Имея участок со склоном, и планируя на нём строительство, необходимо удержать грунт в требуемом положении. Для решения этой проблемы существует подпорная стена. И прежде чем укрепить склон, возводя это сооружение своими руками, следует тщательно изучить его характерные черты.
Подпорная стена на участке с уклоном придумана для того, чтобы предупредить движение массива грунта тогда, когда угол наклона склона больше, чем максимально-возможный для устройства естественного откоса.
Итак, подпорные стенки делятся на 2 большие группы:
Массивные . Их особенность заключается в том, что удержание грунта от обрушения происходит за счет собственного веса стены, так как этот элемент является целостной единой конструкцией, явно не разделяясь на «фундамент-стена». Эта особенность выражается в разнообразии форм поперечных сечений подпорных стен, грани которых то в вертикальном, то в наклоненном положении, или же вовсе имеют одинаковое направление. Виды сечений приведены на фото:
Виды поперечного сечения массивных подпорных стен.
Однако данный тип подпорных стен требует больше трудовых и материальных ресурсов для их строительства. Поэтому, строить этот вид конструкции желательно там, где имеются дешевые материалы, или их количество в избытке.
К материалам, из которых возможно возведение массивных подпорных стен, относятся:
- Бетон, бутобетон, железобетон;
- Искусственный камень;
- Камень из природных пород.
Тонкостенные . Характерной чертой этой конструкции является то, что «гашение» горизонтального давления происходит благодаря грунту, расположенного на уступах подошвы фундамента, который и выполняет удерживающую функцию совместно со стеной. Это дает возможность создать укрепления более устойчивые и менее затратные. Наиболее распространённым вариантом является тонкостенная подпорная стена уголкового типа:
- С усилением:
- Контрфорсами. Представляют собой поперечные ребра с шагом 2-3 м на всей протяженности стены. Работает на сжатие. Применяют в высоких подпорных стенах, когда желательно уменьшить либо толщину стенки, либо её армирование;
- Анкерными тягами. Работают на растяжение. Применяют, чтобы создать дополнительные усилия, которые облегчат работу подпорной стены;
- Консольная.
«Фото 2 (Подпорная стена уголкового типа)»
Её конструктивные элементы, в основном, состоят из нескольких частей: фундаментных и лицевых плит, контрфорса или гибкого стального анкера, при их наличии.
А вот материалы для стен уголкового типа не отличаются разнообразием – это железобетон в 3 различных исполнениях:
- Сборный. Здесь фундаментная и лицевая плиты представляют собой готовые элементы, созданные в заводских условиях;
- Сборно-монолитный. В данном исполнении лицевая плита – сборная, а фундаментная – монолитная. Также бывает, что ширины сборной фундаментной плиты не хватает и тогда к ней присоединяют дополнительную анкерную плиту, выполненную монолитно – это исполнение тоже относится к сборно-монолитному типу;
- Монолитный. Обе плиты из монолитного железобетона.
Виды материалов
Возводя подпорную стенку, стоит использовать только определенные марки по прочности применяемых материальных ресурсов:
Назначение размеров
Разобравшись с конструктивной частью, встаёт вопрос как же сделать подпорную стену.
Если геологические изыскания на склоне не проводились, то проектирование подпорной стены возможно только при наличии следующих условий:
- Высота подпора грунта на склоне (Н) – не более 1,4 м;
- Глубина промерзания грунта – не глубже 1.5 м.
- Наличие устойчивых непучинистых грунтов в основании;
- Уровень грунтовых вод – не выше отметки -1500 мм;
Если все пункты сходятся, можно приступать к назначению размеров тонкостенной стены уголкового типа :
Глубина заложения фундаментной плиты:
- Для стен, высотой до 3.6 м – 600 мм;
- Высотой до 6.3 м – 900 мм;
- Выше – 1200 мм.
Ширина подошвы фундамента подбирается в соответствии с таблицами или в пределах (0,6-0,9)H:
Выступ фундаментной плиты за переднюю грань лицевой плиты:
- Для высоты стены до 3,6 м – 300 мм;
- До 6,3 м – 600 мм;
- Выше – 900 мм;
Толщина фундаментной плиты 200 – 600 мм;
Толщина лицевой плиты – не менее 100 мм.
Для массивных стен :
- Глубина заложения и ширина фундамента идентичны тонкостенной;
- Толщина стены зависит от материала. Так, выбрав стену из камня, необходимая толщина будет составлять 600 мм, из бетона – 400 мм;
Тем не менее, для утверждения назначенных размеров подпорной стенки желательно всё же произвести проверочные расчеты, иначе стена может не выдержать давления грунта и опрокинуться. Для проверки устойчивости грунта под подошвой следует воспользоваться формулами, указанными в п.5.1.17 — 5.1.19 , а для расчетов по деформациям – разделом 5.6 .
Нюансы установки
Армирование
Стены армируются пространственными арматурными каркасами, собранными из плоских арматурных сеток, продольные стержни которых имеют диаметр 8-10 мм, а поперечные 12-14 мм. Стержни при пересечениях свариваются между собой контактной точечной сваркой во всех местах либо вяжутся проволокой. Схема армирования показана на фото.
Важно! Для достижения целостности всей подпорной стены, лицевые плиты соединяются между собой отдельными стержнями с шагом 500-600 мм, которые привариваются или привязываются к поперечной арматуре распределительных сеток, образующих пространственный каркас.
