Варианты и технология строительства бетонных подпорных стен

Для улучшения ландшафтного дизайна и удобства эксплуатации участка с перепадами высот используется подпорная стенка из бетона (ПС) нескольких типов. Конструкция необходима для террасирования, зонирования, ликвидации эрозии и укрепления склонов. Подпорными стенами можно защитить столбчатые ростверки, плитные и ленточные фундаменты от воздействия боковых подвижек пучинистых грунтов.

При расчетах необходимо следовать указаниям СП 43.13330.2012 (пункт 5.1).

Армирование подпорных стен

Армирование подпорных стен производится для придания им прочности , способности выдержать ту расчетную нагрузку, которую подпорная стена будет нести. Способ армирования подпорных стен зависит от многих факторов.
Следует рассматривать следующие аспекты — материал, из которого стена будет возводиться, размеры конструкции подпорной стены, виды грунтов, на которых она будет стоять, несущую нагрузку, и еще ряд других факторов. Подпорные стены бывают:

• Декоративные – они придают своеобразный шарм в элементах ландшафтного дизайна, выполняя ограждающую роль, зонируя участок, оттеняя неровность рельефа местности, для прочих эстетических и хозяйственных целей.
• Укрепляющие подпорные стены – это уже инженерная конструкция, которая сооружается для определенных целей. Главное предназначение – это служить опорой, препятствующей сползанию грунта в месте установки стены.

При любом варианте и с учетом вышеперечисленных факторов необходим расчет конструкции подпорной стены проектной фирмой, где будут учтены все эти факторы.

Наиболее распространенные материалы для подпорных стен:

• Сборные бетонные блоки. Они бывают разных размеров, что немаловажно при строительстве стен. Это, пожалуй, самый быстрый вариант возведения стен, но и более дорогостоящий.
• Монолитный железобетон – более трудоемкий вариант, но позволяющий сделать конструкцию более сложной по форме – это круг, полукруг, овальная композиция и другие варианты.
• Камень, как искусственный, так и натуральный. Это бут, котелец, скальные породы (в Крыму, например, они используются как местные материалы и общая себестоимость в итоге небольшая), гранит и прочие материалы.

Решил рассмотреть только работающие стены, так как эти конструкции необходимо возвести и выполнить армирование правильно, чтобы не произошло обрушение.

Образно можно подразделить подпорную стену на элементы:

• Фундамент – опорная часть стены, которая воспринимает все нагрузки и равномерно их перераспределяет на грунт. Как правило, он заглубляется на 1/3 от высоты конструкции.
• Основа – тело стены. Это сама стена, воспринимающая с тыльной стороны напор грунта, а с лицевой выполняет функцию декорирования.
• Дренажная система или водоотвод предназначен для отвода излишней влаги грунта, находящегося за телом подпорных стен.

Типы конструкций

Сборно-монолитные сооружения

Технологическая схема предполагает использование жестких металлических колонн, забетонированных в фундаменты построек. Эти конструкции обеспечивают несущие способности дома. Покрывает здание крыша из железобетона. Строительство сборно-монолитных построек имеет преимущества:

• Универсальность. Воплощается в реальность много архитектурных замыслов.
• Высокая жесткость и устойчивость. Каркасные строения прочные из-за перекрытий из 2-х монолитных элементов, связанных между собой колоннами.
• Много свободного пространства. Высота этажа составляет до 300 см, есть возможность выполнить перепланировку помещения.
• Постепенное увеличение прочности. Железобетон по прошествии времени становится более прочным и долговечным.
• Пожаробезопасность. Материал не подвержен воздействию огня.

В зданиях такой конструкции перепланировка выполняется без особых затруднений. Технология имеет минусы. Колонны из железобетона создают «мостик холода», преодолеть влияние которого можно с помощью теплоизоляционных мероприятий, что увеличит расходы на приобретение отделочных материалов и оплату за их монтаж. Чтобы построить объект монолитного типа с армированным каркасом, нужно использовать большое количество металлических стоек и сложную опалубку. Самостоятельное сооружение частной усадьбы по такой технологии затруднительно.

