Подпорные стены - это относительно жесткие стены, используемые для поддержки почвы с боков, так что ее можно удерживать на разных уровнях с двух сторон. Подпорные стены - это конструкции, предназначенные для удержания почвы на склоне, который она не может естественным образом придерживаться (обычно крутой, почти вертикальный или вертикальный уклон). Они используются для связывания почв между двумя разными высотами, часто на участках местности с нежелательными уклонами или на участках, где ландшафт должен быть сильно сформирован и спроектирован для более конкретных целей, таких как сельское хозяйство на склонах или путепроводы. Подпорная стена, удерживающая грунт на задней стороне и воду на передней стороне, называется дамбой или переборкой.
Определение [ править ]
Стена для удержания массы земли или чего-либо подобного, например, на краю террасы или выемки. Подпорная стена - это конструкция, спроектированная и построенная для противодействия боковому давлению грунта, когда есть желаемое изменение высоты земли, превышающее угол естественного откоса грунта. [1]
Фундамент стены, таким образом , один вид подпорной стенки. Но термин обычно относится к консольной подпорной стенки, которая представляет собой отдельно стоящая структура без боковой поддержки на ее вершине. [2] Они выступают на консолях от основания и возвышаются над уровнем с одной стороны, чтобы сохранить более высокий уровень с другой стороны. Стены должны выдерживать боковое давление, создаваемое рыхлым грунтом или, в некоторых случаях, давлением воды . [3]
Каждая подпорная стена поддерживает «клин» почвы . Клин определяется как грунт, который выходит за пределы плоскости разрушения того типа грунта, который присутствует на участке стены, и может быть рассчитан, если известен угол трения грунта . По мере увеличения отступа стены размер скользящего клина уменьшается. Это уменьшение снижает давление на подпорную стенку. [4]
Наиболее важным соображением при правильном проектировании и установке подпорных стенок является распознавание и противодействие тенденции удерживаемого материала перемещаться вниз по склону под действием силы тяжести . Это создает боковое давление грунта за стеной, которое зависит от угла внутреннего трения (phi) и прочности сцепления (c) удерживаемого материала, а также от направления и величины перемещения, которому подвергается удерживающая конструкция.
Боковое давление грунта в верхней части стены равно нулю и - в однородном грунте - увеличивается пропорционально максимальному значению на самой низкой глубине. Давление грунта подтолкнет стену вперед или перевернет ее, если не решить ее должным образом. Кроме того, любые грунтовые воды за стеной, которые не отводятся дренажной системой, вызывают гидростатическое давление на стену. Можно предположить, что общее давление или тяга действует на уровне одной трети наименьшей глубины для продольных участков с одинаковой высотой. [5]
Важно обеспечить надлежащий дренаж за стеной, чтобы ограничить давление до расчетного значения стены. Дренажные материалы уменьшат или устранят гидростатическое давление и улучшат устойчивость материала за стеной. Подпорные стены из Drystone обычно являются самодренирующимися .
Например, Международный строительный кодекс требует, чтобы подпорные стены были спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать устойчивость от опрокидывания, скольжения, чрезмерного давления на фундамент и подъема воды; и чтобы они были разработаны с коэффициентом безопасности 1,5 против бокового скольжения и опрокидывания. [6]
Типы [ править ]
Гравитация [ править ]
Гравитационные стены зависят от их массы (камень, бетон или другой тяжелый материал), чтобы противостоять давлению сзади, и могут иметь «бьющее» сопротивление для повышения устойчивости за счет отклонения назад к удерживаемому грунту. Для коротких озелененных стен их часто делают из камня без раствора или сегментных бетонных блоков (каменных блоков). [7] Гравитационные стены, уложенные сухим способом, довольно гибкие и не требуют жесткой опоры.
