Главная Обратная связь

Дисциплины:






Тема 1.6 Подпорные стены



 

На крутых склонах при устройстве насыпей на косогорах объем земляных работ существенно увеличивается (рис. 1), а насыпная часть земляного полотна неустойчива. При уклонах косогора до 1:5 для повышения устойчивости до отсыпки грунта устраивают уступы, а при крутизне до 1:2—1:3 упорные банкеты. При большей крутизне устраивают подпорные стены из железобетона, бетона или каменной кладки.

Расчеты подпорных стен ведут на устойчивость против опрокидывания и против сдвига боковым давлением грунта. Точные методы расчета излагаются в литературе по строительной механике и механике грунтов. Однако для целей проверки устойчивости подпорных стен, удерживающих земляное полотно автомобильных дорог в горной местности, в запас прочности можно использовать зависимости для сыпучих грунтов, не обладающих сцеплением, основанные на допущении Кулона о плоской поверхности скольжения, проходящей через нижнюю грань задней стороны подпорной стены (рис. 2).

Рисунок 1. Поперечные профили насыпей на устойчивых косогорах с уклоном круче 1:3:

а — с устройством каменного низового банкета; б — с подпорной стеной; 1 — граница полосы отвода;
2 — нагорная канава; 3 — лоток глубиной 0.3—0,5 м

Временную нагрузку q, принимаемую равномерно распределенной по полотну дороги, заменяют при этом эквивалентным слоем грунта толщиной h = q/γ где γ - удельный вес природного грунта.

Вертикальное давление σ1, действующее на выделенный в оползающем клине на глубине z элементарный объем грунта, равно γz.

В условиях предельного равновесия, согласно условию прочности Мора, напряженное состояние выделенного объема грунта характеризуется зависимостью:

, (1)

где φ — угол внутреннего трения.

Отсюда, учитывая, что φ1 = γz, получаем из уравнения (1) горизонтальное давление:

σ3= γztg2(45˚º - ). (2)

Рисунок 2. Схема к расчету подпорных стенок

Эпюра давления грунта на стену имеет вид трапеции. Равнодействующая давления, приложенная в центре тяжести эпюры,

Q = (Н2 + Hh) tg2 (45° - ). (3)

Глубину заложения фундаментов подпорных стен принимают не менее 0,25 м в скальных породах, 0,5 м в дренирующих неводонасыщенных грунтах и не менее половины глубины промерзания в переувлажненных грунтах.

Железобетонные подпорные стены уголкового профиля с вертикальной стенкой переменной толщины и с наклонной фундаментной плитой удобны при монтаже. Их использование устраняет необходимость в применении ручного труда, неизбежного при строительстве стен из каменной кладки. Находят применение подпорные стены ряжевого типа из железобетонных элементов, заполняемые камнем (рис. 3).



Широкое распространение в ряде стран получили подпорные стены из «армированного грунта» (рис. 4, 5). Они состоят из вертикального внешнего ограждения, собираемого из сборных бетонных элементов или соединяемых в шпунт металлических полос, от которых в тело грунтовой засыпки при послойном ее возведении закладывают тонкие оцинкованные стальные или дюралюминиевые полосы толщиной 3—5 мм, шириной 60—120 мм. Длину полос устанавливают по расчету. Для засыпки применяют крупнозернистые, хорошо фильтрующие материалы, угол внутреннего трения которых не меняется при изменении влажности, а проникшая вода просачивается, не задерживаясь.

 

Рисунок 3. Сборная железобетонная ряжевая стенка:

а— общий вид; б — схема сборки;

1 — оголовок трубы; 2 — шлак; 3 — глина; 4 — камень; 5 — щебень или гравий; 6 — песок;
7 — сборные железобетонные элементы; 8 — насыпь; 9 — краевая полоса дорожной одежды;
10 — дорожная одежда; 11 — дренажная труба

Значения коэффициента трения засыпки из песка и гравия с металлическими полосами составляют 0,45—0,50. При должном качестве гальванизации стальных полос срок их службы в грунте не менее 50 лет. Расчет подпорных стен из армированного грунта ведут на сопротивление сдвигу по основанию или на устойчивость против обрушения верхней их части по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения или упрощенно, как и подпорные стены, исходя из призмы обрушения по Кулону. При этом полагают, что боковое давление оползающего грунта на облицовку стеньг воспринимается силами трения о грунт частей полос, находящихся за пределами смещающихся масс грунта. Количество, длина и сечение полос должны быть достаточны для того, чтобы их сопротивление разрыву и выдергиванию из грунта превышало боковое давление грунта на облицовку. По опыту длина полос должна составлять не менее 0,8 от высоты стены.

