В дорожном строительстве
Геосинтетические материалы – общая классификационная терминология для всех видов синтетических материалов, которые используются в различных отраслях строительства, в том числе и дорожной. Этот термин включает: геотекстильные материалы, георешётки, геосетки, геомембраны и геокомпозиты.
Геотекстильный материал (водопроницаемый): нетканый, тканый, трикотаж, другие изделия плоской формы, характерные для искусственных полимерных материалов.
Геосетки или аналогичные композиции («продукты» в терминологии «Памятной записки»): плетёные, вязаные и уложенные геосетки (т. е. сформированные на месте производства работ), ленты и стержневидные элементы, комплексные материалы.
Гидроизоляционные материалы (водонепроницаемые или с незначительной степенью водопроницаемости): искусственные (полимерные) материалы, бентонитовые композиты, другие изделия из геосинтетики или геопластики плоской формы. Классификация геосинтетических материалов представлена на рисунке 1.
Пропускающие воду Непроницаемая или малопроницаемая для воды Рис. 1. Классификация геосинтетических материалов Геотекстильными материалами являются водопроницаемые нетканые материалы, ткани, трикотаж и комплексные материалы для использования в дорожном строительстве.
Геосетками, которые выделены отдельно, являются изготовленные из синтетических волокон или пластических масс кристаллические структуры с различными узловыми соединениями и с шириной отверстия более 10 мм для применения в тех же целях. Различают геосетки:
Реже встречаются ленты и стержневидные элементы.
Геотекстили. Нетканые материалы получают в результате скрепления синтетического холста уложенными по плоскостям друг на друга элементарными нитями (бесконечными волокнами) – элементарными неткаными нитями или штапельными волокнами длиной от 3 до 5 см.
Тканые материалы состоят из скрещивающихся под прямым углом нитевых систем (пряжи). Они различаются по виду пряжи (пряжа из штапельного волокна, мультиволоконная пряжа, кручёная нить, моноволоконная пряжа, узкие полоски, нарезанные из плёнки, и срощенная нить); по её переплетению (так называемому соединению), например полотняное переплетение типа «рогожка», и каркасное; по количеству нитей на единицу длины. При необходимости дополнительно укрепляются места скрещивания пряжи.
Трикотаж – общее наименование изделий плоской формы, которые состоят:
из одной или нескольких нитевых систем, соединённых друг с другом петлеобразно;
из одной или нескольких проходящих по прямой линии нитевых систем, связанных друг с другом следующей нитевой системой (вязальнопрошивной, основовязальный трикотаж).
Геосетка. Сплетённая геосетка – это сетка с отверстиями более 10 мм. Вязаная сетка изготавливается из синтетических лент. В лентах пробиваются отверстия, растягиваются в одном или обоих направлениях (вдоль и поперёк). При вытягивании полимерные молекулы ориентируются в направлении растяжения. При этом прочность в направлении растяжения увеличивается, а удлинение уменьшается.
Узловые пункты не смещаются, благодаря чему происходит передача силового фактора между продольными и поперечными перемычками.
Уложенная геосетка в соответствии с «Памятной запиской» производится из покрытых оболочек лент. При этом ленты укладываются крестообразно и соединяются в местах перекрещивания.
Ленты и стержневидные элементы рассматриваются (обозначаются) как геосеткообразные «продукты». Ленты могут состоять, например, из сотканных или соединённых полос, а также из объединённых между собой на одном уровне слоёв нитей, зафиксированных полимерной оболочкой.
Комбинированные материалы, или композиты, состоят из объединённых в плоскости друг с другом нетканых материалов, тканей, геосетки и/или других плоскостных структур и композитов.
геотекстильных материалов и георешёток Общие положения. Характеристики «продукта» (геосинтетического материала) определяются его компонентами, их предназначением, используемым сырьём, типом, креплением или соединением волокон (нитей) или расположением узловых точек пересечения георешёток.
Сырьё. В настоящее время применяются следующие ткани или сырьё для сплошных материалов и решёток: полиамид (РА), полиэтилен (РЕ), полиэстер (PES) и полипропилен (РР). Полиэтилен и полипропилен известны как полиолефины. В целях обеспечения специальных характеристик «продукта» могут использоваться добавки (например стабилизаторы), применяться оболочки из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (РЕ) или битума.
При их использовании почва, грунты и вода не подвергаются воздействию вредных веществ. Применяемые при производстве добавки, растворимые в воде или вымываемые водой, например определённые авиважи (водные эмульсии, поверхностно-активные вещества), стабилизаторы или консерванты для авиважей, должны соответствовать указаниям, содержащимся в описании «продукта» в части типа и количественного соотношения.
Нетканые материалы используются в качестве разделительного и фильтрующего элемента в дорожной конструкции. В нетканых материалах с ориентированно расположенными волокнами механические характеристики не зависят от направления самих волокон. Такая зависимость может возникнуть вследствие частично ориентированного расположения волокон.
При натяжении только часть волокон будет подвержена нагрузке, а другая ориентируется по направлению натяжения. В результате достигается высокая эластичность нетканых материалов по сравнению с ткаными. Чем меньше волокон фиксируется в заданном положении, тем выше эластичность ткани.
Механически закреплённый нетканый материал растягивается сильнее, чем связанный адгезионно или когезионно. В уложенном состоянии эластичность значительно снижается вследствие сопротивления поперечному сжатию. Нетканые материалы в зависимости от своей эластичности могут хорошо подходить для укладки на неровные грунтовые поверхности.
Они повторяют неравномерно изменяющуюся граничную грунтовую поверхность при укладке, располагаясь между ней и дренирующим материалом. В случае локальных повреждений, например при засыпке камнем, и сквозных деформациях (продавливании) благодаря своей эластичности (прежде всего эластичности волокон) структура материала, окружающего локальное повреждение, не изменяется, оставаясь в первоначальном положении.
Нетканые материалы обладают, как правило, хорошей водопроницаемостью. Толстый нетканый материал может также использоваться для отвода воды в её плоскости.
Тканые материалы применяются в тех случаях и ситуациях, когда требуется компенсировать дефицит силовых факторов в грунтовых сооружениях или слоях дорожных одежд.
Механические характеристики тканых материалов формируются через структуру нитей в ткацкой машине для правки утка и основы и зависят от направления при использовании. При разрыве одной или больше нитей ткань теряет часть своей прочности в направлении нити.
Трение и сцепление между грунтом и тканым материалом в значительной степени зависит от взаимодействия грунта и структуры ткани.
