Введение
Искусственная стена, используемая для поддержания грунта между двумя разными отметками высоты. Подпорные стены – это относительно жёсткие конструкции, предназначенные для удержания грунта с боковой стороны, позволяющие удерживать его на разных уровнях. Они создаются для стабилизации грунта на уклоне, который он не смог бы сохранить естественным образом (обычно это крутой, почти вертикальный или вертикальный уклон). Подпорные стены применяются для ограничения грунта между двумя различными отметками высоты, часто в районах с неудобно крутым рельефом, где необходимо существенно изменить ландшафт и спроектировать его для конкретных целей, таких как террасное земледелие или дорожные эстакады. Подпорная стена, удерживающая грунт с одной стороны и воду – с другой, называется подпорной морской стеной или волноломом.
Retaining walls are relatively rigid walls used for supporting soil laterally so that it can be retained at different levels on the two sides. Retaining walls are structures designed to restrain soil to a slope that it would not naturally keep to (typically a steep, near vertical or vertical slope). They are used to bound soils between two different elevations often in areas of inconveniently steep terrain in areas where the landscape needs to be shaped severely and engineered for more specific purposes like hillside farming or roadway overpasses. A retaining wall that retains soil on the backside and water on the frontside is called a seawall or a bulkhead.
Определение
Подпорная стена предназначена для удержания на месте массы земли или аналогичного материала, например, края террасы или выемки. Конструкция создается для сопротивления боковому давлению грунта при желаемом изменении высоты рельефа, превышающем угол естественного откоса грунта. Подвальная стена является одним из видов подпорных стен; однако, этот термин обычно относится к консольной подпорной стене – отдельно стоящей конструкции без боковой опоры в верхней части. Такие стены консольно выступают из фундамента и возвышаются над уровнем земли с одной стороны, удерживая более высокий уровень с противоположной. Стены должны выдерживать боковое давление, создаваемое рыхлыми грунтами или, в некоторых случаях, давлением воды. Каждая подпорная стена поддерживает "клин" грунта. Клин определяется как грунт, простирающийся за плоскость возможного сдвига для данного типа грунта на участке, и может быть рассчитан при известном угле внутреннего трения грунта. С увеличением отступа стены размер сдвигающегося клина уменьшается. Это снижение уменьшает давление на подпорную стену. Наиболее важным фактором при правильном проектировании и строительстве подпорных стен является выявление и нейтрализация тенденции удерживаемого материала к смещению вниз по склону под действием силы тяжести. Это создает боковое давление грунта на стену, которое зависит от угла внутреннего трения (phi) и сцепления (c) удерживаемого материала, а также от направления и величины перемещения, испытываемого удерживающей конструкцией. Боковое давление грунта равно нулю в верхней части стены и – в однородном грунте – пропорционально увеличивается до максимального значения на самой большой глубине. Давление грунта может опрокинуть или сдвинуть стену, если это не будет учтено при проектировании. Кроме того, любые грунтовые воды за стеной, не отводимые дренажной системой, создают гидростатическое давление на стену. Общее давление или упор можно считать действующим на одной трети от нижней глубины для участков одинаковой высоты. Важно обеспечить надлежащий дренаж за стеной для ограничения давления до проектного значения. Дренажные материалы снижают или устраняют гидростатическое давление и повышают устойчивость грунта за стеной. Сухие каменные подпорные стены обычно самодренажные. Например, Международный строительный кодекс требует, чтобы подпорные стены проектировались с обеспечением устойчивости против опрокидывания, сдвига, чрезмерного давления на фундамент и поднятия грунтовых вод, а также с коэффициентом запаса прочности 1,5 против бокового сдвига и опрокидывания.
Гравитация
Гравитационные стены удерживают давление сзади за счет своей массы (камень, бетон или другой тяжелый материал) и могут иметь наклон назад ("откос"), чтобы повысить устойчивость, отклоняясь в сторону удерживаемого грунта. Для невысоких ландшафтных стен их часто строят из камня без раствора или из сегментных бетонных блоков (элементов каменной кладки). Сухие гравитационные стены обладают некоторой гибкостью и не требуют жесткого фундамента. Их можно возводить на небольшую высоту без использования дополнительных материалов, а для повышения прочности и устойчивости добавляют бетон. В начале 20-го века более высокие подпорные стены часто представляли собой гравитационные стены, построенные из массивных блоков бетона или камня. Сегодня более высокие подпорные стены все чаще строят как композитные гравитационные стены, например, с использованием геосинтетических материалов, таких как геоячейки для укрепления грунта, или с предварительно изготовленными облицовочными панелями; габионов (стальные сетчатые корзины, заполненные камнями); стен из блоков (конструкции, собранные в стиле бревенчатой избы из предварительно изготовленного бетона или дерева и заполненные гранулированным материалом).
