Своими руками опорная стена из бетона: пошаговый план, расчет и устройство

Памятка по строительству бетонной опорной стены

1. Определите перепад высот и тип грунта на участке.
2. Выполните расчет устойчивости стены или используйте типовые проекты.
3. Разметьте границы будущей стены и выкопайте траншею под фундамент.
4. Уложите на дно траншеи песчано-гравийную подушку толщиной 20-30 см.
5. Соберите и установите опалубку из досок или фанеры.
6. Свяжите арматурный каркас (вертикальные и горизонтальные прутья).
7. Залейте бетон слоями, уплотняя каждый слой вибратором или штыкованием.
8. Обустройте дренажную систему (перфорированные трубы, щебень) с отводом воды.
9. Нанесите гидроизоляцию на внешнюю (контактирующую с грунтом) сторону стены.
10. Выполните обратную засыпку пазух грунтом с послойным трамбованием.
11. Дайте бетону набрать прочность (не менее 28 дней) до полной нагрузки.
12. При необходимости выполните декоративную отделку лицевой поверхности.

Назначение

Если уклон земельного участка составляет более 80º, для предупреждения сползания почвы обязательно возводится защитная стена. Строительная конструкция также устанавливается при размещении частного дома возле водоема на крутом берегу.

• фиксация и закрепление грунта в необходимом положении;
• зонирование приусадебного участка;
• формирование горизонтальных плоскостей при оформлении ландшафтного дизайна территории.

Подпорка, установленная на загородном участке, выполняет защитные, декоративные или одновременно обе функции.

Особенности конструкции

Опорные конструкции, изготовленные из дерева, камня искусственного, блочных изделий, в отличие от аналогичных бетонных конструкций уже имеют декоративный внешний вид, т.е. не требуют финишной отделки.

• высота стенок, возведенных с помощью блочных изделий (кирпич, камень и пр.) зависит от мощности обустроенного фундамента и толщины самой конструкции;
• деревянные стены требуют наращивания.

При возведении монолитных конструкций из бетона подобная проблема отсутствует. Их можно строить высотой до 15 м. При этом они способны выдерживать большие грунтовые нагрузки и отличаются продолжительным периодом эксплуатации.

Единственный недостаток — бетонная поверхность требует финишной отделки, а это дополнительные расходы. Отделочный материал можно использовать любой, т. к. на прочностные характеристики он не влияет. Но поверхность бетона обрабатывается обязательно из-за его пористой структуры. Если не выполнить финишную отделку, в поры материала будет проникать влага, и строение быстро разрушится.

Таблица №1

Из сборного железобетона	Такие изделия отличаются повышенными прочностными характеристиками и правильной геометрией.
Опалубочные конструкции	Для их монтажа предварительно изготавливается деревянная опалубка, в которую заливается раствор. Эта технология предоставляет возможность монтировать строения нестандартных форм.
Использование блочных материалов	Кладку можно оставлять открытой, а монолитные поверхности требуют покраски или облицовки.
Возведение строения из железобетонных блоков	Преимущество данной методики строительства — быстрота выполнения строительных работ.

Что может повлиять на устойчивость

Самые важные качества, которыми должны быть наделены защитные бетонные стенки — это стойкость к высоким грунтовым нагрузкам. Это гарантия, что строение при обвале грунта не разрушится.

1. Степень вибрации при наличии вблизи земельного участка автомагистрали с интенсивным движением, автомобильного или железнодорожных путей.
2. Уровень и активность подземных вод в дождливую погоду, наличие в регионе паводковых явлений.
3. Сейсмические воздействия разной степени при возведении строения в сейсмоактивных районах.
4. Степень пучения почвы при отрицательной температуре воздуха.

Устойчивость опорной стенки зависит от правильности расчета ее толщины, при проведении которого обязательно учитывается характеристика грунта и высота конструкции. При строительстве на мягких грунтах ширину защитного сооружения рекомендуется делать больше. А если планируется монтаж стены свыше 2 м, обязательно нужно учитывать ветровые нагрузки.

