Подпорные стенки. Современные конструкции подпорных стенок

В предыдущих статьях были рассмотрены общие понятия о подпорных стенах, возводимых при загородном строительстве. Приведены конкретные примеры популярных конструкций и технологий, используемых при строительстве. В данной статье будут рассмотрены современные инновационные конструкции и технологии, применяемые при строительстве подпорных стен в загородном строительстве.

В настоящее время кроме традиционных конструкций подпорных стен, все чаще применяются инновационные разработки позволяющие повысить надежность конструкций, упростить технологии и сократить затраты на их строительство.

Рассмотрим некоторые из них.

Габионы.

Габион, это гравитационное (обеспечивающее устойчивость на грунте за счет собственной массы) сооружение представляющее собой пространственную прямоугольную или цилиндрическую форму, состоящую из прочной металлической сетки заполненной природным камнем.

Основные типы габионных конструкций включают:

• габион коробчатый; 
• габион с диафрагмами; 
• габион матрасный; 
• цилиндрические габионы (мешки). 

Примечание: Во всех типах габионов применяется сетка двойного кручения диаметром 2,7 и 3 мм с цинковым или гальфановым покрытием, заполненная природным камнем (щебнем, галькой, булыжниками и т.д.). Сетка состоит из шестигранных ячеек 10х12, 8х10, 6х8 или 5х7 см. В агрессивных средах дополнительно используется полимерное (ПВХ) покрытие сетки. Двойное кручение проволочной сетки обеспечивает целостность, прочность и равномерность распределения нагрузок, предотвращает раскручивание проволоки в случае разрыва сетки. Проволока для габионов, а так же сетка из неё должна соответствовать ГОСТ Р 51285-99 «Сетки проволочные крученые с шестиугольными ячейками для габионных конструкций»

Габионы находят широкое применение для обустройства территорий частной загородной застройки – возведение подпорных стенок, укрепление берегов водоемов, водотоков и других работ по инженерной защите и ландшафтному оформлению территорий.

Габионы коробчатые.

Габион – прямоугольная пространственная коробчатая конструкция, состоящая из металлической сетки заполняемой природным камнем (щебнем, галькой, булыжниками и т.д.).

Блок коробчатого габиона.

Габионы (блоки) увязывают между собой проволокой, в результате чего получается гибкая подпорная стена. Такая стена выгодно отличаются от аналогов из бетона, железобетона и позволяет рационально решить ряд инженерных и ландшафтных задач:

• не требуется специального основания и фундамента;
• возводятся быстро и в любое время года;
• дренаж осуществляется за счёт пористости блока, конструкция свободно пропускает через себя воду;
• способность воспринимать внезапные и локализованные нагрузки вызванные большими осадками или прогибами грунта за счёт гибкости всего сооружения. При этом разрушения самой габионной структуры не происходит;
• возрастание эффективности габионных конструкций со временем, так как происходит заполнение пустот габионов грунтом, в котором прорастает растительность, корневой системой скрепляя каменную засыпку;
• легко монтируются в труднодоступных для строительной техники местах;
• сохраняются полезные площади для посадок;
• габионные конструкции не препятствуют росту растительности и сливаются с окружающей средой. Со временем они представляют собой естественные зеленные блоки, что украшает ландшафт.

Монтаж габионов осуществляется в последовательности работ:

• установка контейнера из металлической сетки на подготовленное основание (достаточно простого горизонтального выравнивания поверхности);
• связка габионов между собой вязальной оцинкованной проволокой;
• укладка камня, типа плитняка, аккуратно вдоль лицевой стороны контейнера. Засыпка остального объема щебнем, галькой, булыжником и т.д. (до 90% всего объема).

Примечание: Со временем свободный объем заполняется частицами грунта и происходит полная консолидация габионного сооружения, после чего оно приобретает максимальную устойчивость и может служить неограниченное время.

