Путешественники и просто любители горных дорог привыкли видеть подпорные стенки — сооружения, защищающие от разрушения почвы и ее попадания на проезжую часть. Серая каменная преграда под зелеными склонами стала привычной частью природного пейзажа. Больше полувека назад появились некоторые разновидности подпорок. В наше время в частных владениях есть также ограждения преимущественно с декоративным значением и соответствующей облицовкой. Перепады высот теперь активно используют в ландшафтном дизайне. Их оставляют в первоначальном виде, скрывают или как-то подчеркивают. Подпорные конструкции собирают из десятка разных материалов и при кардинально отличающихся технологиях. Используют геотекстиль, металлические сетки, свайные столбы. Обычные стеновые конструкции укладывают слоями или одним блоком. В результате дороги получают защиту от оползней, а в частных владениях улучшается почва.
Устройство и функция
В простом значении подпорные стенки делят на укрепительные и декоративные. Различие между видами состоит в разной степени нагрузок и воздействия. Конструкция непременно включает в себя подземную, надземную части и защитные коммуникации. На фундамент давят грунт и сама стенка. Наземная часть (тело) закрывает возвышение и с внешней стороны. Бывает ровной и косой. Защитную роль играют дренаж и водоотвод. Эти коммуникации отводят воду и влагу, избыточно накапливающуюся на внутренностях.
Подпорные поверхности выполняют 4 функции: зонирования, укрепительную, защитную и декоративную. Первая подразумевает отделение неровных ухабистых участков от остальной территории. Укрепление означает фиксацию грунта и препятствование осыпанию. Дополнительно — это защита целостности построек. Декоративность выражается качествами облицовки, разнообразием формы и высоты.
Особенности проектирования
Проектирование должно выполняться на основании:
- Чертежей плана.
- Отчета об инженерно-технических изысканиях.
- Технологического задания.
СНиПы и нормы обязывают строителей учитывать факторы окружающей среды и свойства материалов. Это — нужный уровень водонепроницаемости, изменения в физико-механических особенностях грунтов, передача горизонтальных нагрузок, возможность применения распорных и анкерных конструкций. В нормах есть рекомендации по мероприятиям и конструктивным решениям, направленным на снижение давления на ограждение. Включая использование геотекстиля и разгружающих элементов. Для определения бокового давления почвы учитывают внешние нагрузки и воздействие на массив. В том числе от расположенных рядом строений, их фундаментов, строительных механизмов и нагрузок с проезжей части. Помимо этого, нужно учесть наклон граней к вертикали и смещение границ инженерно-геологических объектов от горизонтальной оси. В проекте рассчитывают деформационные характеристики стенки и прочностные на стыке ограждения и грунта.
От чего зависит прочность подпорной стены
Прочность напрямую связана с устойчивостью и способностью выдерживать давление. На стенку воздействует большая масса почвы, но при этом медленно движущаяся в результате геологических процессов. При возведении преграды учитывают ее собственный вес, близость ж/д путей и сейсмическую активность. Помимо этого, явления, связанные с воздействием водных потоков: высоту залегания подземных вод, вероятность размывания дождями, набухание почвы зимой. Подпорный элемент с высотой 2 метра и более устанавливают с учетом силы ветра, типичной для региона. Прочность прямо зависит от толщины стены. Последний показатель подгоняют под тип и уровень почвы, высоту преграды. Чем выше параметры высоты рельефа и самой стены, мягкости грунта, тем большая понадобится толщина. При этом избыточный собственный вес может стать причиной трещин.
Основные моменты строительства опорной стены
Технология строительства включает сложные аспекты. Расчеты производят исходя из критериев прочности, надежности и желаемого срока службы. На компактных участках допускается самостоятельное возведение. В этом случае действуют также другие ограничения и нормы. Стену строят своими руками при условии устойчивости грунтов. Супесь, гравий, щебень и глина — приемлемые варианты. Следует также иметь в виду, что самостоятельное укрепление почвы на склоне категорически запрещено. Стены возводят на субстрате с промерзанием в пределах полутора метров от поверхности. Самостоятельное устройство имеет ограничение в 1,4 м на высоту для наземной части преграды. Расчеты для габаритных конструкций производят профессионалы: определение параметров усложняется с увеличением высоты забора выше упомянутого показателя. Нормы допускают уровень залегания подземных потоков на глубине не менее 1 метра, в идеале — от 1,5.