Технические фильтрационные характеристики определяются через ширину раскрытия кромок в материале. Смятие незначительно влияет на изменение фильтрационных характеристик. При растяжении ширина раскрытия кромок может меняться. Рекомендуется соблюдать ограничение (уменьшение) водопроницаемости при нагрузке, а также при укладке грунта во время фильтрационных технических измерений.
Трикотажные материалы. Для применения в земляных работах материалов этой группы особенно подходит текстиль с прямолинейной непрерывной ниточной ровинговой системой, когда необходимо использовать их растягивающее усилие. Особенностями трикотажных материалов являются:
высокое растягивающее усилие при небольшом относительном удлинении в направлении непрерывной нити (ровинга);
возможность воспринимать растягивающие напряжения в диагональном направлении при определённых «продуктах» этой группы с диагональной непрерывной системой нитей (ровингов);
низкая эластичность в направлении непрерывной нити по сравнению с ткаными и неткаными материалами;
характер передачи нагрузки при взаимодействии с грунтом или другим дорожно-строительным материалом, а также фильтрационные технические характеристики, соответствующие аналогичным параметрам тканых геотекстилей.
Георешётка. Используется в грунте для армирования различных конструктивных элементов сооружений. Передача силы нагрузки между грунтом и георешёткой осуществляется через трение, в котором при достаточной узловой жёсткости можно также дополнительно получить сопротивление грунту узлов и перемычек.
Комбинированные материалы. Необходимы, когда требуется одновременное действие их отдельных компонентов. Их технические характеристики определяются взаимодействием отдельных компонентов материалов.
Определённые комбинированные материалы могут также использоваться для отвода воды в их плоскости.
Рассмотренная выше совокупность геосинтетических материалов не включает в качестве отдельного типа объёмные георешётки из полиэтиленовых лент, скреплённые между собой механическим или термическим способом, которые вошли в отечественную и зарубежную практику прежде всего для укрепительных работ.
Геомембрана – это герметический элемент из полимерного материала, используемый для регулирования поверхностных и подземных вод и защиты от них оснований и фундаментов грунтовых сооружений, а также иных конструктивов.
При применении в рассмотренных материалах синтетического сырья можно добиться их высокой долговечности за счёт достижения устойчивости к старению.
Для этого необходимо обеспечить технологические требования при укладке материалов без механических дефектов, которые могут ухудшить их исходные характеристики. Существенное значение приобретает функция защиты материала от света (ультрафиолетовых лучей). Это касается, прежде всего, полипропилена.
Следует принимать также во внимание чувствительность полиэфира к сильным щелочным воздействиям, что, безусловно, ограничивает их применение в конструкциях с бетонными или железобетонными элементами или требует проектирования специальных защитных мероприятий.
Для отечественной практики необходимо иметь в виду то, что полиамид и геосинтетические материалы из него не морозостойки и не могут быть уложены в зонах ниже глубины промерзания.
Изделия из стекла, обладая относительно высокими «силовыми» функциями, снижают их при длительном взаимодействии с водой и отрицательными температурами, в связи с чем подвержены интенсивному старению и также требуют специфических мер защиты. Это следует учитывать при рассмотрении сроков службы дорожных конструкций и их отдельных элементов в случаях применения стеклоизделий.
Снижение (изменение) гидравлических и фильтрационных характеристик, а следовательно, и соответствующих функций геосинтетических материалов в этом направлении может быть предотвращено путём тщательного подбора и соответствия показателей их фильтрационных свойств составу прилегающего грунта (или наоборот).
Весьма важны усталостные свойства геосинтетических материалов, т. е.
их реакция на воздействие длительной нагрузки (ползучесть). Роль этого фактора приобретает первостепенное значение при использовании так называемых «силовых» геосинтетических материалов с целью обеспечения или повышения надёжности грунтовых сооружений.
В самом широком аспекте области применения геосинтетических материалов в дорожной отрасли, охватывая как конструктивные, так и технологические решения, включают два направления: земляные сооружения и дорожные одежды. В качестве основополагающих функций геосинтетических материалов для указанных направлений характерны следующие.
Разделение. Разделение грунтовых сред, различных по составу или состоянию, с целью исключения их перемешивания (особенно в процессе строительства) происходит путём соответствующей защиты и обеспечения в условиях эксплуатации неизменности по толщине конструктивных слоёв.
Особое значение эта функция приобретает при строительстве земляного полотна насыпей на слабых основаниях (в естественном залегании последних), а также устройстве рабочего слоя выемок в глинистых переувлажнённых грунтах и последующих дополнительных слоёв дорожной одежды.
Фильтрация. Функция, которая направлена на осушение и отвод поверхностных и грунтовых вод от конструктивных элементов земляного полотна и дорожных одежд.
Осушение (дренирование). Использование геосинтетических материалов в качестве антикольматационных фильтров, а также горизонтальных и вертикальных дренажей в случаях применения композитных объёмных «продуктов»
(дренажи в выемках, оползневых структурах).
Защита от эрозии. Укрепление наклонных и лекальных поверхностей грунтовых сооружений на автомобильных дорогах от вредного воздействия воды и ветра. Указанная функция может быть совмещена с дренированием поверхностных слоёв откосных частей, например в выемках (откосные дренажи).
Армирование. Силовая функция сплошных тканых геосинтетических материалов, геосеток и георешёток используется для армирования земляных сооружений и их оснований при строительстве, реконструкции, ремонте, а также асфальтобетонных покрытий.
В определённых случаях применение геосинтетических материалов, например нетканых, охватывает такие области, как защита уплотняемых слоёв насыпей от механических повреждений при движении построечного транспорта или уплотняющих средств. Особое значение указанная защитная функция приобретает при наличии слабых или недоуплотнённых естественных оснований [8].
Отмеченные характерные особенности геосинтетических материалов, их разнообразие, а также выделенные области использования целесообразно классифицировать [9]. Такая классификация разработана на основе имеющейся практики, анализа и обобщения выделенных геосинтетических материалов, показателей их физико-механических свойств и областей использования в дорожном строительстве и представлена в табл. 1 [10].
Подобная классификация имеет существенное значение для выбора того или иного геосинтетического материала в плане разработки рациональных типов дорожных конструкций применительно к конкретным инженерно-геологическим, грунтовым и климатическим условиям строительства и реконструкции.