Расчет для подпорной стенки

При более детальном погружении в тему выясняется, что существуют стандарты, допуски и ограничения. А самое главное – методики и расчёта. Литература, откуда можно черпать информацию:

• Это в первую очередь СНиП – регламентированию подпорных стен отведён целый раздел.
• Его дополняет Справочное пособие к СНиП – это уже более развёрнутая информация, на которую ориентируются проектировщики, основа для программ и калькуляторов. Называется «Проектирование подпорных стен и подвалов».
• Хорошо подана информация в «Технических указаниях по проектированию подпорных стен для транспортного строительства» и учебнике «Расчёт подпорных стен» Клейна за 64 год.

Всё остальное это сайты по ландшафтному дизайну – для начала самостоятельного строительства это поверхностная, нередко противоречивая информация. В основном она касается декорирования рельефа и «обыгрывания» незначительных перепадов высоты – больше про дизайн подпорных стенок.

Выбор оптимального вида опорной стены

Вообще для организации укрепления перепадов высоты рельефа местности применяются различные виды опорных стен и устроены они принципиально разными способами:

• Свайным методом.
• Массивные стены – армированные, неармированные.
• Уголковые консольные.

Однако для устройства бетонных свай и шпунтов требуется спецтехника. Нам же нужна конструкция подпорной стенки для изготовления своими руками.

Железобетонные конструкции конечно «изящней» массивных, тоньше – их поперечный разрез похож на угол. При поверхностном осмотре создаётся впечатление, что изготовление потребует значительно меньших затрат. При повышенной степени механизации так и есть. Но для собственного изготовления ситуация несколько иная:

• Расчёты для них требуются более объёмные – необходимо очень точно рассчитать возможности экономии бетона за счёт арматуры. Если закладывать большой запас прочности именно в бетон – теряется смысл её использования.
• Кроме того, сильно повышаются требования к качеству работ – обязательный контроль защитного слоя, тщательная штыковка или вибрирование.
• Как следствие – получаем повышенные требования к устройству опалубки.

Это только то, что «на поверхности», устройство подпорных стенок только с виду кажется простым. Несоблюдение даже одного из этих требований – критично, при этом ещё и не всегда возможно в самостоятельном исполнении. Поэтому нами и выбрана массивная стена.

Некоторые требования СНиП

Для ведения подобных работ кроме экономической целесообразности важнейшее условие – прочность. Потому основа расчёта – требования норм и правил строительства. Ими регламентированы отдельные минимальные параметры подпорных стен и положение элементов:

• Минимально допустимая глубина заложения основания – так называемой подошвы – 60 см.
• Её ширина для начала расчётов предполагается в рамках 0.5 – 0.7 от полной высоты всей стены.
• Уклон нижней плоскости основания – заглубление в сторону «горы» – 12.5 см на погонный метр (способствует устойчивости стены к сдвигу).
• Любой наименьший размер ширины, толщины для поперечного сечения «массивной» бетонной конструкции, например, верхний срез – не тоньше 40 см.

Кроме того, регламентируется устройство дренажа – их 3 вида: продольный, поперечный и комбинированный.

Исходные данные

Начнём с того, что стоит задача установить подпорную стену, средняя высота перепада уровня почвы 130см. Для подобных условий, отталкиваясь от минимальной глубины залегания основания, рекомендуемая общая высота стены – 2 м (надземная и подземная части вместе). Таким образом определились основные габаритные размеры.

Сразу нужно отметить, что самостоятельный расчет подпорной стенки происходит методом подбора – принимаются оптимальные размеры, считаются параметры стены. Если не соблюдается условие устойчивости – увеличиваются необходимые размеры и проводится новый расчёт. Если запас устойчивости слишком большой – размеры уменьшаются и всё перещитывается вновь. Понятно, что на устойчивость влияют размеры основания стены.

Габаритные размеры подпорной стены, затраты на их создание, в целях оптимизации расходов просчитывались отдельно и для железобетонной, и для бетонной – массивной конструкции без арматуры. Их устойчивость к сдвигу, изменению положения – одинакова. Для каждого вида стен нужен разный объём земляных работ. Хотя справедливости ради нужно отметить – если точное, конкретное положение стены ничем не ограничено, то в начальном этапе затраты на земляные работы можно понизить, выбирая чуть меньше грунта. В этом варианте предполагается дополнительная подсыпка после проведения работ.

