Как правильно выбрать вид и тип подпорного сооружения. Взгляд геотехника

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Есть еще один конструктивный элемент, в отношении которого вспыхивала весьма эмоциональная дискуссия на этом форуме.
Этот элемент называется контрфорс.

Про то, где и как этот элемент применяется, и нужен ли он в большинстве случаев - написано в теме
О контрфорсах как элементах подпорных сооружений. Взгляд геотехника.

 

В прошлом году ставил подпорную из бетона.
В 2008 поставил из листа вспененного ПВХ. За 11 лет наклонилась слегка, решил укрепить бетоном.

 

Результирующая конструкция вот:

 

Несмотря на настоятельные просьбы, все равно желание похвастать пересиливает, это во первых, во вторых - для столь большого количества фото - есть возможность вложить их как миниатюру, либо разместить их в своих Альбомах.
В третьих - технологию заливки монолита, думаю, многие здесь знают гораздо более досконально, и иллюстрировать, как ставить опалубку, либо как подается бетон - не стоит.

В четвертых. Как и упоминалось ранее, классификация стенок, особенно невысоких - может быть очень разнообразной. Если есть финансовые возможности, и нет временных ограничений, а также препятствий в виде инженерно-геологических, гидрологических условий, если позволяет местность и тд. - то да, монолитные стенки - самый распространенный вариант.
Но при этом - не самый дешевый, в сравнении с иными возможными вариантами стенки для данной задачи.

И в пятых. Цель данной темы - не обсуждение типов стен с точки зрения эстетики и внешнего вида, тем более в условиях такого незначительного перепада высот.

Цель данной темы - показать подход к выбору подпорного сооружения - как выбору наиболее подходящего технико-конструкторского решения, так и выбору на основании технико-экономического сравнения разных вариантов.

 

Продолжим. На форуме, да и в жизни, наиболее частый вопрос, который звучит от частного застройщика, звучит так:
"Вот склон хочу укрепить. Георешеткой там, ну или камнЁм...А может, стенку подпорную надо поставить?"
При задавании этого вопроса продавцам георешеток и прочим менеджерам - застройщик получает советы в духе "наша георешетка самая лучшая, выдерживает оползни/наводнения/землетрясения, не рвется и не дерется вообще так все делают и ничо..."
При задавании этого же вопроса разного рода "Универсальным Прорабам" - это те, которые и ландшафтники, и отделочники, и электрики сразу - то получают советы типа "да тут обязательно подпорка нужна! Иначе сползет все нах...!"

 

Лирическое отступление. Как то по просьбе одного человека поехал взглянуть на его недавно купленный участок на высоком берегу реки Морквашки, в месте, где та впадает в р. Волга. Человек собирался строить дом, рельеф участка с большими перепадами. Собрались и поехали вместе с геологом.
Геолог осматривал участок, а мне удалось спуститься к подошве склона, а склон - это метров 15.
Вот кстати, поперечный профиль долины сей реки.

 

Ну и хожу себе, фотографии делаю. И вижу - движется ко мне делегация из местных мужичков, а за ними плетутся какие-то среднеазиаты. Мужички представились - "мы местные авторитеты по строительству, всем тут строим, строим все - дома, бани, заборы, бассейны и т. д."
Показывая на азиатов - "а рабочие наши не пьют, здесь же и живут"
И самый пузатый из мужичков, вероятно, принимая меня за хозяина участка, говорит - "слыхали мы, ты тут дом хочешь - так мы его и построить могем!"
Решил ему подыграть, говорю - "да вот, подпорные стенки наверное, надо сначала?"
Мужички обрадовались, говорят - "ну дык, канешна! Тут стенку, значит ставим, сантИметров 40 в толщине, там (показывая на вершину) ее закрепляем..." В общем, рождают гениальный проект прямо на глазах, без всяких "анжынерных ращетов".