Таблица 1 – Характерные особенности геосинтетических материалов и области их использования Нетканые: Полипропилен, Разделительные прослойки, дренаж- Номинальная прочность при разрыве, относиИглопробивные полиэфир ные конструкции, обратные фильтры, тельное удлинение для номинальной прочномеханическое защита от кольматации, подложки для сти, прочность при заданной деформации, крепление) композитов и других конструкций (на- модуль упругости, прочность при прокалывапример габионов, объёмных решёток) нии конусом (диаметр отверстия)
, несущая Термоскреплённые Полипропилен (когезионные или Тканые Полиэфир, Армирование слабых оснований, Номинальная прочность при разрыве, относии трикотажные полипропилен армогрунтовые сооружения (откосы тельное удлинение для номинальной прочноповышенной крутизны, армогрунтовые сти, прочность при заданной деформации, Геосетки:
Полипропилен, Армирование грунтовых сооружений и Номинальная прочность при разрыве, относиТканые полиэфир, поли- естественных оснований, устройство тельное удлинение для номинальной прочноамид, стекло гибких и жёстких свайных ростверков, сти, прочность при заданной деформации, Объёмные Полиэтилен, Укрепление откосов, конусов, насыпей и Прочность при разрыве ленты, прочность георешётки: полипропилен выемок на подходах к искусственным стыков, предельная деформация при разрыве, Модульные сото- сооружениям, укрепление водоотводных морозостойкость и химическая стойкость Композиционные:
Полипропилен, Укрепление откосов, конусов в сложных Водопроницаемость, прочность при разрыве, Волокнистые порис- полиэтилен климатических и грунтовых условиях. относительная деформация при номинальной туры с пластиковым каркасом и защитны- эфир ми слоями из нетканых материалов малой плотности Геомембраны Полипропилен, Устройство жёстких гидроизоляцион- Водопроницаемость, предел прочности при разсплошные водоне- полиэтилен ных прослоек, снижение активных рыве, относительное удлинение при разрыве, проницаемые или сдвиговых напряжений за счёт умень- удобоукладываемость, толщина, плотность рулонные материалы)
Гидроизоляционные Элементы: Устройство полностью водонепрони- Водопроницаемость, в том числе и под расматериалы полипропилен цаемых элементов геотехнических чётным давлением для защиты от грунтовых Кроме общих характеристик, областей применения и требуемых показателей физико-механических свойств, классификация содержит ещё два крупных блока, конкретизирующих тот или иной геосинтетический материал.
Так, например, для выбора нетканого геотекстильного материала в качестве разделительной прослойки могут быть рассмотрены специальные спецификации конкретных материалов (нетканых), выпускаемых как отечественными, так и зарубежными производителями (например: Геоком, Славрос, Виротекс, Пинотекс, Тайпар, Полифельт и др.).
После выбора группы материалов с близкими показателями свойств, удовлетворяющих требуемым значениям для данной конструкции земляного полотна, технологии, другим условиям, марка геотекстильного материала может быть выбрана с учётом рациональной цены 1 м2. При этом для выбранного материала производитель должен представить паспорт с протоколами испытаний контрольных образцов.
Таким образом, данная классификация выходит из традиционных представлений, поскольку, кроме группировки материалов, требует некоторой системы базы данных о них, включая результаты испытаний. В связи с этим в Союздорнии разрабатывается на её основе соответствующий программный продукт, позволяющий не только выбрать требуемый материал для конкретных сооружений, но и занести его в базу данных и сохранить всю необходимую информацию о нём.
Помимо общей классификации, представленной в табл. 1, целесообразно рассмотреть дифференциацию геосинтетических материалов по степени их устойчивости к внешним силовым факторам.
Устойчивость к воздействиям силовых факторов, возникающих при укладке геосинтетических материалов для выполнения тех или иных функций, предусмотренных проектом, необходимо учитывать как с точки зрения применяемых насыпных материалов, так и в плане интенсивности и состава движения построечного транспорта.
В большинстве случаев такие классификации действительны, когда требуемые механические параметры не могут быть установлены (например использование нетканых материалов в качестве разделительного, защитного слоёв или фильтра) и данный материал не используется для армирования.
В подобных классификациях приведены эмпирические данные (полученные из опыта), которые установлены для нетканых материалов на основе испытаний на продавливание специальным штампом (цилиндром), для тканых материалов, трикотажных изделий и комплексных «продуктов» по данным номинальной (предельной) прочности на растяжение стандартных полосок.
Кроме того, для всех типов материалов в качестве показателя физических свойств, соответствующего силовым (механическим) параметрам, используется масса на единицу поверхности (mА), в качестве которой принимается её средняя величина (х*) (табл. 2). Количество определений при этом должно быть не менее 10.
Сила продавливания стандартным цилиндром для нетканых материалов принимается равной средней величине минус стандартное отклонение.
прочности (GRK) цилиндром (х*–S), кН растяжения (х*–S), кН Продукты из узких полосок, нарезанных из плёнки или щепной нити В данном случае используется меньшая величина силы для продольного и поперечного направлений.
Для оценки прочности принимается средняя величина максимальной силы растяжения образца стандартной полоски (x*) минус стандартное отклонение (S) для меньшего значения в продольном и поперечном направлениях.
Данные табл. 2 основываются на исследованиях геосинтетических материалов, которые показали различную прочность материала в продольном направлении при единой максимальной силе растяжения в 50 кН/м в поперечном.
Для классификации использована максимальная сила растяжения в направлении большей прочности. В тех случаях, когда применяются материалы с другим соотношением пределов прочности на растяжение в продольном и поперечном направлениях, необходимо их идентифицировать с геосинтетическим материалом в соответствии с классом прочности.
В отношении классификации геосинтетических материалов для композитов имеется незначительный опыт. Класс прочности таких материалов рекомендуется [7] «доказывать» путём идентифицирующих опытов непосредственно на строительной площадке. Так, например, для композитов (комплексных материалов), состоящих из геосеток и нетканых материалов, класс прочности нетканого материала может быть увеличен на 1 класс, если прочность на растяжение геосетки, присутствующей в композите, будет равна 25 кН/м.
Для других композитов, включающих тканые материалы или трикотаж, класс прочности нетканого материала может быть соответственно повышен на его удельную массу. При этом рекомендуется за основу принимать предел прочности на растяжение для тканей или трикотажа после введения защитного слоя как элемента композита.
1.2. Ретроспективный анализ применения геотекстильных и геопластиковых материалов в отечественной и зарубежной практике Дорожная отрасль, которая включает в себя обширный комплекс вопросов, связанных с проектированием, строительством, ремонтом, реконструкцией и эксплуатацией линейных и нелинейных дорожных сооружений, стала одной из первых вслед за гражданским строительством [11], где внедрение геосинтетики достигло самых больших объёмов, рост которых продолжается и по сей день [12].
