Подпорная стена -Retaining wall

Каменная подпорная стена гравитационного типа

Подпорные стены представляют собой относительно жесткие стены, используемые для боковой поддержки грунта, чтобы его можно было удерживать на разных уровнях с двух сторон. Подпорные стены - это конструкции, предназначенные для удержания почвы на склоне, которому она не будет соответствовать естественным образом (обычно это крутой, почти вертикальный или вертикальный склон). Они используются для связывания почв между двумя разными возвышенностями, часто на участках местности с нежелательными склонами или в районах, где ландшафт необходимо строго формировать и проектировать для более конкретных целей, таких как сельское хозяйство на склонах холмов или эстакады дорог. Подпорная стенка, удерживающая грунт с тыльной стороны и воду с лицевой, называется дамбой или переборкой.

Определение

Стена для удержания на месте массы земли или чего-либо подобного, например, на краю террасы или котлована. Подпорная стенка представляет собой конструкцию, спроектированную и построенную таким образом, чтобы противостоять боковому давлению грунта при желаемом изменении высоты грунта, которое превышает угол естественного откоса грунта.

Стена подвала, таким образом, является одним из видов подпорной стены. Но термин обычно относится к консольной подпорной стене, которая представляет собой отдельно стоящую конструкцию без боковой поддержки наверху. Они консольно закреплены на опоре и возвышаются над уровнем земли с одной стороны, чтобы сохранить более высокий уровень на противоположной стороне. Стены должны выдерживать боковое давление, создаваемое рыхлым грунтом, или, в некоторых случаях, давление воды .

Терминология подпорной стены.jpg

Каждая подпорная стена поддерживает «клин» грунта . Клин определяется как грунт, который выходит за пределы плоскости разрушения типа грунта, присутствующего на участке стены, и может быть рассчитан, если известен угол трения грунта . По мере увеличения отступа стены размер скользящего клина уменьшается. Это уменьшение снижает давление на подпорную стенку.

Наиболее важным соображением при правильном проектировании и установке подпорных стенок является распознавание и противодействие тенденции удерживаемого материала перемещаться вниз по склону под действием силы тяжести . Это создает боковое давление грунта за стеной, которое зависит от угла внутреннего трения (phi) и когезионной прочности (c) удерживаемого материала, а также от направления и величины перемещения, которому подвергается подпорная конструкция.

Боковое давление грунта равно нулю в верхней части стены и в однородном грунте увеличивается пропорционально до максимального значения на самой низкой глубине. Давление грунта толкнет стену вперед или опрокинет ее, если не принять должных мер. Кроме того, любые грунтовые воды за стеной, которые не отводятся дренажной системой, вызывают гидростатическое давление на стену. Можно предположить, что общее давление или тяга действует на одну треть от наименьшей глубины для продольных участков одинаковой высоты.

Важно иметь надлежащий дренаж за стеной, чтобы ограничить давление проектным значением стены. Дренажные материалы уменьшат или устранят гидростатическое давление и улучшат устойчивость материала за стеной. Подпорные стены из сухого камня обычно самодренируются .

Например, Международный строительный кодекс требует, чтобы подпорные стены были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить устойчивость к опрокидыванию, скольжению, чрезмерному давлению фундамента и подъему воды; и чтобы они были рассчитаны на коэффициент безопасности 1,5 против бокового скольжения и опрокидывания.

Типы

Различные типы подпорных стен

Сила тяжести

Типы конструкций гравитационных подпорных стен
Пример стены в детской кроватке

Гравитационные стены зависят от их массы (камень, бетон или другой тяжелый материал), чтобы противостоять давлению сзади, и могут иметь «жидкое» отступление для повышения устойчивости за счет наклона назад к удерживаемой почве. Для коротких стен озеленения их часто делают из камня без раствора или сегментных бетонных блоков (каменных блоков). Гравитационные стены из сухого штабеля несколько гибкие и не требуют жесткого основания.

Ранее в 20 веке более высокие подпорные стены часто представляли собой гравитационные стены, сделанные из больших масс бетона или камня. Сегодня более высокие подпорные стены все чаще строятся в виде композитных гравитационных стен, таких как: геосинтетические материалы, такие как ячеистые геоячейки, удерживающие землю, или с облицовкой из сборного железобетона; габионы (уложенные друг на друга корзины из стальной проволоки, заполненные камнями); каркасные стены (ячейки, построенные в стиле сруба из сборного железобетона или бруса и заполненные сыпучим материалом).

Консольный

Консольные подпорные стены состоят из внутреннего стержня из армированного сталью, монолитного бетона или кирпичной кладки (часто в форме перевернутой буквы Т). Эти стены консольно нагружаются (как балка ) на большую структурную основу, преобразуя горизонтальное давление из-за стены в вертикальное давление на землю под ней. Иногда консольные стены укреплены спереди или имеют контрфорс сзади, чтобы повысить их прочность, выдерживая высокие нагрузки. Контрфорсы представляют собой короткие боковые стены , расположенные под прямым углом к ​​основному направлению стены. Эти стены требуют жестких бетонных оснований ниже глубины сезонного промерзания. Этот тип стены использует гораздо меньше материала, чем традиционная гравитационная стена.

Диафрагменная стенка

Диафрагменные стены представляют собой тип подпорных стен, которые очень жесткие и, как правило, водонепроницаемые. Диафрагменные стены — дорогие стены, но они экономят время и место, поэтому используются в городских постройках.

