Геосинтетический материал при строительстве дорог

Сегодня в дорожно-строительной отрасли приоритетной задачей является наиболее эффективное использование материальных ресурсов. То есть быстрое и качественное строительство и реконструкция дорог с наименьшими затратами.

На помощь строителям в решении поставленных задач пришли геосинтетические материалы, нашедшие широкое применение во множестве инженерных решений.

Геосинтетическими материалами называются материалы, в которых хотя бы одна составная часть изготовлена из синтетических или природных полимеров, используемых в геотехнике в контакте с грунтом или другими строительными материалами. Полипропилен, полиэтилен, полиэфир (полиэстер), арамид являются основой многих геосинтетиков, которые представляют собой сетки, ткани, решетки.

Укрепление слабых оснований, строительство насыпей с откосами повышенной крутизны, повышение несущей способности грунтов, стабилизация устойчивости склонов, предотвращение образования трещин в дорожном покрытии, увеличение срока службы дороги — задачи, решение которых найдено с помощью геосинтетиков.

Геосетка для ровных дорог / Geogrid for smooth roads

Геосинтетические материалы улучшают технические характеристики дорожных конструкций благодаря своим свойствам: высокой прочности на растяжение и разрыв при малых деформациях, высокой адгезии с грунтом и асфальтобетоном, долговечности, а также устойчивости к воздействию химически агрессивных сред.

В зависимости от вида конструкций дорог, характеристик грунтов и различных нагрузок применяют те или иные геосинтетические материалы.

Enkagrid PRO — одноосная сетка из полиэфирных лент. Прочность материала 40-180 кН/м. Enkagrid PRO применяется для строительства армированных насыпей с откосами повышенной крутизны.

Enkagrid MAX-биаксиальная (двухосная) полипропиленовая сетка, используется при строительстве дорог на слабых основаниях. Использование данного материала компенсирует «плохие» характеристики основания, что, в свою очередь, предотвращает неравномерность осадки дорожной конструкции. Равнопрочный материал 5-ти метровой ширины обеспечивает быстроту и удобство монтажа.

Enkagrid TRC — многофункциональный высокопрочный, композиционный материал, представляющий собой сетку из арамидных волокон Twaron, связанную с нетканым термоскрепленным материалом Colback. Enkagrid TRC выполняет сразу три функции: разделительную, армирующую, фильтрующую. Twaron обладает прочностью, в пять раз превышающей прочность обычной стали, и малым удлинением (3,5 %) при растяжении. Применение Enkagrid TRC позволяет улучшить дренаж, обеспечить малые деформации и повысить характеристики дорожной одежды.

Geolon РЕТ — высокопрочный тканый геотекстиль, изготовленный из полиэфирных мультинитей, стабилизированных к воздействию ультрафиолета. Материал Geolon РЕТ выпускается с различными прочностными характеристиками от 100 -1000 кН/м, имеет хорошую стойкость к ползучести, тем самым обеспечивая высокий коэффициент расчетной долговременной прочности. Geolon РЕТ применяется при строительстве насыпей повышенной крутизны, возведении подпорных стенок, а также при армировании слабых оснований.

Геотекстиль и геосетка в дорожном строительстве / Geotextiles and geogrids in the road building

Geolon РР — высокопрочный тканый геотекстиль, изготовленный из полипропиленовых лент, устойчив к воздействию щелочей и кислот, а также к воздействию ультрафиолета. Geolon РР выдерживает высокие растягивающие напряжения при незначительном относительном удлинении, выпускается в широком диапазоне прочностных характеристик от 15 до 800кН/м. Помимо армирования слабых оснований и строительства насыпей с откосами повышенной крутизны, Geolon РР прочностью 15 кН/м используется в качестве разделительной прослойки, обладает высокой водопроницаемостью и устойчивостью к кальмотажу.

Geolon Grid- биаксиальная (двухосная) полиэфирная сетка, пропитанная битумом, применяется для армирования асфальтобетонных покрытий. Использование сетки Geolon Grid предотвращает появление трещин, увеличивает межремонтный срок дорожного покрытия. Обычный асфальтобетон характеризуется невысоким показателем прочности при растяжении, Geolon Grid воспринимает значительную часть горизонтальных растягивающих напряжений и равномерно распределяет их.

Геокаркас — сотовая конструкция из полиэтиленовых лент толщиной 1,5 мм, скрепленных между собой сварными высокопрочными швами. Образованные ячейки имеют заданные размеры и подбираются в зависимости от технических требований к строительной конструкции. Геокаркас широко применяется в качестве армирования слабых оснований, строительства подпорных стен, защиты конусов путепроводов, а также противоэрозионной защиты откосов. Геокаркас является собственным продуктом компании «Геострой-комплекс», применяется в дорожном строительстве уже несколько лет и зарекомендовал себя как качественный и надежный материал.

Для оптимального подбора геосинтетических материалов с наиболее выгодными характеристиками, а также решения сложнейших инженерных задач немаловажную роль играет развитие и усовершенствование научных методик.

