Подпорные стенки

Откосы

Откосы представляют собой искусственно созданную наклонную поверхность, ограничивающую естественный или насыпной массив грунта, расположенный между горизонтальными участками, различающимися по высоте. Откосы всегда широко использовались при создании объектов ландшафтной архитектуры и садово-паркового искусства, особенно на сложном рельефе Откосы также проектируют для укрепления береговых линий и при необходимости преобразования склонов с помощью террасирования. Простота устройства откосов, их устойчивость и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры.

Откос как инженерное сооружение характеризуется высотой h, длиной горизонтального заложения l и крутизной в относительных единицах. Крутизну откоса принято выражать в виде отношения его высоты, принятой за единицу, к длине заложения (например 1: 0,5, 1: 1, 1: 2 и т.д.). На плане поверхность откоса изображают чередующимися короткими и длинными штрихами, направленными по уклону от верхней бровки откоса к его подножью Ширина полосы откоса в плане соответствует длине заложения (рис. 12.8).

На объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется избегать размещение откосов высотой более 2,5... 3,0 м, что обусловлено сложностью их укрепления и эксплуатации.

Устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, высоты и крутизны откоса, а также от его местоположения и уровня нагрузки.

Для естественных откосов существуют максимальные величины углов наклона к горизонтальной поверхности, которые позволяют удерживать грунт и достаточно стабильном состоянии (табл. 5.2).

Рис. 12.8. Деформация откоса: 1 - кривая сдвига;

1 — деформация откоса при оползании;

h — высота заложения откоса; М _с —момент сил

Рис. 12.9. Откос:

а - основные элементы: 1 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h - заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

Основным видом деформации откосов является их оползание (рис. 12.9). Разрушение откоса может происходить внезапно или проявляться в виде длительного оползания, что чаще наблюдается на глинистых фунтах.

Возможными причинами разрушения откосов обычно становятся излишняя крутизна, увлажнение грунта, увеличение нагрузки на гребне или динамическое воздействие.

Для повышения устойчивости высоких откосов и предотвращения возможного сползания грунта в середине откоса размещают горизонтальную площадку - берму, при этом нижнюю часть откоса проектируют более пологой, чем верхнюю (рис. 12.10), Ширина бермы зависит от высоты откоса. Например, для откоса высотой более 6 м ее ширина должна быть не менее 1,5...2 м.

Таблица 12.2. Крутизна естественного откоса

Материал откоса	Макси-мальный угол ^о	Крути-зна откоса	Материал откоса	Макси-мальный угол	Крутиз-на откоса
Травяной покров		1: 3	Суглинок		1: 1,2
Песок		1: 2	Глина		1: 0.6
Супесь		1: 1.7	Камень (насыпь)		1: 0,5
Щебень		1: 1,5	Скала (монолит)		1: 0,25

Рис. 12.10. Преобразование склонов для повышения их устойчивости:

а - устройство бермы 1; б — террасирование склона; i_т,— уклон террасы; i_с — уклон склона. h — высота террасы; b — ширина террасы

При террасировании склонов крутизной более 60 %о расчет ширины террасы b выполняется по формуле (рис. 5.10, б):

b = h/i_с – i_Т),

где h — заданная высота террасы; i_с — существующий уклон склона; i_Т — заданный уклон террасы.

Откосы можно устраивать как путем выемки грунта, так и путем насыпи грунта. Устойчивость последних при прочих равных условиях будет ниже, что связано с неизбежно возникающей просадкой грунта. Основные способы формирования откосов путем срезки и насыпи грунта представлены на рис. 12.11 Для отсыпки оснований откосов используют суглинистые или супесчаные грунты. Грунт насыпают послойно, тщательно уплотняя и увлажняя его водой (из расчета 15 л на 1 м²).

Повысить устойчивость откосов можно различными способами: уменьшением крутизны (уположением откоса); дренированием откоса; закреплением

грунтов тела откоса; укреплением поверхности откоса.

Укрепление откосов преследует две основные цели:

• защита наклонной части откоса от поверхностной эрозии, возникающей под воздействием осадков и ветра;

• повышение устойчивости насыпной массы грунта в стабильном состоянии за счет баланса воздействующих на него сил.

Рис. 12.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта: а — уполаживание склона; б — устройство бермы срезкой грунт в — устройство бермы насыпкой грунти; г - насыпь грунта на ступенчатый срез; «+» — насыпь, «-» - выемка

Рис. 12.12. Укрепление откосов посадкой кустарников:

а - горизонтальная укладка черенков; 6 — посадка с использованием плетней; в — закрепление камнем; г — посадка на ступенчатых выемках

Выбор материала и технологии для укрепления откоса зависит от местоположения откоса, предполагаемого уровня механических нагрузок, крутизны склона и эстетических качеств формируемой среды.