Кроме того, вычислены экономические затраты для возведения 1 погонного метра стены.

Очевидно, что в конкретном случае массивная подпорная стенка из бетона не только значительно проще в изготовлении, но и дешевле. Это особенно заметно при большой длине всей конструкции.

Однако ещё ни разу не упоминалось о грунтах, точнее об их свойствах и параметрах. Возводится подпорная стенка на даче, где инженерно-геодезические изыскания проводились ранее, ещё при строительстве фундамента дома. Конечно, не конкретно в этом месте, но на незначительном удалении основная часть грунта – суглинок. Поэтому, руководствуясь справочной таблицей пособия СНиП, находим характеристики для соответствующего вида грунта.

Нормативные и расчётные показатели грунта

Далее по формулам из этого же пособия указанные нормативные значения необходимо пересчитать под свой грунт. Получить значения для предельных состояний – то есть с учётом коэффициентов запаса:

Для повышения точности расчёта сторона стены, которая в последствии будет опорой для грунта условно делится на 2 плоскости:

• Опорная плоскость тела стены – вертикальная, это положение удобно для правильного монтажа и контроля положения опалубки.
• Боковая плоскость основания – наклонная, это запланировано против самопроизвольного осыпания грунта во время работ.

Для основной опорной плоскости считаем коэффициент непосредственного давления грунта на подпорную стенку в горизонтальном направлении. Следом, угол уклона для поверхности скольжения с учётом препятствующего трения, которое снижает активное действие грунта на стену и как следствие повышает её устойчивость.

Для актуализации расчётов в регионах с разной сейсмичностью учитывается коэффициент горизонтального давления грунта. И вычисляется интенсивность воздействия горизонтального активного давления грунта в нижней части опорной стены – там, где бетонная стенка установлена на фундамент.

Основная опорная плоскость тела стены принимает на себя основные нагрузки. Опорная плоскость основания стены значительно меньшей площади, но её глубина залегания безусловно тоже имеет значение. Исключать её из расчётов нельзя, поэтому считаем всё также, как это делали для основной опорной плоскости стены.

По итогам расчётов можно наглядно отобразить влияние глубины на силу горизонтального давления грунта:

• Красная составляющая графика – зависимость для основной опорной плоскости стены. Причём довольно значительная его часть в отрицательной области значений. Обратного эффекта конечно нет – грунт не способен «тянуть» за собой стенку. Это обусловлено свойствами конкретного грунта – суглинка. Глубина залегания влияет на его устойчивое состояние посредством собственных связных сил. Естественно, что для любого другого грунта зависимость будет другой.
• Синяя часть графика – иллюстрация влияния на ещё более заглублённую часть стены – её основание.

Возможно, процесс предыдущих расчётов кажется несколько размытым, а мотивация неясной, однако они необходимы для вычисления более понятного значения – сдвигающей силы, действующей на подпорную стенку, зависящей от массы грунта.

Для хоть какого-то упрощения расчётов условно принято отсутствие дополнительной нагрузки на грунт сверху. То есть рассчитана сдвигающая сила только веса самого грунта. Результат – 21.69 кН. получается, что к 1 погонному метру стены высотой 1.3 м приложено давление 2.1 тонны.

Вычислив сдвигающую силу, далее нужно получить значение силы, удерживающей подпорную стену. И понять актуальность параметров стены, их соответствие и достаточность для её устойчивости. Один из основополагающих параметров – масса стены. Для этого нужно вычислить площадь поперечного сечения подпорной стенки (разбив её чертеж на простые геометрические фигуры, вычисление площади которых элементарно), и умножить на среднее значение плотности для тяжёлого бетона – 2300кг/ м³. Получим массу одного погонного метра подпорной стенки.

Далее высчитаем удерживающую силу. Она создаётся пассивным сопротивлением грунта, ведь основание заглубляется в грунт по норме СНиП как минимум на 60 см, а значит в какой-то мере сдерживается им от сдвига.

Необходимо получить комплексное значение – полную, суммарную удерживающую силу подпорной стены, для сравнения с полученным значением сдвигающей силы, учитывая и коэффициенты запаса.