В качестве примера можно привести реконструкцию участка автодороги на пересечении Волгоградского проспекта с третьим транспортным кольцом в городе Москве.

Необходимо было запроектировать насыпь на слабом основании, сложенном из техногенного грунта; углы заложения насыпи с одной стороны доходили до 45°(1:1) и с другой стороны — до 63° (1:0.5). Максимальная высота насыпи достигала 11 метров. Сложность проектирования и расчетов заключалась в том, что на насыпь, помимо горизонтальных, вертикальных нагрузок от тела насыпи и динамических нагрузок от автомобильного движения, действовали вибрационные нагрузки от проходящего рядом метрополитена, а также железнодорожных путей.

Для необходимых расчетов нужно было точно определить характеристики слабого грунта основания, так как геологические изыскания не давали достаточной информации. Решением проблемы послужил так называемый метод «обратного пересчета» основанный на определении необходимого коэффициента устойчивости насыпи путем подбора характеристик основания по компьютерной программе.

Следующим шагом был расчет армирования насыпи геосинтетическими материалами на основании СНиПа 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и европейских норм и правил по применению геосинтетических материалов в грунтовом строительстве, а также указаний по армированию грунтов с применением геосинтетических материалов ЕВСЕО (ФРГ).

Расчет предусматривает определение общей устойчивости армированного откоса по круглоцилиндрическим и гладким поверхностям скольжения. За расчетный вариант принимался наиболее неблагоприятный.

• определение растягивающего усилия, возникающего в армирующей прослойке геосинтетического материала, и подбор ее типа из условия долговременной прочности на разрыв;
• определение необходимой длины анкеровки геосинтетического материала;
• выбор оптимального шага армирования.

В результате был подобран оптимальный армирующий материал — геосетка Enkagrid PRO 60, армирующая насыпь с определенным шагом и длиной.

Армогрунтовая конструкция на участке уже построена и мониторинг, а объект подтверждает точность расчетов.

Предоставлено компанией TROTUAR.RU
и журналом «Строительство»-Информационный бюлетень.

Источник: www.vashdom.ru

Все, что нужно знать о геосинтетических материалах

Геосинтетические материалы – это класс строительных материалов, выполненных в виде сетки, ткани или других вариантов. Они предназначены для создания гидроизоляционного, защитного или армирующего слоя или прослойки при гидротехническом строительстве, укладке дорожного полотна, строительстве резервуаров, хранилищ и подземных сооружений, создании ландшафта и многих других отраслях.

Геосинтетики используют для улучшения гидравлических и гидроизоляционных показателей почвы и строений.

Что это такое?

Геосинтетические материалы создаются на основе полимерных волокон. Для производства геосинтетика чаще всего используют полиэтилен, полиамид, полипропилен, полиэфир или полиэстер. Свойства геосинтетика зависят от используемого полимера для его производства.

Раньше геосинтетик применяли только в геотехнике для предотвращения смешивания различных слоев грунта. С развитием технологий и созданием различных видов материала и геосинтетических наполнителей области и способы применения, а также назначение материала значительно расширились. Сейчас его применяют в строительстве, реконструкции дорожного покрытия, садоводстве и ландшафтном дизайне (геопластик).

Существуют различные виды геосинтетических материалов и их назначение, для каждого из них есть свой ГОСТ. Их объединяют качественные характеристики:

• влагостойкость;
• устойчивость к агрессивной среде;
• прочность и долговечность;
• простота монтажа;
• экологичность;
• устойчивость к гниению и механическим повреждениям.

Материал выпускают в широком ассортименте, на производстве его сворачивают в плотные рулоны шириной от 1 до 6 метров для удобства транспортировки.

Классификация

В первую очередь геосинтетические материалы можно разделить на 2 большие группы по основной характеристике:

• водопроницаемые для дренажных работ;
• водонепроницаемые для гидроизоляционных работ.

По составу, способу производства и сфере применения геосинтетические материалы делятся на:

• геомембраны;
• геотекстиль (нетканые полотна, технические ткани из нитей и волокон);
• решетки и сетки;
• геокомпозиты.

Геомембраны (бентомат) – это гидроизоляционный материал. Полотно выполнено из 3 слоев, верхний и нижний слой – геотекстиль (один слой нетканый, другой тканый), а средний слой – бентонитовые гранулы (бентонит натрия). Слои соединены между собой иглопробивным способом.

Гранулы при соприкосновении с водой образуют плотную гелиевую массу, еще ее называют «глиняный замок» или «бентонитовая глина». Именно эта масса препятствует проникновению влаги (воды). Часто бентоматы дополняют четвертым слоем из полиэтиленовой мембраны. Это увеличивает стойкость к гидростатическому напряжению.

Бентоматы используют для защиты фундамента и подземных сооружений от грунтовых вод любого типа. Либо для защиты почвы от проникновения вредных промышленных или химических отходов.