Геотекстильные материалы претерпели существенное развитие с тех пор, как в 1970 г. в гражданском строительстве началось их массовое применение, а дорожная отрасль подхватила эту эстафету. Появилось много новой и разнообразной продукции, изготовленной по специальным технологиям, в том числе и из различного сырья со значительной степенью соответствия предъявляемым требованиям для применения.
Факторами, определяющими, будет ли геосинтетический материал выполнять требуемые от него функции, являются следующие его свойства: механические, гидравлические, эксплуатационные показатели в условиях той или иной грунтовой среды, куда он будет помещён.
Это, прежде всего, такие показатели, как номинальная прочность, деформативность, фильтрационная способность, ползучесть, долговечность, фрикционные показатели. Именно они обеспечивают придание новых качеств дорожной конструкции, изменение соответствующих технологических регламентов её устройства.
Для последующих целенаправленных научных исследований под эгидой Союздорнии было сформировано специальное направление в дорожной геотехнике (дорожная геосинтетика), которое определило объём исследований и дальнейшие пути практического использования геосинтетических материалов.
Был установлен основной принцип рационального применения рассматриваемых материалов: расчёт дорожной конструкции с определением «узких мест» работы её элементов и далее переход к конкретным требованиям для геосинтетических материалов, которые и должны воспринимать дефицит усилий, изменить условия дренирования, обеспечить в целом требуемую надёжность и долговечность дорожных сооружений.
Именно это позволило в первоначальном объёме определить комплекс требований к геосинтетическим материалам при их совместной работе с конструктивными элементами насыпей, выемок и их естественных оснований. Поскольку речь идёт о совместной работе прежде всего с грунтовыми сооружениями, то одновременно устанавливался комплекс требований к грунтам с искусственной и естественной структурой.
В рассматриваемый период были разработаны методики, которые позволили выполнить комплекс необходимых исследований и определить, с одной стороны, показатели физико-механических свойств геотекстильных материалов, а с другой – соответствующих систем: грунт (или другой дорожно-строительный материал) геосинтетический элемент.
В 1977 г. был создан в содружестве с группой отечественных институтов первый нетканый геотекстильный материал «Дорнит» и осуществлено его массовое производство. Получены опытные партии из расплава полимера. Результаты исследований отражены в первых документах и конструктивнотехнологических решениях для нефтепромысловых дорог Западной Сибири, что в значительной степени способствовало увеличению темпов и качества их строительства.
Несмотря на возможность применения в семидесятые годы геосинтетического материала только одного типа, а именно нетканого, в Союздорнии на его основе были разработаны конструкции и соответствующие технологии для условий Западной Сибири, включая районы распространения вечномёрзлых грунтов.
Речь идёт о конструкциях «грунт в обойме», в том числе и использование мёрзлого комковатого грунта, различных типов разделительных элементов, которые в определённых условиях использовались для снижения неравномерности осадки слабого основания при сезонном оттаивании деятельного слоя под нагрузкой от веса насыпи и воздействий тяжёлого построечного и эксплуатационного транспорта.
Выполненные полевые и экспериментальные исследования позволили обобщить полученные результаты и внести их в соответствующие разделы нормативных документов: СНиП 2.05.02–85, СНиП 3.06.03–85, ВСН 26–90, ВСН 84–89.
Возможность регулирования напряжённо-деформированного состояния геотехнических сооружений в сложных инженерно-геологических условиях с помощью геосинтетических материалов была реализована при разработке ряда специальных документов для дорожной отрасли (рекомендаций по выбору проектных решений нефтепромысловых дорог в районах Ямбурга и Уренгоя, технических условий по Ямалу, рекомендаций по технологии сооружения земляного полотна из грунтов повышенной влажности для условий нечернозёмной зоны России и других).
Был выполнен научный и инженерный анализ продукции таких ведущих фирм в области геосинтетических материалов, как «Хьюскер», «Дюпон», «Полифельт», «Тензар», «Tenax», «Геотерра», «Фазер-Техник», «Prestorus», «Geoweb». Особое внимание при этом уделено работе научно-технических центров при фирмах-производителях.
Основной объём собственных исследований был направлен, прежде всего, на формирование пакета первичных документов (ТУ) для отечественных производителей. Были исследованы, в частности, нетканые геотекстильные материалы более 50 отечественных фабрик. В результате разработаны требования, сформированы и согласованы ТУ, выполнены сертификационные исследования нетканых материалов, включая большой объём лабораторных испытаний.
Накопленный материал позволяет уже сейчас разработать общие требования и рекомендации именно к нетканым материалам отечественного производства, которые в настоящее время наиболее широко используются в дорожной отрасли.
Исследовались также материалы ряда зарубежных фирм [19]. По результатам исследований установлены рациональные области применения геосинтетических материалов различных типов в элементах дорожных конструкций.
Следует отметить, что диапазон выполненных работ включал в себя исследования изменчивости прочностных и деформационных свойств, фильтрационной способности этих материалов, способности выдерживать локальные нагрузки в зависимости от физических показателей и особенностей технологии изготовления.
С целью расширения номенклатуры геосинтетических материалов был выполнен значительный объём исследований пластиковых объёмных георешёток, предназначенных, прежде всего, для укрепления конусов и откосов земляного полотна. На основе результатов лабораторных и экспериментальных исследований разработаны методические рекомендации, руководство и осуществлено их широкое внедрение на МКАД, автомагистралях «Дон», «Крым» и многих других.
Конструкция стала типовой и может быть внесена в альбом по укреплению конусов и откосов. В настоящее время ведутся исследования этих материалов с целью их применения в конструкциях дорожных одежд и естественных оснований при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Для армирования асфальтобетонных покрытий комплекс выполненных исследований совместно с фирмой «Стеклопрогресс» позволил разработать новые виды стеклосеток с любой размерностью ячеек, хорошей когезией и прочностью не менее 40 кН/пог.м. Создана линия и начат выпуск отечественного армирующего материала. В 2001 г. был выполнен комплекс опытных работ на базе Владимиравтодора для автомобильных дорог III и IV категорий. Росавтодором разработаны и выпущены методические рекомендации по использованию базальтовых сеток для указанных целей.
Для исследования работоспособности зарубежных нетканых, тканых и решётчатых материалов были выполнены конструктивно-технологические проработки армогрунтовых сооружений на слабых грунтах, в откосах повышенной крутизны, дренажных сооружениях, аэродромных конструкциях.