Как говорится – наступил момент истины. Расчёты показали, что силы, способствующие сдвигу стены меньше удерживающих её сил. Значит стена устойчива – не подвержена сдвигу. Что и должно быть непременным результатом, иначе начинать строительство по этим параметрам и смысла не имеет – нужно снова подбирать более подходящие размеры для основания.

Однако СНиП и пособие по проектированию предполагает и дальнейшие вычисления:

• Проводится расчёт возможного изменения положения стены – сдвигов, вызванных другими причинами, речь идёт о наклоне, заваливании, предпосылках к опрокидыванию. Но в этом случае возрастает пассивное давление грунта, способствующее устойчивости стены.
• Рассчитывается прочность конструкции. В нашем конкретном примере запас прочности оказался довольно значительным, даже создающим общее впечатление, что в некоторой степени можно «облегчить» конструкцию.

Разбираясь дальше уже велик соблазн провести полный расчёт для железобетонной конструкции. Но от неё мы изначально отказались по причине повышенных требований к качеству исполнения. Это не значит, что заранее планируется «халатное» отношение к работе. Просто небольшая случайная неточность, например, в положении арматуры поспособствует началу необратимого разрушения подпорной стены.

Подводя итоги расчёта отметим, что при наших условиях и принятых габаритных размерах: высота подпорной стенки до 2 м, а ширина основания не менее половины стены – при соблюдении остальных регламентированных параметрах оно проходит по прочности.

Верхняя часть стены – не менее 40 см, при этом утолщается к основанию с уклоном 3:1 (3 части высоты на 1 часть в горизонтали) – элемент также соответствует необходимой прочности.

Возведение стенки

Для возведения на участке надежной опорной конструкции из строительных блоков или монолитного бетона нужно правильно сделать предварительные расчеты и выполнять монтаж согласно проектным чертежам изделия. При соблюдении всех требований защитно-декоративное строение прослужит продолжительный период.

Рытье траншеи

Первый этап возведения подпорки на земельном участке — это подготовка траншеи по контуру будущего строения. Для сокращения сроков выполнения строительных работ рекомендуется арендовать экскаватор. Но выравнивание и зачистка траншеи осуществляются вручную при помощи лопат.

Глубина рва будет зависеть от предполагаемых размеров железобетонной защиты. Если ее высота будет меньше 1 м, тогда достаточно вырыть котлован глубиной 0,4 м.

На дно насыпается первоначально слой щебня, поверх которого укладываются металлические прутья или специальная армирующая сетка. Это придаст фундаменту прочность. Арматурные стержни устанавливаются вертикально по всему контуру рва. Это нужно для лучшей связки цементного раствора.

Если траншея не предусмотрена, тогда необходимо тщательно подготовить под бетонную подпорку поверхность грунта — очистить ее от сорняков, снять лопатой верхний слой почвы с травой и выровнять.

Сооружение опалубки

Опалубка для заливки тяжелой бетонной конструкции должна изготавливаться из прочного массивного материала. Для этой цели можно использовать деревянные щиты толщиной 3 см и бруски для их соединения между собой сечением 5х10 см.

Для фиксации опалубочной конструкции на месте возведения подпорки можно использовать деревянные колья или металлические штыри, которые забиваются в землю с шагом не более 50 см.

Монтаж опалубки начинается с установки задней стенки, вдоль которой забиваются колья, затем монтируются остальные элементы конструкции. На этом этапе строительных работ изготавливается система дренажа.

Обустройство дренажа

Правильно обустроенная система дренажа удаляет воду от задней стены опорной конструкции и предупреждает вымывание почвы.

• поперечный;
• продольный;
• комбинированный.

При выполнении монтажа дренажной системы поперечного типа в подпорной стенке проделываются отверстия Ø 10 см или закладываются готовые трубки.

Чтобы водоотвод обеспечивал удаление воды за пределы подпорки, его делают под наклоном. Шаг дренажа составляет 1 м.

При устройстве продольной дренажной системы на уровне с фундаментным основанием прокладывается труба, предварительно отделанная геотекстилем.

Можно использовать асбоцементные (пластиковые) гофрированные трубы, имеющие перфорацию. Геотекстильный материал впитывает влагу и задерживает песок, по трубам осуществляется отвод воды за пределы строения.