Крантилеверные
Подпорные стены консольного типа изготавливаются из внутреннего стебля из сталебетонной конструкции, заливаемой непосредственно на месте, или из кладки с раствором (часто в форме перевернутой Т). Эти стены передают нагрузку консольно (подобно балке) на массивный конструктивный фундамент, преобразуя горизонтальное давление грунта за стеной в вертикальное давление на грунт под ней. Иногда консольные стены укрепляют с лицевой стороны контрфорсами или добавляют контрфорсы с тыльной стороны для повышения их прочности при больших нагрузках. Контрфорсы – это короткие откосные стены, расположенные под прямым углом к основной плоскости стены. Для этих стен требуются жесткие бетонные фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания грунта. Этот тип стены требует значительно меньше материала, чем традиционная гравитационная стена.
Диафрагма
Диафрагменные стены — это тип ограждающих конструкций, которые обладают высокой жесткостью и обычно являются водонепроницаемыми. Диафрагменные стены – дорогостоящее решение, но они позволяют сэкономить время и место, поэтому широко применяются при строительстве в городских условиях.
Складывание листов
Стены из шпунта обычно используются в слабых грунтах и ограниченном пространстве. Шпунтовые стены забиваются в грунт и состоят из различных материалов, включая сталь, винил, алюминий, стекловолокно или деревянные планки. Для приблизительной оценки обычно 1/3 материала остается над землей, а 2/3 – под землей, однако это соотношение может меняться в зависимости от условий окружающей среды. Более высокие шпунтовые стены требуют анкерного крепления, или "мертвый якорь", размещаемого в грунте на некотором расстоянии позади лицевой поверхности стены и соединяемого со стеной, как правило, тросом или стержнем. Анкеры располагаются за потенциальной плоскостью обрушения в грунте.
Скучный кусок
Стены из буроинъекционных свай возводятся путем устройства последовательности буроинъекционных свай с последующим удалением излишнего грунта. В зависимости от проекта, конструкция стены из буроинъекционных свай может включать в себя ряд грунтовых анкеров, армирующие балки, мероприятия по улучшению грунта и слой торкретбетона. Данная технология строительства обычно применяется в случаях, когда применение шпунтового ограждения является допустимым решением, но когда уровни вибрации или шума, создаваемые забивным колом, являются неприемлемыми.
Закрепленные
Крепленная опорная стена может быть построена в любом из вышеупомянутых стилей, но также обеспечивает дополнительную прочность за счет использования кабелей или других анкеров, закрепленных в грунте или скале позади стены. Обычно анкеры устанавливаются в грунт бурением, после чего расширяются на конце кабеля либо механическим способом, либо, чаще, путем инъекции бетона под давлением, который расширяется, образуя утолщение в грунте. Этот технически сложный метод особенно полезен при высоких нагрузках или когда требуется сделать стену тонкой, поскольку в противном случае она была бы недостаточно прочной.
Зажигание почвы
Закрепление грунта — это технология, при которой откосы, выемки или подпорные стены укрепляются путем введения относительно тонких элементов, как правило, стальных арматурных стержней. Стержни обычно устанавливаются в предварительно пробуренное отверстие, а затем фиксируются цементным раствором или бурятся и фиксируются раствором одновременно. Обычно они устанавливаются ненатяжными с небольшим наклоном вниз. На поверхности может использоваться жесткое или гибкое покрытие (часто набрызг-бетон) или отдельные головки анкеров.
Укрепленные почвой
Существует несколько систем, которые не ограничиваются только стеной, а снижают давление грунта, непосредственно воздействующее на стену. Обычно они используются в сочетании с одним из других типов стен, хотя некоторые могут применять их исключительно как облицовку, то есть в декоративных целях.
Оши для габиона
Этот тип укрепления грунта, часто применяемый и без внешней подпорной стенки, состоит из "коробов" из металлической сетки, которые заполняются крупнообломочным камнем или другим материалом. Сетчатые контейнеры снижают внутренние перемещения и напряжения, а также уменьшают эрозионное воздействие. Габионные конструкции – это водопроницаемые подпорные сооружения, поэтому их часто возводят в местах с высоким уровнем грунтовых вод. Однако управление и контроль грунтовых вод внутри и вокруг любых подпорных стен имеют важное значение.
Механическая стабилизация
Механически стабилизированная земля, также называемая МСЕ, представляет собой грунт, устроенный с использованием искусственного армирования в виде слоистых горизонтальных матов (геосинтетических материалов), закрепленных на концах. Эти маты обеспечивают дополнительное внутреннее сопротивление сдвигу, превышающее сопротивление простых гравитационных подпорных стен. В качестве альтернативы могут использоваться стальные ленты, также укладываемые слоями. Для удержания слоев и обеспечения их совместной работы, данный тип укрепления грунта обычно требует устройства внешней облицовки (сегментных подпорных стен – СРС). Лицевая поверхность стены часто выполняется из сборных железобетонных элементов. Внешние ячейки облицовки стены могут быть засажены растительностью для создания зеленой стены.