Подпорная стенка — сооружение, удерживающее фунт откоса насыпей и выемок от обрушения. Подпорные стенки используются для организации пространства на пересеченной местности, а также для повышения эстетических качеств объектов ландшафтной архитектуры. Они могут использоваться для разграничения зон объектов с различной функциональной направленностью, например детской площадки и транзитной пешеходной дорожки, с их помощью можно более четко определить границы композиционных участков.

Подпорные стенки на объектах ландшафтной архитектуры по своему назначению можно подразделить на два вида: укрепительные и декоративные. Укрепительные подпорные стенки как инженерные сооружения предназначены для удержания грунтовых масс от оползания; декоративные — выполняют только архитектурно-художественную функцию.

Укрепительные подпорные стенки также широко применяются при террасировании естественных склонов с целью увеличения полезной площади для размещения элементов озеленения и благоустройства. Более пяти тысяч лет назад именно террасирование, где подпорные стенки нашли свое первоначальное применение, позволило удерживать влагу на склонах и дало людям возможность освоения новых территорий для сельскохозяйственных целей. Об этом свидетельствуют дошедшие до наших дней остатки древних сооружений в поселениях племени Майя и рисовые плантации в Китае, а также рисунки и гравюры. Для строительства использовались простые доступные материалы, такие как камень и дерево (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Простейшая конструкция подпорной стенки из камня: а — террасы: 1 — подпорные стенки; б — конструктивный разрез: 1 — плодородная почва; 2 — подпорная стенка из камня; 3 — гравийная засыпка

На плане подпорные стенки обозначают двойной линией с указанием высотных отметок верха и подошвы стенки в характерных точках по ее длине.

Разность между отметками верхней и нижней площадок является высотой подпорной стенки в данной точке.

Варианты размещения подпорных стенок могут быть различными, в зависимости от поставленных целей и задач. Существует четыре основных варианта размещения подпорных стенок на склоне (рис. 5.16). Вариант а) позволяет расширить верхнюю площадку, вариант б) обеспечивает оптимальный баланс земляных масс (объем насыпаемого фунта равен объему срезаемого грунта), при варианте в) увеличивается нижняя площадка, а вариант г) позволяет разнообразить плоский рельеф.

Устойчивость подпорных стенок достигается компенсацией воздействия сил, оказываемых на стенку подпираемым грунтом, которые складываются из активного давления грунта и давления воды.

Рис. 5.16. Размещение подпорных стенок на склоне: а — насыпь; б — полувыемка-полунасыпь; в — выемка; г — декоративная стенка на ровном рельефе; «+» — насыпь; «-» — выемка

Рис. 5.17. Основные типы конструкций подпорных стенок (размеры указаны в м): а — гравитационные; б — свайные; в — распределение сил для гравитационных стенок: 1 — центроид

В современном строительстве распространены два типа конструкций подпорных стенок (рис. 5.17):

• гравитационные стенки обеспечивают устойчивость за счет массы стенки и массы грунта, находящегося над подошвой конструкции стенки, и силы трения, возникающей в плоскости подошвы стенки;
• свайные стенки представляют собой облегченные конструкции, заземленные в грунтовом основании, которые являются устойчивыми за счет создания пассивного отпора давлению грунта в нижней части стены или наличия специального крепления анкерного типа в верхней части стены.

При нарушении равновесия сил подпорная стенка может потерять устойчивость, вследствие чего могут возникнуть деформации конструкций, иногда приводящие к их полному разрушению. Наиболее часто встречаются такие деформации, как опрокидывание, сдвиг и навал стенки на грунт (рис. 5.18). Явление навала характерно только для высоких подпорных стенок.

Рис. 5.18. Деформация подпорных стенок: а — опрокидывание; б — сдвиг; в — навал стенки на грунт

Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании предпринимают следующие действия:

• заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки (для уменьшения активного давления грунта);
• увеличивают шероховатость задней грани стенки (для уменьшения активного давления грунта и увеличения пассивного давления);
• устраивают дренаж в засыпке;
• с лицевой стороны стенки устраивают выступ-консоль (для предотвращения опрокидывания).

Основными элементами конструкции подпорной стенки являются фундамент, тело, дренаж и водоотвод (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Основные элементы конструкции подпорной стенки: 1 — водоотвод; 2 — дренаж; 3 — фундамент; 4 — тело

Фундамент. Фундамент — это подземная часть несущей конструкции подпорной стенки. По степени заглубления фундаменты подпорных стенок подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. К последним относятся фундаменты, глубина заложения которых в 1,5 и более раза превышает их толщину в поперечном сечении. Толщина фундамента и глубина его заложения зависят от размеров и конструкции подпорной стенки, характеристик подстилающих грунтов и глубины промерзания грунта.

Фундаменты бывают ленточными и свайными. Ленточный фундамент представляет собой монолитную или сборную, состоящую из отдельных блоков конструкцию, повторяющую линию подпорной стенки. Глубина залегания фундамента — не менее 60 см. При условии промерзания грунта глубину фундамента обычно связывают с глубиной промерзания. Особенно это важно для устойчивости жестко закрепленных подпорных стенок, так как вероятность их растрескивания в морозный период более высока, чем у упругих конструкций.

Свайные фундаменты обычно более глубокие, чем ленточные, ряды свай заглубляют в грунт на несколько метров. Такое решение используют при необходимости проникновения под телом стенки потока грунтовых вод (например, верховодки). В этом случае грунтовые воды могут свободно проходить между сваями, не создавая подпора для стенки и склона.