• установка контейнеров, наподобие стенки из кубиков, до необходимой высоты и длины стенки. Крепление контейнеров между собой оцинкованной проволокой. Заполнение их камнем;
• окончательная связка проволокой всех составляющие элементы конструкции.

Примечание:  С внутренней стороны габиона (со стороны засыпного грунта) может быть установлен геотекстильный фильтр (термически скрепленный геотекстиль), вместо традиционных песчано-гравийных фильтров.

Материал - оцинкованная проволока 2,7/3,0мм или проволока с ПВХ покрытием 3,7/4,4мм.

Примеры подпорных стенок из коробчатых габионов.

 

 

Пример монтажа подпорной стенки из габионов.

 

Габионы с диафрагмами.

Габионы с диафрагмами отличаются от коробчатых габионов геометрическими размерами. Они представляют собой плоские сетчатые конструкции в форме параллелепипеда высотой 0,5 м и с большой площадью поверхности основания. Внутренний объем разделен на секции (1 м по длине) при помощи сетчатых диафрагм.

 

Габионы применяются в основании подпорных стенок из коробчатых габионов, а также в ландшафтных работах. При этом они выполняют функции защитного фартука, предохраняющего основание конструкции от размыва.

Матрасные габионы.

Матрасы - прямоугольные конструкции большой площади и небольшой высоты, как правило, от 17 до 50 см. Название “матрацы” (матрасы) получили из-за малого отношения высоты к длине и ширине.

Для прочности матрасы большой длины также разделены внутри поперечными диафрагмами (через 1 м) для обеспечения жесткости сетчатой конструкции. Заполняются камнями, образуя монолитную конструкцию.

 

 

 

Матрасные габионы.

Матрасы используются в качестве основания для подпорных стенок из коробчатых габионов, предохраняют основание конструкции от размыва, защищают и стабилизируют почву от эрозии.

Цилиндрические габионы (мешки).

Конструкции цилиндрической формы из металлической сетки, заполняемые природным камнем. Для прочности короба большой длины разделены внутри поперечными диафрагмами. Цилиндрические габионы незаменимы при возведении подпорных стенок около водоемов в качестве подводных фундаментов. 

Размеры цилиндрических габионов.

Диаметр проволоки 2,7-3,0 мм

 

 

Цилиндрический габион.

 

 

Укладка цилиндрических габионов.

Идея цилиндрических габионов может также использоваться для декоративного оформления участка.

 

 

 

Примеры цилиндрических габионов как декоративных элементов.

Подпорные стенки из грунта армированного геотекстилем.

Разработана и применяется технология возведения подпорной стенки из грунта, армированного синтетическими материалами. Для наружной облицовки и армирование стенки применяются полотнища геотекстиля. Технология возведения стенки заключается в следующей последовательности работ:

• для возведения слоя стенки устанавливается опалубка из стальных уголковых элементов и деревянных стоек высотой, превышающей толщину слоя грунта. Шаг элементов опалубки составляет 1,5 м (рис.а);
• после установки опалубки поверх нее и нижнего уплотненного слоя грунта укладывается полотнища геотекстиля длиной, определенной расчетом (рис. б);
• свободный наружный край геотекстиля перебрасывается поверх опалубки наружу. Затем укладывается слой насыпного грунта (примерно на 1,2 м по ширине стенки) и тщательно утрамбовывается;
• отворачивается свободный край геотекстиля и укладывается поверх утрамбованного грунта (5 в, г). Затем подсыпается и уплотняется остальная часть слоя грунта. Укладку очередного слоя производят с уклоном 2% (рис. д) по ширине сооружения для обеспечения его устойчивости;
• затем опалубка снимается и переносится наверх уложенного слоя (рис. е). Основное назначение опалубки состоит в обеспечении при трамбовании плотного заполнения углов наружной облицовки грунтом.

Для защиты геотекстильной наружной облицовки на основе полипропилена от действия ультрафиолетовых лучей, на нее можно нанести слой торкретбетона, битумное покрытие или облицевать древесиной, засыпать грунтом с наружным озеленением.

