Применение геосинтетических материалов в конструкциях дорожных одежд

"Строительные Материалы", ноябрь 2009

Авторы:
М. В. Степанов  (ГИП, ООО "Институт Дорожно-Мостового Проектирования"),
М. В. Вьюгов (директор, ООО "ФОРТЭК",
В. Д. Казарновский (д-р техн. наук, ОАО "Союздорнии")

Это полимерный геокомпозитный дренажный мат, состоящий из дренирующего ядра, защищенного с двух сторон фильтрами из нетканого материала. Существуют модификации, имеющие с одной стороны нетканый фильтр, а с другой — гидроизоляционный слой. Мате­риал поставляется на строительную площадку в руло­нах; легок в монтаже, устойчив к гниению, долговечен и эластичен. Его использование позволяет снять гидро­статическое давление и предотвратить механические повреждения гидроизоляционного слоя. Фильтры из нетканого материала защищают дренажное ядро от загрязнения и могут быть использованы при давлении вышележащего грунта более 200 кПа. Дренажные маты выпускают различных типов. Выбор конкретного типа материала зависит от местных условий строительства.

Вместе с тем представляется возможным использо­вать такие композитные геосинтетические изделия в системе дренажа конструкций дорожных одежд.

Могут быть рассмотрены два варианта: применение дренирующей прослойки взамен традиционного песча­ного дренирующего слоя при новом строительстве; при­менение дренирующих элементов при ремонтах, свя­занных с отказом песчаных дренирующих слоев.

Для реализации первого варианта необходимо ре­шить ряд проблем и, прежде всего, выяснить возможное влияние такой прослойки, имеющей пониженный мо­дуль упругости при сжатии, на общий модуль упругости конструкции. Для этого требуется определить величину модуля упругости самой прослойки при сжатии в направлении перпендикулярном плоскости прослойки, а также выявить возможное влияние сжимающих нап­ряжений на водоотводящую способность прослойки.

Предварительные испытания показали, что при нагруз­ках до 0,03 МПа модуль упругости материала составляет 0,536 МПа. При толщине дрены порядка 2 см и располо­жении ее на глубине порядка 0,6 м от поверхности покры­тия, как показывают предварительные расчеты, она будет мало влиять на общий модуль упругости конструкции.

В случае использования при ремонте дорожной конструкции устраивается система дренирующих ка­налов в дорожной одежде, которые могут быть образо­ваны по кромкам проезжей части и в специальных по­перечных и продольных пропилах. Смысл такой систе­мы — уменьшение пути фильтрации. Исходя из этой задачи определяется расстояние между пропилами (ка­налами). В этом случае учитывается реальная водо­проницаемость песчаного дренирующего слоя, достиг­нутая к моменту ремонта.

При существенных затратах на ремонт, с целью эко­номии выделяемых средств на полную замену ремонти­руемого участка дороги, способ установки таких дрен позволит существенно облегчить решение проблемы. Заменяя песок на геокомпозитный материал, дорожную одежду выполняют менее материалоемкой, значительно упрощается технология строительства и что не менее важно — повышается культура производства.

Применять геокомпозитный дренажный мат реко­мендуется совместно с объемными георешетками.

Укрепление откосов и конусов путепроводов георе­шеткой следует выполнять сразу после устройства зем­ляного полотна.

Перед началом укрепительных работ необходимо подготовить поверхность конусов или откосов насыпей и выемок к монтажу георешетки в конструктивном ва­рианте, предусмотренном проектом: срезать неуплот­ненный грунт конусов или откосов насыпей на глубину, соответствующую предварительному уширению при от­сыпке этих сооружений; образовавшуюся поверхность спланировать и уплотнить вибротрамбованием.

Рабочую поверхность откосов выемок только плани­руют, обеспечивая проектную конфигурацию.

После подготовительных работ выполняют разбивку площади конусов, откосов, обочин и других элементов зем­ляного полотна, предназначенных для укрепления объем­ной георешеткой. При этом необходимо обозначить места расположения водоотводных и водосбросных сооружений, других конструктивных элементов, с которыми предполага­ется выполнить тщательное сопряжение конструкций укрепления из армирующей георешетки.

Перед укрепительными работами необходимо: наме­тить транспортные коммуникации для доставки пакетов геомодулей, анкеров (или арматуры с зажимами), а так­же материалов для заполнения ячеек и места их склади­рования; подготовить обочины, бровки, подошвы, другие элементы земляного полотна или сооружения (выровнять, спланировать, ликвидировать застой, скоп­ление поверхностных вод и т. п.).

Общий комплекс технологических процессов укреп­ления поверхности откосов с применением объемной георешетки включает:

—   подготовительные и разбивочные работы;

—   укладку нетканых рулонных синтетических материа­лов и их закрепление на поверхности откоса;

—   установку и монтаж георешетки с фиксацией их монтаж­ными анкерами или механической сшивкой степлером;

—   проверку ровности георешетки «под шаблон»;

—   укладку в ячейки материала заполнителя;

—   при необходимости разравнивание и планирование материала заполнителя и его уплотнение или проливка цементным раствором для щебня;

—   установку постоянных анкеров;

—   извлечение монтажных анкеров (при необходимости);

—   посев семян трав в случае заполнения ячеек трехмер­ной георешетки растительным грунтом. Укрепление поверхности откосов при помощи объем­ной георешетки следует проводить сверху вниз, укрепляя часть обочины, с анкеровкой решеток и заделкой их верхней части в массив грунта на глубину 30-50 см.