Всё это позволило разработать собственную концепцию рационального применения геотекстильных материалов для дорожного строительства и, в частности, для КАД вокруг Санкт-Петербурга. Такая концепция исходит из взаимосвязи геотехники, механики грунтов и основных требований к дорожной геосинтетике.
Она базируется на инженерно-геологическом анализе условий проектирования и строительства, оценке устойчивости, осадки, времени её прохождения. Особое значение при этом приобретают требуемые сроки устройства дорожной одежды, что в определённых случаях вызывает необходимость устройства безосадочных насыпей на сваях с ростверком из прочных геосинтетических материалов.
В настоящее время, наряду с лабораторными, полевыми и экспериментальными, ведутся теоретические исследования по созданию комплекса методик и программных продуктов для расчётного аппарата, необходимого при проектировании дорожных конструкций с использованием геотекстильных и геопластиковых материалов различного направления.
Среди разработанных Союздорнии конструкций с геосинтетическими элементами следует выделить такие как: насыпи с вертикальными ленточными дренами (взамен песчаных) при строительстве дорог на болотах; конструкции укрепления подтопляемых откосов, защиты от водной и ветровой эрозии; конструкции дренажных сооружений; армогрунт; прослойки в конструкциях дорожных одежд со сборными типами покрытий и ряд других.
Такие конструкции позволяют повысить надёжность дорожных сооружений, снизить объём использования естественных зернистых материалов, разрабатывать принципиально новые решения.
В дорожной отрасли, как отечественной, так и зарубежной, с помощью геосинтетики успешно решаются следующие задачи:
устройство разделительных прослоек между различными по свойствам и назначению конструктивными элементами дорожной конструкции, особенно в различных средах (по составу или состоянию);
армирование элементов земляного полотна и дорожной одежды и защита монолитных слоёв от отражённых трещин покрытий дорог и аэродромов;
укрепление конусов путепроводов и мостов, откосов, склонов от водной, ветровой эрозии и других форм нарушения местной устойчивости;
устройство дренажей (траншейных, пластовых, откосных) повышенной надёжности и долговечности;
применение гидроизолирующих и термоизолирующих прослоек;
использование геосинтетики и геопластики в качестве армоэлементов для армирования конструкции земляного полотна и насыпей с откосами повышенной крутизны;
разработка специальных решений в виде конструкций «грунт в обойме» при необходимости применения грунтов различного состава, состояния, температуры;
строительство временных и подъездных дорог с использованием геосинтетики и геопластики в качестве технологических прослоек, особенно при наличии слабых оснований.
Возможны и другие области применения этой весьма широкой номенклатуры геосинтетики и геопластики, которая производится в настоящее время во всём мире. Вместе с тем при таком количестве и различном качестве материалов особое значение приобретают следующие аспекты: выбор рациональных типов конструктивных решений; методы расчёта, в том числе и программные продукты, позволяющие создавать и использовать необходимые в подобных случаях системы управления базами данных; степень эффективности.
Что касается степени эффективности, то здесь необходимо, по мнению автора обзора, исходить из комплексной оценки конкретных решений, которые включают в себя в качестве конструктивных элементов геосинтетические и геопластиковые материалы. Основные направления получения того или иного эффекта сводятся к:
повышению (или обеспечению) надёжности и долговечности конструкции;
снижению материалоёмкости;
уменьшению стоимости;
повышению технологичности, качества производства работ, возможности контроля в заводских и производственных условиях.
При этом первостепенное значение приобретает долговечность используемых материалов, а следовательно, и сооружений с элементами из них. Это связано, прежде всего, с тем, что геосинтетика – это полимерный материал.
Долговечность геосинтетических и геопластиковых материалов, используемых в дорожной отрасли, определяется комплексом факторов и условий, основными из которых являются: исходное сырьё; погодно-климатические воздействия; реакция среды строящегося объекта или отдельных конструктивных элементов; солнечная радиация; расчётные нагрузки и воздействия в процессе строительства и эксплуатации.
В настоящее время в отечественной и зарубежной практике для изготовления геосинтетических и геопластиковых материалов применяют в основном полиамид, полиэфир, полипропилен, полиэтилен, стекловолокно. Для придания специальных свойств в сырьё вводят добавки, например технический углерод (сажу) в качестве стабилизатора от солнечной радиации; пигменты для окраски материала и т. д.
На поверхность рассматриваемых материалов могут быть нанесены специальные покрытия (обволакивающие и защитные слои), увеличивающие или придающие адгезионные свойства, необходимые для быстрого и, что самое главное, надёжного контакта с рабочими поверхностями контактной среды конструкций и сооружений.
Для указанных целей используются поливинилхлорид, полиэтилен, битумные эмульсии, а также специальные материалы, запатентованные в ряде стран. Разработаны также способы термообработки геотекстильных материалов.
Долговечность применяемых геосинтетических и геопластиковых материалов высокая (40-120 лет), если материалы не получили серьёзные повреждения в процессе строительства и были своевременно защищены от солнечной радиации. Вместе с тем следует учитывать чувствительность материалов из полиамида к воздействию сильных щелочей и кислот, а также их набухание в водной среде.
Снижения гидравлических и фильтрационных свойств можно избежать путём тщательного соблюдения соответствия фильтрационных характеристик, например, нетканых или комбинированных материалов и граничащей с ними грунтовой среды.
Долговременная прочность геосинтетических и геопластиковых материалов определяется временем до их разрушения под влиянием длительного воздействия постоянной нагрузки и приростом деформации во времени.
Ползучесть и долговременная прочность должны указываться фирмойизготовителем в паспорте, технических условиях, а также в сертификате на материал по результатам соответствующих испытаний.
При выборе и последующем использовании таких материалов следует учитывать также вопросы экологии, которые с каждым годом становятся всё более актуальными, особенно в областях дорожного строительства. Применяемые материалы не должны загрязнять окружающую, в том числе и геологическую, среду вредными веществами, а, наоборот, должны препятствовать или поглощать водорастворимые или вымываемые вредные и загрязняющие среду компоненты.
Геосетки, объёмные георешётки выпускаются практически во всех развитых странах мира. Они предназначены для укрепительных работ (укрепления конусов, откосов, склонов), армирования крутых откосов, экологических мероприятий [20]. Наиболее рациональная область использования геосеток, выполняемых из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, стекловолокна и других материалов, – это армирование асфальтобетонных покрытий, в том числе при их устройстве на старом цементобетонном или асфальтобетонном покрытии для борьбы с отражёнными трещинами.
