Современные типы подпорных стен. Технология возведения. Особенности эксплуатации

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Строительные конструкции»

Реферат

на тему: «Современные типы подпорных стен. Технология возведения. Особенности эксплуатации»

по дисциплине: «Специальные разделы технической механики»



Содержание

Введение

Современные типы подпорных стен

Габионы

Габионы коробчатые

Габионы с диафрагмами

Матрасные габионы

Цилиндрические габионы

Подпорные стенки из грунта армированного текстилем

Георешетка

Подпорные стены из отработанных автомобильных шин

Подпорные стены из металлической сетки

Технологии строительства подпорных стен

Система «Террамеш»

Система «Зеленый террамеш»

Система «Макволл»

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Часто участки расположены на косогорах, склонах оврагов, на берегах рек. Нередко после строительных работ на участке образуется искусственный рельеф. Планировка такого сада потребует устройства горизонтальных поверхностей для посадок, но полное выравнивание поверхности нецелесообразно, поэтому используют метод террасирования. Террасирование участка - это формирование горизонтальных уступов (террас), укрепленных подпорными стенками. Такое проектное решение поможет защитить землю от почвенной эрозии, а подпорные стенки предотвратят размывание почвы.

Подпорные стенки выполняют как практическую, так и декоративную функцию. На участке с уклоном или сложным рельефом они позволяют провести террасирование, на ровной поверхности невысокие подпорные стенки могут выделить часть приподнятого сада. Это придаст участку своеобразный рельеф и объемность и сделает его визуально интересней. Выбор материала, конфигурация и размеры подпорной стенки зависят от концепции сада.

Любая подпорная стенка состоит из следующих частей:

Фундамент - часть стены, которая находится под землей и принимает на себя основную нагрузку от давления грунта.

Тело - вертикальная часть конструкции (собственно стенка).

Дренаж - водоотвод, необходимый для усиления прочности стенки.



а -- подпорная стенка; б -- структура подпорной стенки:1 -- фундамент стенки, 2 -- тело, 3 -- отверсие для стока воды, 4 -- дренажная труба,

5-щебень.



Современные типы подпорных стен

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.



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.

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

Матрасные габионы.

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

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;

после установки опалубки поверх нее и нижнего уплотненного слоя грунта укладывается полотнища геотекстиля длиной, определенной расчетом;

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. Затем подсыпается и уплотняется остальная часть слоя грунта. Укладку очередного слоя производят с уклоном 2% по ширине сооружения для обеспечения его устойчивости;

затем опалубка снимается и переносится наверх уложенного слоя. 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.

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. 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

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.

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.

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).

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. 

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.

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

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.



Технологии строительства подпорных стен

подпорная стена габионная конструкци

Первый этап строительства подпорной стенки - рытье котлована под фундамент. В сухих почвах устраивают ленточный фундамент, в болотистых - свайный. Толщина фундамента должна на 150-200мм превосходить толщину кладки тела стенки. Фундамент укладывается на подушку из хорошо утрамбованного щебня мелких фракций, отделенного от материнского грунта слоем геотехнического текстиля. Толщина подушки должна составлять не менее 50мм. Весь фундамент устраивается на 150мм ниже уровня земли.

Вне зависимости от материала изготовления, строительство подпорной стенки заканчивается устройством со стороны подпираемого грунта дренажной системы. Система выстраивается из слоев геотехнического текстиля и крупнозернистого песка или мелкого гравия между ними. Толщина слоя гравия составляет 70-100мм. Выкладывается дренажный слой параллельно с возведением насыпи.

Грунт в основании подпорных стенок армируют либо слоем дерна, либо георешетками. Такая, грамотно построенная подпорная стенка, прослужит надежно и долго.

Система Террамеш

Подпорные стенки возведенные с применением системы Террамеш представляют собой габионную конструкцию, элементы которой выполнены из сетки металлической двойного кручения с 6-ти угольными ячейками и разделены на секции внутри лицевой грани посредством диафрагм через 1 м по ширине.

Двойное кручение сетки, являющейся исходным материалом, гарантирует равномерное распределение нагрузок, целостность, прочность, а также недопущение раскручивания в случае локального разрыва сетки. Габионы, такие как Система Террамеш, являются экологическими модульными системами армирования грунта, используемые для укрепления склонов, а также откосов насыпей, неустойчивых почвенных массивов. При устройстве габионного сооружения модули системы Террамеш располагаются горизонтальными слоями. Шаг укрепления определяется согласно проектным требованиям обеспечения устойчивости массива грунта.

Характеристики элементов конструкций, подобных Системе Террамеш, обеспечивают целостность сооружения на протяжении длительного периода эксплуатации. Особенно следует отметить: экологичность, прочность, универсальность применения, проницаемость, гибкость. Сооружения, такие как Системы Террамеш, могут быть естественно внедрены в окружающую среду посредством всевозможных биоинженерных технологий и со временем они становятся частью ландшафтной композиции. Наполнение камнем габионов, т.е. модулей систем схожих с Террамеш, улучшают физико-механические свойства грунта в месте их установки. За счет пористой структуры лицевых граней достигается высокая проницаемость конструкции для воздуха и воды, что особенно благоприятствует развитию растительности на поверхности сооружения.



Система Зеленый Террамеш

Габионная система Зеленый Террамеш - это модульная конструкция для армирования грунта, экологическая и часто используемая для укрепления неустойчивых почвенных массивов на откосах и склонах насыпей с озеленением их поверхности. При возведении сооружения модули системы Зелёный Террамеш устанавливаются в горизонтальные слои. В целях обеспечения устойчивости массива грунта в проекте прописываются условия, в соответствии с которыми определяется шаг армирования.