Для защиты откосов выемок и крутых естественных горных склонов, сложенных из мергеля и сланцевых пород, которые, обладая необходимой устойчивостью против оползания, легко выветриваются, разрушаются и осыпаются, устраивают защитные или одевающие стены. Они не несут внешней нагрузки, не поддерживают откос, как подпорные стены, а лишь прикрывают его, 1 передавая на откос свой вес и защищая его от природных воздействий. Поэтому одевающие стены имеют меньшую толщину, чем подпорные. Их поперечное очертание зависит от конфигурации защищаемого откоса (рис. 6). Наиболее целесообразно заднюю поверхность одевающих стен делать прямой, чтобы стена имела возможность независимой осадки. За стеной укладывают дренажную прослойку с выпусками для отвода скапливающейся воды, которая при замерзании могла бы разрушать стену. На сухих откосах стены можно устраивать с заделкой уступов в скальную породу. В некоторых случаях, если трещиноватость распространяется на небольшую глубину, хорошие результаты дает уположение откосов.

 

 

Рисунок 4. Конструкция подпорной стены из армированного грунта: 1 - металлические штампованные полосы образующие наружную поверхность подпорной стены; 2 — закладываемые в грунт металлические полосы, удерживающие подпорную стену; 3 — засыпка стены; 4 — перекрытие полос на стыках Рисунок 5. Поперечный профиль до роги на косогоре с двумя подпорными стенами из армированного грунта: 1 - основная дорога; 2 — вспомогательный путь для прохода дорожных машин во время строительства; 3 — подпорные стены из армированного грунта

 

Рисунок 6. Примеры одевающих подпорных стен:

а и б – стены с дренажной засыпкой; в – стена с заделкой в скальную породу;
I – слабая скала; II – крепкая скала; 1 – одевающая стена; 2 – отверстия для выпуска воды; 3 – дренажная засыпка; 4 – водонепроницаемая заделка

Целесообразно использовать для устройства одевающих стен сборные бетонные элементы. Во многих случаях можно ограничиваться обработкой поверхности трещиноватых скальных пород торкретированием, особенно с использованием аэрированных цементных растворов, хорошо проникающих в трещины.

Для поддержания вывалов из прослоек слабых напластованных горных пород устраивают поддерживающие стены. Толщину их принимают равной 0,1 толщины слабого пласта, но не менее 0,4 м. Пространство между стеной и поверхностью слоя заполняют сухой кладкой или бетоном. При скальных откосах, расчлененных трещинами, возможно закрепление крупных блоков анкерами из стальных стержней, которые, проходя через пробуренные на глубину 3—4 м скважины, замоноличиваются цементным раствором. После твердения раствора стержни напрягают, растягивая домкратами с усилием до 250—400 кН, и закрепляют в напряжен ном состоянии, затягивая гайку через плотно подогнанную к скало шайбу диаметром 15—20 см. Трещины в скале инъектируют цементным раствором.

При устройстве выемок на крутых косогорах в монолитных скальных грунтах можно оставлять нависающие над дорогой скальные выступы. Такой поперечный профиль называется полутоннелем.

На крутых горных склонах, где требуется значительная высо-та подпорных стен, для уменьшения объема работ устраивают эстакады и полумосты (рис.), в которых часть земляного полотна располагается на каменных или бетонных опорах, а на обрывистых скальных склонах — балконы — констольные конструкции, закрепленные в скалу, на которых частично размещается земляное полотно (рис. ). Устройство опор балконов с закреплением в отвесных стенах скальных обрывов сложно. Поэтому для поддержания консолей устраивают вертикальные опоры.

Рисунок 7. Схемы полумостов:

А – эстакада вместо высокой насыпи на косогоре; б – полумост; в – сочетание полумоста с насыпью;
1 – фундамент; 2 – стойка; 3 – несущая конструкция; 4 – буровая свая; 5 – продольный ригель; 6 – подпорная стенка; 7 - водосток

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...