Закладка фундамента
Основание формируют под стенки выше 30 см. Глубину фундамента увеличивают по мере рыхлости почвы. В плотный субстрат заливают основу с пропорцией 1:4 по отношению к наземной части. Основание на одну треть от ограждения закладывают в грунтах средней мягкости. На рыхлой и неустойчивой земле под фундамент приходится оставлять половину общей высоты. Самые надежные варианты основания имеют в составе щебень или гравий и песок, уплотненный цементом или глиной. Раствор заливают в подготовленную опалубку по принципу ленточного фундамента. Устройство нормальной подпорной стенки предусматривает крепкое основание и такое же ограждение. От внутреннего разрушения постройку защищают слоем гидроизоляции. Меры на противодействие влиянию влаги включают организацию водостоков и дренажа. Путь для водоотвода следует планировать заранее.
Возведение стены и увеличение ее устойчивости
Метод строительства зависит от материала. В большинстве случаев контактную часть склона выравнивают. Возведение каменной конструкции производят с использованием больших камней, объединяющих стену с почвой на нужном уровне, вокруг которых и строят ограждение. При этом выдерживают расстояние для дренажной прослойки. Ее организовывают через зазоры. Сами камни собирают мозаикой и скрепляют цементной смесью. В промежутках высаживают растения с мочковатыми корнями. Они укрепят стену. Помимо этого, есть еще около десяти методов повышения устойчивости. Во-первых, внутреннюю сторону стенки возводят под наклоном к земле. Неровные грани на внутренней поверхности снижают давление. Пустотелые гранулы в дренаже снимают лишнюю нагрузку. Выстроенные консоли снаружи и разгрузочные площадки на внутренней части строения тоже повышают устойчивость.
Некоторые технологии возведения:
- Макволл.
- Террамеш.
- Зеленый Террамеш.
Организация водоотвода
Есть продольный, поперечный и комбинированный варианты. Первый тип обустройства, называемый также подземным, означает прокладку вдоль ограды асбоцементной, керамической или гофрированной трубы толщиной 10—15 см. Ее заворачивают в геотекстильный материал, который вбирает воду. Жидкость попадает в трубу через небольшие отверстия, и «уходит» за пределы террасы. Поперечный вид отвода организовывают с добавлением отверстий в каждом втором-третьем ряду диаметром в пределах 10 см. Способ может подразумевать монтаж трубок под наклоном, чтобы вода быстро покидала участок. Водоотвод — это в том числе защита от воздействия атмосферных осадков. В строение добавляют карнизный блок с небольшим уклоном — он защищает от попадания воды в систему и, соответственно — от разрушения стенки во время морозов. Правильный выбор можно сделать после изучения погодных особенностей местности.
Дренаж между стеной и землей
После сооружения стены и паузы в несколько дней на простой переходят к заполнению промежутка между склоном и оградой. Используют крупнообломочные грунты, крупный песок, гальку, гравий. Еще применяют крупные частицы: разные отходные материалы, фрагменты кирпича. Гравий оказывает значительное давление на конструкцию, но в дренажной системе это — дополнительный слой. Грунт и дренирующие смеси укладывают послойно, на каждом этапе система трамбуется. Для подпорной стены лучшими вариантами считают пески, супеси и крупнообломочные грунты. Вверху укладочного материала обычно применяют растительный грунт. После утрамбовки последнего пласта ограждения, его оставляют на пару недель без нагрузок. За это время материал-укрепление получит основную массу свойств. Важно, чтобы сверху находился снятый раньше грунтовый пласт с достаточной концентрацией гумуса. Только потом приступают к обустройству террасы.
