Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Геотекстиль


Технический текстиль/Геотекстиль/Геосинтетические материалы в дорожном строительстве Санкт-Петербурга и Ленинградской области

Геосинтетические материалы в дорожном строительстве Санкт-Петербурга и Ленинградской области

24 августа 2001
Технический текстиль №1, 2001

Бондарева Эльвира Дмитриевна


Геосинтетические материалы, получаемые из различных полимеров, работающие на растяжение, применяются в отечественном  транспортном строительстве с 1970-х годов.

Всего в мире выпускается более 400 видов геосинтетиков и геопластиков, объем производства которых превысил к настоящему временит 1 млрд. м2 в год, причем примерно 65 % всех выпускаемых материалов используется в дорожном строительстве.

Применение геосинтетических материалов в строительстве дорог позволяет повысить долговечность дорожных конструкций, снизить трудо- и энергозатраты, упростить технологию, повысить качество  и культуру производства, а также сократить сроки строительства. Конструкции с использованием геосинтетических материалов в большинстве случаев являются лучшим альтернативным решением среди нескольких рассматриваемых технических решений.

Геосинтетические материалы в дорожных сооружениях выполняют одну или сразу несколько функций: усиление (армирование) асфальтобетонных покрытий и оснований, повышение устойчивости земляного полотна на слабых грунтах и откосов высоких насыпей, предотвращение суффозии (взаимопроникания) частиц грунта в дренирующие слои, гидроизоляция грунта от переувлажнения или его защита от вредных влияний сточных и загрязненных вод и др.

В зависимости от назначения к геосинтетическим материалам предъявляются различные требования, и производится выбор типа материала. Наиболее широко применяются нетканые геосинтетики, называемые геотекстилями (до 50 % от общего объема), получаемые непосредственно из волокон полимера, минуя операцию прядения и ткачества. Свойства нетканых материалов зависят от способа упрочнения холста: механического, термического или химического. Нетканые материалы отличаются невысокой прочностью на растяжение, высокой деформативностью (удлинение при разрыве составляет от 50 до 100%), но хорошей водопроницаемостью, поэтому применяются в качестве дренирующей, фильтрующей или разделительной прослойки.

Тканые геосинтетические материалы имеют упорядоченную структуру в виде двух различным способом взаимно переплетенных систем нитей (основы и уток). Они имеют высокую прочность и небольшую деформативность, поэтому применяются для армирования грунта, несвязных материалов слоев оснований и откосов насыпей.

Геосетки и георешетки - плоские структуры, состоящие из регулярно расположенных открытых ячеек размером более 10 мм, имеют неподвижные узловые точки, благодаря которым достигается лучшее распределение нагрузки между продольными и поперечными элементами. Сетчатые геопластики применяются для армирования асфальтобетонных покрытий, зернистых оснований и грунта, а также для повышения устойчивости откосов высоких насыпей. При применении геосетки на границе раздела двух дисперсных материалов, например, щебня и песка, достигается повышенное сцепление с нижележащим слоем благодаря образованию пограничного слоя из щебенок, защемленных в ячейках геосетки.

Армирование асфальтобетона геосетками основано на их способности увеличивать структурную прочность асфальтобетона, поскольку узлы геосетки работают как анкеры: звенья являются опорой для крупного заполнителя. При этом геосетка включается в работу на растяжение при изгибе, предотвращая превращение микротрещин в раскрытые трещины.

К геосеткам, применяемым для армирования асфальтобетонных покрытий, предъявляют следующие требования: модуль упругости геосетки должен быть соизмерим с модулем упругости асфальтобетона, размер ячейки геосетки достаточен для взаимопроникания смеси, обеспечения хорошего сцепления между слоями покрытия. При этом геосетка должна обладать высокой термостойкостью, низкой ползучестью при достаточно высоких температурах укладки асфальтобетонной смеси и хорошей адгезией к битуму.

Таким требованиям, в частности, соответствует геосетка из полиэстера хателит С, выпускаемая фирмой Huesker Synthetic.

Исследования и многолетний опыт применения полиэстерных геосеток для армирования асфальтобетонных покрытий показали, что суммарное количество приложений нагрузки до момента образования трещин увеличивается в 2...4 раза, следовательно, существенно повышается сроки службы покрытия между средними ремонтами.

