Лекция 6 Типы и конструкции подпорных стен Подпорной стеной

1
Лекция 6
Типы и конструкции подпорных стен
Подпорной стеной называется сооружение, удерживающее грунт от обрушения в откосах насыпей и выемок. Различные примеры применения подпорных
стен представлены на рис. 1.
Рис. 1. Подпорные стены
Грань стены, обращенная в сторону засыпки, называется задней, а грань,
обращенная в противоположную сторону, – передней (рис. 2). Основными геометрическими характеристиками подпорной стены являются: высота hc, ширина
поверху b0, ширина понизу bc, а также угол α наклона задней грани стены к вертикали. Для фундамента стены такими характеристиками являются: высота hф и ширина понизу b. Высота стены вместе с фундаментом обозначена через h.
hф
A


h
hc
b0
bc
b
Рис. 2. Геометрические параметры подпорной стены
Различают следующие формы свободной поверхности грунта за подпорной
стеной (рис. 3): а – горизонтальную, б – откос (поднимающийся), в – падающий
откос, г – полуоткос, д – ломаную, е – неспланированную.
2
а)
б)
в)

г)

д)
е)
Рис. 3. Формы свободной поверхности грунта за подпорной стеной
Классификация подпорных стен может быть проведена по следующим признакам.
1. По назначению: а
– поддерживающие насыпи;
– ограждающие выемки.
2. По характеру работы:
– отдельно стоящие;
– связанные с примыкающим сооружением;
– не подвергающиеся давлению воды; г) гидротехнические.
3. По высоте:
– низкие – высотой до 10 м;
– средние – высотой от 10 до 20 м;
– высокие – высотой более 20 м.
4. По материалу:
– железобетонные;
– бетонные;
– бутобетонные;
– кирпичные;
– деревянные;
– металлические.
5. По принципу работы (рис. 4): а – массивные; б – полумассивные; в – тонкоэлементные; г – тонкие.
3
Рис. 4. Классификация подпорных стен по принципу работы
Массивные стены (рис. 4, а) обеспечивают устойчивость в основном их собственным весом, а материал (бетон, бутовая или кирпичная кладка) испытывает
преимущественно сжимающие напряжения.
Полумассивные стены (рис. 4, б) обеспечивают устойчивость 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 стены (рис. 4, в) 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.
Тонкие стены (рис. 4, г) обеспечивают устойчивость путем защемления их в
основании. Для уменьшения глубины заложения таких стен, а также для повышения их жесткости применяются анкеры.
6. В зависимости от наклона задней грани (рис. 5): а, б – крутые, с прямым и
обратным уклоном; в – пологие; г – лежачие.
Рис. 5. Классификация стен по наклону задней грани
7. По способу возведения:
– монолитные;
4
– сборные.
Монолитные подпорные стены выполняются из бетона, бутобетона, бутовой
или кирпичной кладки и железобетона. Монолитные стены имеют следующие
профили (рис. 6): а – прямоугольный; б – трапецеидальный с наклонной передней
гранью; в – трапецеидальный с наклонной задней гранью; г – трапецеидальный с
наклонными гранями; д – наклоненный в сторону засыпки; е – с выступающим
передним нижним ребром; ж – ломаный; з – ступенчатый; и – с разгрузочной
площадкой; к – уголковый.
Рис. 6. Профили монолитных подпорных стен
Тонкоэлементные подпорные стены обычно делаются из уголкового профиля и могут быть консольного типа или контрфорсными (ребристыми).
Сборные подпорные стены выполняются из железобетона и по конструкции
разделяются:
а) стены уголкового профиля, выполняющиеся из отдельных блоков или
плит, собираемых на месте (рис. 7, а), а также в виде цельноперевозимых секций
(высотой до 3 м и длиной 1,5–2,5 м);
б) заборчатые стены (рис. 7, б) состоящие из отдельных опор, пролеты между которыми заполняются плитами;
в) стены из пустотелых ящиков (рис. 7, в) устанавливающиеся в один, два и
более ярусов и заполняющиеся песчаным или крупногабаритным грунтом;
г) ряжевые (рис. 7, г), собирающиеся в виде клетки из отдельных продольных или поперечных элементов и загружающиеся мелкозернистым или крупнообломочным грунтом.
5
8. Фундаменты подпорных стен по степени их заглубления: а) неглубокого и
б) глубокого заложения (глубина заложения превышает ширину в 1,5 раза и более).
9. Подпорные стены возводятся на основании: а) естественном – скальном
или нескальном; б) искусственном или в) на сваях.
Рис. 7. Профили сборных подпорных стен
Подпорные стены проектируются с учетом следующих условий:
а) эксплуатации конструкций;
б) экономии строительных материалов, а также наименьшей трудоемкости
изготовления и возведения конструкций;
в) стандартизации и унификации сборных элементов и их соединений;
г) использования технических решений, отвечающих способам механизированного изготовления конструкций.
Ширина профиля массивной подпорной стены понизу составляет:
– при скальных и плотных грунтах 1/3 высоты;
– при грунтах средней плотности – 1/2 высоты;
– при слабых грунтах – 2/3 высоты;
– при давлении воды – до полной высоты стены.
Ширина фундамента плиты тонкоэлементной подпорной стены уголкового
профиля составляет 1/2–2/3 высоты стены.
Толщина стены поверху должна быть не меньше:
– для железобетонных стен – 0,15 м;
6
– для бетонных стен – 0,4 м;
– для бутовых и бутобетонных стен – 0,75 м;
– для кирпичных стен – 0,51 м.
Толщина плит сборных подпорных стен принимается не менее 8 см.
Подпорные стены необходимо разделять сквозными вертикальными швами
(на всю высоту стены, включая фундамент) на секции длиной 20–60 м. Швы следует
располагать так, чтобы подошва каждой секции опиралась на однородный грунт.
В продольном направлении подошву подпорной стены следует располагать
на горизонтальной площадке при уклоне до 2 %. При уклоне местности свыше 2
% необходимо стену устраивать со ступенчатой подошвой.
Глубина заложения подошвы фундамента подпорной стены при непучинистых нескальных грунтах в основании должна быть не менее 1 м и при прочих
грунтах должна не менее чем на 0,25 м превышать расчетную глубину промерзания грунта. При опирании на скальные грунты глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее 0,25 м.
Для повышения устойчивости стен против опрокидывания в ее конструкции
со стороны засыпки предусматривают консольный выступ (разгрузочную консоль). Для повышения устойчивости и против скольжения стены устраивают
шпору в подошве фундамента или подошве придают уклон, при котором ее
скольжению по грунту сопротивляется сила от веса стены.
Поверхности подпорных стен, соприкасающихся с грунтом (кроме подошвы
фундамента) покрывают гидроизоляцией, например, горячим битумом в два слоя.
За подпорной стеной на высоте не менее 0,5 м над дном кювета или поверхности грунта следует устраивать продольный дренаж (с уклоном не менее 4 %) из
камня, щебня или гравия. В основании дренажа устраивается подготовка из слоя
жирной глины или должны быть уложены сборные железобетонные лотки. В теле
стены через 2–12 м необходимо в зависимости от гидрогеологических условий
предусмотреть трубки для выпуска воды из дренажа.
Железобетонные тонкоэлементные подпорные стены являются наиболее
экономичными, по сравнению с массивными бетонными стенами. При высоте до
7
6 м консольные железобетонные стены имеют меньший объем, чем ребристые
(контрфорсные); высотой от 6 до 8 м объемы одинаковы; высотой более 8 м ребристая конструкция имеет меньший объем железобетона, чем консольная.