7.1. Подпорные стены.

Подпорная стена - это конструкционное сооружение, удерживающее от обрушения и сползания находящийся за ней массив грунта на уклонах местности (откосах, склонах, выпуклостях и впадинах поверхности участка).

Основное назначение - укрепить грунт на откосах, склонах и предупредить обрушение и сползание грунта.

Железобетонные подпорные стены значительно экономичнее каменных и бетонных. Их применяют преимущественно сборными. Различают подпорные стены уголковые, с контрфорсами, анкерные.

7.2. Особенности работы.

Уголковые стены применяют, когда полная высота подпорной стены не превышает 4,5 м. При большей высоте экономичнее стены с контрфорсами или анкерные. Уголковые подпорные стены могут быть изготовлены в виде единых блоков длиной 2.. 3 м. Разработаны типовые конструкции сборных уголковых подпорных стен, состоящие из двух элементов: стеновой (лицевой) плиты и фундаментной плиты с анкеровкой. Предусмотрены высоты подпора грунта Н, равные 1,2; 1,8; 2,4; 3 и 3,6 м. Номинальная длина стеновых плит принята З м, фундаментных — 3 и 1,5 м; ширина подошвы b — 2,2; 2,5; 3,1 и 3,7 м. Учтена возможность установки фундаментной плиты с наклоном подошвы до 7° для повышения устойчивости подпорной стены против сдвига.

В подпорных стенах других типов, ограждение образуется из сборных стеновых плит, закладываемых в базы контрфорсов или рам. Контрфорсы конструируют составными из 2—3 частей. Их устанавливают с шагом 2...3 м на сборные элементы опорной плиты, с которой соединяют, сваривая закладные металлические детали.

Рамы анкерных подпорных стен размещают через 4 ..5 м, опирая их на отдельные фундаменты. Анкерная балка предназначена для удерживания всей конструкции от сдвига под воздействием горизонтального давления грунта. Расстояние а принимают равным 0,3...0,6h высоты подпора грунта, если грунт имеет угол естественного откоса 30...45°.

Конструктивные схемы сборных подпорных стен

а — уголковая одноэлементная; б — уголковая двухэлементная; е — с контрфорсами; г — анкерная; 1 — сборные цельные блоки; 2 — стеновые плиты; 3 — сборный контрфорс; 4 — стык сборных элементов контрфорса; 5 — фундаментная плита; б — опоры рамы, 7 — рамы. 8 — анкерная балка.

В практике встречаются и другие конструктивные решения подпорных стен: с анкерным зубом ниже подошвы опорной плиты или с обратным уклоном подошвы, что повышает устойчивость стены против сдвига в горизонтальном направлении; с разгрузочными площадками, устраиваемыми на промежуточных уровнях высоты стены с ее задней стороны в целях уменьшения ширины опорной плиты; с ребристыми стенами вместо гладких для уменьшения расхода бетона и т.п. Иногда применяют ряжевые подпорные стены, собираемые из мелких балочных железобетонных сборных элементов в клетки (подобно деревянным ряжам), которые заполняют каменной наброской. По расходу материалов они экономичнее других подпорных стен, но дороже по монтажу.

7.3. Особенности расчета.

Давление грунта на подпорные стены согласно формулам сопротивления материалов зависит от плотности грунта у, угла естественного откоса грунта Ср, угла наклона задней грани подпорной стены, угла наклона откоса засыпки выше подпорной стены. В простейшем случае, когда задняя грань стены вертикальна, а поверхность грунта над стеной горизонтальна, равнодействующую горизонтального давления земли (ее нормативное значение) на 1 м длины стены определяют по формуле:

Распределение давления грунта по высоте стены принимают прямолинейным, поэтому интенсивность его внизу равна р0=2Н/h, а равнодействующая считается приложенной на расстоянии h/3 от подошвы.

В обычных условиях плотность грунта у колеблется в пределах 1,6…1,9 т/м3, угол естественного откоса грунта ф=30...45°. Коэффициент надежности по горизонтальному давлению на стену принимают равным 1,2.

Равномерно распределенную нагрузку Psup, находящуюся на верхнем уровне грунта, принимаемую с коэффициентом надежности 1,3, приводят к весу слоя грунта высотой hsup/у и учитывают при определении равнодействующей давления на стену согласно формуле:

Предварительно ширину опорной плиты & и ее вынос принимают такими, чтобы наибольшее краевое давление на грунт под подошвой, определяемое по формуле:

не превышало 1,2R0 при соблюдении условия, чтобы среднее давление рm=F/N<R0 и чтобы приближенно гарантировать устойчивость стены против опрокидывания и скольжения согласно соотношениям:

В этих формулах М — момент от всех сил (расчетных, действующих на стену) относительно центра тяжести подошвы; А, W — соответственно площадь и момент сопротивления подошвы; R0 — условное расчетное давление на грунт; Мu — опрокидывающий момент от давления грунта относительно переднего края подошвы (точка А на рисунке); Мh — удерживающий момент, гарантируемый вертикальными нагрузками (вес стены и грунта на выступах), вычисленный относительно той же точки; G — сумма вертикальных нагрузок; u — коэффициент трения бетона по грунту в пределах 0,3—0,6 в зависимости от вида и состояния грунта.

Целесообразно, чтобы при этом давление на грунт у края внутреннего выступа (точка В на рисунке) имело приблизительно нулевое значение.

Схема армирования уголковой подпорной стены

1 — сквозные рабочие стержни; 2 — дополнительные рабочие стержни; 3—монтажные стержни.