Подпорные железобетонные стены

Подпорные сооружения, задача которых нести и сдерживать большие нагрузки, нуждаются в тщательном проектировании и монтаже. Помимо классических железобетонных подпорных конструкций наша компания предлагает высокотехнологические пластиковые и композитные шпунтовые сваи для реализации подпорных стен при больших высотах.

В компании "ЕВРАЗИЯ ЭКСПЕРТСТРОЙ" работают специалисты высокого класса по монолитно-каркасным конструкциям с большим опытом проведения работ в прибрежных зонах.

Конструктивные решения подпорных стен

Подпорные стены являются одним из важнейших видов инженерных сооружений, широко применяющихся в гидротехническом, промышленном, гражданском, дорожном и железнодорожном строительстве, а также в гор­ном деле. Они являются важнейшим элементом шлюзов, рыбопропускных и рыбозащитных сооружений, служат в качестве берегоукрепительных со­оружений, используются для крепления котлованов, траншей, устройства водовыпусков, ограждений, искусственных водоемов, противооползневых конструкций, стенок быстротоков, водобойных колодцев.

Подпорными стенами называются сооружения, предназначенные для ограждения грунта или сыпучих тел от обрушения.

Подпорные стены находят чрезвычайно большое и разнообразное примене­ние в строительстве. Подпорные стены делят: на стены, поддерживающие насыпи; стены, ограждающие выемки; стены для укрепления берегов рек, морей и т.п.

Подпорные стены делят:

• по расположению - на низовые, верховые;
• по статической схеме работы - на ленточные, контрфорсные, сводча­тые;
• по характеру работы - на отдельно стоящие и на связанные с примы­кающими сооружениями. Кроме того, следует различать подпорные стены, не подвергающиеся давлению воды, и гидротехнические;
• по высоте - на низкие (высотой до 10 м), средние (высотой от 10 до 20 м) и высокие (высотой более 20 м);
• по материалу - на железобетонные, бетонные, бутобетонные, буто­вые, кирпичные, деревянные или металлические.

По принципу работы различают подпорные стены:

Массивные (рис. 1.1, а), устойчивость которых обеспечивается в основ­ном их собственным весом, и материал (бетон, бутовая или кирпичная кладка) испытывает преимущественно сжимающие напряжения.

Полумассивные (рис. 1.1, б), устойчивость которых обеспечивается как собственным весом стенки, так и весом грунта, лежащего на фундаментной плите. Такие стены обычно представляют собой конструкцию из армиро­ванного бетона, в которой растягивающие усилия воспринимаются сталь­ной арматурой.

Тонкоэлементные (рис. 1.1, в) обычно состоят из связанных друг с дру­гом железобетонных плит. Устойчивость стен этого типа обеспечивается в основном весом грунта над фундаментной плитой и лишь в небольшой сте­пени собственным весом.

Рис. 1.1. Виды подпорных стен: а - массивная нсармированная; б - полумассивная; армированная; в - тонкоэлементная; г - тонкая

Тонкие (рис. 1.1, г), устойчивость которых обеспечивается защемлением их в основание. Для уменьшения глубины заложения стенок, а также для повышения их жесткости применяются анкеры.

Массивные, полумассивные, тонкоэлементные подпорные стены в отли­чие от тонких можно отнести к категории гравитационных.

В зависимости от наклона задней грани можно разделить подпорные стены на крутые, пологие и лежачие. При этом крутые стены могут иметь прямой или обратной уклон.

По способу возведения подпорных стен различают монолитные и сборные.

Монолитные железобетонные подпорные стены, как правило, делаются уголкового профиля и могут быть консольными (рис. 1.2, а) или контр-форсными (рис. 1.2, б).

Подпорные стенки уголкового профиля изготавливают в виде отдельных звеньев на заводах железобетонных изделий, а затем транспортируют к месту возведения. Они бывают консольными и контрфорсными.

Консольные, или безреберные, выполняются из вертикальной ограж­дающей стены и фундаментной плиты. Все элементы безреберной стенки работают на изгиб. Армируются они либо отдельными стержнями, либо сварными сетками и каркасами.

Контрфорсные, или ребристые, подпорные стенки представляют собой конструкцию, состоящую из двух основных элементов - вертикальных контрфорсов, установленных на некотором расстоянии друг от друга, и опирающихся на них железобетонных плит. Давление грунта воспринима­ется плитами и передается на контрфорсы. Такие стенки могут быть как цельносборными, так и сборно-монолитными. В последнем случае столбы-контрфорсы выполняют на месте строительства. Для устройства набереж­ных небольшой высоты применяются стены, в которых роль контрфорсов выполняют железобетонные сваи, связываемые поверху железобетонной насадкой. Сборные железобетонные плиты выполняются в виде закладных досок. При увеличении расстояния между контрфорсами увеличиваются длина и расчетный пролет горизонтальных элементов. В этом случае при­меняют ребристые плиты П-образного поперечного сечения. Вместо верти­кальных столбов-контрфорсов могут применяться устанавливаемые на фундамент рамы различного очертания.

