Конструкция подпорных стен и их эксплуатация

Удерживая грунт от обрушения, подпорные стены должны иметь достаточные размеры и массу, чтобы устоять на месте. В противном случае грунт может сдвинуть стену, если сила трения по подошве фундамента, определяемая массой стены и коэффициентом трения, окажется меньше давления грунта. Легкая стена с узким фундаментом может быть опрокинута грунтом вокруг нижнего наружного ребра фундамента. Ширина фундамента может обусловливаться и давлением на грунт.

Подпорные стены прежних конструкций возведены чаще всего из каменной, бетонной и бутобетонной кладки. Передняя грань при необходимости облицована прочным камнем, нередко чистой тески, например, в морских стенах, подвергающихся большому механическому истиранию действием волны.

По форме поперечного вертикального сечения массивные подпорные стены различны, хотя для каждой из них характерно утолщение книзу. Различия конструктивных форм определяются назначением стены и местными условиями. На рис. 197, а приведена стена, ограждающая насыпь в городе. Здесь для лучшего вида и прохода по тротуару предпочтительна вертикальная лицевая грань стены.

Другая стена расположена у основания высокого косогора (рис. 197,6). Здесь при большом давлении целесообразнее наклонная стена. Наклон в сторону поддерживаемого откоса увеличивает сопротивление стены опрокидыванию и поэтому сокращает расход материалов.

Для увеличения сопротивления сдвигу нередко и подошву фундамента закладывают с уклоном в сторону, противоположную сдвигу.

При слабых грунтах в основании устойчивость против осадок и сдвига обеспечивается возведением стен на свайных фундаментах (см. рис. 14), иногда также с наклоном свай (навстречу давлению грунта).

Давление грунта на стены определяется не только высотой всей массы ограждаемого грунта, но и его свойствами. У сыпучих грунтов, например, песчаных, боковое давление больше, чем у связных глинистых, у которых в сухом состоянии оно снижается иногда до нуля, как и в ненарушенных скальных породах. Но давление сыпучих и связных грунтов резко возрастает с насыщением их водой.

Чтобы не допустить скопления воды за подпорными стенами, в них оставляют дренажные отверстия; для лучшего притока воды к отверстиям и уменьшения их заиливания за стенами, устраивают дренажную засыпку из гравия и мелкого камня (см. рис. 197, б). От намокания и выщелачивания стену со стороны грунта покрывают битумом.

Вода из-за стен проникает не только через дренажные отверстия, которые располагают нередко в дватри яруса по высоте, но и в деформационные швы между звеньями стены. Швы, сквозные на всю толщину и высоту, предохраняют от появления в длинной стене трещин, неизбежных в случае неравномерных осадок. Длину звеньев (или секций) подпорных стен в таких условиях принимают по 3—6 м.

Помимо каменных и бетонных стен, теперь распространены железобетонные подпорные стены. Железобетон позволяет резко снизить толщину стен, а главное, создать удачную конструкцию, не выполнимую из камня. По конструкции железобетонные стены разнообразны, но в каждой из них тонкая вертикальная стена жестко сопряжена с плитой фундамента. Различна лишь конструкция усиления этого сопряжения. В одном случае соединение стены с плитой усилено сплошным вутом (рис. 198, а), в другом — ребрами-контрфорсами (рис. 198, б), в третьем—диаграммами между лицевой и задней стенами (рис. 198, в).

Для железобетонных стен характерно использование самой засыпки над плитой фундамента подпорной стены, что повышает ее устойчивость против опрокидывания и сдвига. В каменных стенах (см. рис. 196, а) объем грунта на уступах кладки не столь значителен.

Рис. 199. Мелкоблочные подпорные стены: а—из железобетонных брусьев; б — из габионов

Железобетонные стены, как и массивные, разделены по длине швами на звенья; вода из-за стен отводится дренажными отверстиями; поверхности стен, засыпаемые грунтом, покрываются битумом.

Помимо рассмотренных, преимущественно монолитных стен, известны сборные стены, в частности, из железобетонных брусьев (рис. 199, а). Утолщения по концам поперечных брусьев препятствуют сдвигу стены в ярусах. Такая стена в виде ряжа, засыпанная грунтом, проста в сборке, обладает гибкостью при неравномерных осадках и не требует специальных дренирующих устройств. Однако при опасности размыва такую стену надо заполнять не грунтом, а камнем.

Каменную засыпку применяют и в подпорных стенах из габионов (рис. 199, б), выполняемых в виде корзин из проволочной сетки. Из-за ржавления и разрушения габионов такие стены не капитальны.

Подпорная стена может быть выполнена и в виде шпунтового ограждения, т. е. забитых в грунт вплотную друг к другу свай (рис. 200, а) или взаимно сочленяемых при забивке шпунтин (рис. 200, б и в). Вместо деревянных и стальных шпунтин и свай для капитальной подпорной стены с успехом могут быть применены железобетонные сваи, оболочки и шпунтины (рис. 200, г).

Устойчивость против опрокидывания шпунтовых стен, в отличие от ранее перечисленных, создается исключительно глубиной заделки их в грунт, а прочность по излому — мощностью поперечного сечения шпунтин и оболочек, если не устроено дополнительных к ним подкосов и оттяжек.

РАЗДЕЛ III

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИСКУССТВЕННЫХ

СООРУЖЕНИЙ

Глава XII