Монолитный каркас

Эти конструкции изготовляются прямо на месте строительства заполнением собранной опалубки бетонным раствором необходимой марки. Здания, построенные по этой технологии, прочные, устойчивы к механическим нагрузкам и выдерживают любую этажность. Используя опалубки разных конфигураций, можно предать конструкциям разные формы, делать колонны с сечением разной мощности. Каркас из железобетона монолитного вида перераспределяет нагрузки элементам сооружения, что позволяет экономно использовать стройматериалы. Чтобы защитить помещения от холода, при строительстве используют теплоизоляционные материалы.

Производство конструкции прямо на территории будущего объекта гарантирует его повышенную крепость.

Большие нагрузки такая конструкция не выносит.

Возведение и армирование подпорной стенки

Начинаем с подготовительных работ. Производим геодезическую разбивку местности. Фундамент планируем ленточный. Глубина заложения его рассчитывается исходя из глубины промерзания грунтов в вашем районе плюс 100-200мм. Но так как высота стены 5 метров, то 1/3 ее часть составляет ориентировочно 1, 7метра. Готовим траншею. Втрамбовываем щебень в дно траншеи.

Армирование производим по типу ленточного фундамента, располагая сетку в нижней зоне ленты фундамента. Это сетка из арматуры необходимого диаметра (12-20мм). Ширина фундамента должна быть больше толщины подпорной стены минимум в два раза, так как этот массивный элемент препятствует опрокидыванию стены от давления грунта.

Для соединения фундамента с телом стены необходимо произвести установку арматурных выпусков для связи с арматурой вертикальных поясов. Выполнив армирование, бетонируем в опалубке фундамент. Бетон должен схватиться перед следующим технологическим процессом.

Начинаем монтаж блоков. Как правило, по длине подпорной стенки они монтируются захватками не более 3 метров. Далее необходимо устроить вертикальные армированные пояса. Армирование их мы выполняем путем состыковки выпусков арматуры из фундамента с арматурным каркасом вертикального пояса (стойки).

Крепятся блоки между собой путем заделки вертикального зазора между ними (шпонки) раствором. И так все 20 метров стены перевязываем через 3 метра ее длины вертикальными армированными поясами.

По высоте монтажа необходимо соблюсти правило – размер смонтированных блоков не должен превышать 2, 5 метра до устройства горизонтального обвязочного пояса. Армирование пояса выполняем пространственными арматурными каркасами. Устанавливаем опалубку, и бетонируем. Как правило, это марка бетона не ниже 150. Армирование производим арматурой диаметра 14-20мм.

Ширина вертикального пояса составляет 400 – 500мм, высота горизонтального – соответственно 300-500мм. Обязательным условием при устройстве стены является завершение ее конструкции сверху устройством горизонтального армированного пояса. Это независимо от количества рядов блоков по высоте.

Хочу добавить, что после возведения стены, следует выполнить ее гидроизоляцию (можно просто обмазать ее битумом) со стороны подпора грунта. Затем выполнить обратную засыпку пазухи. Подпорная стена готова, выполнено ее армирование, и теперь можно определиться с ее отделкой.

Армирование подпорной стенки из бетона

Подпорные стенки делятся на декоративные и функциональные. Первые разграничивают участки, а вторые применяются для удерживания почвы во время ливневых дождей и таяния снега. Подпорная стенка из бетона может быть использована для любой цели.

Схема армирования фундамента.

При строительстве подпорной стенки из бетона необходимо провести армирование как фундамента, так и тела самой стенки.

Ее формируют по желанию заказчика. Сначала готовят основание, для которого копают траншею, равную одной трети подпорной стенки, и засыпают ее пескогравием, создавая подушку, на которой возводят армирующую сетку для фундамента.

Что это такое?

Подпорная стенка располагается на дачных и городских участках, где присутствует сложный рельеф. Если на местности есть холмы, овраги, которые создают проблемы для создания нормального сада и обустройства красивого двора, принимают решение заливать подпорные стенки.

