7.3.1. Общие понятия. Типы подпорных стенок
Подпорные стенки представляют собой искусственные инженерные сооружения, позволяющие сопрягать различные горизонты земли.
Подпорные стенки – весьма распространенные сооружения. Набережные, крепления котлованов, стены подвалов и других подземных сооружений работают как подпорные стенки. При железнодорожном строительстве подпорные стены относятся к искусственным сооружениям.
При проектировании сооружений, для которых разработаны типовые конструкции, рекомендуется применять типовые решения.
По конструктивному решению подпорные стены разделяют гравитационные (жесткие) и гибкие. Гравитационные подразделяются на массивные и тонкостенные. К тонкостенным относятся уголковые, а к гибким шпунтовые подпорные стены.
Массивные подпорные стены возводят из кирпича, бута, бутобетона, монолитного бетона, сборных бетонных блоков. Для кирпичной кладки применяется кирпич красный марки не ниже 1000 на цементном растворе марки не ниже 25, при влажных грунтах – не ниже 50; для бутовой – камень не ниже марки 150 на цементном растворе марки не ниже 50; для бутобетона аналогичный камень на бетоне класса В 7,5. бетонные конструкции выполняют из бетона классов В10…В15; монолитные железобетонные тонкостенные конструкции – В10…В15; сборные В15…В30.
Для подпорных стен, подвергаемых попеременному замораживанию и оттаиванию, класс бетона должен быть оговорен по морозостойкости при температуре от -5 до 20оС минимальный класс по морозостойкости F50; ниже
-20оС до -40оС – F75; ниже-40оС – F150.
Массивная подпорная стена с двумя вертикальными гранями наиболее проста в строительстве. Наиболее целесообразна конструкция массивной подпорной стены со ступенчатой тыльной гранью, которая не усложняет производства работ.
Устойчивость стены обеспечивается так же весом грунта на её уступах, она может быть выполнена из сборных бетонных фундаментных блоков, которые укладываются перпендикулярно или параллельно лицевой грани стены. Стенка сверху должна иметь минимальную толщину – в пределах 50-60см.
Можно рекомендовать следующие размеры массивных подпорных стен: ширина сечения в нижней части принимается равной 0,3…0,35h. Ширина подошвы b=0,5…0,75h, где h- высота стены с фундаментом. Минимальная глубина заложения фундамента принимается для скального основания 300мм, для нескального 600мм.
Уголковые подпорные стены типовой серии рекомендуется принять при высоте подпора грунта до 4,8м, состоящие из двух плит – лицевой и фундаментной, жестко связанных между собой. При высоте подпора грунта более 4,8м экономичны контрфорсные стены.
Обычно железобетонные стенки уголковой формы сооружают из горизонтальной плиты и вертикальной или слабонаклонной в сторону грунта плиты, которые монолитно связаны между собой по линии их сопряжения с такими же плитами, но усиленными ребрами контрфорсами.
Стены уголкового типа с наклонными анкерными тягами проектируются высотой 15м и более. Подошва подпорной стены в поперечном направлении может быть с уклоном до 1:8 в сторону склона, что улучшает работу стены на сдвиг, но усложняет производство работ.
Под фундамент выполняется бетонная или щебенчатая подготовка. Обратную засыпку производят послойным трамбованием и уплотняем её до 95% удельного веса грунта в естественном состоянии. При наличии в основании стены слабых грунтов их можно заменить песчаной подушкой высотой >600мм.
Гибкие стены выполняют в виде стальных или железобетонных шпунтовых рядов, а так же из бурозабивных свай диаметром 600, 800, 1000 и 1200мм, длиной 30м, расположенных в один или два ряда с расстоянием между сваями в ряду (в свету) от 0,5 до 1 диаметра сваи их применяют при высоте подпора ≥10м.
При расположении подпорных стен на прямых участках вдоль железной дороги минимальное от оси пути нормальной колеи до наружной грани стены принимается с верховой стороны не менее 2500, с низовой 3100мм. При расположении подпорных стен на кривых это расстояние увеличивается на 0,1м при радиусе кривой 1200…1800м, на 0,2м при радиусе кривой 1000…700м и на 0,3м при радиусе кривой 600м и менее. Конструкции подпорных стен на всю высоту разделяются температурно-осадочными швами. Расстояние между должно быть не более следующих величин (в метрах)
- для каменных, бутобетонных и бетонных – 10;
- тоже при наличии армирования – 20;
- для монолитных железобетонных – 25;
- для сборных железобетонных – 30.
Ширина швов принимается равной 30мм. При проектировании подпорных стен предусматривается дренаж для отвода воды, накапливающейся за стеной (рис) По длине дренажные отверстия устраиваются не более, чем через 6м.
Пространственные подпорные стены стали возводить около 30 лет назад.
Для железнодорожного строительства наиболее пригодны контрфорсные стены – оболочки. В контрфорсов применяются армированные бурозабивные сваи. От поверхности планировки они наращиваются до требуемой высоты.
Оболочка, передающая давление грунта на контрфорсы, проектируется из сегментовидных в разрезе железобетонных панелей длиной 2,4-6, шириной 0,6-1,8 и толщиной 0,1м. кривизна оболочки составляет 1/3-1/6 от пролета и выпуклостью в сторону склона.