Следует отметить, что применение геосеток из стекловолокна и базальта в дорожных одеждах, работающих в условиях многократного приложения нагрузок, нецелесообразно, поскольку они выдерживают значительно меньшее количество приложений нагрузки, по сравнению с геосетками из полиэстера.

Геокомпозиты - двух, трех и многослойные структуры из плоских материалов, внутри которых помещена сетка, глина-бентонит или жесткий каркас. Свойства геокомпозита зависят от свойств компонентов и их взаимного расположения. Так, конструкция из слоев полипропиленовой ткани, между которыми расположена сетка из полиамида или полиэтилена является дренирующим материалом, а такая же конструкция, заполненная глиной бентонитом - идеальный гидроизолирующий материал.

Объемные (трехмерные) геоматы, геокаркасы и габионы с вертикальными стенками, выполненными из плоских элементов с различными способами крепления стенок, в рабочем растянутом состоянии представляют собой, как правило, сотовую структуру, заполненную грунтом или зернистым материалом. Заключенный в сотовую конструкцию грунт или щебень обладает большей несущей способностью и большей устойчивостью к оползанию при армировании откосов насыпи.

В Санкт-Петербурге широкое применение геосинтетических материалов в 1980-90-е годы было связано, прежде всего, с освоением под застройку заторфованных и ранее неселетебных территорий, инженерная подготовка которых выполнена путем намыва пылеватым грунтом, десятилетия сохраняющим высокую влажность и относящимся к грунтам пониженной сдвигоустойчивости.

Кроме того, геосинтетические материалы широко используются при капитальном и текущем ремонтах дорожных одежд автомобильных дорог и городских улиц.

Наиболее часто для дренирования и разделения слоев используют геотекстиль тайпар, получаемый путем термоупрочнения непосредственно из полимера - полипропилена. Для усиления слабых грунтов - полиэсетровую геоткань стабиленку, обладающую высокими прочностными характеристиками. При армировании асфальтобетонных покрытий применяют геосетку хателит, изготовленную из высокомодульного полиэстера (полиэфира) и обработанную битумом. Для защиты откосов от водной эрозии чаще всего служит геосетка энкамат - ажурный объемный материал толщиной 10-20 см, изготовленный из полиамида,  или объемные геоматы и геокаркасы.

В настоящее время геосинтетические материалы являются хорошими помощниками при строительстве автомагистралей: Санкт-Петербургской КАД и Обхода (магистрали в районе  Выборга). Трасса КАД на значительном протяжении проходит по заболоченной территории, где под верхней толщей минеральных или заторфованных грунтов располагаются мягкопластичные тиксотропные грунты, переходящие в текучее состояние при нарушении их структуры под воздействием пригрузки от веса насыпи или вибрации.

В этих условиях для усиления слабых грунтов используется высокопрочная ткань стабиленка (ее прочность на растяжение составляет не менее 100 кН/м при относительном удлинении при разрыве не более 10%). Ткань укладывается на выравнивающий слой из песка, ее концы выводятся за пределы насыпи с последующим образованием обоймы в пределах откосов и обочин (рис. 1).

На участках КАД и Обхода г. Выборга, где слабые грунты представлены илами или иольдиевыми глинами, имеющими крайне низкие физико-механические показатели: угол внутреннего трения j = 0 и сцепление С < 0,02 МПа и длительный срок консолидации (более года), рекомендуется конструкция, представляющая собой сваи (грунто-цементные или др.) с нежестким ростверком из дренирующего грунта, заключенного в обойму из прочных геосинтетических материалов. Параметры конструкции определяются расчетом. Причем чем ближе к оголовкам свай располагается прослойка, тем большие растягивающие напряжения она воспринимает, разгружая слабый грунт в промежутках между сваями.

Конструкция укрепления откосов высоких насыпей на подходе к путепроводу в районе ст. Горская на КАД геосеткой энкамат показана на рис. 2, а устоя путепровода геокаркасом отечественного производства - на рис. 3.

Технические решения с применением геосинтетических материалов, как правило, обеспечивают надежность дорожных конструкций без увеличения их материалоемкости трудо- и энергозатрат в процессе строительства.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