Основным лимитирующим фактором при изготовлении звеньев ребри­стых уголковых стен является грузоподъемность монтажно-строительных средств. Уже при небольшой высоте эти стенки становятся тяжелыми и неудобными для монтажа. Кроме того, они более сложны в изготовлении, чем безреберные, однако по сравнению с последними имеют меньшие раз­меры сечений элементов и требуют меньшего расхода железобетона. Для упрощения транспортно-монтажных операций их приходиться делить на монтажные элементы.

Их устойчивость обеспечивается в основном весом грунта, расположен­ного над фундаментной плитой и создающего момент, противоположный моменту от бокового давления земли.

Сборные подпорные стены чаще всего выполняются из железобетонных элементов, изготавливаемых в заводских условиях (рис. 1.3). В практике строительства применяются сборные подпорные стены из пустотелых ящи­ков, ряжевые и т.д.

При строительстве речных и морских портов для возведения подпорных стенок используют пустотелые железобетонные ящики, опуская их в про­ектное положение непосредственно с воды и загружая затем песком. Свер­ху такая стена укрепляется стенкой-кордоном небольшой высоты. Железо­бетонные пустотелые ящики изготавливают не на всю высоту стенки, чтобы повысить их транспортабельность.

Ряжевые стены собираются из отдельных продольных и поперечных эле­ментов. Поперечные элементы являются связями между продольными балка­ми. В простейшем случае сборные железобетонные брусья укладываются в виде клетки. Полученные таким образом ячейки в дальнейшем заполняются фунтом или камнем. Образованный массив способен воспринимать как верти­кальное давление от полезной нагрузки, так и горизонтальное давление грунта. Ряжевые стенки обладают рядом достоинств, основным из которых является простота сборки и скорость возведения. Кроме того, они допускают осадку грунта без разрушения конструкции, что очень важно при наличии в основании слабых просадочных грунтов.

Применяется большое количество сборных стенок комбинированного типа. Например, стенки, состоящие из железобетонных свай, сборной желе­зобетонной плиты ростверка и железобетонной стенки уголкового профиля, устанавливаемой на эту плиту.

Фундаменты подпорных стен по степени их заглубления могут быть подразделены на два основных типа - неглубокого и глубокого заложения.

Подпорные стены могут быть возведены на естественном основании, на искусственном основании или на сваях.

Характерная конструктивная особенность подпорных стен заключается в их большой протяженности по сравнению с другими размерами. Их coоружение требует больших материальных затрат, поэтому важнейшей зада­чей в области проектирования подпорных конструкций является изыскание рациональных типов подпорных стен для различных условий сооружения и эксплуатации.

С точки зрения затрат материалов при прочих равных условиях З.В. Цагарели  предлагает разделять конструкции подпорных стен на эффективные, относительно эффективные и неэффективные. К эффектив­ным относятся такие конструкции, в которых одновременно достигается использование грунта засыпки для повышения общей устойчивости соору­жения и уменьшения бокового давления грунта на стену. В относительно эффективных конструкциях обеспечивается достижение только одной из указанных целей: либо уменьшение давления грунта на стену, либо только использование засыпки для увеличения устойчивости сооружения. Неэф­фективные - такие конструкции, общая устойчивость которых обеспечи­вается только весом кладки, снижения давления грунта не происходит.

Из конструктивных приемов, применяемых для увеличения устойчиво­сти подпорных стен на сдвиг в основании сооружения, могут быть названы: повышение шероховатости основания, устройство зуба в подошве стены, устройство обратного наклона подошвы стен, применение свайного основа­ния, замена грунта в основании стены. Для уменьшения давления грунта на стену может применяться устройство засыпки из грунтов с большим углом внутреннего трения, каменная отсыпка, а также закладка в призму сползания легких пустотелых элементов. Перечисленные мероприятия являются уни­версальными в том смысле, что они могут быть применены к любым видам подпорных стен. Достижение указанных целей также может осуществляться за счет формы ограждающей конструкции подпорной стены.

Распространенным конструктивным решением, большая заслуга в раз­работке которого принадлежит З.В. Цагарели, является применение разгру­зочной площадки. Площадки могут быть плоскими или сводчатыми. Они позволяют включить вес грунта над площадкой в работу на устойчивость и уменьшить давление грунта на нижнюю часть стены (рис. 1.4).

Появились предложения по использованию новых конструкций мри строительстве подпорных стен, основным несущим элементом которых являются гибкие оболочки из стеклопластика (рис. 1.5).

Весьма перспективным направлением является применение гибких оболочек в качестве разгружающих устройств от бокового давления грунта или другого сыпучего материала на сооружения при строительстве временных быстровозводимых сооружений.

Подпорные сооружения