Подготовка основания и деформационные швы
Если в основании залегают пучинистые грунты и глубина промерзания грунта находится ниже уровня заложения фундамента с низовой стороны, тогда слабый грунт полностью вынимают и заменяют подушкой из щебня или песка. Тем не менее имеются различия в устройстве оснований и швов, зависящие от конструктивного решения и выбранного материала:
При сборном исполнении :
- Сборную фундаментную плиту монтируют исключительно на щебеночное основание, утрамбованное в грунт. Минимальная толщина его принимается равной 100 мм, ширину же основания необходимо предусмотреть такой, чтобы оно выступало за грани фундаментной плиты, как минимум на 150 мм с каждой стороны;
- Деформационные швы (конструктивный разрез в элементах сооружения, разделяющий конструкцию на отдельные отсеки) необходимо проделывать на всей протяженности стены через каждые 30 м. Если плиты в сборно-монолитном исполнении, тогда шаг швов – 25 м.
При монолитном исполнении :
- Фундаментная плита обязательно устанавливается на выравнивающую бетонную подготовку, которая имеет толщину 100 мм и выступает за пределы фундамента, как минимум на 100 мм. Для бетонной подготовки берут бетон марки М50;
- Деформационные швы делают каждые 25 м при использовании железобетона; в бетонных конструкциях, не имеющих конструктивного армирования, каждые 10 м; а при наличии конструктивного армирования, шаг составит 20 м;
Важно! Ширина деформационных швов должна составлять 30 мм. Их образуют путем внедрения в конструктивный разрез просмоленной доски. Кроме того, если грунт на всей протяженности стены неоднородный, тогда деформационные швы организовывают таким образом, чтобы подошва фундамента опиралась в пределах одного типа грунта, при этом уменьшают шаг температурно-осадочных швов.
Совет! В продольном направлении возводите стены горизонтальными или с уклоном, не превышающим значение 0.02. Если же уклон выше, тогда продольные стены выполняйте ступенчато. А в поперечном направлении, максимальный уклон может составлять 0,125 в сторону засыпки. Значения уклонов регламентированы п. 5.1.3 .
Устройство дренажа и обратная засыпка
Для выполнения этого нюанса в лицевых элементах подпорных стен необходимо сделать дренажные отверстия диаметром 50 мм с шагом 3-6 м. А за внутренней поверхностью стены должен быть организован водоотводный кювет. Дренажный коллектор выполняют из камня, щебня или гравия с уклоном, минимальное значение которого 0,04, в продольном направлении.
Важно! Тыльная поверхность лицевой плиты и вся фундаментная плита должны защищаться гидроизоляцией, которая выполняется обмазкой горячим битумом за 2 раза.
Последний этап устройства подпорной стены – это обратная засыпка. Но для неё нужно использовать водоносные грунты, такие как песчаные или крупнообломочные. Также допускается использование глинистых грунтов с низкими показателями по пластичности и по содержанию песчаных частиц, однако тогда придется предотвратить морозное пучение, уложив слой крупнозернистого непучинистого грунта с тыльной стороны лицевой плиты на толщину 1000 мм. Обратная засыпка производиться послойно, утрамбовывая каждый слой до достижения коэффициента уплотнения 0,95.
Таким образом, проектируя подпорную стену на склоне согласно утвержденным государственным документам, подпорная стена будет служить долгие годы, не опрокидываясь. А красивый ступенчатый участок – радовать глаз.
Чаще всего необходимость создания террас различной высоты и крутизны возникает на участках, имеющих сложный рельеф (холмы, склоны, различные неровности). Чтобы сделать такие террасы, укладываются подпорные стенки. Это архитектурный элемент, который используется при вертикальном планировании для уменьшения эрозии почвы, а также выполняет декоративную функцию в ландшафте.
Если на участке есть перепады высоты, подпорные стенки станут хорошим вариантом вертикального ландшафтного дизайна.
Декоративные используются для разграничения пространства, а функциональные – для удержания почвы от эрозии. По способу исполнения и используемым материалам выделяют бетонные и бутобетонные стенки, а также из природного камня (без скрепляющего раствора или скрепленные), дерева или кирпича.
Подпорные стенки из камня считаются самыми долговечными, надежными и красивыми, они гармонично вписываются в ландшафт.
Сам камень выступает не как облицовочный, а как фундаментальный материал, из которого выполняется вся конструкция. Часто для придания натурального вида между камнями засыпают грунт и высаживают стелющиеся растения.
Необходимые инструменты и материалы
При изготовлении подпорной стены из природного камня следите, чтобы внутри не возникало пустот, тогда конструкция будет устойчивая.
Чтобы соорудить подпорную стенку из камня методом сухой или влажной укладки, понадобятся следующие материалы и инструменты.
Перечень инструментов:
- строительный уровень;
- мастерок;
- дрель с насадкой-миксером;
- проволочная щетка;
- вспомогательный инструмент («болгарка», молоток, защитные очки, лопата);
- бруски или доски для разметки, шнур.
Перечень материалов:
- любой долговечный природный камень (бутовый, гранит, известняк, булыжник, песчаник, гнейс, валуны, доломит, крупная галька и т.д.);
- цемент;
- песок;
- щебень (гравий);
- негашеная известь;
- вода;
- обрезки труб;
- гидроизоляционный материал (рубероид, кровельная толь, мастика, битум);
- металлическая арматура.
Вернуться к оглавлению
Возведение подпорной стенки без скрепляющего раствора
При сухом методе кладки подпорной стенки, можно высадить различные цветы или растения.