Объединение сплошных геотекстильных материалов с геосетками и георешётками позволило зарубежным специалистам получить оригинальные композиты, которые особенно удачно применяются практически для всех типов дренажных конструкций, необходимых для регулирования поверхностного и подземного стоков.
Что касается отечественной практики, то выпуск геосинтетических и геопластиковых материалов в России осуществляется в гораздо меньших объёмах, а по номенклатуре основным видом являются нетканые иглопробивные, далее – объёмные пластиковые георешётки, стекло и базальтовые сетки.
Вместе с тем, как уже отмечалось, выпуск новых геосинтетических материалов, особенно так называемых композитов, обусловливает существенное изменение традиционных дорожных конструкций, сооружений и технологий. Подобная тенденция хорошо прослеживается как в зарубежной, так и в отечественной практике.
Для условий России в этом плане большое значение приобретает отказ от значительных объёмов природных материалов, таких как песок, щебень, гравий, за счёт внедрения геосинтетики и геопластики. Выполненные в настоящее время эскизные проработки новых решений с применением геосинтетики, геопластики, специальных композитных материалов позволяют коренным образом изменить традиционную и весьма консервативную тенденцию.
Использование геосинтетических термоизолирующих материалов повлечёт за собой изменение конструктивных и технологических решений при строительстве автомобильных дорог в зоне сезонного промерзания, а также в условиях распространения вечномёрзлых грунтов и в условиях Крайнего Севера.
Существует ещё немало примеров и реальных вариантов совершенствования и изменения традиционных дорожных конструкций за счёт широкого внедрения современной геосинтетики и геопластики. Таким образом:
1. Современное развитие геосинтетики и геопластики достигло в настоящее время высокого уровня, который позволяет обеспечивать, в частности, дорожное строительство практически любыми материалами с различными требуемыми свойствами, определяемыми расчётами и условиями строительства и эксплуатации.
2. Геосинтетика и геопластика являются перспективными материалами в дорожном строительстве, а их использование – перспективным направлением в части совершенствования дорожных конструкций, их конструктивных элементов и технологии строительства.
Перспективы развития дорожной геосинтетики могут быть сформулированы следующим образом:
анализ профильных конструктивных решений, в частности по земляному полотну: линейные участки; над трубами; подходные насыпи к мостам, эстакадам, другим сооружениям;
на основе расчётов установление требований к геосинтетическим материалам;
расширение номенклатуры отечественных материалов, области их использования в дорожных конструкциях;
создание на основе анализа существующего, но разрозненного в рамках различных фирм расчётного аппарата, дополняющего классический аппарат по геосинтетике, механике грунтов, механике дорожных одежд и соответствующих программных продуктов;
разработка документов различного уровня в области проектирования и строительства дорожных и мостовых сооружений с использованием геосинтетических материалов.
1.3. Нормативно-техническая база при использовании геосинтетических Оценивая современный мировой уровень развития и использования геосинтетики и геопластики в дорожном строительстве, сопоставляя его с отечественным опытом, можно с уверенностью отметить, что наиболее слабым, неорганизованным и несистематизированным звеном в море существующих материалов, конструкций и технологий на их основе является нормативнотехническая база, которая весьма медленно создаётся для условий отечественного дорожного строительства.
Вместе с тем, хотя в настоящее время есть все необходимые предпосылки для её создания, анализ функционирования зарубежных норм показывает, что такие нормы, правила, требования, рекомендации по применению и использованию в строительстве геосинтетических материалов различного назначения очень тесно корреспондируются с существующими во всех странах мира нормативными базами для отдельных отраслей строительства и, более того, с аналогичными структурами в каждой из них, что не характерно для России.
В связи с вышеуказанным разработка и создание нормативной базы в области рассматриваемых материалов должна в известной степени ускорить процесс гармонизации общих норм, в частности для дорожного строительства.
В зарубежных странах, странах Объединённой Европы в настоящее время осуществляется разработка единой нормативной базы, включая и требования, и правила применения геосинтетических материалов в грунтовых и других средах из известных строительных материалов.
Еврокод (так будут называться будущие нормы стран ЕС), как правило, разрабатывается общественными комитетами путём сопоставления, анализа и гармонизации уже существующих норм таких стран, как Германия, Франция, Великобритания. При этом за основу приняты немецкие «Дины» и ряд положений Британского стандарта [7, 9].
Например, на первой Международной конференции Объединённой Европы по геосинтетике и геопластике [2] США представили 40 стандартов, в основном направленных на методы испытаний. Эти стандарты касаются сплошных геотекстилей и геомембран. Из их числа можно отметить следующие, которые характерны для общих принципов стандартизации методов испытаний, принятых в США [14, 21], по определению:
биологического засорения геотекстильных материалов в системе «грунт – геотекстильный материал в качестве фильтра»;
потенциала кольматации систем «геотекстильный материал – грунт»
по отношению к гидравлическим градиентам;
фильтрующей способности и средней скорости потока в геотекстильном материале, применяемом в качестве противозаиливающей завесы для грунта с конкретного участка строительства;
номинальной толщины геотекстилей под нормальной статической нагрузкой;
относительного коэффициента фильтрации системы «грунт – геотекстильный материал»;
модуля деформации полиэтиленовой геомембраны при нагрузке, соответствующей 2%-процентной деформации;
характеристик неустановившейся ползучести при растяжении для геосинтетиков;
коэффициента трения на границе раздела сред «грунт – геосинтетика»
или «геосинтетика – геосинтетика» методом чистого сдвига;
проведения полевых испытаний геосинтетики.
Как видно из приведённой выборки, американские стандарты имеют широкий диапазон, касающийся именно методов испытаний сплошных геотекстильных материалов, а также геомембран, широко применяемых за рубежом.
Немецкие правила более дифференцированы, с точки зрения рассмотрения различных аспектов регламентации при использовании геосинтетических материалов. Они включают полный спектр, начиная от технических характеристик геосинтетических материалов, областей их применения, указаний по расчёту требуемых параметров, методов проверки и испытаний, указаний по выбору и по оформлению договора поставки. В данной обзорной информации рассматриваются только некоторые их них в связи с ограниченностью её объёма.
В разделе проверки и испытаний [4] уже в общих положениях отмечается, что испытуемые и проверяемые параметры геосинтетических материалов должны быть представлены средними величинами, стандартным отклонением и коэффициентом вариации. При количестве проб менее 5 их индивидуальные значения должны быть приведены полностью. Проверяются следующие механические характеристики.