В таком случае участок делят на несколько зон, выполняют террасы, где стенка играет ключевую роль. Террасы искусственно укрепляются такими конструкциями, у владельцев появляется возможность декорировать двор по своему желанию без учета проблем с уклоном.

Подпорная стенка выполняет следующие функции:

• зонирование территории;
• дополнение ландшафтного дизайна;
• удерживание грунта от вымывания;
• перенаправление воды;
• на участках с уклонами создание препятствия для размытия почвы.

Подпорная стена украшает сад и способна защитить аллеи от разрушения. В ландшафтном дизайне ее можно использовать как большой горшок для высадки растений. Основная роль такой конструкции – защищать фундаменты, участки от размытия грунта и его сползания.

Несмотря на то, что для отсутствия сползания земли достаточно высадить растения – их корни будут удерживать грунт, стенка все же необходима.

Особенно важна эта конструкция на участках с уклоном, где осыпание земли предвидеть сложно. Стенки возводят из бетона и других материалов, облицовывая отделкой по вкусу. На выходе получается красивый и функциональный элемент экстерьера.

Принцип работы арматуры

Армирование – это скелет в теле подпорной стенки, который поможет ей устоять и не рухнуть при больших нагрузках. Армирующая сетка, в отличие от бетона, устойчива к растяжению и, принимая на себя большую нагрузку, не деформируется и не лопается. Армирование фундамента даст подпорной стене надолго сохранять целостность, что важно при любом строительстве. Арматурный каркас располагают таким образом, чтобы при заливке он был не ближе 5 см к наружным поверхностям. При правильном армировании фундамента необходимо рассчитать сечение стальной проволоки и размер ячеек каркаса. Необходимо правильно связывать армирующую проволоку в траншее, чтобы она не смещалась во время заливки бетона. Возможно применение сварочного аппарата для связывания проволоки в единое целое. Но лучше всего применять проволоку для связывания стальных прутов.

Дренаж

Существует 3 вида дренажа: продольный, поперечный и комбинированный (продольно-поперечный):

• Продольный – вдоль основы размещается перфорированная трубка диаметром 100-150 мм. Ее следует обмотать геотекстилем. Он впитает влагу и обеспечит беспрепятственный отток воды.
• Поперечный – в самой стенке делают отверстия диаметром до 10 см или вставляют трубки диаметром до 5 см под уклоном, что бы обеспечить беспрепятственный отток воды. Рекомендуемое расстояние между отверстиями 1 метр.

Общие правила

Возьмем для примера фундамент шириной 40 см.

Армирование такого фундамента потребует четыре вертикальных прута стали толщиной до 16 мм, соединенных между собой в единую сетку с правильными квадратами с помощью поперечных линий, созданных проволокой до 12 мм и закрепленных на пересечениях специальной проволокой.

Если ширина фундамента составит 40 см, то две армирующих сетки встанут на расстоянии друг от друга на 30 см, оставляя по краям по 5 см, как и требуется для армированного бетона. Если у ленточного фундамента большая длина, но небольшая ширина, то в нем будут возникать в основном продольные растяжения. Поэтому горизонтальные и вертикальные прутья арматуры в таком фундаменте будут нужны для создания каркаса и его поддержки.

Схема армирования ленточного фундамента в углах.

Когда армируются углы фундамента, нужно помнить, что это место, в котором часто возникают различные деформации. Они могут разорвать всю опорную стенку, если правильно не соединить две стороны с помощью арматуры. Две стороны соединяют в угол так: армируют их согнутой проволокой, сгибая так, чтобы один конец уходил в одну часть фундамента, а второй – в другую.

Соединение прутьев между собой происходит при помощи сварки или с применением специальной методики связывания проволоки между собой. Прежде чем использовать проволоку для сварки, проверьте, сможете ли вы с ней работать сварочным аппаратом. Некоторые сорта стали не поддаются сварочному аппарату, а некоторые – меняют свои характеристики не в лучшую сторону. Применение сварки в связывании армирующей сетки – длительный процесс, имеющий много минусов. Проще воспользоваться специальной методикой связывания углов сетки.