Допускается укреплять конус или откос по частям, например, берега и русло водосброса, нижнюю часть от­коса, берму, верхнюю часть откоса и т. п.

Подготовительные и разбивочные работы выполня­ют с помощью шнура и маркеров, устанавливаемых пер­пендикулярно оси автомобильной дороги по линии пе­ресечения вертикальной плоскости с поверхностью от­коса. Маркеры располагают в продольном направлении с шагом, равным длине георешетки, а в поперечном — с шагом, равным ее ширине. Параллельно первой разбивочной линии на расстоянии, равном ширине геомоду­ля, намечают вторую и устанавливают маркеры так, что­бы на местности были обозначены углы четырехуголь­ников. Ширина захватки должна быть, как правило, равна высоте откоса. Работы могут проводиться одним или двумя фронтами в правую и левую стороны.

Растяжение пластиковой георешетки (пакета) вы­полняет вручную бригада из четырех рабочих, которые растягивают пакет до монтажного размера, например 6,1 м (стандарт организации ООО «Фортек»), и крепят его монтажными анкерами к поверхности откоса по всему периметру. Следующий модуль георешетки рас­тягивают и выполняют примыкание вплотную к преды­дущему, а их ребра (грани) соединяют металлическими скрепками или Г-образными анкерами.

Следует контролировать параллельность сторон, об­разуемых при растяжении пакетов георешетки. Для это­го на уложенный и растянутый пластиковый геомодуль Фортек укладывают настил из досок.

При укреплении конусов необходимо, чтобы конструкция из георешетки копировала их лекальные поверхности.

Контрольной проверкой определяют места с недо­пустимыми неровностями, возникающими при монта­же, и назначают способы их устранения перед оконча­тельным креплением конструкции к поверхности кону­са и заполнением ячеек.

Ячейки георешетки заполняют с помощью ковшовых погрузчиков или экскаваторов, например типа УДС, ли­бо экскаваторов с обратной лопатой. Материал для за­сыпки георешетки завозят и складируют непосредствен­но на откосах или около их подошвы, и укладывают в ячейки с перекрытием не более 5-10 см над поверх­ностью пластиковой георешетки.

Разравнивание, планировку и уплотнение (при необхо­димости) материала заполнителя осуществляют вручную или механизированным способом сверху вниз с постепен­ным перемещением по линии фронта работ. Запланиро­ванный объем укрепительных работ по ширине захватки необходимо выполнить до конца смены, чтобы исключить образование промоин под ячейками георешетки в случае выпадения интенсивных атмосферных осадков.

Постоянные анкеры устанавливают равномерно по площади вровень с поверхностью укрепляемого откоса, после чего извлекают монтажные анкеры.

При устройстве упоров в подошве конуса, откоса, в местах возможных размывов и других, предусмотрен­ных проектом, на границе участков по линии края гео­решетки перпендикулярно поверхности откоса роют траншею шириной 15-20 см и глубиной 50 см. В нее укладывают полотно геотекстильного материала, верх­нюю часть которого соединяют с ребрами георешетки. Затем траншею засыпают грунтом и уплотняют.

В необходимых случаях упоры изготавливают из бе­тона или железобетона в монолитном или сборном ва­рианте. При укреплении конусов бетонный или железо­бетонный упор в основании конуса должен иметь ле­кальную конфигурацию.

Для образования прочного дернового покрова на по­верхности откоса осуществляют посев подобранных смесей трав с последующим боронованием, поливом водой и уходом.

Устройство конструкций укрепления в общем комп­лексе обеспечения устойчивости откоса с использовани­ем объемной георешетки включает следующие операции:

—   устройство прослойки из рулонного тканого геосин­тетического материала, прочность которого устанав­ливают расчетом;

—   установку георешетки и крепление ее по контуру ан­керами к нижнему слою;

—   укладку в ячейки георешетки заполнителя (песка, щебня и т. п.);

—   удаление монтажных анкеров (допускается остав­лять монтажные анкеры в составе конструкции);

—   разравнивание и планирование поверхности;

—   уплотнение материала засыпки (коэффициент уп­лотнения не менее 0,9);

—   окончательное планирование поверхности; толщина слоя заполнителя над георешеткой должна состав­лять 5-10 см.

Аналогично формируют вышележащие слои армо- грунтовой конструкции и ее укрепления. Рекомендует­ся при монтаже облицовки сдвигать ряды георешетки по отношению к нижележащим наполовину ширины ячейки в сторону от лицевой поверхности откоса, или на величину, предусмотренную проектом.

При устройстве многослойных конструкций укрепле­ния для обеспечения общей устойчивости откоса с исполь­зованием (в том числе) рулонных синтетических материа­лов особое внимание следует обращать на: качество уклад­ки рулонного геосинтетического материала (без складок и перекосов) и выдерживание заданного нахлеста полотен не менее 0,5 м; недопустимость наезда машин и механизмов на полотна синтетического материала и их разрушение; обес­печение требуемого коэффициента уплотнения грунта.

Уход и содержание конструкций укрепления заклю­чается в их регулярном обследовании, выявлении разру­шенных участков и их ремонте (например, досыпка щебня в ячейки, замена отдельных модулей). При дли­тельной засушливой погоде озелененные откосы следу­ет поливать (особенно первые два года эксплуатации).

Список литературы

1. ОДН 218.046—01. Проектирование нежестких дорож­ных одежд. М.: Информавтодор, 2001. 145 с.

2. Тулаев А.Я. Конструкция и расчет дренажных уст­ройств. М.: Транспорт, 1980. 191 с.