Как правильно выбрать вид и тип подпорного сооружения. Взгляд геотехника

Проектирование и строительство подпорных сооружений, а также все, что с этим связано (изыскания, экспертиза, получение разрешительной документации, подготовка площадки и тп.) - являются моей профессиональной деятельностью.
Поэтому беру на себя смелость максимально доступным языком рассказать и показать, как правильно выбрать вид и тип подпорного сооружения.

Поскольку строительство - это наука, то начнем с терминов и определений. Подпорное сооружение – это сооружение, которое предназначено для восприятия горизонтального давления и удержания грунта при перепаде высотных отметок.

На рисунке 1 показано, как будет разрушаться грунтовый массив в случае вертикального откоса. В данном случае коэффициент устойчивости откоса составляет 0,75. Это говорит о том, что в реальной жизни такой откос неизбежно разрушится. Не буду сейчас освещать все причины и предпосылки такого исхода, на мой взгляд, они очень подробно и широко рассмотрены в разделе Гидрогеология, геология, геофизика.
Если же мы защитим этот откос с помощью подпорной стенки, к примеру, гравитационного типа (см. рисунок 2) то, во-первых, изменится схема разрушения, а, в-вторых, коэффициент устойчивости повысится до 1,50.

 

Коэффициент устойчивости – это главный критерий, показывающий степень надежности и безопасности подпорного сооружения. Из названия понятно, что данный коэффициент определяется как отношение удерживающих сил к сдвигающим силам. Если этот коэффициент меньше 1,00 – дела обстоят плохо, на практике это означает разрушение. Если этот коэффициент больше 1,00 – значит все хорошо, подпорное сооружение будет выполнять свою главную функцию.
Значение коэффициента устойчивости определяется ходе специальных геотехнических расчетов, выполняемых в рамках проектирования подпорной стены. Требуемое значение рассматриваемого коэффициента установлено в нормативных документах [1, 2].
И приведу эти нормативные документы:
1) СП 381.1325800.2018 Сооружения подпорные. Правила проектирования

2) СП 116.13330.2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов

3) ОДМ 218.2.049-2015 Рекомендации по проектированию и строительству габионных конструкций на автомобильных дорогах

4) СТО-ГК "Трансстрой"-013-2007 Нагельное крепление котлованов и откосов в транспортном строительстве

5) ОДМ 218.2.027-2012 Рекомендации по расчету и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах

 

Из написанного выше можно понять, что в рамках проектирования необходимо выбирать тот тип подпорного сооружения, который позволяет обеспечить нормативно требуемое значение коэффициента устойчивости за меньшие деньги.

Таким образом, наиболее выгодный способ сэкономить средства, предназначенные для строительства подпорного сооружения – это выполнить серию геотехнических и сметных расчетов.
О том, что ситуация с грунтами, с водой, с рельефом и в целом с разными условиями для строительства - может быть разной даже в пределах одного земельного участка - на мой взгляд также предельно подробно изложена в теме Инженерно-геологические изыскания

Тем не менее, обобщая наш опыт проектирования, осмелюсь привести некоторые рекомендации по выбору вида и типа подпорного сооружения.

 

Предварительно рассмотрим, какие вообще бывают виды подпорных сооружений.

По способу изготовления подпорные сооружения разделяют на возводимые до формирования поддерживаемого грунта или насыпи и устраиваемые после формирования поддерживаемого грунта.
По характеру взаимодействия с грунтом подпорные сооружения разделяют:
а) на массивные подпорные сооружения — удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет собственного веса;
К таким сооружениям можно отнести и монолитные массивные стены из железобетона,
и также массивные габионные подпорные стены.

 

Б) уголковые и аналогичные подпорные сооружения —удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет дополнительного пригруза;
Подробнее о схеме, достоинствах и недостатках - рассказывалось тут.
А это - видеоиллюстрация, наглядно показывающая принцип работы уголковой стенки.

 

В) гибкие подпорные сооружения — удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет заделки и в некоторых случаях конструкций крепления (распорок, анкеров и т. п.).

 

По способу обеспечения устойчивости подпорные сооружения разделяют на гравитационные (массивные); с грунтовым противовесом (уголковые); с заделкой в грунте (консольные), упорными, анкерными элементами, с линейной или замкнутой распорной конструкцией, а также их комбинациями.

Конечно, же признаков этих гораздо больше: каждый, кому нужна классификация, избирает признак, который ему удобен.
Например:
- по материалу
- по функциональному назначению
- по расположению относительно полотна дороги
- по роду основания
- по виду внешней поверхности
и т. д.
Собственно, поэтому и вспыхивают горячие дискуссии на форумах о том, какая стенка лучше.
А лучше будет та, которая будет оптимально работать в каждой конкретной задаче, и при этом будет наиболее недорогой и простой в реализации.