 

Технология возведения подпорной стены из грунта, армированного геотекстилем: а - установка опалубки, б - укладка геотекстиля, в - частичная укладка и уплотнение грунта, г - накрытие грунта свободным краем геотекстиля, д - укладка и уплотнение остальной части слоя грунта, е - перенос опалубки для укладки следующего слоя грунта. 1 - наружная облицовка, 2 - насыпной грунт, 3 - армирующие полотнища геотекстиля, 4 - стальной уголок. 5 - деревянная стойка.

 

Подпорная стенка из грунта армированного геотекстилем.

Физико-механическими характеристиками геотекстиля должны соответствовать нагрузкам, действующим на стенку. Спектр марок геотекстиля достаточно широк как отечественного производства, так и импортного.

Подпорные стенки, возводимые по этой технологии, обладают необходимой прочностью, экономичны при строительстве и достаточно долговечны.

Подпорные стенки из грунта армированные георешеткой.

Хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации подпорные стенки, возводимые из грунта армированного георешетками в сочетании с геотекстилем. Такие стенки максимально приспособлены к неравномерным осадкам, компенсируют температурные и усадочные напряжения. 

Георешетка - армирующий геотехнический материал. Представляет собой комплект листовых полос, толщиной от 1,35 мм до 1,8 мм и высотой от 50 до 200 мм. Листовые полосы соединены швами между собой на всю глубину, образуя ячейки георешетки. Глубина и размеры ячеек подбираются в зависимости от расчетных критериев нагрузки и структуры материалов-заполнителей.

В развернутом виде георешетка образует ячеистую конструкцию, которую заполняют минеральным заполнителем. Секции георешоток обладают высокими физико-механическими характеристиками и выдерживают температурные условия всех климатических зон.

 

 

 

 

 

Георешетка.

Секции георешеток, производятся из прочных, и в тоже время, гибких полиэтиленовых лент, что позволяет возводить подпорные стенки различной конфигурации, в местности с любым рельефом. Крутизна укрепляемого склона не ограничена и может быть вертикальной. 

Подпорная стенка представляет собой многослойную ярусную конструкцию с расположением георешоток одна над другой. При этом георешетки укладываются с горизонтальным сдвигом друг относительно друга или без сдвига. Георешетки заполняются песчаным грунтом с добавлением каменных материалов и перекрываются полотнищами геотекстиля.

Для заполнения ячеек георешетки возможно использовать местные грунты с учетом, что материал засыпки должен обладать хорошими дренирующими свойствами.

Крайние, свободные ячейки (при сдвиге ярусов), заполняются растительным грунтом с последующим высевом семян трав. Проросшая трава дополнительно укрепит поверхность подпорной стены и украсит общий ландшафт.

 

 

 
Грунтовая подпорная стенка армированная георешотками.

Основные преимущества таких подпорных стенок:

- повышение (или обеспечение) надежности и долговечности конструкции;

- снижение материалоемкости;

- уменьшение стоимости сооружений;

- повышение технологичности, качества производства работ

Технология монтажа георешетки практически для всех типов укрепления грунтов (конусов и откосов земляного полотна и сопутствующих грунтовых сооружений) включает следующие операции:

- подготовку наклонной или вертикальной поверхности путём её планировки, уплотнения или монтажа;

- устройство дополнительных элементов в виде укладки геотекстиля;

- раскладка секций георешетки и их стыковку между собой скобами при помощи степлера;

- крепление георешетки к грунту металлическими или пластиковыми анкерами, для обеспечения продольной и поперечной устойчивости;

- заполнение объёмных ячеек различными материалами (грунт, щебень). Посев растительности в ячейки (при горизонтальном сдвиге), например методом гидропосева.

Монтаж георешоток не требует высокой квалификации и выполняется вручную.

Подпорные стенки из отработанных автомобильных шин.