Ранее в 20 веке более высокие подпорные стены часто были гравитационными стенами, сделанными из больших массивов бетона или камня. Сегодня более высокие подпорные стены все чаще строятся как композитные гравитационные стены, такие как: геосинтетические материалы, такие как удержание земли с помощью ячеистых геоячеек или с облицовкой из сборного железобетона; габионы (уложенные друг на друга корзины из стальной проволоки, заполненные камнями); стены кроватки (ячейки, построенные в стиле бревенчатых домов из сборного железобетона или дерева и заполненные зернистым материалом). [8]
Консольные [ править ]
Консольные подпорные стены изготавливаются из внутреннего стержня из армированного сталью, монолитного бетона или кирпичной кладки (часто в форме перевернутой буквы Т). Эти стены консольно нагружают (например, балку ) на большую конструктивную опору, преобразуя горизонтальное давление из-за стены в вертикальное давление на землю под ней. Иногда консольные стены укрепляются спереди или включают контрфорс сзади, чтобы повысить их прочность при высоких нагрузках. Контрфорсы представляют собой короткие перегородки, расположенные под прямым углом к основному направлению стены. Эти стены требуют жестких бетонных оснований ниже глубины сезонных морозов. В этом типе стены используется гораздо меньше материала, чем в традиционной гравитационной стене.
Стена диафрагмы [ править ]
Мембранные стены - это тип подпорных стен, которые очень жесткие и, как правило, водонепроницаемые. Мембранные стены - дорогие стены, но они экономят время и место, поэтому используются в городских постройках. [9]
Шпунт [ редактировать ]
Подпорные стены из шпунтовых свай обычно используются в мягких грунтах и тесных помещениях. Стены из шпунтовых свай вбиты в землю и состоят из различных материалов, включая сталь, винил, алюминий, стекловолокно или деревянные доски. Для быстрой оценки материал обычно перемещается на 1/3 над землей, на 2/3 под землей, но это может быть изменено в зависимости от окружающей среды. Для более высоких стен из шпунтовых свай потребуется анкер с анкерным креплением , или «мертвец», помещенный в почву на расстоянии за лицевой стороной стены, который привязан к стене, обычно с помощью кабеля или стержня. Затем анкеры размещаются за плоскостью потенциального разрушения в грунте.
Буронабивная свая [ править ]
Подпорные стены из буронабивных свай строятся путем сборки последовательности буронабивных свай с последующим выкапыванием излишков грунта. В зависимости от проекта подпорная стена из буронабивных свай может включать в себя ряд анкеров , усиливающих балок, операции по улучшению почвы и армирующий слой торкретбетона . Этот метод строительства, как правило, используется в сценариях, где шпунтовая сваи является допустимым строительным решением, но где уровни вибрации или шума, создаваемые забивателем сваи , неприемлемы.
Якорь [ править ]
Анкерная подпорная стена может быть построена в любом из вышеупомянутых стилей, но также включает дополнительную прочность с использованием тросов или других опор, закрепленных в скале или грунте позади нее. Обычно анкеры вбиваются в материал с помощью просверливания, затем анкеры расширяются на конце кабеля либо механическими средствами, либо часто путем впрыскивания бетона под давлением , который расширяется, образуя выпуклость в почве. Технически сложный, этот метод очень полезен там, где ожидаются высокие нагрузки или где сама стена должна быть тонкой и в противном случае была бы слишком слабой.
Альтернативные методы удержания [ править ]
Забивание почвы [ править ]
Забивание грунта гвоздями - это метод, при котором откосы грунта, выемки или подпорные стены укрепляются путем введения относительно тонких элементов - обычно стальных арматурных стержней. Стержни обычно устанавливаются в предварительно просверленное отверстие, а затем заливаются раствором или одновременно просверливаются и заливаются раствором. Обычно их устанавливают в ненатянутом состоянии с небольшим наклоном вниз. На поверхности можно использовать жесткую или гибкую облицовку (часто напыляемый бетон) или изолированные шляпки грунтовых гвоздей.
Почвоупрочненный [ править ]
Существует ряд систем, которые не состоят только из стены, но уменьшают давление земли, действующее непосредственно на стену. Обычно они используются в сочетании с одним из других типов стен, хотя некоторые могут использовать его только в качестве облицовки, т. Е. Для визуальных целей.
Габионные сетки [ править ]
Этот тип укрепления почвы, часто применяемый без внешней стены, состоит из «ящиков» из проволочной сетки , заполненных грубо обработанным камнем или другим материалом. Сетчатые клетки уменьшают некоторые внутренние движения и силы, а также уменьшают эрозионные силы. Габионные стены представляют собой подпорные конструкции со свободным дренажем и поэтому часто возводятся в местах, где присутствуют грунтовые воды. Тем не менее, управление и контроль грунтовых вод внутри и вокруг всех подпорных стен важны.