Геотекстиль производят из полипропиленовых волокон (полиэфирных) иглопробивным или фильерным способом. Материал обладает высокой устойчивостью к воздействию агрессивных химических соединений. Нетканое полотно называют дорнитом, а тканое – геотканью. Дорнит отличается высокой устойчивостью к воздействию химических соединений, местному механическому повреждению и воздействию грибков и плесени. У геополотна высокий модуль упругости, что позволяет использовать его в качестве армирующего слоя при незначительных нагрузках и деформациях.

Решетка геосинтетическая представляет собой сотовую конструкцию из полимерных или синтетических лент. Ячейки прочно соединены между собой в шахматном порядке, благодаря чему у материала высокий показатель прочности при натяжении или растяжении. При растяжении решетка образует довольно прочный каркас, он необходим для удержания внутреннего наполнителя в форме. В растянутом виде полые ячейки решетки заполняются грунтом или другим материалом и создают прочную конструкцию. В сложенном состоянии решетка занимает мало места и удобна для транспортировки.

Сетки представляют собой плотное переплетение синтетических или полимерных нитей под прямым углом в определенном порядке. Все отверстия должны быть одинаковыми, их размер может быть от 2,5 до 40 мм2. Иногда сетку дополнительно пропитывают специальными полимерными составами, увеличивая показатели разрывной нагрузки.

Ее часто используют в сочетании с другими геосинтетическими материалами. Геоматы – это трехмерный материал из хаотично переплетенных полимерных нитей. Они надежно соединены между собой термическим методом. Материал водопроницаем, при этом он легкий и прочный. Широкое применение такие маты получили для защиты почвы от эрозии.

Область применения

Применение геосинтетических материалов намного облегчило и изменило принцип строительных работ при укреплении грунта, оснований опорных или подпорных конструкций. Такие работы больше не занимают много времени и финансовых затрат, при их выполнении не требуется большого количества бетонных смесей. В настоящее время для укрепления грунта используют геосинтетики (сетки, ткани ли решетки) и песок. Геосинтетик – долговечный материал, его легко использовать, он удобен при транспортировке, в сложенном виде в заводской упаковке не занимает много места.

При строительстве геосинтетики выполняют разные функций в зависимости от вида и характеристики материала:

• армирование, при укреплении оснований, стенок и откосов;
• разграничение слоев дорожных материалов или земляных слоев;
• изолирование сооружения от проникновения влаги;
• фильтрация воды в системах водоснабжения;
• уменьшение или полное снятие напряжения от фильтрационного потока с сооружения.

Геосинтетики часто применяют в дорожном строительстве и реконструкции покрытия автомобильных дорог. Материал в разы улучшает качество дорожного покрытия благодаря своей высокой прочности, показателям адгезии с грунтом и асфальтобетоном. Также геосинтетик имеет высокие показатели устойчивости к агрессивному воздействию окружающей среды, химическим и биологическим веществам.

В ландшафте армирование земляного полотна геосинтетическими материалами позволяет увеличить несущую способность почвы. С их помощью укрепляется береговая линия, создаются набережные. Благодаря материалу можно сохранить ландшафт и озеленить даже самые крутые склоны и откосы, удержать корневую систему в верхних слоях почвы и сдержать «соскальзывание» почвы.

С использованием различных видов геосинтетика или их сочетаний создаются «зеленые крыши» и зеленные насаждения различной причудливой формы.

Материалы подходят для использования при строительстве резервуаров, фундаментов для различных построек и подземных хранилищ для химических и бытовых отходов. Они помогут сдержать химически опасные элементы от проникновения в почву и грунтовые воды. Использование геосинтетических материалов безопасно для окружающей среды.

Полотна создают из полимеров, которые не оказывают негативного эффекта на природу. Геосинтетик признан экологически безопасным и эффективным материалом. Строительство проходит с минимальным разрушением и вмешательством в окружающую среду.

Благодаря геосинтетикам больше не требуется огромное количество бетона, земли, песка и природных камней. В современном мире это очень важный фактор, который следует учитывать при выборе материалов для строительных работ и ремонта. Геосинтетические материалы можно считать незаменимыми в современном строительстве. Применение их по отдельности или в любом сочетании расширило возможности геотехники, порой они являются единственным возможным решение при строительстве новых магистралей или укладке железных дорог, для укрепления грунта и защиты почвы от эрозии.

Источник: stroy-podskazka.ru

Вопросы применения геосинтетических материалов в дорожных конструкциях при проектировании автомобильных дорог

Активно участвуя в реализации Федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010–2015 гг.)», ОАО «ГипродорНИИ» является генпроектировщиком более чем 100 федеральных и региональных дорог. В своей работе мы учитываем то обстоятельство, что ускорение темпов внедрения инноваций, какими, безусловно, являются геосинтетические технологии, позволяет решить одну из приоритетных задач — повышение эффективности использования бюджетных средств.