Существуют способы укладывания камней в подпорной стенке без связующего компонента – метод сухой кладки. Этот метод весьма трудоемок, предполагает тщательный подбор камней и квалифицированную укладку. При отсутствии скрепляющего материала может быть возведена невысокая подпорная стенка (до 1 м). В первую очередь на прочность стенки без раствора влияет тщательность укладки камней.
На отведенном для сооружения месте вырывают траншею глубиной 20-40 см, на дно которой укладывают слой щебня (10-15 см), тщательно утрамбовывают, а сверху засыпают песок (5 см). Первый слой стенки состоит из крупных каменных блоков, полностью или частично заглубленных в грунт.
От характера почвы, на которой устанавливается стенка, зависит ее необходимая минимальная толщина (не меньше 30 см). Для прочных глинистых почв толщина стенки должна составлять 1/4 от ее высоты. Для более рыхлых песчаных грунтов – 1/2 от ее высоты, для средних по рыхлости почв – 1/3 от ее высоты. Для повышения прочности стены предусмотрен наклон конструкции на 10-15° в сторону склона.
Природный камень укладывается слоями, мелкими камнями заполняются все швы. После укладывания 2-3 рядов пространство между стенкой и естественным откосом заполняют гравийно-песчаной смесью. Подпорная стенка поднимается на заданную высоту с чередованием укладки с засыпкой. В завершение работ наружные швы забивают грунтовой смесью, а гравийно-песчаную смесь покрывают слоем грунта.
Вернуться к оглавлению
Возведение подпорной стенки с использованием раствора
Применение скрепляющего вещества позволяет формировать подпорные стенки любой высоты. Чаще они используются для закрепления грунта от эрозии. Основные элементы – это фундамент, тело, дренаж и водоотвод.
Вернуться к оглавлению
Подготовка поверхности и заливка фундамента
В первую очередь необходимо определиться с расположением и размерами будущей подпорной стенки. Непосредственно на земле размечаются нижние границы. Для того чтобы на большой длине вывести уровень в горизонт, необходимо между двумя кольями натянуть в струну шнур и приложить к этой струне обычный пузырьковый уровень. Добиться идеальной горизонтальности шнура можно, ориентируясь по уровню.
Если подпорная стенка декоративная и будет выполнять исключительно архитектурно-художественную функцию, можно укладывать первый ряд камней прямо на землю, предварительно удалив дерн и плодородный слой грунта. Для большей надежности рекомендуется подготовить основание из щебня и песка.
Виды подпорных стенок по массивности: а – массивная неармированная; б – полумассивная армированная; в – тонкоэлементная; г – тонкая.
Бетонный фундамент необходим в первую очередь укрепительным подпорным стенкам, предназначенным для удержания грунтовых масс от оползания. Для последующей заливки фундамента прокапывают траншею необходимой ширины и глубиной 60-80 см. Укладывают подушку из песка (10 см), подушку из гравия (20 см), проливают водой и утрамбовывают. Бетонный раствор готовится из цемента, щебня (гравия) и песка в пропорциях 1:2:2 соответственно. Густота должна соответствовать картофельному пюре.
Чтобы фундамент под подпорной стенкой не треснул, его нужно связать арматурой. Наружу из бетона выпускают на 15-20 см несколько прутов арматуры, чтобы связать основу фундамента с кладкой камня. Бетон заканчивают заливать приблизительно на 5-10 см ниже, чем уровень земли с лицевой стороны.
Вернуться к оглавлению
Приготовление раствора и закладка гидроизоляции
При влажной кладке используют цементно-песчаный или цементно-известковый раствор. Классический цементно-песчаный раствор замешивается в соотношении 1:3:1 объемных частей цемента, песка и воды соответственно. Воду рекомендуется подливать в процессе замешивания, а не всю сразу, поскольку количество воды зависит от влажности песка. Раствор необходимо довести до консистенции очень густой сметаны.
Для приготовления известкового раствора на 1 часть негашеной извести, в зависимости от ее жирности, берут от 2 до 5 частей песка. На каждый кг смеси понадобится 250-300 мл воды, которую во избежание образования комков добавляют постепенно, постоянно помешивая раствор. Для увеличения прочности можно добавить цемент: 1 часть на 7 частей раствора.
Если подпорная стенка соприкасается внутренней стороной с грунтом, то в этом месте ее защищают по всему профилю гидроизоляцией. В качестве гидроизоляции можно применять рубероид, кровельную толь или синтетические гидроизоляторы. Они наклеиваются по горячей битумной мастике. Если грунты сухие, обмазывания поверхности горячей мастикой, битумом будет достаточно.
В процессе укладки через каждые несколько метров в швах под наклоном закладывают дренажные трубки для отвода воды. Это нужно предусмотреть, чтобы вода, влиянию которой будет подвержена подпорная стенка, при замерзании не нарушила конструктивную целостность строения. На тяжелых глинистых почвах рекомендуется сформировать дренажный слой и под самим фундаментом.
Были рассмотрены сферы применения и виды подпорных стен. В этой статье разберем устройство основных конструктивных элементов подпорной стенки, а также условия при которых возможно самостоятельно строить подпорные стенки.
Условия для самостоятельного строительства подпорных стенок. Основные конструктивные элементы стенок
Подпорные стенки своими руками можно возводить на устойчивых грунтах (глины, суглинки, супеси, галька, щебень, гравий и т.д.), минимальной глубине залегания грунтовых вод на уровне 1-1,5 м от поверхности, а максимальная глубина промерзания до 1,5 м.