Механическая стабилизация [ править ]
Механически стабилизированная земля, также называемая MSE, представляет собой грунт, созданный с искусственным армированием с помощью слоистых горизонтальных матов ( геосинтетических материалов ), закрепленных на концах. Эти маты обеспечивают дополнительное сопротивление внутреннему сдвигу по сравнению с простыми конструкциями стен, построенных под действием силы тяжести. Другие варианты включают стальные ремни, также многослойные. Для этого типа укрепления грунта обычно требуются наружные облицовочные стены (SRW - сегментарные подпорные стены) для прикрепления слоев и наоборот. [10]
Лицевая сторона стены часто состоит из сборных железобетонных элементов [7], которые могут выдерживать некоторые дифференциальные движения. Масса армированного грунта вместе с облицовкой затем действует как улучшенная гравитационная стена. Усиленная масса должна быть достаточно большой, чтобы выдерживать давление почвы позади нее. Гравитационные стены обычно должны быть минимум на 50–60 процентов глубиной или толщиной, равной высоте стены, и, возможно, должны быть больше, если на стене есть уклон или надбавка.
Системы сотового удержания (геоячейки) также используются для стабилизации крутых грунтов под действием силы тяжести и укрепляют подпорные стены с георешетками. Подпорные стены Geocell структурно устойчивы к собственному весу и внешним нагрузкам, а гибкость конструкции обеспечивает очень высокую сейсмостойкость. [11] Клетки внешней фасции стены могут быть засажены растительностью, чтобы создать зеленую стену .
См. Также [ править ]
- Гражданское строительство
- Испытание на прямой сдвиг
- Землетрясение
- Летающая арка
- Фундамент (инженерия)
- Геотехническая инженерия
- Снижение оползней
- Боковое давление грунта
- Revetment
- Морская дамба
- Анализ устойчивости откоса
- Строительная инженерия
- Стена террасная
- Траншейный щит
- Укладка траншей
Ссылки [ править ]
- ^ Ching, FD, Faia., Р. С., и Винкель, P. (2006). Иллюстрированные строительные нормы и правила: Руководство к пониманию Международного строительного кодекса 2006 года (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley.
- Перейти ↑ Ambrose, J. (1991). Упрощенный дизайн каменных конструкций . Нью-Йорк: John Wiley and Sons, Inc., стр. 70–75. ISBN 0471179884 .
- ^ Crosbie, М. & Уотсон, Д. (ред.). (2005). Стандарты экономии времени на архитектурное проектирование. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
- ^ (2011) Коммерческое руководство по установке подпорных стен блока Allan (стр. 13)
- ^ Терзаги, К. (1934). Испытания больших подпорных стенок . Engineering News Record 1 февраля, 8 марта, 19 апреля.
- ^ 2006 Международный Строительный Кодекс Раздел 1806.1.
- ^ a b «Сегментные подпорные стены» . Национальная ассоциация бетонных кладок . Архивировано из оригинала на 2008-03-04 . Проверено 24 марта 2008 .
- ^ Терцаги, К. (1943). Теоретическая механика грунтов . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
- ^ Бахрами, М .; Ходакарами, Мичиган; Хаддад, А. (июнь 2018 г.). «Трехмерное численное исследование влияния глубины проникновения стены на поведение котлована в песке». Компьютеры и геотехника . 98 : 82–92. DOI : 10.1016 / j.compgeo.2018.02.009 .
- ^ Изображение в формате JPG . geostone.com
- ↑ Лещинский, Д. (2009). «Исследования и инновации: сейсмические характеристики различных геоячеек для удержания земли» . Геосинтетика . 27 (4): 46–52.
Дальнейшее чтение [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме подпорных стен . |
- Боулз, Дж. (1968). Анализ и дизайн фундамента, McGraw-Hill Book Company, Нью-Йорк
- Чинг, Ф. Д., Файя., Р., С., и Винкель, П. (2006). Иллюстрированные строительные нормы и правила: руководство к пониманию Международной конвенции 2006 г.
- Кросби М. и Уотсон Д. (ред.). (2005). Стандарты экономии времени на архитектурное проектирование. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