Активно участвуя в реализации Федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010–2015 гг.)», ОАО «ГипродорНИИ» является генпроектировщиком более чем 100 федеральных и региональных дорог. В своей работе мы учитываем то обстоятельство, что ускорение темпов внедрения инноваций, какими, безусловно, являются геосинтетические технологии, позволяет решить одну из приоритетных задач — повышение эффективности использования бюджетных средств.

Эффективность применения геосинтетических материалов (ГМ) в дорожных конструкциях и искусственных сооружениях подтверждена мировой и отечественной практикой. Актуальность их применения особенно возросла в связи с удорожанием стоимости производства и логистики традиционно используемых инертных материалов, а также необходимостью обеспечения качества и долговечности дорожных конструкций в условиях резкого повышения нагрузок на них.

Сейчас уже очевидно, что задача повышения сроков службы дорожных конструкций может быть решена только путем их совершенствования с применением новых композитов на основе традиционных и геосинтетических материалов.

Использование усовершенствованных и качественных ГМ закладывает основу надежных, долговечных и экономичных проектных решений в дорожном строительстве. Часто эффективные проектные решения, обеспечивающие долговечность транспортных сооружений и сохранение их высоких потребительских свойств в течение всего жизненного цикла, невозможны без применения современных геосинтетических технологий.

В практике проектирования геосинтетические материалы используются во всех слоях дорожной одежды и в конструкции земляного полотна в качестве элементов, выполняющих различные функции с целью повышения надежности дорожных конструкций, качества строительства и долговечности объекта.

За период 2008–2009 гг. (на момент написания статьи не обобщена информация от подразделений за 2010 г.) на 205 объектах проектирования автомобильных дорог и титульных мостов, выполненных ОАО «ГипродорНИИ», в проектных решениях использовано:

• для усиления асфальтобетонных покрытий — более 11 млн м² геосеток;
• для повышения сдвигоустойчивости дискретных слоев основания — около 3 млн м² георешеток и геополотна;
• для повышения несущей способности слабых оснований земполотна — свыше 12 млн м² георешетки, геосетки и геотекстиля;
• для укрепления откосов — около 3 млн м² георешеток, геоматов и геотекстиля.

Однако более масштабному внедрению прогрессивных конструкций и технологий с применением ГМ препятствует отсутствие полноценной нормативно-технической базы, регламентирующей проектные решения в установлении требований к ГМ, и, как следствие, невозможность закладки в проектную документацию объективной системы контроля качества используемых материалов и выполнения конструкций при реализации проекта.

В начале процесса внедрения ГМ был установлен основной принцип рационального их применения: расчет дорожной конструкции с определением «узких мест» работы ее элементов и далее переход к конкретным требованиям для геосинтетических материалов, которые и должны воспринимать дефицит усилий, изменить условия дренирования, обеспечить в целом требуемую надежность и долговечность дорожных сооружений. Именно это позволило в первоначальном объеме определить комплекс требований к ГМ при их совместной работе с конструктивными элементами насыпей, выемок и их естественных оснований.

Если рассмотреть блок нормативных документов по геосинтетике, которые используют производители отечественных материалов, то, с точки зрения проектирования автомобильных дорог, он весьма недостаточен. Во-первых, отсутствуют требования к различным типам материалов, исходя из условий, расчетных схем их работы в конструкции при достижении предельных состояний. Во-вторых, существуют стандарты не на все виды и методы испытаний, а, кроме того, они в достаточной степени устарели, поскольку вся «стандартная» методология была «привязана» к другим отраслям, первоначально применявшим тканые и нетканые синтетические материалы. Причем отрасли не были напрямую связаны с дорожным строительством. В связи с этим производители в последние годы стали ориентироваться на зарубежные требования в основном для сплошных геотекстилей и геосеток.

Типичными документами, характеризующими выпускаемую продукцию в настоящее время, являются технические условия и стандарты организации, которые производители разрабатывают сами. Для применения этих стандартов на автомобильных дорогах общего пользования необходимо согласование Федерального дорожного агентства. К сожалению, по перечню согласованных СТО отсутствует официальная публикация ФДА.

К примеру, за 2008–2009 гг. из общего объема новых технологий, материалов и оборудования, утвержденных к применению Росавтодором, на ГМ приходится всего 14% (7 технологий и материалов), а на битумы и асфальтобетоны — 40% (20 технологий и материалов). В этом наглядно проявляется позиционирование производителей ГМ перед ФДА.

Основными действующими нормативными документами по использованию в дорожном строительстве геосинтетических материалов на сегодняшний день являются:

• СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги;
• ОДМ 218.5.2003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог», утвержденные к применению распоряжением ФДА № 71-р от 01.02.2010;
• ОДМ 218.5.002-2008 «Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов», утвержденные к применению распоряжением ФДА № 203-р от 30.05.2008;
• ОДМ 218.5.001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог», утвержденные к применению распоряжением ФДА № 502-р от 26.11.2009;
• «Рекомендации по расчету и технологии устройства оптимальных конструкций дорожных одежд с армирующими прослойками при строительстве, реконструкции и ремонте дорог с асфальтобетонными покрытиями», одобренные Минтрансом РФ (письмо от 12.04.93 № НТО-8-6/78).

