    • связанные с сооружениями;
    • отдельно стоящие;
    • гидротехнические;
    • не подверженные давлению воды.
    • монолитные из отдельных звеньев в форме уголкового профиля, бутобетона, армированного бетона;
    • сборные из кирпича, камня, дерева, прочих стройматериалов.
    • массивные (блочные, монолитные);
    • полумассивные;
    • тонкоэлементные (угловые анкерные, консольные и контрфорсные).
  1. По расположению:
  1. По характеру работы:
  1. По материалу:
    • габионные;
    • железобетонные;
    • бутобетонные;
    • готовые заводские подпорные стены из бетона;
    • бутовые;
    • деревянные;
    • кирпичные;
    • металлические.
  1. По способу возведения:
  1. По принципу работы:

Массивные возводят, в основном, из бута, бетона и кирпича. Устойчивость сооружения на опрокидывание и сдвиг обеспечивается весом конструкции. Оптимальная толщина массивной подпорной стены зависит от типа грунта и высоты инженерного сооружения и проектируется по принципу: чем мягче почва и выше сооружение, тем шире защитный «бастион». Устойчивость полумассивных стен обеспечивается и весом грунта, и собственным весом. Классический вариант полумассивной стены – сооружение из армированного бетона.

Устройство тонких подпорных стен в большинстве случаев – это конструкции из железобетонных плит, связанных между собой. Устойчивость инженерного сооружения обеспечивается, в основном, весом грунта и лишь незначительной степени – собственным весом. При выборе тонкой стены необходимо учесть, что если толщина подпорки из железобетона составляет 10 см, то рекомендуется выбрать особую конструкцию: удлиненную часть направить в сторону насыпи, а наземную жестко зафиксировать в подземной части.

Конструктивные элементы подпорной стены

Все инженерные сооружения, независимо от назначения конструкции и материала, состоят из одинаковых конструктивных элементов. Поэтому самостоятельное проектирование подпорных стен и стен подвалов выполняется по принципу создания общего «костяка», а тип конструкции подбирается с учетом разной степени воздействия постоянных сил, которые пытаются опрокинуть и сдвинуть опору:

  • давление грунта засыпки;
  • собственный вес;
  • силы сцепление или трения;
  • нагрузки от находящихся на стене масс.

Идеальный вариант выбора типа сооружения и материалов – конкретные конструкции с детализацией элементов, выполненные специалистами. Бюджетный – самостоятельное проектирование подпорных стен и стен подвалов с определением типа конструкции и геометрических размеров: ширины, высоты, длины, количества стенок. Для самостоятельного планирования необходимо рассчитать основные конструктивные элементы:

  • тело в виде наземной части, которая воспринимает давление грунта;
  • дренаж и водоотвод обеспечивают долговечность и прочность конструкции;
  • фундамент в виде подземной части, которая компенсирует давление грунта.

Внутренняя сторона наземной части соприкасается с грунтом, а открытая лицевая может быть различной формы (косой, ровной) в зависимости от эстетических задач. Популярные варианты декора лицевой части – искусственный, натуральный камень, облицовочный кирпич, гранит, плитка, декоративные бетонные блоки, деревянный брус. Тем, кто планирует подчеркнуть респектабельность и создать эксклюзивный декор, подойдет мраморная плитка.

Особенности проектирования

При проектировании инженерного сооружения необходимо учесть, что давление грунта на подпорную стену при вымывании, усадке, неоднородной плотности засыпки может привести к навалу конструкции на грунт, особенно при возведении высоких стен. Кроме того, все силы, постоянно воздействующие на сооружение, условно разделены на «друзей», которые помогают удерживать грунт и обеспечивают устойчивость, и «врагов», пытающихся сдвинуть конструкцию.