Укрепление откосов может выполняться с помощью простейших способов, например посева трав или посадки кустарников (рис. 12.12), которые своими корнями способны удерживать слой фунта, предотвращая его размыва. Для достижения быстрого эффекта может использоваться одерновка или закрепление пластин дерна на поверхности склона с помощью шпилек. Если и качестве верхнего покрытия откоса используется газон, то на грунт основания насыпают слой растительной земли толщиной не менее 10... 15 см, который планируют по проектным отметкам. При этом для лучшего удержании растительного слоя основание отсыпают ступенчато. Более подробно создание газонов рассмотрено в отдельной лекции.

Хороших результатов в укреплении откосов позволяет добиться использование современных материалов и технологий, таких как габионные конструкции, геотекстильные материалы, газонные решетки, выпускаемые зарубежными и отечественными производителями. Их применение позволяет повысить устойчивость возводимых насыпей и стабилизацию грунта на естественных склонах и проектируемых откосах. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в грунте на георешетки, имеющие высокую прочность. У различных производителей имеются запатентованные технологии укладки и крепления материалов. Их основные приемы изображены схематически на рис. 12.13.

Материалом для габионов является оцинкованная металлическая сетка двойного кручения с ячейками в виде шестигранника. Из нее производят контейнеры, чаще всего в форме параллелепипеда, заполняемые на месте строительства камнем. Габионы устанавливают один на другой, связывая их между собой, что позволяет сформировать конструкцию требуемой конфигурации и высоты. Впоследствии происходит их зарастание травой и мелким кустарником и они с становятся частью ландшафта. Габионные конструкции, как и подпорные стенки, позволяют формировать

устойчивые вертикальные поверхности.

Рис. 12.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций:

а - габионные конструкции, заполненные камнем; б — габионные конструкции, заполненные грунтом с посевом газонных трав: 1 — геотекстиль

Кроме того, при меньшей высоте контейнеров возможно укрепление наклонных поверхностей до крутизны 1: 2. В этом случае возможно заполнение габиона грунтом, который для предотвращения вымывания укладывают на геотекстиль. На таком откосе возможно последующее устройство газона и посадка цветочных растений.

Рис. 12.14. Укрепление откосов с помощью геотекстили и георешеток;

а - укрепление поверхности; 6 - армирование массива грунта; I - трехмерная георешетка; 2 – геотекстиль.

Укрепление откосом с помощью геотекстили и георешеток осуществляется способами, представленными на рис. 12.14. При необходимости укреплении поверхности откосов с целью удержании на его поверхности растительною грунта используются трехмерные георешетки. Они пришпиливаются к поверхности с помощью специальных креплений, затем на них высевают семени газонных трав и засыпают небольшим слоем земли. Также для защиты поверхности откоса от эрозии используют укрывные материалы из разных видов отечественных волокон (солома, кокос), закрепленных на синтетической основе. Их разложение способствует улучшению почвенных условий за счет увеличению гумусового слоя, что стимулирует лучшее задернение склонов.

Актуально укрепление откосов для повышения устойчивости насыпей, особенно при использовании слабых грунтов с низкой несущей способностью или и случае недостаточной площади для размещения откоса с пологим склоном армирование (прослаивание) массива грунта горизонтальными слоями геотекстильних материалов или георешетками из синтетических волокон или металлической сетки двойного кручения позволяет предотвратить оползание и сдвиг грунта Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхней бровки откоса пешеходных дорожек и площадок, при высоте откоса более 2,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).

Подпорная стенка — сооружение, удерживающее грунт откоса насыпей и выемок от обрушения. Подпорные стенки используются для организации пространства на пересеченной местности, а также для повышения эстетических качеств объектов ландшафтной архитектуры. Они могут использоваться дли разграничения зон объектов с различной функциональной направленностью, например детской площадки и транзитной пешеходной дорожки, с их помощью можно более четко определить границы композиционных участков. Подпорные стенки на объектах ландшафтной архитектуры по своему назначению можно подразделить на два вида: укрепительные и декоративные

Укрепительные подпорные стенки как инженерные сооружения предназначены для удержания грунтовых масс от оползания; декоративные – выполняют только архитектурно-художественную функцию.

Укрепительные подпорные стенки также широко применяются при террасировании естественных склонов с целью увеличения полезной площади для размещения элементов озеленения и благоустройства. Более пяти тысяч лет назад именно террасирование, где подпорные стенки нашли свое первоначальное применение, позволило удерживать влагу на склонах и дало людям возможность освоения новых территорий для сельскохозяйственных целей. Об этом свидетельствуют дошедшие до наших дней остатки древних сооружений поселениях племени майя и рисовые плантации в Китае, а также рисунки и шоры. Для строительства использовались простые доступные материалы, такие как камень и дерево (рис. 12.15).