Масса на единицу площади (удельная плотность, г/см2). Пробная величина – 100 см2, пробный формат – окружность или квадрат, количество проб – 10.
Номинальная прочность при растяжении. Ширина пробы – 200 мм, свободная длина натяжения – 100 мм, скорость деформации – 50 мм/мин. Количество проб – по 10 вдоль и поперёк.
Для всех геосеток дополнительно действуют следующие требования: образцы в разрывной машине зажимаются как минимум тремя перемычками.
Ширина пробы – максимум 200 мм. При этом рекомендуется, чтобы как минимум один ряд узлов с поперечными перемычками располагался между зажимами. При проверке отдельных полос или ровингов их количество увеличивается на 10. Прочность узлов геосеток определяется десятью пробами в каждом направлении. Поперечные перемычки зажимаются таким образом, чтобы узлы оставались свободными до образования поперечных рёбер.
Проверка прошивки (сшивки) и других видов механических соединений.
Такая проверка связана с определением номинальной и длительной прочности соединяемых поверхностей геосинтетических материалов.
Свойства усталости (деформация и длительная прочность). Перед выполнением испытаний устанавливаются степени нагрузки от краткосрочной (номинальной) прочности, например 80, 60, 40, 20%. Кривую «деформация – нагрузка» необходимо при этом начертить для каждого испытания до 5 лет или до полной потери прочности.
Особое значение приобретают испытания геосинтетических материалов для оценки несущей способности и технологических свойств. В немецкой системе норм к ним относятся следующие.
Определение силы продавливания материала специальным цилиндром.
Пробы отбираются в двух плоскостях (вдоль и поперёк), количество проб – не менее 5 для каждого направления. Натяжение при испытании пробы – круговое, диаметр – 150 мм, интенсивность подачи нагрузки – 60 ± 10 мм/мин. Кроме силы продавливания цилиндром, измеряются также свободный ход подачи штампа (цилиндра) до возникновения реакции материала и силы продавливания.
Реакция на нагрузку падения конуса (пирамиды) на пробу геосинтетического материала. Нагрузка представляет собой трёхгранную пирамиду с равными углами, массой 2500 г; высота падения – 500 мм; натяжение пробы материала – круговое, диаметр – 150 мм. Основанием пробы служит смесь глицерина и бетонита в соотношении 45:55. Количество испытываемых проб – 10.
Для каждого испытания необходимо зафиксировать: максимальную глубину проникания пирамиды, максимальную реакцию (силу) с материалом и без него, остаточную прочность при продавливании.
Повреждения при укладке. Предполагается некоторое моделирование условий строительства. Исследуемая искусственная площадка должна состоять из нижнего уплотнённого слоя грунта или грунта естественного основания.
Геосинтетический материал, предусмотренный для дальнейшего строительства, укладывается на подготовленный грунт и засыпается либо грунтом с проектной гранулометрией, либо дроблёным известняком размером 0-45 мм. Толщина этого слоя должна быть не менее 25 см или не менее требуемой толщины слоя для исследуемой технологии.
После укладки крупнообломочного материала поверх геосинтетического, распределения и уплотнения последний извлекается из конструкции и проверяется. Минимальная величина пробы – 1 м2. Перед последующими испытаниями описывается картина повреждений: количество дыр и проколов на 1 м2.
Повреждения следует классифицировать по величине, форме и другим возможным видам. В лаборатории определяются остаточная прочность по силе продавливания цилиндрическим штампом или при растяжении в разрывной машине, а также степень изменения номинальной прочности при растяжении.
Испытание на выдёргивание геосинтетического материала из грунтовой среды. Для этого используются сдвиговые каретки размером 300300 мм, геосинтетический материал (продукт) при двустороннем контакте с грунтом; ступенчатое приложение нагрузки в диапазоне от 10 до 200 кПа. Испытание осуществляется в стандартизированном грунте.
В процессе опыта строится диаграмма зависимости сдвиговой нагрузки при заданном напряжении от деформации. Определяется также сила выдёргивания.
Весьма существенными являются требования к определению гидравлических характеристик геосинтетических материалов, к которым относятся: эффективный диаметр пор (О90W, мм), водопроницаемость сквозь геосинтетическую поверхность (Кv, м/с), в том числе и в горизонтальной плоскости.
Кроме номенклатуры и требований к испытаниям, в немецких нормах содержатся указания по выбору и параметрам, согласно которым этот выбор и осуществляется для различных условий строительства.
В качестве критерия (или основы) для выбора геосинтетического материала того или иного типа (тканые, нетканые, геосетки, георешётки и т. п.).
прежде всего, должны быть установлены и определены ожидаемые нагрузки на «продукт». В связи с тем, что количество параметров достаточно велико, установлен их необходимый рейтинг с целью рационального выбора. Такой рейтинг или своеобразная классификация предназначена для стандартных (штатных) ситуаций и содержит средние величины для предполагаемого выбора. В других случаях, когда необходима повышенная надёжность, могут быть соответствующие отклонения.
При использовании такой классификации (или рейтинга) решающим для выбора материала является непосредственное определение расчётных параметров: важно – достаточно, чтобы граничные величины соблюдались;
менее важно – граничные величины должны соблюдаться; никакого влияния на выбор нет – не принимать во внимание.
Основные параметры, по которым осуществляется выбор материала, следующие: предел прочности при растяжении; деформативность; реакция на продавливание цилиндрическим штампом; реакция на пробивание конусом; реакция на длительную нагрузку; трение на контакте «грунт – продукт» или «продукт – продукт»; устойчивость к химическим воздействиям; устойчивость к атмосферным условиям; механическая эффективность фильтрации; водопроницаемость. Из числа перечисленных параметров остановимся только на некоторых из них.
Устойчивость к атмосферным условиям определяется остаточной прочностью при соответствующей нагрузке в течение шести месяцев свободного атмосферного воздействия, которые приняты в немецких нормах типичными для средней Европы.
Устойчивость к атмосферным условиям Класс остаточной прочности, % Класс остаточной прочности – это средняя величина остаточной прочности минус стандартное отклонение.
Защитой, причём наиболее оптимальной, является надёжное покрытие грунтом или другим дорожно-строительным материалом.
Механическая эффективность фильтрации. Считается достаточной, если эффективный диаметр пор находится в диапазоне 0,06 О90W 0,2 мм.
При других ситуациях и отклонениях эффективный диаметр должен быть 0,06 О90W 0,4 мм.
В нормативы, свод правил, рекомендации в обязательном порядке включены указания по оформлению договора: требования к геосинтетическим материалам, цель использования, объём строительства, объём и виды контроля, условия поставки. Немаловажное значение имеет гарантия качества.