В практику входит новая технология строительства подпорных стен из отработанных автомобильных шин. При этом подпорные стены получаются достаточно прочные, чтобы удерживать большие массы грунта от сползания по откосу. Стоимость таких стен по сравнению с традиционными методами значительно ниже, сокращается время на строительство.

Анализ эффективности подпорной стенки из изношенных шин показал их экономичность: в 10 раз дешевле и в 9 раз менее трудоемки, чем стенка из армированного грунта и на треть дешевле традиционных бетонных подпорных стенок.

При строительстве таких подпорных стенок используются варианты:

• Покрытие собирается из автомобильных покрышек, расположенных ступенчато по откосу и насаженных на вертикально установленные сваи. Покрышки крепятся к сваям следующим образом. Насаженные на сваи нижние покрышки одним краем внутреннего диаметра со стороны откоса упираются в сваи, а покрышки верхних рядов своим противоположным краем внутреннего диаметра прикреплены к сваям с помощью гибких хомутов. Промежуточные покрышки свободно насажены на сваи, скреплены между собой, а с верхними и нижними покрышками соединены посредством расположенного в их полостях заполнителя (булыжника).

 

 

 

Подпорная стенка из изношенных автомобильных шин: а - укрепление нижнего и верхнего откосов автомобильными покрышками; б - поперечное сечение покрытия - схема соединения стоек с покрышками; в - соединение покрышек хомутами. 1-автомобильная покрышка; 2- анкерные сваи; 3-хомут; 4-булыжники; 5-ограждение терассы.

В качестве крепежных материалов (хомутов) для модулей из шин применяют крепления в виде полос изготовленных из конвейерной ленты, скреплённой болтами.

• Из одного, двух и более рядов шин формируют колонны. Для устойчивости по центру колон забивают анкерные сваи. Затем шины заполняют (с трамбовкой) местным грунтом. В рядах шины крепятся хомутами. 

 

 

 

Подпорная стенка: 1- колонна из покрышек ; 2 – анкерная свая.

• Выполняют стена из шин с одной вырезанной боковой стенкой. В нижний ряд трамбуется (до верху) грунт. На этот ряд укладывается прочный листовой материал, для исключения просыпки грунта из ряда шин находящихся выше. Последующие ряды шин укладываются в виде кирпичной кладки (в перевязь). Их полости также заполняются грунтом. С наружной стороны стенки забиваются анкерные сваи (штыри) для упора нижнего ряда и предотвращения горизонтального смещения стенки.

Шины крепятся между собой как в ряду, так и между рядами с помощью пластиковой проволоки или пропиленовых канатиков.

 

Нижний ряд подпорной стенки из ши

 Крепление шин пропиленовыми канатиками.

Чем тяжелей грунт заполнения, тем устойчивей подпорная стенка. Частота (шаг) крепления шин между собой определяется в зависимости от геометрических параметров подпорной стенки.

 

Примеры подпорных стенок из шин.

 

Подпорные стенки из металлической сетки.

Разработана и применяется упрощенная конструкция подпорных стен выполняемых из металлической сетки.

Собственно подпорная стенка представляет собой заглубленные в грунт металлические трубы с наклоном в сторону склона, к которым с помощью металлической проволоки крепится высокопрочная металлическая сетка с антикоррозионным покрытием. Между сеткой и удерживаемым грунтом засыпается гравий, фракционностью больше размера ячейки.

Конструкция такой стенки хорошо видна на приведенных фото.

Примеры подпорных стенок из металлической сетки.

Выше приведена лишь небольшая часть примеров возведения подпорных стен по новым технологиям. Сейчас строительная индустрия предлагает широкий выбор инновационных технологий по возведению подпорных стен.

Изложенный материал по возведению подпорных стен в условиях загородного строительства направлен на помощь застройщику при выполнении этих работ своими силами или, если строительство выполняет подрядная организация, осуществлять грамотный контроль стройки.