Принципиальная схема и основные элементы конструкции подпорной стенки
1 - водоотвод; 2 - дренаж; 3 - фундамент; 4 - тело.
Общие рекомендации и важные моменты для всех типов подпорных стен
- Чаще всего на приусадебных участках строят подпорные стенки высотой от 30 см до 2 м. Когда уступы (террасы) небольшие (по высоте до 1,4 м и ширине до 4 м), делают стенки высотой 1,2-1,4 м (оптимальная высота стенки). Их можно построить самостоятельно без специальных расчетов. Если же высота стенки превышает 1,5 м, для выбора ее конструктивного решения и параметров (толщины, длины, высоты, формы, материала) нужно приглашать специалиста.
- Рекомендуемая толщина подпорной стенки должна быть не менее: для каменной кладки и бутобетонной 0,6 м; для бетонной кладки 0,4 м; для железобетона 0,1 м.
- Подпорная стенка из бетона, камня или кирпича при высоте более 30 см должна иметь фундамент. Он может быть разной толщины и глубины, в зависимости от конструкции стенки и грунта, на котором она возводится. При высоте стенок менее 30 см фундамент практически не нужен. Они возводятся с заглублением в грунт. Для предотвращения отрицательного влияния вспучивания грунта на стенку зимой, необходима тщательная песчано-гравийная подготовка основания стенки. Подготовка может достигать толщины 40-60 см. Величины глубины заложения фундаментов:
- при высоте стенки от 30 до 80 см фундамент закладывают глубиной от 15 до 30 см;
- при высоте стенки от 80 до 150 см - глубиной от 30 до 50 см;
- при большей высоте, до 200 см - глубиной до 60 - 70 см.
- если высота стенки превышает 2 м, то необходимо усиление фундамента с помощью арматуры. Фундамент можно выполнять из бетона, а также гравия, щебня, песка при уплотнении их тяжелой глиной или скрепленные цементным раствором. Если грунт подвижный, близко залегают грунтовые воды (1,0-1,5 м от поверхности грунта), большой перепад высот (более 1,5 м), то подпорные стенки должны заглубляться с расчетом в 1,5 раза больше ее ширины.
- Целесообразно, чтобы стенка (от ее общей высоты) минимально была заглублена на 1/3, а 2/3 находилось над поверхностью грунта. Это позволит с достаточной уверенностью обеспечить устойчивость стенок;
- Зная высоту стены, можно определить ее ширину. На прочных глинистых почвах толщина основания стены должна составлять 1/4 ее высоты. На среднерыхлых - 1/3 высоты. На рыхлых песчаных или на влажных почвах - 1/2 высоты. Обычно подпорная стенка сужается кверху, образуя "корону" (верхняя часть подпорной стенки). Например, толщина короны у каменной стены рекомендуется в пределах 30 - 50 см.
- При строительстве стенок необходимо учитывать, что их криволинейные или ломаные конфигурации обладают большей жесткостью и выдерживают большую нагрузку. Это связано с тем, что выполняя ломанную или скругленную линию стены, уменьшается длина пролета и соответственно нагрузка на стену. При этом они смотрятся более привлекательно и эстетичней.
- За подпорной стенкой скапливается вода, которая оказывает гидростатического давления на конструкцию, что снижает прочность и устойчивость конструкции. Поэтому, независимо от материала, высоты и формы стены, для предупреждения застойного переувлажнения почвы вдоль внутренней стороны стенки во всех случаях необходима организация дренажа и водоотвода. Также в зависимости от конструкции стенки применяется гидроизоляция ее внутренней стороны (см. ниже).
Дренаж подпорной стенки
- Дренаж может быть продольный, поперечный или комбинированный - продольно-поперечный.
- При поперечном дренаже в толще стены оставляют отверстия диаметром до 10 см или встраивают трубки диаметром 5 см с уклоном, чтобы вода уходила за пределы террасы в близлежащий водоприемник. Также можно в 1-3 рядах кирпичной или каменной кладки оставлять незацементированным один вертикальный шов. Шаг установки дренирующих труб (отверстий) рекомендуется -1,0 м.
- При продольном дренаже вдоль стенки на уровне фундамента укладывается дренажная гофрированная труба, завернутая в геотекстильный материал. При ее отсутствии также применяются керамические или асбоцементные трубы диаметром 100-150 мм с перфорацией.
Схема продольного дренажа стенки
1 - тело стенки из бетона; 2 - бетонный фундамент; 3 - дрена; 4 - щебень; 5 - геотекстиль; 6 - песок; 7 - грунт.
Схема поперечного дренажа стенки
1- щебень; 2 - тело стенки из бетона; 3 - дренажная трубка.
Вода впитывается геотекстильным материалом, затем попадает через отверстия в трубу и отводится за пределы террасы. В обоих вариантах, между стенкой и грунтом укладывают дренирующий слой в виде фракционных материалов (гравий, галька, битый кирпич и т.д.) или крупнозернистый песок толщиной 70-100 мм. Слой устраивают одновременно с подсыпкой грунта. Несмотря на то, что, например гравий, создает значительное давление на стенку, он служит дополнительным дренирующим слоем, хорошо пропускающим воду к водосточным отверстиям.
В качестве полноценной замены фракционным материалам применяют дренажные полотна (дренажный объемный геотекстиль, дорнит, и др.).