Расчет и замес цементного раствора

Чтобы сделать прочную декоративную бетонную подпорку и она не разрушалась в процессе эксплуатации от температурных перепадов, для изготовления смеси рекомендуется использовать качественный морозостойкий цемент.

• 1 доля цемента;
• 3 доли песка;
• 1 доля мелкого щебня (гравия);
• 1 доля воды.

Компоненты тщательно перемешиваются в емкости вручную с помощью лопаты. Можно арендовать бетономешалку, чтобы ускорить выполнение строительных работ. Полученная однородная масса заливается в предварительно установленную опалубочную конструкцию.

После заливки необходимо обеспечить правильную просушку сооружения. Влага из бетона должна удаляться постепенно, материал не должен пересохнуть. Для этого конструкцию накрывают полиэтиленовой пленкой, периодически приподнимают для контроля схватывания раствора.

Чтобы бетон не потрескался в жаркий летний период, не начал деформироваться, на этапе схватывания и высыхания его периодически смачивают водой.

Демонтаж опалубочной конструкции выполняется не раньше истечения 5-7 суток. А полностью материал высыхает на протяжении 28 суток. После этого шпателем осуществляется зачистка поверхности от образовавшихся бугорков и наплывов.

Гидроизоляция поверхности

Задняя часть защитной подпорки надежно гидроизолируется. В качестве материала можно использовать рубероид или толь. Гидроизоляционный материал укладывается в 2 слоя на битумную мастику. При обустройстве бетонной конструкции на сухом грунте ее заднюю поверхность достаточно покрыть битумом в 2 слоя.

Монолитные подпорные стенки

Строительство этого вида стенок не предполагает рытье глубокой траншеи для фундамента. Достаточно всего лишь 10-25 см. Прочность материала позволяет соорудить тонкие стены от 10 см.

Для того чтобы создать подпорную стенку из бетона, изначально выполняют ее «макет» – или опалубку – из дерева. Устройство опалубки простое: две стены, между которыми заливается бетон или бутобетон. Если стена будет ломанной, то изготавливают ее из сбитых щитов, а в случае закругленной стены – из отдельных досок. Готовые деревянные «макеты» опускают в подготовленную траншею и надежно утрамбовывают. Доски для опалубки и подпорки должны быть прочными, так как на них придется весь вес заливаемого раствора.

Чтобы внешняя сторона стенок была ровной, опалубку необходимо обшить листами фанеры или рубероида.

Работы по отливке монолитной подпорной стенки в опалубке дальше ведутся в зависимости от материала, которым заливают. Можно возводить стену из бетона, железобетона, а также раствора с незначительной примесью арматуры.

Подпорная стена может быть искусно декорирована природным камнем, галькой, гравием или другими материалами отделки.

Массивные конструкции возводятся просто, а в высоту могут достигать 3 м. В верхней грани стена должна быть не менее 40 см, постепенно утолщаясь к фундаменту, что происходит из-за увеличения передней или задней грани стены. Можно утолщить грани сразу с двух сторон. Ширину фундамента подпорных стенок рекомендуется делать не меньше, чем высоту.

Ограждения из бутобетона и железобетона

Опорная стенка не только уберегает от осыпания земли, но и украшает участок.

Подпорную стену можно изготовить из бутобетона, что существенно снизит расходы. Устройство бутобетонной стены простое: большие камни выкладываются в ряд, пустоты заполняются щебенкой, а затем все заливается смесью. Так выполняют ряд за рядом, пока опалубка не заполнится. Перерыв на отдых устраивают только после того, как ряд выложен.

Железобетонные конструкции делаются так: между рядами опалубки монтируют стальную арматуру. Это могут быть обрезки труб, стальные прутья, соединенные проволокой. Для водостока на расстоянии каждого метра закладываются пластиковые дренажные трубы на высоте около 5 см от земли. Для заливки железобетонной опалубки чаще всего используют марку 100.

Подпорные стенки из бетона могут быть монолитными или сборными. Если предполагается строительство высокой подпорной конструкции, то это потребует наличия специальных расчетов, за которыми лучше обратиться к профессионалам.