Грунты с растворимыми и органическими включениями примерно на 5 % от общей массы непригодны для обратной засыпки!
Использование гидроизоляции
Целесообразность изоляции определяют по двум критериям: типу поверхности материала и разновидности грунта. По первому параметру выделяют пористую и гладкую структуры. Губчатая быстро впитывает влагу, имеет высокие показатели водопроницаемости. В то же время на ней часто образовывается конденсат, что приводит к снижению прочности. В свою очередь, для сухого типа грунта достаточно напыления гидроизоляционного покрытия или мастики. Изоляцию влажной почвы организовывают рулонными материалами. Обычно на подпорных ограждениях применяют обмазочную гидроизоляцию водонепроницаемыми составами. Данный тип защиты наносят в сухую погоду на подогретую поверхность. Вариант с поклейкой гидроизоляции предусматривает применение рулонных материалов для кровельной функции и мастик как связующих агентов. Мембранную изоляцию кладут на обмазку. Можно заказать и профессиональную гидроизоляцию.
Некоторые варианты гидроизоляции:
- кровельная толь;
- рубероид.
Как произвести расчет подпорных стенок разных видов и конструкций
Расчет подпорных заграждений и их фундаментов производят по двум группам предельных состояний. По первой из них вычисления осуществляют в связи с 6 видами проверок. Речь идет об устойчивости стен к сдвигу, повороту и опрокидыванию, а также о несущей способности и прочности основания. Проверки касаются также прочности узлов и соединений, фильтрационной устойчивости и аналогичного показателя у распорных элементов. В расчеты по второй группе входят данные по стойкости к трещинам и прочности соединения «фундамент — подпорная конструкция». Для подпорок типа «стена в грунте» выполняют расчет по стенкам траншеи с тиксотропным раствором. Для ограждений из отдельных частей производят вычисления по параметру продавливания почвы между разными элементами. Расчет гибких стен с распорным или анкерным креплением делают на основании нелинейных контактных моделей или численных методов с нелинейными моделями сплошных сред.
Особенности возведения опорной стены из разных материалов
Исторически самым популярным вариантом был скрепленный бетонными растворами камень, но в последнее время появляется все больше альтернатив:
- полнотелый кирпич;
- дерево;
- сваи;
- шины;
- геотекстиль.
Природный камень выглядит органичнее остальных материалов. Его закрепляют с помощью композитов, но иногда валуны используют для наполнения металлических решеток. Тогда получают габионы — подпорки с повышенной несущей способностью. Деревянные постройки собирают вертикально или горизонтально. Первая методика оставляет больше решений в плане обустройства участка, не требует подбора одинаковых элементов. Кирпичные строения возводят с определенным типом кладки, в половину, в целый и т. д. Делают обычные кирпичные ряды, с фундаментом. Бетонные стены бывают сплошными и сборными. Их армируют и выравнивают штукатуркой. Облицовывают плиткой или черепицей из-за однообразного внешнего вида. Ограждения из покрышек могут достигать крупных размеров. Их возводят в сжатые сроки. Наполняют с помощью лопаты — песком, щебнем и грунтом.
Из бетона
В большинстве случаев бетонные стенки формируют путем заливки. Сначала роют траншею, глубину подбирают в соответствии с высотой планируемой стены и особенностями почвы. Дно покрывают гравием и щебнем. Потом формируют арматурный каркас: форма может быть произвольной. Следующим делом устанавливают опалубку. После этих манипуляций переходят к заливке бетона. На этом этапе предусматривают трубки для отвода жидкости. В случае чего отверстия проделывают после застывания с помощью алмазного бурения. После засыхания бетона снимают опалубку и штукатурят стены для выравнивания. В дальнейшем переходят к отделочным работам. Бетонные конструкции считают одними из наиболее долговечных. При этом установка ограждения может производиться с применением сборных железобетонных систем. Тогда прибегают к резке алмазными кругами.