Схема работы продольного дренажа
Примечание: Дренажные гофрированные трубы применяются при осушении земель в дорожном строительстве, в коммунальном и подсобном хозяйствах. Они изготовлены из полиэтилена низкого давления (ПНД). Префильтр препятствует проникновению в трубу частиц песка или грунта и предохраняет систему от заиливания. Хорошо гнутся. Соединяются друг с другом муфтами.
Образец гофрированной дренажной трубы
Образец гофрированной дренажной трубы с фильтром
Соединительные элементы гофрированной дренажной трубы
Заполнение пространства за подпорной стенкой
После того как стенка сложена и простояла несколько дней, следует заполнить пространство между ней и склоном сначала дренирующими грунтами - песчаными или крупнообломочными. Можно использовать битый кирпич, куски бетона и т.д. образовав дренирующий слой. Затем, послойно, толщиной 20-40 см засыпается ранее вынутый грунт и трамбуется. Желательно чтобы это были местные крупнообломочные грунты, пески супеси, а иногда и суглинки. Такие грунты предпочтительны для всех типов подпорных стен. Сверху укладывается слой растительного грунта.
Если через некоторое время (несколько недель) грунт осядет, надо его добавить и затем восстановить полностью на террасах нарушенный плодородный слой почвы. Важно чтобы сверху был заложен богатый гумусом ранее снятый слой почвы. После этого можно приступить к благоустройству террасы.
Важно! Глины, торфы, илы, плывуны, грунты, содержащие органические и растворимые включения более 5% по весу и мерзлые грунты для обратной засыпки НЕ пригодны.
Для предотвращения просачивания атмосферной воды в швы кладки, что ведет при ее замерзанием к разрушению стены, необходимо в монолитных стенах предусматривать козырек (б) со слезником, а в сборных устанавливать карнизный блок (а) с небольшим уклоном. На косогорных участках с целью отвода атмосферных вод за тыльной гранью стены должен быть устроен водоотводный кювет.
Устройство карниза стены: а - бетонный карнизный блок; б — железобетонный козырек
Выбор материала для подпорных стен обусловливается технико-экономическим расчётом, требованиями долговечности, охраны окружающей среды, условиями производства работ, наличием местных материалов и другими факторами.
Материалы для подпорных стенок
Подпорные стены могут быть выполнены из разных материалов. Каждый из применяемых материалов, по-своему влияет на их прочностные данные и на эстетическое восприятие территории участка в целом:
- деревянные подпорные стены выглядят красиво. Но срок их службы меньше, чем каменных или бетонных. Древесину необходимо тщательно защищать от воздействий окружающей среды;
- бетонные стены выглядят однообразно. Поэтому их стараются декорировать снаружи различными материалами (галькой, кусками черепицы, плиткой и т.д.). Хорошо смотрятся, например нескольких вставок из горшков с цветами, замурованных в стену;
- стенки из природного камня самые дорогие, зато выглядят привлекательно и служат долго;
- кирпичные стенки смотрятся хорошо, если выложены аккуратно и из качественного материала, долговечны.
- Кладка кирпичных подпорных стен должна выполняться из хорошо обожженного полнотелого кирпича марки не ниже М200 на растворе марки не ниже М25, а при очень влажных грунтах - не ниже М50. Применение пустотелого и силикатного кирпича не допускается;
- Для бутовой кладки подпорных стен следует применять камни с маркой не ниже М150 на портландцементном растворе марки не ниже М50;
- Для бутобетона аналогичный камень как для бутовой кладки на бетоне класса В 7,5;
- Монолитные железобетонные тонкостенные конструкции выполняются из бетона В10...В15, сборные из бетона В15...В30.
- Для подпорных стен, подвергаемых попеременному замораживанию и оттаиванию, класс бетона должен быть определенной морозостойкости.При температуре от минус 5 до 20°С минимальный класс по морозостойкости F50, ниже 20 до 40°С F75, ниже 40°С F 150.
Гидроизоляция поверхности подпорных стенок
Поверхность подпорных стенок (кроме подошвы фундамента) со стороны грунта защищается гидроизоляционным слоем. В качестве гидроизоляции можно применять различные материалы - рубероид, толь кровельную (в один - два слоя). Они наклеиваются по горячей битумной мастике. Синтетические гидроизоляторы и т.д. При сухих грунтах достаточно обмазать поверхность горячей мастикой, битумом (как правило, в 2 слоя).
Для продления срока службы, необходима гидроизоляция для подпорных стенок выполненных из дерева, кирпича, бутобетона, железобетона, бетона и металла.
Фундаменты подпорных стенок
По степени заглубления фундаменты подпорных стенок подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. Фундамент глубокого заложения - глубина заложения, которых в 1,5 и более раза превышающая их толщину в поперечном сечении. Толщина фундамента и глубина его заложения зависит от размеров конструкции подпорной стенки, характеристик подстилающих грунтов, глубины залегания подземных вод и глубины промерзания грунта. Применяются, как правило, фундаменты ленточные и свайные. Ленточный фундамент представляет собой монолитную, сборную или состоящую из отдельных блоков конструкцию, повторяющую линию подпорной стенки. Глубина залегания такого фундамента, как правило, не менее 60см. При промерзании грунта, глубину фундамента связывают с глубиной промерзания. Свайные фундаменты более глубокие, чем ленточные. Ряды свай заглубляют могут быть заглублены в грунт на несколько метров. Такой метод используют при слабонесущих грунтах, и обеспечивает проникновение под телом стенки потока грунтовых вод. В этом случае грунтовые воды свободно проходят между сваями, не создавая подпора для стенки и склона.Технология строительства этих фундаментов схожа с их строительством для домов и хорошо изложена в статьях: ; ; .