 

В практике частного строительства, как правило, перепад высотных отметок составляет не более 6м, и чаще всего – до 4м. Далее перейдем к конкретным рекомендациям по выбору вида и типа подпорного сооружения для таких перепадов. При больших перепадах следует руководствоваться только расчетами.
Это касается и тех, кто считает, что "анжынерные ращеты не нада..."

 

Рекомендация №1

Гибкие подпорные сооружения – являются наиболее универсальными и экономически выгодными. Их наиболее распространенный тип – это металлические трубы, расположенные с расчетным шагом и заглубленные в грунт на расчетную глубину. Грунт между трубами удерживается за счет забирки. Вариант с трубами подходит при низком уровне подземных вод, в противном случае – необходим шпунт для обеспечения водонепроницаемости.
Декоративное оформление таких стеночек может быть самое разное, от дерева до сварных габиончиков.
Если данный вид подпорного сооружения проходит по расчету – следует остановиться, т. к. вероятность найти экономически более выгодный вариант минимальная.

Примеры:

К этому же типу можно отнести все разнообразие деревянных невысоких стенок, имеющих в профессиональной среде название "грядки".

Те же стеночки, где в качестве забирки используются различные плоские элементы - тоже стоит отнести к гибким.
В принципе, для садово-огородного уровня - лучше и не придумаешь, и дешевле не сделаешь.
Все прочие типы невысоких стеночек рассмотрены в профильной теме:

Габионные ландшафтные до 1 метра. - https://www.forumhouse.ru/posts/24325101/

Прочие металлические - https://www.forumhouse.ru/posts/24325173/

Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325214/

Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325248/

Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325278/

Деревянные 1.- https://www.forumhouse.ru/posts/24336220/

Деревянные малые 2- https://www.forumhouse.ru/posts/24336229/

Деревянные малые 3- https://www.forumhouse.ru/posts/24336238/

Деревянные малые 4- https://www.forumhouse.ru/posts/24336261/

Каменные стенки сухой кладки1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24312999/

Каменные стенки сухой кладки 2.- https://www.forumhouse.ru/posts/24313038/

Каменные стенки на растворе - https://www.forumhouse.ru/posts/24325079/

 

Рекомендация №2

Если рекомендация №1 Вам не подходит, следует рассмотреть вариант подпорной стены из габионных конструкций массивно-объемного типа. При проектировании массивно-объемных стен принимается, что габионные конструкции работают как единое целое против сдвига и опрокидывания под воздействием внешних сдвигающих сил, а их устойчивость обеспечивается собственным весом стены.

Нужно иметь в виду, что габионные подпорные сооружения весьма чувствительны к ошибкам, допущенным при инженерных изысканиях, проектировании и строительстве. Поэтому к работам по возведению таких подпорных стен необходимо привлекать соответствующих специалистов, обладающих необходимыми знаниями и опытом.
Примеры неудачного строительства форумчан тут и тут.

Габионные сооружения достаточно сложны в части расчетов. Вот тут точно стоит привлекать инженеров-геотехников для получения безопасных и экономичных проектных решений.

В практике рассмотрено достаточно большое количество случаев как некачественного исполнения, так и ошибочных технических решений.

Если данный вид подпорного сооружения проходит по расчету – следует остановиться, т. к. вероятность найти экономически более выгодный вариант минимальная.

 

Рекомендация №3

Если рекомендация №2 Вам не подходит, следует рассмотреть вариант подпорной стены уголкового типа из железобетона. Такие подпорные стены можно применять в подавляющем большинстве случаев: в любых грунтах, при любых нагрузках, при любом уровне подземных вод и т. д. Минус у этих подпорных стен один – высокая стоимость.

Примеры того, как рассчитывается подобная стенка - рассказывались неоднократно.
Это с одной стороны - достаточно скучный процесс, а с другой стороны - невероятно увлекательный, потому что нет ни одной одинаковой стенки, как нет и одинаковых геологических и гидрогеологических условий.

 

Что не рекомендуется:

Массивные подпорные стены из железобетона применять в частном строительстве экономически и технически нецелесообразно. А популярные массивные подпорные стены из блоков ФБС – применять вообще не рекомендуется.
Желающие могут обратиться за сметами.

 

Рекомендация №4

Помимо перечисленных рекомендуемых решений существуют еще армогрунтовые подпорные сооружения. Принцип их работы заключается в том, чтобы преобразовать свойства грунта путем введения в него специальных элементов, обеспечивающих улучшение деформационных и прочностных характеристик.

В качестве армирующих элементов чаще всего используют:

- грунтовые нагели;

- геосинтетические элементы (георешетки, геосетки и т. д.).

