Исследование и оценка эффективных способов усиления подпорных стен

Подпорные стены – это один из самых важных многофункциональных архитектурно-планировочных элементов. Основное их назначение – укрепление грунта на откосах и склонах и предупреждение оползней, часто случающихся на участках, которые расположены по берегам рек, озер, прудов. Но особенно опасны места, находящиеся рядом с оврагами – их не укрепленные склоны «плывут» практически постоянно даже от небольшого дождя или талых вод. При значительных перепадах рельефа (более 0,5 м) устройство подпорных стенок становится обязательным. Подпорная стенка должна быть максимально устойчивой, способной выдержать высокое давление, в противном случае появляется огромная вероятность разрушения сооружения и сползания грунта. Именно по этой причине следует учесть все факторы, которые могут повлиять на прочность стены.

На стену могут действовать следующие физические силы и явления:

- собственный вес стенки;

- давление почвы, которую удерживает стенка;

- силы трения и сцепления с почвой;

- дополнительный вес элементов, которые могут находиться на стене.

-  набухание грунта в зимнюю пору;

- ветер (если высота стенки составляет более 2 м);

- вибрации (если рядом, к примеру, проложена железная дорога);

- сейсмические явления (зависит от особенностей региона);

- подмывание дождевой водой [1].

Необходимость усиления подпорных стен возникает из-за потери их устойчивости при возрастании нагрузок на засыпку или изменении физико механических свойств грунтов, а также при разрушении материала стен под действием коррозии и других факторов. Подпорные стены необходимо усиливать корневидными и анкерными сваями, грунтовыми анкерами, контрфорсами, обоймами, а также устройством дополнительных ограждений и другими способами. В условиях тесной застройки для усиления подпорных стен применяют грунтовые анкеры, которые предназначены для восприятия и передачи горизонтальных усилий на более глубокие слои грунта. Заделка анкера должна располагаться за пределами призмы обрушения. Грунтовый анкер устраивают в наклонной скважине, которую выполняют бурением или продавливанием. В нижней части скважины устраивают уширение, которое предназначено для восприятия выдергивающей нагрузки. Бетонную смесь нагнетают в скважину с помощью бетононасоса или растворонасоса. Перед бетонированием в скважину закладывают анкерные стержни, на нижнем конце которых имеется шайба, а на верхнем – резьба для гайки. Натяжение анкера производится домкратом и фиксируется гайкой. Диаметр скважины составляет 100–200 мм. В некоторых случаях задача усиления решается устройством контрфорсов, размещаемых через определенные расчетом расстояния [3].

Рисунок 1. Схема усиления подпорных стен: 1 – подпорная стенка; 2 – грунтовый анкер; 3 – контрфорс

При значительном ухудшении физико-механических и прочностных характеристик грунт за подпорной стенкой может быть частично заменен прочным дренажным материалом – песком, щебнем или камнем. Этот материал повышает прочностные характеристики грунтовой засыпки за подпорной стенкой, частично воспринимает нагрузку от оставшегося слабого грунта и одновременно играет роль застенного дренажа. Засыпка из дренажного материала в зависимости от условий производства работ и высоты подпорной стенки выполняется на полную глубину или частично. Для облегчения работы подпорной стены также применяются анкерные сваи. Сваи устраивают за пределами призмы обрушения. Поверху свай изготовляется железобетонный ростверк, в него заделывают концы металлических тяжей. Другие концы тяжей заделывают в шапочный брус, который изготавливают поверху усиливаемой подпорной стенки. Шапочный брус должен жестко соединяться с существующей подпорной стенкой, поэтому арматура последней оголяется и к ней приваривается арматура шапочного бруса [4].

Рисунок 2. Усиление железобетонной подпорной стены: 1 – усиливаемая конструкция; 2 – арматура усиливаемой конструкции; 3 – бетон усиления класса В15; 4 – дополнительная горизонтальная и вертикальная арматура; 5 – коротыши из круглой стали. Приварить по ГОСТ 140-98-85; 6 – арматура наращиваемого верхнего пояса; 7 – монолитный бетонный ростверк; 8 – упоры (в виде забивных железобетонных свай, свай или стального шпунта)

При недостаточной несущей способности стены усиление производится наращиванием слоя монолитного железобетона с наружной стороны лицевой плиты подпорной стены. Для предотвращения сдвига подпорной стены, перед передним обрезом фундамента устанавливаются упоры в виде железобетонных забивных свай, буронабивных свай или шпунта из стали, которые поверху соединяются монолитным бетонным ростверком [2].

Усиление подпорных стен в стесненных условиях генплана производится с помощью устройства дополнительной стены из буронабивных свай в непосредственной близости от усиливаемой стены подвала, чтобы они воспринимали большую часть горизонтальных нагрузок, действующих на стену. Расстояние между сваями принимается не менее 2–3-х диаметров [2].

Рисунок 3. Усиление подпорных стен в стесненных условиях генплана с помощью буронабивных свай

Список литературы:

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

2. Рекомендации по усилению и ремонту конструкций инженерных сооружений. [Электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: www.complexdoc.ru (дата обращения: 05.10.2015).

3. Сорочан Е.А. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. – Л.: Стройиздат, 1985.

4. Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов. – Л.: Стройиздат, 1985.