На территории Российской Федерации распространены сложные грунты, в т. ч. слабые грунты. К примеру, болота занимают 10 % территории страны, однако большая их часть не освоена в виду сложности и большой длительности строительного процесса, а также высоких материальных затрат на него. В статье описаны виды геосинтетических материалов, их функции, приведен порядок выбора геосинтетического материала. В зависимости от конструктивного элемента земляного полотна и роли геосинтетического материала в нём, описаны рекомендации по применению последнего и технико-экономическая целесообразность использования геосинтетического материала при устройстве земляного полотна на слабых основаниях.
Ключевые слова: геосинтетический материал, функции геосинтетических материалов, слабые грунты, геосетка, геотекстиль.
Complex soils, including weak soils, are common in the Russian Federation. For example, swamps occupy 10 % of the country, but most of them are not developed due to the complexity and long duration of the construction process, as well as the high cost of it. The article describes types of geosynthetics, their functions, provides an order of choice of geosynthetic material. Depending on the construction element of an earthen bed and the role of geosynthetic material in it there are described recommendations for the use of the latter and the technical and economic feasibility of using geosynthetic material when constructing an earthen bed on weak subgrade.
Keywords: geosynthetic material, functions of geosynthetic materials, weak soils, geogrid, geotextile.
Геосинтетический материал — материал из синтетических или природных полимеров, неорганических веществ, контактирующий с грунтом или другими средами, применяемый в дорожном строительстве. [1, с. 1]
Геосинтетические материалы применяются при возведении земляного полотна на слабом основании, сложенном органическими, органоминеральными или минеральными грунтами.
Выбор геосинтетического материала осуществляется в несколько этапов, с соблюдением определенного порядка:
- Назначение конструктивного элемента земляного полотна, обоснование использования.
- Назначение функций геосинтетического материала в конструктивном элементе. Обоснование технического и экономического эффекта от применения.
Геосинтетические материалы осуществляют такие функции, как:
— армирование;
— разделение;
— фильтрация;
— дренирование;
— борьба с эрозией;
— гидроизоляция;
— теплоизоляция.
- Определение используемых строительных материалов. Выбор вида геосинтетического материала.
- Определение комплекса показателей и характеристик, присущих району строительства, на основании инженерных изысканий. Выбор геосинтетического материала и сырья для его производства, устойчивого к природным условиям участка строительства.
- Определение необходимых физико-механических свойств геосинтетического материала по результатам инженерных расчетов дорожных конструкций.
- Оценка возможности использования геосинтетического материала после получения результатов исследования лаборатории на показатели, указанные в табл. 6.5–6.7 [2].
- Учет поправочных коэффициентов запаса по табл. 6.11 [2].
Преимущество применения геосинтетических материалов при работах с грунтом на слабых основаниях заключается в их разделительной функции (защитный элемент). Геосинтетический материал укладывается на подготовленную поверхность слабого грунта, что позволяет избежать смешивания слабого грунта с уложенной поверх него отсыпкой, улучшить условия обратной засыпки и уплотнения отсыпки, снизить потери отсыпки и облегчить технологию строительства. Основная роль такого применения геосинтетических материалов заключается в сохранении срока службы дорожных конструкций и их физико-механических свойств. Защитный слой из геосинтетического материала может использоваться в качестве технического слоя, позволяющего строительной технике передвигаться по слабому грунту. Применение геосинтетических материалов возможно только при условии обеспечения устойчивости всей дорожной конструкции.
В частных случаях геосинтетический материал целесообразно применять в качестве защитных прослоек при возведении нижней части насыпи из местных грунтов.
Для создания защитных прослоек рекомендуется применять геосетки. При определенных условиях возможно применение нетканого иглопробивного геосинтетического материала толщиной более 3,5 мм, плотностью 350 г/м 2 и выше, отвечающего требованиям по водонепроницаемости.
В тех случаях, когда после выполненной оценки устойчивость всей дорожной конструкции на стадии строительства или после завершения осадки не обеспечена, геосинтетический материал применяют в качестве армирующей прослойки (функция — армирование). Она перераспределяет напряжения, возникающие в грунтовом массиве, компенсирует дефицит удерживающих сил, частично воспринимает растягивающие напряжения. Эффективность применения армирующих прослоек определяется механическими свойствами геосинтетического материала, прежде всего, расчетным значением длительной прочности.