Тело. Тело подпорной стенки — это надземная часть несущей конструкции, которая также выполняет и декоративные функции. Тело гравитационных подпорных стенок для обеспечения их устойчивости должно обладать достаточной массой. Оно может быть как жестко закрепленной, так и упругой конструкцией.

К жестко закрепленным относятся подпорные стенки монолитной конструкции из бетона (рис. 5.20), кладки из камня, кирпича или бетонных блоков, связанных цементным раствором.

Рис. 5.20. Жестко закрепленные подпорные стенки из бетона: а — массивного типа; б — консольного типа; 1 — глиняный слой; 2 — щебеночная засыпка; 3 — дренажная труба; 4 — выпускная труба; 5 — бетон или каменная кладка; 6 — армированный бетон

К упругим конструкциям относятся подпорные стенки, которые могут выдерживать небольшие деформации без растрескивания. К этой группе относятся стенки каменной кладки без укрепления раствором («сухая кладка»), которые особенно актуальны в районах, где есть подходящий камень. Ширина верхней части таких стенок не должна быть меньше 45 см, обычно она составляет 45...60 см (рис. 5.21). Рассмотренные ранее габионы в виде вертикальных конструкций, а также сборные конструкции из типовых бетонных элементов тоже относят к этой группе.

Рис. 5.21. Конструкция подпорной стенки из камня — «сухая кладка»: 1 — Щебеночная засыпка; 2 — щебень; 3 — перевязочный камень

Рис. 5.22. Конструкции подпорных стенок из дерева: а — свайная; б — с анкерным креплением; 1 — деревянный брус; 2 — щебеночная засыпка; 3 — свайное крепление — возможная альтернатива стальному стержню; 4 — оцинкованный стальной стержень, пропущенный через предварительно созданные отверстия; 5 — трос

Подпорные стенки из дерева не рекомендуется использовать во влажном или холодном климате, что связано с их недолговечностью в таких условиях. Такие стенки относятся к свайному типу. В связи с этим для обеспечения их устойчивости от опрокидывания требуется заглубление опор на глубину, равную их высоте (рис. 5.22). Экономически нецелесообразно применять такие стенки высотой более 90 см. Деревянные стенки небольшой высоты могут быть применены для создания цветочных контейнеров. Древесина для их строительства предварительно должна пройти тщательную обработку препаратами, защищающими ее от гниения и возгорания.

В зависимости от конструкции и высоты подпорной стенки определяют необходимость наклона ее передней и задней граней. Для гравитационных подпорных стенок жестко закрепленной конструкции, высота которых вместе с фундаментом не превышает 1,5 м, наклон граней не требуется; он может быть применен в декоративных целях. При увеличении высоты наклон передней стенки позволяет создавать оптическую иллюзию вертикальности, что улучшает ее визуальной восприятие, а также позволяет скрывать недостатки в отделке фасада; незначительные неровности при наклоне становятся менее заметными. Наклон также может повысить устойчивость стенки к опрокидыванию и создает наиболее благоприятные условия при сбросе атмосферных вод. Рекомендуемый наклон передней грани для жестко закрепленных конструкций составляет 12:1; для упругих стен — 6:1; для деревянных стенок, габионов и сухой каменной кладки достаточно 6°.

Дренаж и водоотвод. Они необходимы для повышения прочности конструкции подпорной стенки, что происходит за счет снижения давления воды со стороны грунта, и предотвращения явлений эрозии поверхностными водами. Дренаж также помогает бороться с явлением морозного пучения грунта. При строительстве подпорных стенок на грунтах, подверженных пучению, дренаж и более глубокая (до 40...60 см) песчано-щебеночная подготовка основания необходимы для всех стенок.

Вода, прибывающая со стороны слона и скапливающаяся за стенкой, может быть удалена с помощью продольного или поперечного дренажа, связанного с водоотводящей сетью. Для устройства дренажа подпорных стенок возможна также замена щебня на современные материалы, например дренажные маты.

Для организации поверхностного стока верхнюю часть подпорной стенки планируют с уклоном 20 % в сторону водоотводящей канавки, которую проектируют вдоль стенки и связывают с ливневой сетью (рис. 5.23).

Рис. 5.23. Водоотводящая канавка: 1 — водоотводящий лоток из бетона или глины; 2 — дренажный материал (щебень)

Подпорные стенки удачно сочетаются с разнообразными парковыми конструкциями: лестницами, скамьями, цветниками и решетками с вьющимися растениями, вазонами, светильниками, скульптурой. Их также комбинируют с озелененными откосами.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхнего края подпорной стенки пешеходных дорожек и площадок, при высоте стенки более 1,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02) (рис. 5.24).

Рис. 5.24. Варианты (а...в) ограждений подпорных стенок

При проектировании подпорных стенок в садах и парках часто используют типовые конструкции. Размеры всех элементов конструкции определяет проектировщик. В связи с этим, прежде чем приступать к проектированию, необходимо ознакомиться с результатами анализа почв и гидрологическим режимом, затем произвести расчет высоты стенки по проекту вертикальной планировки территории. Учитывая полученные данные, необходимо проанализировать возможные конструктивные решения, чтобы выяснить, что больше всего подходит для применения в данных условиях, принимая во внимание нагрузки на конструкцию, материалы и климатические особенности района проектирования.

Если высота подпорной стенки, включая фундамент, превышает 3 м, а глубина фундамента меньше 60 см или на участке в качестве основания будут использованы неустойчивые слабые грунты, то необходима консультация специалиста, который произведет детальный расчет устойчивости конструкции.

Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.