В СНиП 2.05.02-85*, главном документе по проектированию автомобильных дорог, в основном даны декларативные указания по применению только геотекстильных материалов. Конструктивные расчетные и материаловедческие требования, к сожалению, отсутствуют. Указания касаются применения сплошных геотекстильных материалов только в одном конструктиве автомобильной дороги — в земляном полотне.

В то же время можно привести пример положительного решения вопросов нормирования применения ГМ в Республике Беларусь. Изданный в 2009 г. Технический кодекс установившейся практики «Автомобильные дороги. Земляное полотно. Правила проектирования» не только нормирует применение ГМ, но и дает технические решения их применению.

В этих условиях традиционные подходы к конструированию дорожных одежд и земляного полотна не могут дать надежные долговременные позитивные результаты. Становится невозможной реализация основного инструмента обоснования проектных решений проектировщиками — техникоэкономического сравнения альтернативных вариантов.

Проектировщики лишены возможности прогнозировать работу дорожных конструкций с геосинтетикой из-за полного отсутствия данных длительных наблюдений на реальных объектах в сравнении с параллельными данными в отношении традиционных конструкций без геосинтетики. Техническая эффективность применения ГМ, особенно в качестве конструктивных прослоек в дорожных одеждах и земляном полотне, часто может проявиться только во времени.

В этой ситуации, когда никто не может предъявить результаты, объективно позволяющие оценить эффективность применения новых решений, их защита в органах экспертизы становится весьма проблематичной. Тем более что эффект во многих случаях может возникнуть на стадии эксплуатации дороги (продление межремонтных сроков и т. п.). Для получения таких данных нужны определенные последовательные усилия со стороны дорожной администрации в кооперации с производителями, заинтересованными во внедрении своей продукции.

Согласно закону о техническом регулировании, проектировщик может использовать свои или заимствованные за рубежом расчетные методики, но практика свидетельствует о трудностях применения нормативных документов, не сертифицированных в России. Во многих случаях этому способствует позиция органов государственной экспертизы и заказчиков, не обремененных ответственностью за применение новых технических решений.

В качестве примера можно привести проектные решения по олимпийским объектам, где применение геосинтетических материалов в подпорных стенках было исключено государственными экспертами и соответственно было навязано конструктивное решение в виде монолитного железобетона. И это несмотря на то, что совместно с ООО «Тенсар Интернэшнл» 16 августа 2009 г. проведены динамические испытания фрагмента конструкции армогрунтовой подпорной стенки Тенсар Уолл на сейсмическую устойчивость при воздействии землетрясения, прогнозируемого для региона г. Сочи.

Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 30546.1-98, ГОСТ Р 22.0.03-95, СНиП II-7-81* с учетом ГОСТ 17516.1-90. На сейсмическое воздействие испытывался фрагмент натурной подпорной армогрунтовой стенки с размером фасадной поверхности 3,5×2,6 м. При испытаниях воспроизводилось многокомпонентное движение сейсмоплатформы с параметрами, соответствующими условиям расположения объекта на поверхности грунта в сейсмоопасном (8–9 баллов по шкале MSK-64) г. Сочи.

По результатам проведения испытаний выявлено наличие значительных (в 2–3 и более раз) запасов сейсмостойкости конструкции по отношению к расчетному воздействию.

Сегодня при создании нормативной базы специалисты отмечают целесообразность ориентирования на такие зарубежные методики, как Британский стандарт ВS 8006 «Свод правил по армированию грунтов естественного залегания и насыпных грунтов». Этот стандарт включает правила и требования ко всем видам армирования, в том числе и при использовании геосинтетики. В нем содержатся материалы, которые предназначены как для информации, так и для практического руководства.

В последние годы Британский стандарт нашел свое применение и в отечественной практике, например, при разработке проектных решений по конструкциям земляного полотна для КАД вокруг Санкт-Петербурга. В других странах Европы (таких как Италия, Финляндия и Франция) этот документ принят в качестве основополагающего при расчетах, конструировании, организации работ и разработке технологических регламентов для армогрунтовых сооружений. В ближайшее время должны появиться документы Европейского союза, гармонизированные на основе прежде всего немецких норм, а также Британского стандарта.

Резюмируя анализ состояния дел в области нормативно-технической базы, можно отметить следующее:

1. Зарубежный опыт представлен значительным объемом документов, начиная со стандартов и кончая отдельными инструкциями. Имеются две группы стандартов и документов — американские и европейские, которые в настоящее время гармонизируются для Европейского союза. На их основе выпускаются специальные каталоги по геосинтетике. Отдельные фирмыизготовители различных материалов приводят в своих каталогах их характеристики, требования, области использования, а в некоторых случаях и методики расчетов. Имеются технические условия и требования на поставку и т. д.
2. Отечественная практика характеризуется фрагментарным объемом и номенклатурой документов, которые недостаточно увязаны между собой, в большинстве случаев имеют давний срок издания и лишь в первом приближении могут послужить некоторой основой для создания нормативно-технической базы.