Тело подпорной стенки
Тело подпорной стенки - это надземная часть несущей конструкции, которая также выполняет и декоративные функции. Тело гравитационных подпорных стенок для обеспечения их устойчивости должно обладать достаточной массой.
Примечание: Гравитационные подпорные стенки обеспечивают устойчивость за счет своей массы и массы грунта, находящегося над подошвой конструкции стенки, а также силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки.
Стенка может быть как жестко закрепленной в грунте, так и упругой конструкцией.
Стенки с жестко закрепленной конструкцией - это монолитные стенки из бетона, кладки из камня, кирпича или бетонных блоков, связанных цементным раствором.
К упругим конструкциям относятся подпорные стенки, которые выдерживают небольшие деформации без растрескивания. К этой группе относятся стенки сухой каменной кладки, ряжевые, габионные стенки. Ширина верхней части таких стенок не должна быть меньше 45 см, обычно она составляет 45-60 см.
В зависимости от конструкции и высоты подпорной стенки определяют необходимость наклона ее передней и задней граней. Для гравитационных подпорных стенок жестко закрепленной конструкции, высота которых вместе с фундаментом не превышает 1,5 м, наклон передней грани не требуется. При увеличении высоты, небольшой наклон (10 -15 град. от вертикали в сторону склона) передней грани стенки позволяет создавать оптическую иллюзию вертикальности, что улучшает ее визуальное восприятие и позволяет скрыть недостатки в отделке фасада (незначительные неровности при наклоне становятся менее заметными). Помимо этого, наклон может повысить устойчивость стенки к опрокидыванию. Как уже отмечалось выше - наклон задней грани стенки в сторону засыпки снижает давление грунта на нее. Величина наклона зависит от грунта и технологических возможностей при строительстве и определяется расчетом.
Определение угла наклона задней грани подпорной стенки
Очень приблизительно максимальный угол наклона задней грани стенки (град.) можно определить самому по формуле:
tg e=(b-t)/h, (1)
e - угол наклона расчетной плоскости к вертикали; b - ширина подошвы фундамента; h - расстояние от поверхности грунта до подошвы фундамента; t - толщина стенки; j - угол внутреннего трения.
Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (1), но принимается не более (45° -j /2) .
Исходя из вышесказанного, угол наклона стенки также приблизительно можно определить по формуле:
e=45°-j /2
Примечание: Угол внутреннего трения - угол трения между частицами внутри сыпучего тела. Ввиду трудности определения этого угла его обычно принимают равным углу естественного откоса, что допустимо для песчаных грунтов. Угол естественного откоса - предельный угол, образуемый поверхностью свободно насыпанного грунта с горизонтальной плоскостью. Он характеризует трение между частицами сыпучего тела на его поверхности.
В зависимости от пористости грунтов нормативные значения угла внутреннего трения j (град) составляют.
Для песчаных грунтов:
- Гравелистые и крупные 43-38;
- Средней крупности 40-35;
- Мелкие 38-28;
- Пылеватые 36-26.
Для пылевато-глинистых нелессовых грунтов:
- Супеси 30-18;
- Суглинки 24-12;
- Глины 18-11.
К понятию угла естественного откоса
В данной статье мы рассмотрели основные конструктивные элементы подпорных стен, и основные важные моменты для стен из различных материалов. В следующей статье цикла будут рассмотрены конкретные примеры подпорных стен из разных материалов, и технология их строительства.
Для улучшения ландшафтного дизайна и эксплуатации участка с перепадами высот используется подпорная стенка из бетона (ПС) нескольких типов. Конструкция необходима для террасирования, зонирования подворья, ликвидации эрозии и укрепления склонов. Подпорными стенами можно защитить столбчатые ростверки, плитные и ленточные фундаменты от воздействия боковых подвижек пучинистых грунтов.
При расчетах необходимо следовать указаниям Справочному пособию от 1985 года для СНиП 2.09.03, который в 2010 году был актуализирован в свод правил СП 43.13330 (наружные сооружения и сети).
Неровный ландшафт неудобен в эксплуатации, поэтому большинство застройщиков стремятся выровнять почву на всем участке или создать несколько зон с горизонтальными поверхностями, между которыми можно перемещаться по ступеням или лестницам.
Основной проблемой является давление грунта на вертикальные стены, приводящее к негативным последствиям:
- потеря устойчивости – опрокидывание конструкции;
- потеря прочности – разрушение отдельных элементов и осыпание склона.
Проблемы эксплуатации подпорных стен.
Поэтому существует две принципиально отличных друг от друга технологии, направленных на компенсацию этого давления:
- массивные стены – имеют большой вес, боковые подвижки почвы не могут сдвинуть конструкцию с места;
Массивная стена подпорная.
- тонкостенные конструкции – стена имеет элементы, вовлекающие часть грунта в создание усилий, направленных в сторону, противоположную опрокидыванию.
В первом случае повышается расход бетона и арматуры, во втором увеличивается объем земляных работ. Выбор индивидуального застройщика технологии зависит от имеющегося бюджета строительства, свободного времени, назначения подпорных стен.
Например, при ограниченном бюджете целесообразнее устройство уголковых конструкций с консолью. Если подпорная стена используется для террасирования, на верхних гранях массивных монолитных многоуровневых стен можно разбить цветники, сделать грядки или использовать их в ландшафтном дизайне.