Для создания армирующих прослоек рекомендуется применять высокопрочные геосинтетические материалы тканые геотекстильные или геосетки, как правило, на основе полиэфира и стекловолокна. [3]
Вертикальные дренирующие элементы (функция — дренирование) из геосинтетического материала применяют при обеспеченной устойчивости основания под нагрузкой от веса насыпи для ускорения консолидации грунтов слабого основания. Данное мероприятие представляет собой ленты из нетканого иглопробивного геотекстиля или более сложной многослойной структуры с рекомендуемыми характеристиками, указанными в разделе 8 [3]. Целесообразно вертикальные дрены применять в случаях, когда:
— мощность слабой толщи более 3 м на водоупоре и более 5 м на водопроницаемом основании;
— степень влажности слабых грунтов от 0,8 до 1,0, коэффициент фильтрации не меньше 10– 5 м/сут.
При строительстве дорог низких категорий или временных дорог на слабых основаниях применяют комбинированный метод — защитно-армирующие прослойки. Целью их использования являются снижение неравномерности осадки и уменьшение толщины насыпного слоя низких насыпей. Защитно-армирующие прослойки также используются при выполнении реконструкционных работ по уширению земляного полотна на слабых основаниях. В зависимости от поставленных целей применяются геотекстильные материалы или георешетки.
Функции гидроизоляции, фильтрации, а также дренирования осуществляют прослойки из геосинтетических материалов, ограничивающие или предотвращающие увлажнение грунтов рабочего слоя земляного полотна. Особое внимание уделяют мероприятиям по регулированию водно-теплового режима земляного полотна:
— защитная прослойка из нетканого геосинтетического материала под капилляропрерывающим слоем из минеральных материалов;
— капилляропрерывающий слой из геокомпозитного материала в нижней части земляного полотна;
— обойма из обработанного вяжущим нетканого геосинтетического материала, обеспечивающая полную гидроизоляцию рабочего слоя;
— прослойка из обработанного вяжущим нетканого геосинтетического материала в нижней части земляного полотна, предотвращающая дополнительное увлажнение рабочего слоя.
Виды геосинтетических материалов, описанных выше и в ОДМ 218.2.046–2014 по выполняемым функциям приведены в табл. 1.
Таблица 1
Рекомендованные геосинтетические материалы в конструктивных элементах земляного полотна
|
Функции геосинтетических материалов |
Конструктивный элемент земляного полотна |
Вид геосинтетического материала |
|
Армирование |
Основание насыпи Рабочий слой Тело насыпи |
Георешетка пластмассовая экструдированная |
|
Георешетка тканая |
||
|
Георешетка вязаная |
||
|
Георешетка пластмассовая скрепленная |
||
|
Геополотно тканое |
||
|
Геополотно вязаное |
||
|
Геосотовый материал пластмассовый скрепленный |
||
|
Разделение |
Основание насыпи Рабочий слой Тело насыпи |
Геополотно тканое |
|
Геополотно вязаное |
||
|
Геополотно нетканое |
||
|
Фильтрация |
Основание насыпи Рабочий слой Тело насыпи |
Геополотно тканое |
|
Геополотно вязаное |
||
|
Геополотно нетканое |
||
|
Дренирование |
Рабочий слой Тело насыпи |
Геополотно нетканое |
|
Основание насыпи |
Геополотно нетканое |
|
|
Геооболочка тканая |
||
|
Геооболочка вязаная |
||
|
Гидроизоляция |
Основание насыпи |
Геомембрана пластмассовая экструдированная |
|
Геомембрана композиционная |
||
|
Геомембрана битумная |
||
|
Глиномат |
Основной целью применения геосинтетического материала при возведении земляного полотна на слабых основаниях является обеспечение надежного функционирования автомобильной дороги или отдельных ее элементов. Также достигается рациональное уменьшение объемов дорожно-строительных материалов, земляных работ, сокращение сроков строительства, уменьшение сметной стоимости строительства. Таким образом, применение геосинтетических материалов при возведении земляного полотна на слабых основаниях не только полностью оправдывает себя, но и рекомендуется даже при малых мощностях толщи слабых грунтов.
Литература:
- ГОСТ Р 55028–2012 Национальный стандарт Российской Федерации. Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения.
- ОДМ 218.2.046–2014 Рекомендации по выбору и контролю качества геосинтетических материалов, применяемых в дорожном строительстве
- ОДМ 218.5.003–2010 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог.
- ОДМ 218.3.120–2020 Методические рекомендации по расчету насыпей автомобильных дорог на слабых грунтах основания с применением геосинтетических материалов
- Сонин В. В. Обзор технологий усиления слабых оснований дорожных насыпей // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 5 [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-tehnologiy-usileniya-slabyh-osnovaniy-dorozhnyh-nasypey (дата обращения: 16.04.2024).
- Комилов С., Худайкулов Р., Эсиргапов А. Особенности усиления насыпи земляного полотна геосинтетическими материалами // Транспорт шелкового пути. 2021. № 1. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-usileniya-nasypi-zemlyanogo-polotna-geosinteticheskimi-materialami (дата обращения: 16.04.2024).