Такая база должна гибко войти в систему нормативных и методических документов дорожного хозяйства. Ее разработка должна быть комплексной — с участием как потребителей, так и производителей — на основе следующих принципов:

• создания общей классификации геосинтетики для дорожного строительства с разграничением областей применения различных материалов отечественного и зарубежного производства в дорожных конструкциях;
• разработки требований к материалам, исходя из условий их работы в дорожной конструкции, расширения областей применения для изменения существующих технологий, обоснования расчетных данных;
• подготовки стандартов и методов на различные виды испытаний геосинтетики согласно существующим требованиям с последующим созданием технических условий для ее производства;
• разработки документов нормативного, инструктивного и методического характера, определяющих технические и технологические принципы работы геосинтетики в дорожных конструкциях;
• создания типовых проектных решений с использованием геосинтетики;
• подготовки специальных документов, определяющих условия поставки потребителям отечественных и зарубежных материалов;
• объединения всех указанных (и не указанных, т. е. еще не учтенных) позиций в общую систему, гибко согласующуюся с нормативными документами потребителей и производителей;
• создания системы сертификации отечественных и зарубежных материалов на основе единой нормативно-технической базы.

Таким образом, использование новых принципов конструирования с введением в дорожные конструкции геосинтетики является объективной необходимостью.

Проблема формирования нормативной базы для проектирования дорожных конструкций, армированных геосинтетическими материалами, заключается в отсутствии системного подхода к разработке моделей деформирования и расчета слоистых конструкций армированными плоскими и пространственными (объемными) структурами.

Общий недостаток существующих подходов при решении этих вопросов заключается в попытках привлечения традиционных методик расчета конструкций со сплошными, однородными, изотропными слоями для расчета армированных конструкций, являющихся, по существу, конструктивно анизотропными.

Необходимы решения задач построения расчетных моделей при армировании объемными и плоскими георешетками, задач установления связей между упругими характеристиками получившегося композитного анизотропного материала и характеристиками заполнителя (грунта или асфальта) и армирующей структуры, а также разработка методов расчета при нагрузках и температурных воздействиях, характерных для всего периода эксплуатации дорожных конструкций.

Конечно, создание целостной нормативной базы, связанной с формированием специальной области знаний геотехнических композитных материалов, аналогичных, к примеру, железобетону, — процесс длительный. Поскольку нормативная база, хотя бы в рамках отдельного свода правил по использованию геосинтетических материалов для дорожного строительства, отсутствует, в ближайшее время встанет вопрос о принятии европейских норм с учетом особенностей грунтовых и климатических условий России. Как следствие, такое решение неизбежно потянет за собой гармонизацию норм для других материалов и, прежде всего, для грунтов. Остается только сожалеть, что проектировщики не имеют возможности оценить зарубежную методику проектирования геотехнических дорожных конструкций, потому что до сих пор не изданы переводы того же Британского стандарта или немецких норм.

Необходимость прохождения государственной экспертизы, все замечания которой направлены на снижение стоимости проекта, заставляет проектировщиков применять более дешевые материалы и решения. Да и в связи с повышением цен на энергоносители следует искать более дешевые материалы и технологии.

Формирование специальной области знаний, развитие методологии расчета и конструирования геотехнических материалов, по существу являющихся новым классом композитных материалов, является сегодня актуальной задачей, решение которой дает возможность удешевления стоимости автомобильных дорог в течение жизненного цикла.

Только базовые знания по рассматриваемому вопросу и соответствующая им подготовка инженеров-проектировщиков способствуют принятию квалифицированных проектных решений. Иначе применение ГМ в дорожных конструкциях будет все более деградировать вплоть до полной дискредитации идеи использования данных материалов в условиях России. Все эти вопросы должны решаться независимыми специалистами, имеющими соответствующую квалификацию в области применения геотехнических технологий в дорожных конструкциях. Их привлечение должно стать важной ответственной инициативой соответствующих государственных структур.

Службы заказчика, определяющие техническое задание на проектирование дорожных объектов и обеспечивающие финансирование, также должны обладать не только необходимым уровнем знаний, но и мотивацией, стимулирующей отход от архаичных конструктивно-технологических решений.

Сегодня в дорожной отрасли действует Закон о техническом регулировании, согласно которому все бывшие нормативы переведены в разряд рекомендательных документов. Закон предусматривает необходимость разработки технических регламентов, которые и должны учитывать современные условия строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Передовые технологии, качественно новые материалы, позволяющие значительно продлить срок службы дорожных сооружений, — все это должно быть учтено в новых технических регламентах и других нормативных документах, предусмотренных Законом о техническом регулировании. При этом необходимо упорядочить многочисленные документы, нередко противоречащие друг другу.