 

И тут спрашиваю я мужичков - " а почему 40 сантИметров? почему не 30, например?"
Мужички не смущаются - "так штоб держало! Иначе мало, сползет все нах...! Треснет! Рухнет!"
Говорю - "а вот 35 сантиметров толщиной - хватит?"
Мужички, незаметно переглядываясь и кивая друг другу, дружно: "ну, 35 тоже должно хватить".

Вот пример того, как ведется "проектирование" в наших реалиях. Где-то более интеллигентно, конечно, но в целом, думаю, принцип ясен.
При этом, такие мужички достаточно неплохие психологи, и видно, что разводили "городских богатеньких лохов" не один раз.

 

Поэтому, возвращаясь к вопросу
"Вот склон хочу укрепить. Георешеткой там, ну или камнЁм...А может, стенку подпорную надо поставить?"
процитирую свой же пост:
"Основное, что нужно сделать частному застройщику, столкнувшемуся с проблемой укрепления склона – это провести оценку (расчет) устойчивости склона с точки зрения механики грунтов.

Существует два разных состояния – когда общая устойчивость откоса с точки зрения механики грунтов обеспечена, и когда общая или частичная устойчивость откоса не обеспечена из условия механики грунтов или крутизна откоса выше допускаемой.

Объемная георешетка (любого типа) - нужна когда общая устойчивость откоса с точки зрения механики грунтов обеспечена (первый случай), и имеется вероятность повреждения откоса вследствие ветровой эрозии, размыва водами от таяния снегового покрова, атмосферных осадков либо подмыва водотоков. То есть - когда ваш склон, так сказать, "не новый", устоявшийся, либо хорошо утрамбован.

Второй случай - когда общая или частичная устойчивость откоса не обеспечена из условия механики грунтов или крутизна откоса выше допускаемой, и хотя откос стоит в летнее время года, он обрушается при поднятии уровня грунтовых вод, вследствие таяния снега, дождей и т. п., т. е. при снижении когезионных свойств грунта. Это всегда касается "свежих" откосов и отвалов. Их нужно подпирать, и иногда еще и дополнительно закреплять той же георешеткой. Также это касается случаев, когда участок «поднимают», привозя на него грунт."

Понятно, что среди частных застройщиков редко встретишь опытных полевых геологов, гидрологов или геофизиков.
Но - такие люди в природе есть, и более того - они есть на нашем форуме.
Они создают нужные темы, делятся опытом, дают грамотные советы.

Вот для начала - и нужно искать таких людей, чтобы они взглянули на место, в крайнем случае - взглянули хотя бы на фото. Здесь, на форуме, для нормальных, думающих частных застройщиков - сложилась целая инфраструктура из очень толковых специалистов.
Также для начала - необходимо озадачиться получением достоверной информации о геологии и гидрологии конкретной локации под будущую ПС. О том, как это сделать - опять же многократно рассказывали специалисты форума.

Конечно, такой подход не для большинства частных застройщиков. Однако - и это касается не только сферы ИЖС - всегда есть думающее прогрессивное меньшинство, и большинство, тупо следующее задаваемым тенденциям, не вникая.

 

В дальнейшем, в продолжение темы.
В принципе, в большинстве случаев подпорная стенка может быть запроектирована обычным инженером-конструктором по специальности «промышленное и гражданское строительство». Однако разработанные таким специалистом проектные решения не всегда будут оптимальными и экономически целесообразными.
Да простят меня уважаемые ПГС-ники (а это и моя специальность тоже) -это связано с отсутствием/недостаточностью у таких инженеров специальной подготовки, знаний и опыта, которая есть у инженеров-геотехников.

Инженер-геотехник – это узкоспециализированный специалист, который рассчитывает и проектирует только те конструкции и сооружения, которые состоят из грунтов, или непосредственно взаимодействуют с грунтами.

Чем сложнее топографические, инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства, тем больше степень необходимости в привлечении инженера-геотехника.