Декоративные стенки
Перед тем, как сделать подпорную стенку из бетона высотой 30 – 70 см, необходимо учесть нюансы:
- для низких конструкций оптимальным вариантом является массивная стена (трапеция или параллелепипед с уширенным основанием);
- они имеют значительный вес, поэтому силы пучения их сдвинуть не в состоянии;
- при высоте конструкции до 0,3 м фундамент не нужен, но плодородный слой необходимо заменить своими руками нерудным материалом на глубину 0,4 м;
- если планируемая высота террасы составляет 0,4 – 0,8 м, нижняя часть стены, являющаяся фундаментом, заглубляется на 0,15 – 0,3 м.
Технологии их изготовления рассмотрены ниже, в данном разделе приведены лишь правила проектирования. В низких ПС дренаж не обязателен на сухих почвах, при высоком УГВ с внутренней стороны укладываются перфорированные и обмотанные геотекстилем гофротрубы с уклоном в сторону подземного резервуара для сбора стоков.
Средние стены
Обычно загородные участки в коттеджных поселках имеют перепады высоты в пределах 1 м, зато для садовых участков администрация населенных пунктов часто выделяет не пригодные для с/х земли, изобилующие горами и оврагами. Поэтому используются ПС средней высоты 0,8 – 1,5 м, которые так же можно не рассчитывать на сдвиг и разрушение.
Схема выбора конструкции ПС, удовлетворяющей эксплуатационным требованиям, следующая:
- при высоте в пределах 1 м на рыхлых почвах можно применить массивные конструкции с уширением пяты;
- если перепад высот больше указанного значения, дешевле обойдется тонкостенная ПС любого типа.
Если в промышленном и с/х строительстве для этих целей чаще используются ж/б панели и плиты, то для индивидуального застройщика они обходятся излишне дорого с учетом доставки, выгрузки и установки спецтехникой. Поэтому проще залить их по месту по нижеприведенной технологии.
Дренаж для ПС средней высоты является обязательным, вместо продольных дренов обычно используются поперечные:
- полимерные трубы укладываются чуть выше подошвы фундамента, проходят насквозь оба вертикальных (наклонных) щита опалубки;
- шаг поперечных дренов в пределах 1 м;
- в узел примыкания ПС и нижней террасы укладываются желоба ливневки для сбора и отведения этих стоков, которые неизбежно разрушат почву и снизят качество эксплуатации участка.
Перфорация внутри дренов не нужна, можно применить канализационные (только рыжие), полиэтиленовые трубы подходящего диаметра.
Высокие стены
На сложном ландшафте могут потребоваться высокие (1,5 – 2 м) подпорные стены, для которых необходим расчет по двум предельным состояниям. Общими принципами проектирования являются:
- применение тонкостенных конструкций, так как массивные ПС здесь экономически нецелесообразны
- элементы, вовлекающие грунт верхнего яруса для создания усилий направленных против опрокидывания (консоль, анкер или контрфорс), выбираются в зависимости от предпочтений застройщика.
Высокая стенка подпорная с контрфорсами.
Объем земляных работ примерно одинаковый, но для контрфорсов и консолей потребуется дополнительное бетонирование.
Массивная стенка подпорная
Ниже представлены чертежи массивных стенок для террасирования участка. Общими правилами при строительстве своими руками этих конструкций являются:
- опалубка заглубляется на 1/3 от высоты конструкции ПС при общей высоте 0,4 – 1,5 м;
- если стена имеет высоту 1,6 – 2 м, минимальное заглубление составляет 0,7 м;
- минимальная толщина (у трапециевидных в верхней части) ПС составляет 10 см;
- при террасировании песчаных почв и супесей ширина основания составляет 0,5 от высоты конструкции, для суглинка достаточно 1/3 этого размера, для глины ¼;
Размеры подпорной стенки в зависимости от типа грунта.
Несмотря на то, что прямые контуры предпочтительнее для ландшафтного дизайна, правильно спроектированная своими руками стена террасы должна иметь ребра жесткости, углы и ломаные линии, обеспечивающие большую прочность монолитного сооружения из железобетона.
С уширением пяты
Технология позволяет снизить бюджет строительства за счет меньшего расхода бетона. Производится устройство стен для террасирования участка по схеме:
- разметка и выемка грунта – в соответствии с проектом на обноски натягиваются шнуры/струны, изготавливаются траншеи шириной в размер уширения подошвы ПС;
- подстилающий слой и устройство опалубки – нижние 0,4 м пучинистого грунта заменяются щебнем или песком, трамбуются, на нерудный материал стелется рубероид и устанавливаются щиты опалубки для уширения высотой 0,3 м, на них перпендикулярно укладываются куски бруса, на которые устанавливается щитовая опалубка для тела стены, фиксирующаяся с двух сторон укосинами и стяжками;
- дренаж – щиты просверливаются насквозь, через них с периодичностью в 1 м пропускаются пластиковые трубки на высоте 0,2 м от нижней террасы;
- армирование и заливка – внутрь опалубки своими руками устанавливается каркас с двумя поясами из продольных стержней, обвязанных хомутами или вертикальными и горизонтальными перемычками, бетон укладывается послойно (0,4 м), уплотняется глубинным вибратором.
Марка бетона от М150, при необходимости могут использоваться пенетрирующие добавки. Конструкция ПС имеет плитную часть, которая противостоит силам пучения, не давая выдернуть стену на поверхность.