Конструктивная целостность подпорных стенок на протяжении длительного эксплуатационного периода обеспечивается свойствами модулей системы Зеленый Террамеш. Наиболее важными из прочих следует выделить:

Экологичность. Для скорого восстановления флоры необходимо заполнять участок грунта на расстоянии до 1 метра от лицевой грани плодородной почвой. В случае выполнения гидропосева на поверхности насыпи сразу после окончания строительных работ рекомендуется дополнительно удобрить и увлажнить грунт обратной засыпки. Наряду с использованием прочих биоинженерных технологий может применяться вставка ивовой нарезки между отдельными элементами конструкции.

Прочность системы Зелёный Террамеш является постоянной по всей плоскости армопанелей и остальных граней системы, что исключает риск разрыва между армирующей панелью и лицевой гранью, тем более 6-ти угольные ячейки сетки гарантируют превосходное сцепление с грунтом. В итоге, применение системы Зелёный Террамеш улучшает физико-механические свойства грунта обратной засыпки.

Проницаемость. Лицевая грань наполняется камнем, что обеспечивает пористость и проницаемость системы в целом, исключая тем самым возникновение гидростатического давления.

Экономичность. Модули системы Зеленыё Террамеш и подобных ей габионных конструкций наполняются имеющимся на месте монтажа грунтами, с тем условием, что они отвечают необходимым инженерно-геологическим требованиям, что существенно снижает расходы на земляные работы. Помимо прочего, модульность системы дает возможность сэкономить время на её установку.

Система Макволл

Система Макволл - это комбинированная армогрунтовая конструкция, которая состоит из лицевых облицовочных бетонных блоков, а также слоёв геосинтетики, армирующих массив грунта. Высота подпорных стенок из системы Макволл может доходить до 15 м и более. В ряде случаев система может являться обычной подпорной структурой, которая удерживает массив грунта за счёт собственного веса бетонных блоков. Система Макволл обладает рядом неопровержимых преимуществ:

низкая стоимость модулей и работ по установке;

лёгкость и быстрота установки конструкций;

возможность установки системы в условиях ограниченного пространства;

эстетичность и привлекательность для применения в ландшафтном дизайне, особенно в городских условиях;

широкая область применения;

долговечность сооружений, а также высокая несущая способность конструкций.



Заключение

Подпорные стенки решают важную задачу на участках с неровной поверхностью. При разработке проектов по благоустройству, часто применяется метод террасирования, поскольку многие участки имеют сложный неровный рельеф. В решении этой проблемы помогает сооружение подпорных стенок, основная задача которых заключается в удерживании грунта от сползания с верхней части террасы на нижнюю. Кроме этого, подпорные стенки придают участку свой неповторимый вид и ухоженность. По конструкции подпорные стенки могут быть абсолютно разными и зависят больше всего от высоты террасы. При небольшой высоте подпорных стенок, можно обходиться без устройства фундамента.

Материалом для устройства подпорных стенок могут служить не только бетон или натуральный камень, но и множество других материалов таких как дерево, кирпич и другие. Подпорные стенки из натурального камня ,кирпича или дерева как правило не превышают по высоте одного метра.

При ландшафтном планировании использование подпорных стенок является практически обязательным, ведь этот многофункциональный элемент позволяет предупредить оползни, которые нередки близ озер и рек, а порой даже и прудов.

Если же участок соседствует с оврагом, подпорные стенки дают возможность надежно укрепить склоны, избавляя владельца участка от многих неприятностей.

Помимо своего прямого назначения - не допускать сползания грунта - подпорные стенки помогают в вопросах рационального использования площади сада, способствуют созданию благоприятных условий для роста деревьев и кустарников.



Список используемой литературы

1. Будин А.Я. Тонкие подпорные стенки. Л.: Стройиздат, 1974. 191 с.

2.Корчагин Е.А. Оптимизация конструкций подпорных стен. М.: Стройиздат. 1980.116 с.

3. Клейн Г.К. Расчет подпорных стен. М.: Высшая школа, 1964. 196 с.

4. Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства. М.: Стройиздат, 1984.115 с.

5. Справочник проектировщика инженерных сооружений. Киев: Будивельник, 1988. 352 с.

6. Сагло В.В., Свиридов В.В. Опыт строительства подпорных стен на СКжд // Тез. докл. 2-й междунар. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы развития ж.-д. транспорта». В 2-х томах. Том 1. МПС РФ. МГУ ПС. М., 1996. с. 75.

7. Свиридов В.В. Устойчивость откосов. Часть 1. Грунтовые откосы: Учебное пособие. РГУПС. Ростов н/Д, 1994. 26 с.

8. Свиридов В.В. Устойчивость откосов. Часть 2. Скальные откосы: Учебное пособие. РГУ ПС. Ростов н/Д, 1995. 39 с.

10. Свиридов В.В. Надежность оснований и фундаментов (математический подход): Учебное пособие. РГУПС. Ростов н/Д, 1995. 48 с.

11. Свиридов В.В. Обеспечение надежности подпорных стен. Труды Всероссийской научно-технической конференции. Часть 1. Фундаментальные и прикладные исследования «Транспорту - 2000». Екатеринбург. 2000. с. 313 - 314.

Размещено на Allbest.ru