В свое время руководство ФДА высказало критические замечания в адрес проектировщиков, которые по согласованию с заказчиками стали ссылаться в документации не на действующие и определенные Законом о техническом регулировании нормы (технический регламент, национальные стандарты и стандарты организаций), а на материалы и названия известных фирм-производителей. Это действительно недопустимо. В соответствии с постановлением правительства о защите прав потребителей следует считаться не с маркой фирмы, а с параметрами, которые показывает тот или иной материал, то или иное изделие. Но сложившаяся практика, скорее, не вина проектировщиков, а беда состояния нормативной базы.

Проектировщики руководствуются имеющимися методическими рекомендациями, где приводятся в качестве справки физикомеханические показатели продукции ряда производителей. Для определенности проектных решений проектировщики вынуждены делать такие ссылки. В отдельных случаях эксперту не очевидна по приведенным параметрам обоснованность проектных решений. Другая крайность: производители стали угрожать судебными исками к проектной организации в случаях, когда проект с применением геосинтетических материалов получал положительное заключение, но в реальности закупки подрядчиком осуществлялись у другого поставщика.

Должна существовать система мер, стимулирующая и проектировщиков, и строителей применять, реализовывать через проекты новые решения. Когда проектировщики, строители и эксплуатирующие организации будут заинтересованы в конечном результате и совместно отвечать за качество дорог, долговечность и длительность эксплуатации до первичного ремонта, только тогда вопросы применения ГМ будут решаться комплексно, при общей и обоюдной заинтересованности в конечном результате. И начальная инициатива также должна исходить от государственной дорожной структуры.

Введение системы создания и последующей эксплуатации объекта весьма перспективно, что позволит и строителям, эксплуатирующим построенную дорогу, и проектировщикам наконец-то иметь общую заинтересованность.

Кроме того, очень важно создание единой специализированной базы данных об аккредитованных лабораториях, позволяющих проводить качественные и всесторонние исследования используемых материалов в дорожном строительстве, с последующей сертификацией производства данных материалов.

В.И. Тюрин,
заместитель главного инженера,
начальник технического отдела ОАО «ГИПРОДОРНИИ»

Источник: posh-geotextil.ru

Использование геосинтетических материалов при прокладке лесных дорог

Во-первых, чисто экономические причины вынуждают лесозаготовителей использовать простейшие конструкции дорожной одежды (чаще всего гравийные) и дешевые (следовательно, низкокачественные) материалы.

Во-вторых, дорожное строительство, как правило, ведется не в оптимальное для этих работ время. Довольно часто земляное полотно лесных автомобильных дорог сооружается из переувлажненных глинистых грунтов в период дождей во избежание простоя дорогостоящей дорожно-строительной техники с отсыпкой зернистого материала на переувлажненный грунт. В результате в ходе строительства и в период эксплуатации дорог переувлажненные глинистые грунты проникают в нижние слои дорожной одежды. Материал слоя теряет прочностные характеристики, что приводит к образованию разного рода деформаций. Для гравийной дорожной одежды наиболее характерны волны, колеи, выбоины и просадки.

В-третьих, при устройстве лесных дорог необходимо учитывать неоднородность и неравную прочность грунтов: грунт соседних с дорожным полотном объемов может быть как упругим, так и пластичным. Под действием нагрузки грунт испытывает и обратимые, и необратимые деформации, к тому же неравномерные, что приводит к изменению толщины конструктивных слоев и ускоренному разрушению дорожной конструкции.

Таким образом, требуемая прочность дорожной одежды может быть достигнута путем внедрения в конструкцию специальных прослоек. В зависимости от назначения эти прослойки должны выполнять следующие функции: предотвращать взаимопроникновение глинистого грунта и дорожно-строительных материалов; перераспределять деформации для сглаживания неоднородности материалов; обеспечивать отвод влаги и гидроизоляцию дорожной конструкции. Для организации подобных прослоек и используются геосинтетические материалы.

Геосинтетические материалы (ГМ) – это класс полимерных строительных материалов, как правило, синтетических, а также произведенных из другого сырья (минерального, базальтового или стекловолокна и пр.), поставляемых в сложенном компактном виде (в рулонах, блоках, плитах и др.). Выделяют следующие группы ГМ: геотекстильные материалы, георешетки, геокомпозиты, геооболочки, геомембраны, геоплиты и геоэлементы.

Геотекстильный материал – это поставляемое в рулонах сплошное гибкое водопроницаемое тонкое нетканое, тканое или трикотажное полотно, получаемое путем скрепления волокон/нитей механическим (плетение, иглопробивание), химическим (склеивание), термическим (сплавление) способами или их комбинацией. Георешетка (геосетка) – это плоский рулонный материал с ячейками линейных размеров от 1 см или объемный материал с ячейками высотой от 3 см (так называемая пространственная георешетка).

Геокомпозит – обычно поставляемый в рулонах или блоках материал из двух слоев или более, создаваемый из разных геотекстильных материалов и геосеток. Геооболочка – геотекстильный материал или геосетка, образующие объемные оболочки для заполнения другими строительными материалами (обычно на месте производства работ), например, мешки-контейнеры из геотекстильного материала, заполненные песком, сборные контейнеры из геосеток с заполнением крупнофракционным материалом (габионы).

