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».
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:
Популярная область применения декоративных стен – устройство детских, спортивных, видовых площадок и парковых дорожек. Укрепительные 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:
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.
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:
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:
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.
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:
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:
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. Связано 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:
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:
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.
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:
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.
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:
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:
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.