Опорная стенка из камня

Однако, чтобы не строить наугад, а ориентироваться на стандарты применим принцип расчёта для массивной подпорной стенки. В какой-то степени технологии схожи – отсутствие арматуры в бетоне, ставка на массу сооружения. При этом основание целесообразно выполнить всё же бетонным, а тело стены – из камня. В таком случае условие устойчивости подпорной стены хотя и с погрешностью, но можно считать аналогично, но прочность будет отличаться уже значительно – нужно заложить запас:

• Увеличить толщину стены. В разумных пределах, но это не повредит.
• Использовать арматуру. В основание уже обязательно монтировать арматурный каркас для связи с телом стены.

При соблюдении условий качественной укладки камня: обеспыливание, смачивание поверхности, соблюдение перевязки – подпорная стенка из камня получается достаточно прочной. И с высокой долей вероятности сможет противостоять нагрузкам.

Остальные условия: использование геотекстиля, подушка под основание, устройство дренажа, гидроизоляция, материалы обратной отсыпки – не меняются.

Декорирование

Бетонные основания не отличаются эстетичностью и имеют пористую поверхность, способную поглощать влагу, поэтому требуют дополнительной финишной отделки.

Для отделки лицевой стороны железобетонной подпорки своими руками можно использовать следующие материалы:

• специальную водостойкую краску, предназначенную для цементных поверхностей;
• декоративную плитку для внешней отделки;
• штукатурку;
• панели из дерева;
• камень искусственный.

При выборе отделочного материала рекомендуется учитывать архитектуру загородного дома и ландшафтный дизайн приусадебного участка. От выбранного отделочного материала будет зависеть стоимость декоративной отделки.

От начала до результата

Очевидно, что подпорная стенка на участке удовольствие недешёвое. Смета в любом случае будет значительной. Частично вопрос решается самостоятельным выполнением работ. Но для этого нужна тщательная подготовка – даже методика расчётов непростая, не говоря уже об общем объёме работ.

Но усилия стоят того. Кроме визуальной привлекательности значительно повысится уровень комфорта на участке, а главное исчезнут предпосылки для разрушения построек – ведь в основном для этого всё и затевается.

Часто задаваемые вопросы о строительстве бетонной опорной стены

Вопрос: Какой бетон лучше использовать для опорной стены?
Ответ: Рекомендуется использовать бетон марки не ниже M200 (B15) с морозостойкостью F100 и водонепроницаемостью W4.

Вопрос: Нужен ли дренаж для подпорной стенки?
Ответ: Да, дренаж обязателен. Он отводит лишнюю влагу от стенки, предотвращая её разрушение из-за давления воды и морозного пучения.

Вопрос: Какая минимальная толщина бетонной опорной стены?
Ответ: Минимальная толщина зависит от высоты стены. Для стен высотой до 1 метра толщина обычно составляет 20-30 см.

Вопрос: Нужно ли армировать опорную стену?
Ответ: Да, армирование обязательно. Используется арматура диаметром 10-14 мм с шагом 20-30 см для восприятия растягивающих нагрузок.

Вопрос: Какой фундамент нужен для подпорной стены?
Ответ: Чаще всего делают монолитный ленточный фундамент. Его ширина должна быть примерно в 2-3 раза больше толщины самой стены.

Вопрос: Как рассчитать высоту опорной стены?
Ответ: Высота стены определяется перепадом высот на участке. К этому значению добавляют 10-15 см запаса, чтобы грунт не пересыпался через край.

Вопрос: Чем гидроизолировать бетонную стену?
Ответ: Обычно используют обмазочную гидроизоляцию (битумная мастика) или оклеечную (рубероид, геомембрана). Со стороны грунта обязательно.

Вопрос: Можно ли строить опорную стену зимой?
Ответ: Можно, но с использованием противоморозных добавок и обязательным прогревом бетона. Лучше планировать работы при плюсовой температуре.

Вопрос: Какой угол наклона должен быть у подпорной стены?
Ответ: Для устойчивости стену часто делают с небольшим наклоном (5-10 градусов) в сторону насыпи, чтобы компенсировать давление грунта.

Вопрос: Что делать, если стена начала трескаться?
Ответ: Необходимо оценить масштаб трещин. Мелкие трещины заделывают цементным раствором. Крупные — признак ошибок в расчетах, требуется консультация специалиста.