Геомембрана – это сплошное водонепроницаемое рулонное полотно из геотекстильного материала, обработанного каким-либо вяжущим составом. В некоторых случаях геомембраны поставляют с заполнителем, пример – геооболочка из нетканого геотекстильного материала, заполненная порошком из бентонитовой глины. Геоплита – это сплошной теплоизоляционный материал в виде плиты, например пенопласт. Геоэлементом называются отдельные элементы, не образующие сплошное полотно: волокна, тросы, узкие ленты, выполняющие армирующие функции.

Таблица 1. Область применения и основные функции геосинтетических материалов

При строительстве и эксплуатации лесных автомобильных дорог наиболее целесообразно использовать геотекстильные материалы (для предотвращения взаимопроникновения грунта и ДСМ), геосетки и геооболочки (для перераспределения деформаций), а также геомембраны (для гидроизоляции). Область применения, получаемый эффект и основные функции геосинтетических материалов в дорожном строительстве представлены в табл. 1.

Геосинтетика – материал, который появился не сегодня. Опыты по применению ГМ проводились ГипродорНИИ Минавтодора РСФСР в 1974 году с использованием австрийского материала полифельт. Первый участок лесовозной автодороги с прослойкой из геосинтетического материала был построен в Оленинском леспромхозе (Тверская обл.) в октябре 1974 года. В апреле-мае 1977 года в Крестецком леспромхозе (Новгородская обл.) была построена опытная кольцевая автодорога с участками разной конструкции при использовании разных ГМ. С 1978 года закладывались участки лесных автомобильных дорог с геосинтетическими материалами отечественного производства.

В Лесотехнической академии имени С. М. Кирова (ЛТА) исследование геосинтетического материала дорнит проводилось в 1982 году на опытных участках, построенных на автодорожном полигоне в пос. Лисино (Ленинградская область) и в 1983 году на участках дороги в другом регионе. Эксплуатация этих опытных участков и материалы их обследований подтвердили эффективность применения геосинтетиков при строительстве и эксплуатации лесных автомобильных дорог.

В 2009 году в рамках российско-шведской программы «Сотрудничество в области лесного образования» вблизи пос. Бортом-База Сысольского района Республики Коми был построен опытный участок дороги длиной 200 м с использованием геосетки стеклонит. В настоящее время на кафедре промышленного транспорта СПбГЛТУ продолжаются исследования с применением разных видов ГМ для устройства дорожного полотна лесовозных дорог.

Для подтверждения целесообразности использования геосинтетических материалов приведем расчет конструкции дорожной одежды переходного типа для лесовозной ветки в лесах Ленинградской области.

Рис. 1. Конструкции дорожной одежды лесовозной ветки без ГМ (вариант 1) и с использованием ГМ (вариант 2)

Дорога однополосная, проектируется в дорожно-климатической зоне II-1, схема увлажнения рабочего слоя – тип 2 (тип 1 – сухие места; тип 2 – сырые места с избыточным увлажнением в отдельные периоды года; тип 3 – мокрые места с постоянным избыточным увлажнением). Глубина промерзания от поверхности покрытия – 1,2 м, расстояние от низа дорожной одежды до расчетного уровня грунтовых вод – 1,6 м. Группа расчетной нагрузки по ГОСТ Р 52748-2007 – АК-10. Требуемый модуль упругости дорожной одежды – 65 МПа.

Расчет выполнялся для двух вариантов: без использования геосинтетических материалов (вариант 1) и с применением слоя геосинтетического материала (**Pр = 10–20 кН/м, Eps = 50–70%, вариант 2). Согласно ОДН 218.046–01 «Отраслевые дорожные нормы. Проектирование нежестких дорожных одежд» конструкция рассчитывалась на: прочность по трем критериям (по упругому прогибу; по сдвигу; на статическую нагрузку), а также на морозоустойчивость.

Таблица 2. Расчеты ориентировочного потребного объема дорожно-строительных материалов на 1 км дороги

Результаты расчета дорожной одежды представлены на рис. 1. Хорошо видно, что использование геосинтетического материала в качестве прослойки между грунтом и песчаным основанием позволило сократить толщину основных конструктивных слоев. Несложные расчеты ориентировочного потребного объема дорожно-строительных материалов на 1 км дороги (табл. 2) позволяют оценить их экономию в случае применения геосинтетики.

Применение современных систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог для расчета и выбора рациональной конструкции дорожной одежды позволяет получить несколько десятков вариантов конструкции дорожного полотна с варьированием толщины каждого конструктивного слоя и дает возможность подобрать наиболее экономически выгодный вариант дорожной одежды лесной автомобильной дороги с учетом местной специфики, доступности и качества песка, гравия или щебня.

Тарас КОВАЛЕНКО,
доц. каф. промышленного транспорта СПбГЛТУ

Источник: lesprominform.ru