Из полнотелого кирпича
Это один из самых бюджетных материалов. Более того, кирпичи остаются после строительства других объектов. Для декоративного покрытия используют отходные фрагменты, а также старые и битые элементы. Кирпич — лучший материал для подпорных конструкций со сложной геометрией, к примеру, с выступами, углублениями, углами, закруглениями. Технология кладки не отличается от варианта обычного строительства. В то же время для невысоких преград выбирают укладку в полкирпича. Укрепления выше 1 метра возводят техникой в полный кирпич, дополнительно с усилением арматурой. Фундамент обустраивают перевязкой и гравийным дренажом. За стенкой делают усиленный водоотвод, так как кирпич плохо переносит влажность. Сооружение обычно отделывают — декоративной плиткой. Дизайнеры при этом используют любые текстуры и цвета.
Из природного камня
Классический, надежный и стильный вариант стенки. Каменное ограждение органично сочетают с любой цветовой гаммой. Высокую стоимость материала можно компенсировать за счет собственных материалов. Их собирают в горной местности, причем за несколько дней находят достаточное количество для большой ограды. Стенки возводят из округлых валунов, прямоугольных каменных блоков, острых фрагментов скальной породы. В регулярных садах часто используют блоки из известняка или песчаника с укладкой ровными рядами. Валуны разных габаритов укладывают для имитации естественного нагромождения. Строительство начинают с рытья траншеи, заполнения фундамента и организации дренажа. Основание укрепляют проволокой, арматурой и металлическими строительными отходами. Низкие стенки возводят на камнях, на половину зарытых в землю. Пустоты иногда заполняют грунтом с семенами растений. На крутых склонах камни скрепляют цементным раствором.
Из природного камня можно возводить габионы — тогда материал будет закреплен в прочной металлической решетке.
Из дерева
Средний по цене метод строительства. Стены с горизонтальной кладкой возводят из идеально ровной, высушенной древесины. Обычно из бревен, но используют также бруски — берут цельные, так как клееные под воздействием дождя могут расслоиться. Возможна вертикальная и горизонтальная установка. Во втором случае, помимо других качеств, нужно подбирать элементы одинаковой длины и толщины. Их скрепляют поперечинами, хомутами и арматурой. Вертикальная кладка — более быстрая, удобная и экономичная. В этом случае можно применять отходные пиломатериалы с разными габаритами. Иногда преграды возводят из стволов, спиленных прямо на даче или где-то поблизости. Например, из старых бревен или мертвых деревьев. Для невысоких стенок по 40—90 см берут также фрагменты из неровных стволов фруктовых деревьев. На извилистых участках устанавливают именно вертикальные ограждения.
Использование габионов
Отдельного внимания достойны стенки-габионы. Их выполняют в виде металлического каркаса с большим количеством пустого места внутри. Это решетка с шагом в 5—10 см, соответственно для камней диаметром от 7—12 см. Сетки делают из стальной проволоки. Соседние блоки при этом прочно соединяют. Надежность укреплений зависит напрямую от массы камней. Способность удерживать почву на склоне у габионов намного выше, чем у обычной подпорной стены. Укладка будет простой в техническом плане, ведь не понадобятся укрепляющие слои и фундамент. Положительный момент заключается и в возможности многоуровневой установки. При этом природного сырья потребуется больше. Габионы используют уже давно в горных местностях, особенно вдоль рек. Высокие ограждения ставят в местах, где наблюдаются камнепады. В последнее десятилетие конструкции приобрели популярность в ландшафтном дизайне. Появились фигурные варианты, не выполняющие функцию стены.
Системы со временем только укрепляются, ведь пустоты между камнями заполняются грунтом и растениями.