К «друзьям» относятся силы нагрузки от масс, находящихся в стене, давления грунта на фундамент и стенку, собственного веса, сцепления и трения. К «врагам» — сила давления грунта засыпки, находящегося за стенкой. Кроме того, перед тем как сделать подпорную стену обязательно учесть уровень промерзания грунта и грунтовых вод (УГВ). Благоприятными геологическими условиями являются:

  • низкий УГВ 1-1,5 м;
  • уровень промерзания не ниже 1,5 м.

Для создания устойчивого инженерного сооружения обязательно учесть тип грунта и выполнять расчет глубины фундамента подпорной стены по принципу: чем неустойчивее и мягче почва, тем глубже заложение основы. При самостоятельном расчете можно учесть примеры, принятые в строительной практике, в виде соотношения глубины основы к высоте сооружения:

  • 1/4 для глинистого плотного грунта;
  • 1/3 для почвы средней рыхлости;
  • 1/2 для рыхлого и мягкого грунта.

При расчете наземной части необходимо учесть, что оптимальная высота составляет 1,4 м, а для возведения более высокой монолитной конструкции подпорной стены желательно привлечь специалистов. Проектирование подпорных стенСвязано это с тем, что к массивным сооружениям высотой более 1,4 м не подойдет стандартный алгоритм расчетов. Поэтому заниматься расчетом конструкции высоких подпорных стен с использованием популярных программ специалисты не рекомендуют, так как потребуется выполнение сложной детализации элементов.

При выборе типа конструкции (по принципу работы) необходимо помнить, что тонкие сооружения из-за небольшой толщины не могут надежно противостоять напору грунта. Универсальный вариант – уравновешивание сил при выборе консольных конструкций, где удлиненная часть направляется в сторону насыпи и работает, как противовес. В зависимости от способа крепления, консольные конструкции классифицируются на несколько видов:

  • анкерная консольная подпорная стена с соединением плит клинковым или шарнирным способом (анкерные связи);
  • контрфорсная из наземной, фундаментной плит и контрфорса, который принимает часть давления грунта на стену;
  • уголковая консольная подпорная стена из 2-х плит, которые жестко соединены между собой. Популярный прием соединения подземной и наземной частей сборных стен – петельный или с помощью выемки. При выборе монолитного сооружения обязательно выполнить расчет армирования подпорных стен и обеспечить тесную связь перпендикулярных плит.

Преимущество массивных сооружений – надежность, так как давление грунта «гасится» за счет веса конструкции. Однако подпорные стены из бетона желательно армировать, а процесс возведения сооружения будет трудоемким и длительным. Хотя можно воспользоваться дополнительными способами укрепления массивной стены:

  1. сделать внутреннюю поверхность неровной;
  2. сформировать выступы;
  3. при возведении внешней поверхности предусмотреть наклон в направлении склона.
  4. Для использования такой методики необходимо определить угол природного откоса (j) и рассчитать наклон, воспользовавшись формулой: F=450-j/2. Если выполняется проектирование подпорных стен из кирпича, то для дополнительного укрепления сооружения кладку внутренней поверхности выпячивают внутрь. Универсальным решением для самостроя является использование УПС – унифицированных стеновых панелей. В таком случае необходимо запроектировать часть фундаментной плиты из бетона, использовать для верхней арматуры сварное соединение, а для нижней – стыковку внахлест.

    Особенности выбора материалов

    Лидер популярности при возведении гаража – бетон – отдельные блоки, готовые модули или вылитые самостоятельно. Преимущество материала – тяжесть и прочность, что обеспечивает высокую устойчивость инженерного сооружения. Однако с эстетической точки зрения однообразная бетонная поверхность не украшает ландшафт. Поэтому для того, чтобы гармонично вписать сооружение в существующий стиль, необходимо или предусмотреть декоративную отделку, или выбрать другие стройматериалы для устройства подпорных стен:

  5. бутобетон подойдет для местности, богатой на плоский булыжник. Для устройства защитного сооружения рекомендуется использовать материал, соответствующий по прочности М150. Основное преимущество бутобетона – отсутствие трудоемкого процесса армирования при высокой устойчивости конструкции противоборствующим силам. Единственное неудобство – необходимость правильно выбрать материал (ширина камня=1/3 ширины конструкции) и изучить особенности возведения сооружений из бутобетона. Главное условие качественной кладки – оставлять 3 см зазора по краям стены и ограничить ширину 0,6 м;
  6. каменная кладка подпорных стен – самый красивый вариант сооружения, но связан с трудоемким способом возведения, так как потребуется подгонка изделий под рабочие размеры. Строительство подпорной стенкиПредпочтительные породы – кварцит, базальт, прочие твердых сортов. Главное условие каменной кладки – соблюдать перевязку угловых элементов в пределах 15 см, рядов – от 10 см, а также учесть, что, как и при выборе бутобетона, ширина подпорной стены из камня рекомендуется в пределах 0,6 м;
  7. кирпич – дорогостоящее решение для строительства подпорной стенки гаража, при выборе которого необходимо изучить вид кладки подпорных стен и схемы. Преимущество популярного материала – наличие полной расшифровки схем кладки, количества рядов и расхода материала практически под любую высоту. Поэтому для строительства сооружения с эффектной фактурой кирпичной кладки потребуется только аккуратность в работе и точное соблюдение рекомендаций;
  8. строительство подпорных стен из дерева гармонично дополнит любой ландшафт, но для влажного климата является самой слабой защитой на 1-2 сезона. Основное преимущество деревянной подпорной стены – простой и быстрый монтаж относится только к возведению конструкции из бревен одинакового сечения. В таком случае предстоит обработать горячим битумом наконечники, вкопать бревна на нужную глубину плотным рядом и соединить все вертикальные элементы проволокой или гвоздями. После монтажа деревянного «щита» необходимо зацементировать основу. Если планируется горизонтальная кладка бревен, то от исполнителя потребуются уверенные навыки плотника для устройства пазов, которые обеспечат плотное соединение отдельных элементов.

Универсальным решением для укрепления откосов и склонов является устройство габионных стен как альтернатива дорогостоящим железобетонным и бетонным конструкциям. Проволочные контейнеры можно установить без фундамента и заполнить галькой, гравием или щебнем. Основное преимущество габиона – гармоничное дополнение ландшафта, если засеять стенку дикорастущими растениями, увеличение прочностных свойств в процессе эксплуатации и отсутствие деформаций сооружения при проседании грунта.

Подпорная стена из бетона

Оптимальный вариант строительства вертикальных подпорных стен своими руками – монолитная конструкция, когда тело и фундамент выполняются по классической технологии с использованием опалубки. Для ускорения процесса строительства можно выбрать готовые модули и установить на выбранное место, хотя такой вариант более дорогой за счет аренды грузоподъемной техники и стоимости доставки заводских изделий.

При выборе популярного материала обязательно выполнить армирование подпорных стен из бетона с учетом опасных точек напряжения:Подпорная стена из бетона

  • линия соединения тела и фундамента;
  • верх фундамента.

В точках напряжения обязательно увеличить плотность каркаса и правильно укрепить конструкцию. Главное условие правильного армирования – противостоять изгибу. Для этого необходимо разместить главную арматуру в вертикальной плоскости, а поперечные прутья – строго перпендикулярно основным. Кроме того, важно соблюдать шаг арматуры в зависимости от толщины стены:

  • до 25 см при толщине от 25 см;
  • до 15 см при толщине 15-25 см;
  • 25 см для поперечных прутьев.

Для создания оригинального сооружения, которое не только обеспечит реализацию технических задач, но и украсит ландшафт, можно запроектировать различные формы стен. Самые простые – и правильные: трапециевидная, прямоугольная, прочие. При реализации сложных дизайнерских решений используются произвольные формы дуги, волны и ломаные линии. Кроме того, важным этапом работ по устройству бетонного сооружения является устройство закрытой дренажной системы, которая защитит материал от разрушительного воздействия влаги.