Армирование грунта – это высокотехнологичное инновационное решение, крайне чувствительное к ошибкам, допущенным при изысканиях, проектировании и строительстве.

Но на форуме уже есть примеры грамотно реализованных проектов с армогрунтовыми подпорными стенками.

Стоимость армогрунтового подпорного сооружения может быть ниже, чем уголковой подпорной стены из железобетона. Проблема заключается в том, что Исполнителей, которые могли бы правильно возводить армогрунтовые сооружения, в нашей стране немного.

 

Ниже - ссылки на посты с описаниями и фото всех вышеперечесленных видов ПС, а также еще некоторых других.
1. Классификация ПС - https://www.forumhouse.ru/posts/24294736/

2. Гравитационные (массивные) железобетонные -https:/www.forumhouse.ru/posts/24294780/

3. Гравитационные (массивные) железобетонные - https://www.forumhouse.ru/posts/24294805/

4. Гравитационные (массивные) железобетонные - https://www.forumhouse.ru/posts/24294825/

5. Габионные гравитационные стены. - https://www.forumhouse.ru/posts/24294852/

6. Габион и монолит – сравнение стоимости - https://www.forumhouse.ru/posts/24294891/

7. Габионные массивные - https://www.forumhouse.ru/posts/24294898/

8. Уголковая монолитная подпорная стенка-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24294918/

9. https://www.forumhouse.ru/posts/24294957/

10. Уголковая монолитная подпорная стенка-3. - https://www.forumhouse.ru/posts/24295012/

11. Шпунтовые стенки -1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24295038/

12. Шпунтовые стенки -2. - https://www.forumhouse.ru/posts/24295066/

13. Шпунтовые стенки -3. - https://www.forumhouse.ru/posts/24295095/

14. Армогрунтовые-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300585/

15. Армогрунтовые-2. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300622/

16. Армогрунтовые-3. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300703/

17. Армогрунтовые-4. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300761/

18. Армогрунтовые малые-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300796/

19. Армогрунтовые малые-2. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300809/

20. Армогрунтовые малые3. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300816/

21. Армогрунтовые нормативы - https://www.forumhouse.ru/posts/24300898/

22. Террамеш-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24300983/

23. Террамеш работы - https://www.forumhouse.ru/posts/24301001/

24. Террамеш прочие - https://www.forumhouse.ru/posts/24301032/

25. Каменные стенки сухой кладки1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24312999/

26. Каменные стенки сухой кладки 2.- https://www.forumhouse.ru/posts/24313038/

27. Армоблочные стенки-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24319084/

28. Армоблочные стенки -2. - https://www.forumhouse.ru/posts/24319111/

29. Армоблочные массивные-3. - https://www.forumhouse.ru/posts/24319152/

30. Армоблочные массивные-4. - https://www.forumhouse.ru/posts/24319177/

31. Армоблочные массивные-5. - https://www.forumhouse.ru/posts/24319198/

32. Каменные стенки на растворе - https://www.forumhouse.ru/posts/24325079/

33. Габионные ландшафтные до 1 метра. - https://www.forumhouse.ru/posts/24325101/

34. Быстросборные гравитационные стены ГОФРОСТАЛЬ-1. - https://www.forumhouse.ru/posts/24325147/

35. Быстросборные гравитационные стены ГОФРОСТАЛЬ- 2.https://www.forumhouse.ru/posts/24325157/

36. Прочие металлические - https://www.forumhouse.ru/posts/24325173/

37. Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325214/

38. Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325248/

39. Деревянные - https://www.forumhouse.ru/posts/24325278/

40. Деревянные 1.- https://www.forumhouse.ru/posts/24336220/

41. Деревянные малые 2- https://www.forumhouse.ru/posts/24336229/

42. Деревянные малые 3- https://www.forumhouse.ru/posts/24336238/

43. Деревянные малые 4- https://www.forumhouse.ru/posts/24336261/

 

Важная ремарка.
Поскольку строительство - это наука, точнее - сплав из множества дисциплин и разделов, таких как геология, гидрогеология, механика грунтов, сопротивление материалов и прочих, не менее важных - то на правах автора темы попрошу в обсуждениях и комментариях быть конструктивными, и выдавать информацию в строительных терминах и в графических форматах.

Не принимаются выплески, типа "да вот я запилил стену, ого-го какую, и хоть бы че ей!", либо " а вот у свата/брата/соседа стенка из монолита/арболита/фуфлолита стоит 10/20/50 лет".

План, разрез, само собой, с отметками, геологические данные, описательно - все что связано с водой как в пределах участка, так и за его пределами, схемы, чертежи - в идеале расчетные модели в Лира-САПР, СКАД, - это минимально то, что нужно для корректного и информативного, т. е по делу, - взаимодействия.