В продолжении постараюсь показать на конкретном примере разницу в подходах инженера-конструктора ПГС и инженера-геотехника.
Также, приведу примеры геотехнических расчетов основных упоминаемых типов стен, в частности - монолитной уголковой, и варианта армогрунтовой стенки с внешней гранью из габионов - т. н. "Системы Террамеш".

 

Вот с армогрунтовой стенки с внешней гранью из габионов - т. н. "Системы Террамеш" - и начну.
Об этом типе подпорных стен рассказывалось здесь.
Судя по вопросам новичков - люди слабо представляют вообще, что это и как рассчитывается.
Итак, заказчику, в силу его конкретной задачи - надо вот такое, или что-то подобное:

 

И такое возможно рассчитать. Будут скучные технические подробности - но постараюсь сократить их для широкого круга читателей, поэтому прошу не сильно ругаться, если где-то что-то будет сокращено. Вот этапы действий:
1. Инженерный анализ исходных данных. Получаем от изыскателей следующую таблицу:

*ИГЭ №1 – техногенный слой, ИГЭ №2 – почвенно-растительный слой.

Кроме этого, в отчете обращаем внимание на следующее:
"...При бурении скважин 26.11.-29.11.2012г. до разведанной глубины 5.0 –
20.0 м грунтовые воды вскрыты в скважинах №№ 1,2,9,10-13 на глубине 2.5 –
6.0 м (абс.отм. 144.20 – 166.23 м), уровень установления воды зафиксирован
на глубине 0.5 – 5.8 м (абс.отм. 143.70 – 164.30 м). Водовмещающими
грунтами являются прослои песков в суглинках.
Грунты на участке строительства в зоне сезонного промерзания:
ИГЭ №№ 6,7,8 – слабопучинистые;
ИГЭ №№ 3,4 – среднепучинистые;
ИГЭ № 5 – сильнопучинистые и чрезмернопучинистые.
Сейсмичность района строительства – менее 6 баллов (СНиП II-7-81)."

Этим пунктом - мы рассмотрели Инженерно-геотехнические условия.

 

Следующим пунктом - рассматриваем Краткую характеристику объекта, иными словами - что надо построить, и для чего. Здесь нужно укрепить откос, общей высотой 4 метра, и обеспечить максимально широкое пространство между этим откосом и соседним зданием.
Для этого заказчик подготовил схему, как он это все видит.

 

Что должно делаться дальше в этом случае?
Дальше делается:
1. Расчет общей устойчивости подпорной стены методами теории
предельного равновесия грунтов – ТПРГ (п. 11.2.9 СП 248.1325800.2016).
2. Расчет несущей способности основания подпорной стены методами
ТПРГ (п. 5.7.7 СП 22.13330.2016).
3. Расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) системы
«подпорная стена – грунтовый массив» с определением осадки основания
подпорной стены.
4. Подготовка выводов и рекомендаций, в том числе в части
необходимости корректировки исходных проектных решений.

То есть - не один, а целых три расчета! В дальнейшем - поясню, почему нужно делать не один, а три расчета, а пока просто добавлю, что расчеты производятся в плоской постановке: устойчивость и несущая способность определяются методами ТПРГ, а НДС – методом конечных элементов (МКЭ) в ходе упругопластического анализа.

 

Расчет общей устойчивости подпорной стены
В соответствии с п. 11.2.6 СП 248.1325800.2016 расчеты устойчивости подпорной стены следует выполнять методами теории предельного равновесия грунтов (ТПРГ). Для этих целей необходимо решить исходную систему уравнений ТПРГ (1) применительно к рассматриваемым инженерным и граничным условиям.
Вот эти уравнения:

Запись (1) представляет собой замкнутую систему дифференциальных
уравнений первого порядка в частных производных, содержащую три
неизвестных функции координат:

Здесь первые два выражение – это уравнения равновесия сплошной
среды, а третье – условие прочности Кулона-Мора.