Шпунтовые сваи

Шпунтовая стена

Подпорные стены из шпунта обычно используются в мягких грунтах и ​​труднодоступных местах. Шпунтовые стены вбиты в землю и состоят из различных материалов, включая сталь, винил, алюминий, стекловолокно или деревянные доски. Для быстрой оценки материал обычно перемещается на 1/3 над землей и на 2/3 под землей, но это может быть изменено в зависимости от окружающей среды. Для более высоких шпунтовых стен потребуется анкерный анкер или «мертвец», помещенный в почву на расстоянии за лицевой стороной стены, который привязан к стене, обычно тросом или стержнем. Затем за плоскостью потенциального разрушения в почве размещают анкеры .

Буронабивная свая

Подпорная стена из буронабивных свай в Лиссабоне , Португалия

Подпорные стены из буронабивных свай строятся путем сборки последовательности буронабивных свай с последующим выемкой лишнего грунта. В зависимости от проекта подпорная стена с буронабивными сваями может включать в себя ряд анкеров , армирующих балок, операций по улучшению грунта и торкрет - армирующего слоя. Этот метод строительства, как правило, используется в сценариях, где шпунтовые сваи являются приемлемым строительным решением, но уровни вибрации или шума, создаваемые сваебойным молотком , неприемлемы.

Закрепленный

Анкерная стена в горном районе штата Рио-де-Жанейро , Бразилия

Анкерная подпорная стена может быть построена в любом из вышеупомянутых стилей, но также включает дополнительную прочность с использованием тросов или других опор, закрепленных в скале или почве за ней. Анкеры, обычно вбиваемые в материал с помощью бурения, затем расширяются на конце кабеля либо механическими средствами, либо часто путем впрыскивания бетона под давлением , который расширяется, образуя в почве выпуклость. Технически сложный, этот метод очень полезен, когда ожидаются высокие нагрузки или когда сама стена должна быть тонкой и в противном случае была бы слишком слабой.

Альтернативные методы удержания

Прибивание почвы

Забивание грунта — это метод, при котором грунтовые откосы, котлованы или подпорные стены укрепляются путем вставки относительно тонких элементов — обычно стальных арматурных стержней. Стержни обычно устанавливаются в предварительно просверленное отверстие, а затем заливаются цементным раствором или одновременно сверлятся и заливаются цементным раствором. Обычно они устанавливаются без натяжения с небольшим наклоном вниз. На поверхности можно использовать жесткую или гибкую облицовку (часто набрызг-бетон) или изолированные шляпки грунтовых гвоздей.

Укрепленный грунт

Существует ряд систем, которые состоят не только из стены, но и уменьшают давление грунта, действующее непосредственно на стену. Обычно они используются в сочетании с одним из других типов стен, хотя некоторые могут использовать их только в качестве облицовки, т . е . для визуальных целей.

Камни подпорной стены, используемые для предотвращения стока почвы в долину

Габионные сетки

Этот тип укрепления грунта, часто также используемый без наружной стены, состоит из «коробов» из проволочной сетки , заполненных грубо нарезанным камнем или другим материалом. Сетчатые клетки уменьшают некоторые внутренние движения и силы, а также уменьшают эрозионные силы. Габионные стены представляют собой подпорные конструкции со свободным дренажем и поэтому часто строятся в местах, где присутствуют грунтовые воды. Тем не менее, управление и контроль грунтовых вод внутри и вокруг всех подпорных стен имеют важное значение.

Механическая стабилизация

Механически стабилизированный грунт, также называемый MSE, представляет собой грунт, созданный с искусственным армированием посредством слоистых горизонтальных матов ( геосинтетических материалов ), закрепленных на их концах. Эти маты обеспечивают дополнительное сопротивление внутреннему сдвигу по сравнению с простыми конструкциями гравитационных стен. Другие варианты включают стальные ремни, также многослойные. Для этого типа укрепления грунта обычно требуются наружные облицовочные стены (SRW - сегментные подпорные стены) для крепления слоев и наоборот.

Поверхность стены часто состоит из сборных железобетонных блоков, которые могут выдерживать некоторое дифференциальное движение. Масса армированного грунта вместе с облицовкой затем действует как улучшенная гравитационная стена. Армированная масса должна быть достаточно большой, чтобы выдерживать давление почвы позади нее. Гравитационные стены обычно должны быть как минимум на 50–60 процентов длиннее или толще высоты стены и, возможно, должны быть больше, если на стене есть уклон или надстройка.

Системы ячеистого удержания (геоячейки) также используются для стабилизации крутого грунта под действием силы тяжести и армирования подпорных стен георешетками. Подпорные стены Geocell конструктивно устойчивы к собственному весу и внешним нагрузкам, а гибкость конструкции обеспечивает очень высокую сейсмостойкость. Клетки внешней фасции стены можно засадить растительностью, чтобы создать зеленую стену .

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Боулз, Дж. (1968). Анализ и проектирование фундамента, McGraw-Hill Book Company, Нью-Йорк
  • Чинг, Ф.Д., Файя., Р., С., и Винкель, П. (2006). Иллюстрированные строительные нормы и правила: руководство по пониманию международных стандартов 2006 г.
  • Кросби, М. и Уотсон, Д. (ред.). (2005). Стандарты экономии времени для архитектурного дизайна. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill.