Устройство насыпи земляного полотна на слабом основании с применением геосинтетических материалов



В статье кратко рассматривается проблема устройства насыпи земляного полотна через болото и на участках со слабыми грунтами. Применение прослоек из геосинтетических материалов (разделительные и армирующие) в основании или нижней части земляного полотна.

Ключевые слова: геосинтетические материалы, геотекстильный материал — Геоспан ТН, геосетка — Геоспан-СПД

Земляные работы являются важной частью единого технологического комплекса работ по сооружению автомобильной дороги.

Присоставлении ППРособое внимание должно быть уделено:

– уточнению методов работ, выбора средств механизации и комплектования отрядов и подразделений с учетом количества и структуры парка машин и механизмов, имеющегося в строительной организации;

– детальному расчету потребности трудовых и материально-технических ресурсов;

– привязке типовых технологических карт и разработке новых на сложные виды работ и на работы, выполняемые по новым методам или новыми машинами.

При производстве земляных работ должны применяться способы и средства механизации, обеспечивающие выполнение заданных объемов работ в установленные сроки с высоким качеством, наименьшей стоимостью и трудоемкостью.

Выбор способов работ и средств механизации на отдельных участках производится методом вариантного проектирования на основе расчета и сопоставления показателей экономической эффективности вариантов механизированного выполнения работ в установленные сроки.

Наряду с показателями приведенных затрат необходимо учитывать показатели продолжительности и трудоемкости механизированных работ.

В стандартных технологических картах по возведению насыпи земляного полотна на болотах I типа используется технология замены слабого грунта путем механического, взрывного или гидравлического выторфовывания [1].

В данной статье рассмотрено следующее конструктивно-технологическое мероприятие:

– отсыпка насыпи з. п. с использованием в основании геосинтетических прослоек.

Основные функции геосинтетических материалов фирмы ООО «Гекса»:

Геотекстильный материал «Геоспан ТН»

– Разделение слоев — геотекстиль предотвращает взаимопроникновение материалов, контактирующих в разделительных и технологических прослойках;

– Армирование — геотекстиль поглощает статические и динамические растягивающие нагрузки, предотвращая местные повреждения, увеличивая модуль упругости и сдвигоустойчивость устраиваемых слоев;

– Капилляропрерывание — геотекстиль уменьшает деформации от морозного пучения грунта.

Геосетка «Геоспан-СПД»:

– Разделение слоев — геоспан-СПД предотвращает проникновение материалов в другой технологический слой;

– Армирование — геоспан-СПД предотвращает или замедляет процессы эрозии и укрепляет слабые грунты;

– Распределение — благодаря двуосно-ориентированной структуре и жестким узлам усиления достигается распределение нагрузки между продольными и поперечными элементами [2, 3].

Таблица 1

Свойства геоматериалов Геоспан ТН

№п/п	Наименование показателей	Геоспан, типы по СТО 83 8890–002–18603495–2009
		ТН11	ТН20	ТН33	ТН40	ТН50	ТН80
1	Минимальная прочность до разрыва, Rp, кН/м (не менее) По длине По ширине	11,00 11,00	20,00 22,00	33,00 33,00	40,00 30,00	50,00 50,00	80,00 80,00
2	Максимальное удлинение до разрыва, не более, % По длине По ширине	29 30	25 30	30 30	30 30	25 20	20 20
3	Промежуточное удлинение при 25 % нагружения до разрыва, не более, % По длине По ширине	5 4	6 8	7 8	6 7	8 6	7 7
4	Коэффициент фильтрации, не менее, м/сут. при давлении: 2 кПа 20 кПа 100 кПа	5,5 1,5 1,2	5,5 2,0 1,5	6 3,5 1,5	7 4 1,7	11 7 4,5	11 7 4,5

Таблица 2

Свойства геоматериалов Геоспан-СПД

№п/п	Наименование показателей	Геоспан, типы по СТО 83 8890–002–18603495–2009
		СПД-20	СПД-30	СПД-40
1	Минимальная прочность до разрыва, Rp, кН/м (не менее) По длине По ширине	20,00 20,00	30,00 30,00	40,00 40,00

В основе устройства земляного полотна в слабом основании насыпи на болотах I типа представлено 2 типа поперечного профиля. 1 тип — насыпь высотой 3,00–6,00 м на участках подтопления (при наличии слабых грунтов в основании) (рис. 1). 2 тип — насыпь высотой 3,00–6,00 м на участках подтопления (при наличии слабых грунтов в основании) (рис. 2), но уже с применением двух слоев геоматериалов: геосетки Геоспан-СПД и геотекстиля Геоспан ТН.

Рис. 1. Тип 1 (полное выторфовывание)

Рис. 2. Тип 2 (применение геоматериалов)

Производим расчет армированной конструкции дорожной одежды (тип 2) в программе Robur-Roadbed 4.3 LRF demo [4, 5, 6].

Исходные данные:

– дорога располагается в I дорожно-климатической зоне;

– категория автомобильной дороги — III;

– заданный срок службы дорожной одежды — Тсл = 12 лет;

– заданная надежность Кн = 0,92;

– минимально допустимый модуль упругости — 200 МПа;

– интенсивность движения на конец срока службы Np = 4500 авт/сут;

– приращение интенсивности q = 1,05.

– грунт рабочего слоя земляного полотна — песок пылеватый;

– расчетная нагрузка на ось — 140 кН;

– давление в пневматике p = 0,6 МПа;

– диаметр отпечатка: для движущегося колеса — 39 см, для неподвижного колеса — 35 см.

Результаты расчета представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результат расчета конструкции, армированной тканым геотекстилем Геоспан ТН игеосеткой Геоспан-СПД

№слоя	Наименование	Толщина слоя, см	Показатель прочности
			Критерий	Допустимое значение, МПа	Фактическое значение, МПа	К пр
1	Асфальтобетон горячий плотный тип А на вязком битуме БНД марки: 90/130 E=2400 МПа	5	Упругий прогиб	200,000	289,296	1,446
2	Асфальтобетон горячий пористый крупнозернистый на вязком битуме БНД марки: 90/130 E=1400 МПа	8	Растяжение при изгибе	1,653	1,309	1,263
3	Щебеночные смеси с непрерывной гранулометрией при максимальном размере зерен С6–40 мм, E=250 МПа	16
4	Щебеночные смеси с непрерывной гранулометрией при максимальном размере зерен С4–80 мм, E=275 МПа	24
5	Грунт песок мелкий содержание пылевато-глинистой фракции: 5 %	240	Сдвиг	0,02063	0,02005	1,029
6	Геосинтетика Геосинтетический материал (Pр >= 20 Кн/м, Eps <= 20 %)	0,2
7	Геосинтетика Геосинтетический материал (Pр >= 20 Кн/м, Eps <= 20 %)	0,155
8	Грунт песок мелкий содержание пылевато-глинистой фракции: 5 %	10	Сдвиг	0,03095	0,00292	10,604

Данная конструкция обладает всеми прочностными параметрами в пределах допустимого значения, а также обеспечивает эффективную работу и несущую способность земляного полотна на болоте I типа.

Благодаря использованию геотекстиля и геосетки удалось избежать процесса выторфовки, а также минимизировались затраты на земляные работы и вывоз торфа, но, главное, существенно сократилось время строительства. Кроме того, данная технология обеспечивает более высокие прочностные характеристики дорожного полотна, что увеличивает межремонтный период эксплуатации дороги, как показано на модели цикличности ремонтов автомобильных дорог (рис. 3):

Рис. 3. Модель цикличности ремонтов автомобильных дорог, построенных с использованием геоматериала Геоспан

Геоткань «Геоспан ТН» и геосетка «Геоспан-СПД» служат для армирования оснований и разделения конструктивных слоев автомобильных дорог, что особенно эффективно на слабых грунтах.

Литература:

1. СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03–85*. ЗАО «СоюздорНИИ». — М., 2013. — 107 с.
2. ГОСТ Р 53225–2008 Материалы геотекстильные. Термины и определения. ФГУП «РосДорнии». — М., 2009. — 15 с.
3. ГОСТ Р 55028–2012 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения. АНО «НИИ ТСК». — М., 2013. — 12 с.
4. МОДН 2–2001 Межгосударственные отраслевые дорожные нормы. Проектирование нежестких дорожных одежды. ФГУП «Союздорнии». — М., 2002. — 148 с.
5. ГОСТ 33149–2014 Дороги автомобильные общего пользования. Правила проектирования автомобильных дорог в сложных условиях. ФГУП «РосДорнии». — М., 2014. — 82 с.
6. А. Г. Малофеев, Шевцова И. А. Методические указания к выполнению практическихзанятийпо дисциплине «Современные методы проектированияавтомобильных дорог и городских улиц». СибАДИ. — Омск., 2012. — 67 с.