Трапециевидная
Технология изготовления имеет вид:
- разметка – по обноскам натягиваются шнуры с учетом изменения горизонтального уровня на нижнем участке и прилежащем к нему верхнем ярусе;
- отрывка траншей – грунт вынимается на 0,4 м ниже проектного уровня, ширина выработки равна размеру уширения подошвы с учетом типа грунта (например, если стена имеет высоту 0,7 м сверху, на суглинке это составит 0,23 м);
- подстилающий слой – песок на сухом грунте или щебень при высоком УГВ толщиной 0,4 м (послойная трамбовка виброплитой или ручным инструментом);
- устройство опалубки – передний щит устанавливается вертикально (в сторону уклона), фиксируется подпорками, задний щит наклонен в его сторону верхним бортом, крепится шпильками или распорками из бруска;
- армирование – каркас из продольных прутков (рифленка диаметром 6 – 8 мм), обвязанных хомутами через 0,6 – 0,8 м;
- бетонирование – смесь укладывается слоями по 0,4 м, уплотняется вибратором.
Изогнутая траектория стенки предпочтительнее прямым линиям.
Уход за бетоном классический – верхняя плоскость укрывается опилками, увлажняемыми из лейки в первые двое суток. Пенетрирующие добавки, вводимые в смесь при изготовлении, позволяют получать абсолютно водонепроницаемый бетон. Однако его себестоимость при этом увеличивается в несколько раз, поэтому проще использовать технологию:
- гидроизоляция задней и боковых граней;
- облицовка передней поверхности краской, камнем, гибкой черепицей и прочими материалами.
Обратная засыпка возможна после набора прочности бетоном, распалубка для гидроизоляции – на 7 – 28 день в зависимости от температуры и влажности воздуха. Дренаж аналогичен предыдущему случаю.
Тонкостенная конструкция
При установке обычной плиты на ребро для террасирования участка она неизбежно будет повалена горизонтальными подвижками грунта, даже при некотором заглублении. Поэтому для подпорных стен используется универсальная схема:
- вертикальная плита жестко связана с горизонтальной;
- причем, последняя придавлена весом земли верхней террасы;
- поэтому горизонтальные усилия вспучивания компенсируются самим грунтом.
Конструкция наиболее уязвима в месте сопряжения плит, поэтому армируется в обязательном порядке. Силы пучения снижаются обратной засыпкой нерудным материалом и отводом почвенных вод через поперечные дрены.
Армирование уголковой подпорной конструкции.
Для увеличения пространственной жесткости силового каркаса верхняя часть вертикальной плиты связывается с дальним от нее краем горизонтальной консоли контрфорсом или тросом, крепящимся свободным концом к анкеру.
Консольно-уголковая стенка
Для сооружения своими руками консольно-уголковой ПС необходимо выполнить операции:
- отрыть траншею глубиной 0,4 – 0,6 м, ширина которой равна длине горизонтальной консоли (обычно равна высоте вертикальной плиты);
- отсыпать 0,2 – 0,4 м щебня или песка и утрамбовать нерудный материал;
- смонтировать опалубку для консоли из 4 вертикальных досок шириной 10 – 15 см;
- уложить две арматурных сетки с шагом 0,4 – 0,6 м и обеспечить защитный бетонный слой;
- выпустить прутки вверх для связи с вертикальной стеной на расстоянии 0,4 м от края, обращенного к нижней террасе;
- залить горизонтальную плиту, обеспечить уход за бетоном;
- правильно установить опалубку для подпорной стены в вертикальном положении;
- уложить внутрь нее арматурный каркас и связать его с выступающими из консоли прутками;
- забетонировать стену и произвести гидроизоляцию всех доступных поверхностей конструкции.
На этапе монтажа верхней опалубки следует произвести устройство дренажной системы из полимерных или асбоцементных труб. Ввиду большого расхода бетона технология рекомендуется исключительно для высоких ПС. Вместо плитной консоли на тяжелых грунтах (глина и суглинок) допускается применение балок с шагом 0,5 м.
Анкерная стена
Для снижения бюджета строительства могут применяться анкерные ПС, сооружаемые по следующей технологии:
- вертикальная плита заливается внутрь опалубки по месту;
- в ее верхней части монтируются закладные петли;
- в грунт верхней террасы дальше призмы осыпания склона устанавливается анкерный якорь (винтовая свая-шуруп, вбитая в почву труба или наклонно расположенный тяж);
- тросом или проволокой якоря связываются с петлями анкерной стенки.
Анкерная подпорная стена.
Важно! Вертикальную монолитную плиту необходимо заглубить в зависимости от ее высоты на 1/2 – 1/4. Шаг анкеров составляет 0,6 – 1 м в зависимости от грунтовых условий. Дренаж поперечный для данной конструкции обязателен.
Контрфорсная стенка
Последним вариантом для монолитной ПС из железобетона является технология усиления конструкции контрфорсом. Преимуществами метода являются:
- контрфорс служит ребром жесткости;
- стабилизирует пространственное положение конструкции;
- смещает центр тяжести стены в сторону верхней террасы;
- увеличивает собственный вес ПС и препятствует боковому смещению.
Методика аналогична предыдущей, только вместо закладных петель из стены выпускают прутки арматуры. Контрфорсы треугольного профиля заливают на следующем этапе в собственную опалубку.
Таким образом, подпорную стену можно изготовить для террас различной высоты несколькими способами. Вначале необходимо рассчитать затраты для каждого варианта и выбрать наиболее бюджетный из них.