Из покрышек
Один из наименее трудоемких и самых дешевых вариантов. Тем более, что в шиномонтажных сервисах покрышки иногда отдают даром. Шины обрабатывают огнеупорными средствами и устанавливают вдали от жилых домов. В процессе строительства старые шины выкладывают рядами в колонны. В центре каждой забивают анкерные сваи. Потом покрышки плотно заполняют песком и щебнем, часто еще и грунтом. Ряды же крепят болтами. Ограждения из покрышек возводят также методом настилания. У шин вырезают одну боковину. Первый ряд наполняют песчано-щебневой смесью по самый верх. На него кладут прочный листовой материал. Чем тяжелее слой, тем надежнее будет стенка. Последующие ряды кладут по такому же принципу, в чем-то похожем на кирпичную кладку. Стенку потом закрепляют анкерными сваями с внешней стороны — без них возможно смещение всей конструкции.
Из шпунтовых свай
Конструкция будет состоять из сплошного ряда. В качестве материала выбирают что угодно: железобетон, дерево, металл и даже пластик. Боковые поверхности свай оборудуют передним и задним соединительными замками. В почву сначала вбивают сваю с передним соединением. После нее монтируют элемент с задним замком, в сторону этого крепления. Обе детали соединяют, и добавляют плотности с помощью связывающего вещества. Оно также препятствует продольному смещению столбов относительно друг друга. Вдоль пешеходной зоны высота преграды должна составлять минимум 1 м. Для ограждений формируют дренажные системы для оттока грунтовых и атмосферных вод. Делают каналы и желобки с гравием и щебнем. Гидроизоляцию устраивают двумя пластами горячего битума, дополнительный второй — на случай, если в почве есть соединения с агрессивной реакцией на составы из битума.
Армогрунтовая подпорка
Ее применяют как альтернативу каменной или деревянной стене. Конструкцию формируют путем заполнения грунтом геотекстильного полотна. Сейчас подпорные стены собирают с добавлением смесей земли и щебня в плетеные георешетки. Специальный текстиль с натуральным наполнителем выкладывают в несколько ярусов. Ограждение закрепляют металлическими анкерами, причем для надежности и защиты от смещения количество деталей увеличивают. Сверху подпорное сооружение отделывают плитами. Армогрунтовые конструкции выгодны в сейсмоопасных зонах, ведь эффективность геополотен при неравномерной осадке выше, чем у жестких строений. Решетчатая система способствует тому, чтобы почва выдерживала большие нагрузки и сохраняла целостность на участках с максимальной крутизной. Текстиль для горизонтального армирования обладает всеми важными качествами:
- Высокой прочностью на разрыв.
- Сильным сцеплением с грунтом.
- Низким уровнем деформации.
Подпорная стена в ландшафтном дизайне
В этой сфере дизайна ограждения с подпорной функцией выступают в роли центрального элемента: в ландшафтном искусстве активно используют перепады высот и каскадные формы. Подпорные стенки сочетают с дорожками, альпийскими горками и клумбами. С цветниками создают подобие «висячих садов». Опоры в 50—70 см в высоту выполняют также основную функцию. Конструкции выше 1 м устанавливают в основном для сдерживания почвы или подчеркивания высоких форм рельефа. В ландшафтном дизайне материалами изготовления стенок выступают камень, металлы, цемент и пластик. При этом укрепительные конструкции бывают полноценными, компактными или же выполняются из габионов. Последние представляют собой металлические решетки с наполнением крупными камнями. На фоне зеленой травы, растений и цветов эти изделия выглядят органично. Вдобавок получится неплохая экономия.
Заключение
Подпорные ограждения бывают укрепительными и декоративными. Стены используют из соображений безопасности: они защищают от оползней и уменьшают масштаб возможных разрушений. Над дизайнерской составляющей следует задуматься всем, кто пока не хочет покупать рельефный участок. Ведь опорами не только улучшают почву, с их помощью формируют уровни и плавные переходы, даже террасные ландшафты. Перед возведением конструкций изучают почву, внешние факторы в плане нагрузки и давления, учитывают количество осадков. Стены строят из натурального камня, дерева, кирпича, бетона, свай и покрышек. Специальные конструкции делают из геотекстиля, металлических каркасов. На высокие ограждения выделяют фундамент, обычно ленточный. Затем возводят основную часть стены, оставляя промежуточный слой. В конце работ обустраивают водоотвод, дренаж и устанавливают гидроизоляцию.