После создания армированной сетки делают опалубку для заливки фундамента. Яму с арматурой наполняют бетоном. Желательно, чтобы этот процесс не прерывался, потому что прочность фундамента снижается. Через три дня опалубку снимают. С одной стороны фундамента, там, где выше, на уровне песчаной подушки делают дренажную канаву с уклоном для отвода воды от подпорной стены.

Создание армирующей сетки

Армирующая конструкция делается из стержней, сеток, каркасов и других стальных элементов. Она предназначена для принятия растягивающих напряжений. Для работы берется стальная проволока определенного диаметра, которую выбирают в зависимости от толщины бетонной подпорной стены. Армирующую сетку любых размеров и для любых целей предлагают строительные магазины под заказ. Чтобы провести все армирующие работы самостоятельно, понадобится:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• стальные пруты для армирования от 10 до 16 мм для вертикальных линий;
• пруты арматуры 6-8 мм для горизонтальных линий (разница в прутьях должна составлять минимум 20%);
• крепежная проволока для связки;
• рулетка;
• отвес.

Схема создания армирующей сетки для фундамента .

Количество арматуры рассчитывается индивидуально, в зависимости от длины и высоты стены.

Стальные пруты кладут под прямым углом, формируя квадраты 30х30 см.

Сначала строго вертикально устанавливаются толстые прутья арматуры через 30 см, потом к ним приваривают горизонтально с помощью сварочного аппарата более тонкую проволоку. Таким образом сваривают

две одинаковые решетки. Ставят их на расстоянии друг от друга так, чтобы с краев оставалось по 5 см. Соединяют эти решетки перемычками на 20% тоньше диаметра самой толстой используемой в работе арматуры с помощью сварки. Металлическую проволоку для перемычек крепят через каждые 25 см, нарезая ее на куски с помощью болгарки. Также работают и с армированной сеткой. Задача облегчается тем, что в данном случае остается только приварить или привязать перемычки, которые соединят два полотна.

Армирующие работы

Схема армирования для опорной стены.

После заливки фундамента и рытья дренажной канавы приступают к формированию армирующей конструкции подпорной стены. Тело стенки армируется так, чтобы при перепадах температур, разных нагрузках на ней не образовывались трещины, приводящие к разрушению постройки. Работы проходят аналогично описанным выше. Но следует учесть некоторые особенности. Армирование подпорных стен создается с учетом всех проблемных зон: верхушки подпорной стенки, линии ее соединения с фундаментом, а также формирования тела стенки.

Делая расчет армирования для подпорной стены, можно пользоваться специальными программами, где точно подбирается толщина и марка стали, расстояние между прутьев.

Основы армирования подпорных стен

Главную арматуру тела подпорной стены располагают в вертикальной плоскости, а поперечную используют тоньше на 20% от сечения главной. Все стальные прутья распределяют вертикально, строго под прямым углом. Для точности используют отвес или уровень. Для расчетов уплотнения арматуры имейте ввиду правило, что:

1. Шаг арматуры равен толщине опорной стены, но не больше 25 см.
2. Шаг связующих перемычек также должен быть не больше 25 см.

Установив арматуру, связав ее перемычками, делают опалубку для заливки опорной стенки. Через три дня после заливки бетона опалубка снимается. Готовая подпорная стенка декорируется природным камнем или керамической плиткой.

Расчет, чертежи, определение угла наклона задней стенки

Правильные расчеты — залог прочности и надёжности. Для этого нужно учитывать силы, влияющие на ее устойчивость:

• Вес самой стенки;
• Вес дополнительных частей;
• Силу, с которой давит земля;
• Сцепление с землёй.

Также следует обратить внимание на коррозионные факторы:

• Ветер (воздействие прямо пропорционально высоте стенки);
• Сейсмическую активность и вибрацию земли (близкое расположение автомобильных трасс, железнодорожных путей);
• Расширение почвы в холодную пору года;
• Пагубное воздействие дождевой воды.