На плане подпорные стенки обозначают двойной линией с указанием высотных отметок верха и подошвы стенки в характерных точках по ее длине

Рис. 12.15. Простейшая конструкция подпорной стенки из камня:

а - террасы: 1 — подпорные стенки; б — конструктивный разрез: 1 — плодородная почва; 2 - подпорная стенка из камня; 3 — гравийная засыпка.

Разность между отметками верхней и нижней площадок является высотой подпорной стенки в данной точке.

Варианты размещения подпорных стенок могут быть различными, в зависимости от поставленных целей и задач. Существует четыре основных варианта размещения подпорных стенок на склоне (рис. 12.16). Вариант а) - позволяем расширить верхнюю площадку, вариант б) - обеспечивает оптимальный баланс земляных масс (объем насыпаемого грунта равен объему срезаемого грунтa), при варианте в)- увеличивается нижняя площадка, а вариант г) позволяем разнообразить плоский рельеф.

Устойчивость подпорных стенок достигается компенсацией воздействия сил, оказываемых на стенку подпираемым грунтом, которые складываются из активного давления грунта и давления воды.

И современном строительстве распространены два типа конструкций под- порных стенок (рис. 12.17):

• гравитационные стенки обеспечивают устойчивость за счет массы стенки и массы грунта, находящегося над подошвой конструкции стенки, и силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки;

• свайные стенки представляют собой облегченные конструкции, защемленные в грунтовом основании, которые являются устойчивыми за счет создания пассивного отпора давлению грунта в нижней части стены или наличия специального крепления анкерного типа в верхней части стены.

Рис. 12.16. Размещение подпорных стенок на склоне:

а - насыпь; б — полувыемка-полунасыпь; в — выемка; г — декоративная стенка на ровном рельефе; «+» — насыпь; «-» — выемка.

Рис. 12.17. Основные типы конструкций подпорных стенок (размеры указаны в м):

а - гравитационные; б — свайные; в — распределение сил для гравитационных стенок: I - центр тяжести.

При нарушении равновесия сил подпорная стенка может потерять устойчивость, вследствие чего могут возникнуть деформации конструкций, иногда приводящие к их полному разрушению. Наиболее часто встречаются такие деформации, как опрокидывание, сдвиг и навал стенки на грунт (рис. 12.18), Явление навала характерно только для высоких подпорных стенок.

Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании предпринимают следующие действия:

· заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки (для уменьшения активного давления грунта);

Рис. 12.18. Деформации подпорных стенок:

а - опрокидывание, б - сдвиг; в – навал стенки на грунт.

Рис. 12.19. Основные элементы конструкции:

1 — водоотвод; 2 - дренаж; 3 - фундамент; 4 — тело

• увеличивают шероховатость задней грани стенки (для уменьшения активного давления грунта и увеличения пассивного давления);

• устраивают дренаж в засыпке;

• с лицевой стороны стенки устраивают выступ-консоль (для предотвращения опрокидывания).

Основными элементами конструкции подпорной стенки являются, фундамент, тело, дренаж и водоотвод (рис. 12.19).

Фундамент. Фундамент — это подземная часть несущей конструкции подпорной стенки. По степени заглубления фундаменты подпорных стенок подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. К последним относится фундаменты, глубина заложения которых в 1,5 и более раза превышаeт их толщину в поперечном сечении. Толщина фундамента и глубина его заложения зависят от размеров и конструкции подпорной стенки, характеристик и к подстилающих грунтов и глубины промерзания грунта.

Фундаменты бывают ленточными и свайными. Ленточный фундамент представляет собой монолитную или сборную, состоящую из отдельных блоком конструкцию, повторяющую линию подпорной стенки. Глубина залегания фундамента — не менее 60 см. При условии промерзания грунта глубину фундамента обычно связывают с глубиной промерзания. Особенно это важно для устойчивости жестко закрепленных подпорных стенок, так как вероятность их растрескивания в морозный период более высока, чем у упругих конструкции.

Свайные фундаменты обычно более глубокие, чем ленточные, ряды сваи углубляют в грунт на несколько метров. Такое решение используют при необходимости проникновения под телом стенки потока грунтовых вод (например, верховодки). В этом случае грунтовые воды могут свободно проходить, между сваями, не создавая подпора для стенки и склона.

Тело. 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. Оно может быть как жестко закрепленной, так и упругой конструкцией.

К жестко закрепленным относятся подпорные стенки монолитной конструкции из бетона (рис. 12.20), кладки из камня, кирпича или бетонных блоком связанных цементным раствором.

Рис. 12.20. Жестко закрепленные подпорные стенки из бетона:

а - массивного типа; б — консольного типа; 1 — глиняный слой; 2 — щебеночная засыпка;.3 - дренажная труба; 4 - выпускная труба; 5 — бетон или каменная кладка;

6 — армированный бетон.

К упругим конструкциям относятся подпорные стенки, которые могут выдерживать небольшие деформации без растрескивания. К этой группе относятся стенки каменной кладки без укрепления раствором («сухая кладка»).которые особенно актуальны в районах, где есть подходящий камень. Ширина верхней части таких стенок не должна быть меньше 45 см, обычно она составляет 45...60 см (рис. 12.21). Рассмотренные ранее габионы в виде вертикальных конструкций, а также сборные конструкции из типовых бетонных элементом относят к этой группе.

Подпорные стенки из дерева не рекомендуется использовать во влажном холодном климате, что связано с их недолговечностью в таких условиях. Такие стенки относятся к свайному типу. В связи с этим для обеспечения их устойчивости от опрокидывания требуется заглубление опор на глубину, равную их высоте (рис. 12.22). Экономически нецелесообразно применять такие стенки высотой более 90 см. Деревянные стенки небольшой высоты могут быть применены для создания цветочных контейнеров

Рис. 12.21. Конструкция подпорной стенки из камня — «сухая кладка»:

1 – Щебёночная засыпка;; 2 – щебень; 3 – перевязочный камень

.

Рис. 12.22. Конструкции подпорных стенок из дерева:

а - свайная; б — с анкерным креплением; 1 — деревянный брус; 2— щебеночная засыпка; 3 - свайное крепление — возможная альтернатива стальному стержню; 4 — оцинкованный стальной стержень, пропущенный через предварительно созданные отверстия; 5 — трос; 6 — доска.

Древесина для их строитель с мы предварительно должна пройти тщательную обработку препаратами, защищающими ее от гниения и возгорания.

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 граней не требуется; он может быть применен в декоративных целях. При увеличении высоты наклон передней стенки позволяет создавать оптическую иллюзию вертикальности, что улучшает ее визуальной восприятие, а также позволяет скрывать недостатки в oтделке фасада; незначительные неровности при наклоне становятся менее заметными. Наклон также может повысить устойчивость стенки к опрокидыванию и создает наиболее благоприятные условия при сбросе атмосферных вол Рекомендуемый наклон передней грани для жестко закрепленных конструкций составляет 12:1; для упругих стен — 6:1; для деревянных стенок, габион и сухой каменной кладки достаточно 6^о.

Дренаж и водоотвод. Они необходимы для повышения прочности конструкции подпорной стенки, что происходит за счет снижения давления воды со стороны грунта, и предотвращения явлений эрозии поверхностными водами. Дренаж также помогает бороться с явлением морозного пучения грунта. При строительстве подпорных стенок на грунтах, подверженных пучению, дренаж и более глубокая (до 40...60 см) песчано-щебеночная подготовка основания необходимы для всех стенок.

Вода, прибывающая со стороны слона и скапливающаяся за стенкой, может быть удалена с помощью продольного или поперечного дренажа (см. подраздел 3.8), связанного с водоотводящей сетью. Для устройства дренажа подпорных стенок возможна также замена щебня на современные материалы, например дренажные маты.

Для организации поверхностного стока верхнюю часть подпорной стенки планируют с уклоном 20 %о в сторону водоотводящей канавки, которую проектируют вдоль стенки и связывают с ливневой сетью (рис. 12.23).

Подпорные стенки удачно сочетаются с разнообразными парковыми конструкциями: лестницами, скамьями, цветниками, решетками с вьющимися растениями, вазонами, светильниками, скульптурой. Их также комбинируют озелененными откосами.

Рис. 12 24 Варианты (а … в) ограждений подпорных стенок

Дли безопасности пешеходного движении при размещении вдоль верхнего края подпорной стенки пешеходных дорожек и площадок, при высоте стенки более 1,0 м, необходимо предусматривать ограждении высотой не менее 0,9 м (рис. 12.24).

При проектировании подпорных стенок в садах и парках часто используют типовые конструкции. Размеры всех элементов конструкции определяет проектировщик. В связи с этим, прежде чем приступать к проектированию, необходимо ознакомиться с результатами анализа почв и гидрологическим режимом, затем произвести расчет высоты стенки по проекту вертикальной планировки территории. Учитывая полученные данные, необходимо проанализировать возможные конструктивные решения, чтобы выяснить, что больше всего подходит для применения в данных условиях, принимая во внимание нагрузки на конструкцию, материалы и климатические особенности района проектирования.

Если высота подпорной стенки, включая фундамент, превышает 3 м, а

глубина фундамента меньше 60 см или на участке в качестве основания будут использованы неустойчивые слабые фунты, то необходима консультация специалиста, который произведет детальный расчет устойчивости конструкции.

Дата добавления: 2014-01-20