Исследования на пригодность необходимы для доказательства пригодности того или иного материала согласно предусмотренной цели его использования в соответствии с требованиями строительного договора. Необходимо предъявить заказчику результаты исследования до передачи заказа.
Собственный контроль – исследования юридического лица, принимающего заказ, или по его поручению (например собственный контроль производителя), чтобы убедиться, соответствуют ли товарные характеристики «продукта» и готовый результат требованиям договора.
Контрольная проверка – это проверка заказчика, который осуществляет контроль на месте строительства в присутствии подрядчика. Заказчик или ктолибо по его поручению своевременно перед началом строительства отбирает пробы «продукта» в присутствии подрядчика. Количество проб зависит от занимаемой площади и устанавливается заказчиком.
Отечественная практика отстаёт в этом направлении довольно существенно. Нормативная база, хотя бы в рамках отдельного свода правил по использованию геосинтетических материалов для дорожного строительства, в настоящее время отсутствует. Поэтому в ближайшее время, возможно, встанет вопрос о принятии европейских норм (Еврокод) с учётом, конечно, особенностей грунтовых и климатических условий России.
Вместе с тем, нельзя не отметить, что в отечественной практике всё же есть определённые разрозненные документы, посвящённые отдельным конструктивным и технологическим решениям. К их числу относятся:
нормы по проектированию нефтепромысловых дорог в Западной Сибири, где был использован основной объём геосинтетических материалов, в частности нетканых;
методические рекомендации по строительству автомобильных дорог из грунтов повышенной влажности;
рекомендации по армированию дополнительных слоев из щебёночных материалов с помощью стеклосеток;
рекомендации по использованию базальтовых сеток для армирования асфальтобетонных покрытий;
руководство по укреплению конусов и откосов земляного полотна автомобильных дорог с использованием геосинтетических материалов и металлических сеток.
Нельзя здесь не отметить ряд документов, подготовленных и выпущенных Росдорнии в рамках бывшего Минавтодора РСФСР. К ним относятся ВСН 49-86, которые ко времени написания данного обзора перерабатываются, рекомендации по оптимальным конструкциям дорожных одежд с геосинтетическими прослойками, типовые решения по борьбе с пучинами.
Этот блок документов разработан для ремонта и содержания автомобильных дорог. В рамках сопровождения проектирования и строительства таких объектов, как реконструкция МКАД, третье транспортное кольцо, МКАД – Кашира, «Дон», «Крым» и ряд других, Союздорнии разработал и передал подрядчикам соответствующие рекомендации для обоснования конкретных проектных решений и новых технологий с использованием геосинтетических материалов различного типа (см. табл. 1).
На основе накопленной базы данных по геосинтетическим нетканым материалам, объёмным дренажным композитам Союздорпроект включил геосинтетические материалы в ряд своих Альбомов по типовым решениям, прежде всего связанных с земляным полотном, конструкциями укрепления откосов, дренажными сооружениями, которые действуют и по настоящее время.
Анализ объёма отечественных документов в дорожном деле, которые в той или иной степени связаны с использованием геосинтетики и геопластики, показывает, что в них в основном даны общие рекомендации по использованию в конструкциях, а также области применения.
Отсутствуют требования, обусловленные характером работы материала в конструкциях, особенно в различных средах дорожных сооружений. Недостаточно определены условия функционирования систем «грунт – геотекстильный материал», «асфальтобетон – геосинтетика (геопластика)».
Поскольку первоначальные отечественные документы базировались на необходимости и возможности применения российских материалов, таких, как Дорнит; Каменск-Шахтинского производства из расплава полиамида, Кемеровского производства, а также изготавливаемого в то время в Венгрии – Терфила, то практически все отечественные производители ориентировались на те требования и технические условия, которые были приняты для этих материалов.
Появились даже такие термины: типа Дорнит, а для импортных материалов – типа Бидим, что, безусловно, запутывало взаимоотношения между производителями и потребителями. Этот факт в достаточном объёме отражён в разработанных технических условиях на отечественные нетканые геосинтетические материалы.
Если рассмотреть блок нормативных документов, соответствующих требований к геосинтетике и геопластике, которые используют производители отечественных материалов, то он весьма скуден. Во-первых, отсутствуют требования к различным типам материалов, исходя из условий, расчетных схем их работы в конструкции при достижении предельных состояний, во-вторых, стандарты на методы испытаний существуют не на все виды, а, кроме того, они в достаточной степени устарели, поскольку вся «стандартная», если можно так выразиться, методология была привязана к другим отраслям, применявшим первоначально тканые и нетканые синтетические материалы. Эти отрасли не были напрямую связаны с дорожным строительством.
В связи с этим в последние годы производители стали ориентироваться на зарубежные требования в основном для сплошных геотекстилей и геосеток, а типичными документами, характеризующими выпускаемую продукцию в настоящее время, являются технические условия, которые сами производители составляют, согласовывая с каким-либо одним потребителем, предлагая свою продукцию согласно этим условиям всем остальным потребителям. Следует отметить, что до сих пор отсутствуют технические требования на поставку геосинтетики и геопластики.
Резюмируя краткий анализ состояния дел в области нормативнотехнической базы, необходимой при использовании геосинтетики и геопластики в дорожном строительстве, можно отметить следующее:
1. Зарубежный опыт представлен значительным объёмом документов, начиная со стандартов и кончая отдельными инструкциями. Имеются две группы стандартов и документов – американские и европейские, которые в настоящее время гармонизируются для Объединённой Европы.
На их основе выпускаются специальные каталоги по геосинтетике и геопластике. Отдельные фирмыизготовители различных материалов приводят в своих каталогах их характеристики, требования, области использования, а в некоторых случаях и методики расчётов.
2. Отечественная практика характеризуется фрагментарным объёмом и номенклатурой документов, которые недостаточно увязаны между собой, в большинстве случаев имеют давний срок издания и лишь в первом приближении могут послужить некоторой приблизительной основой для создания нормативно-технической базы.
Вместе с тем в настоящее время остро ощущается отсутствие нормативной базы в области потребления и производства геосинтетики и геопластики. Такая база, по мнению автора обзора, должна гибко войти в систему нормативных и методических документов дорожного хозяйства. Её разработка должна быть комплексной с участием как потребителей, так и производителей на основе следующих принципов:
создания общей классификации геосинтетики и геопластики для дорожного строительства с разграничением областей применения и использования 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 расчётных данных;
подготовки стандартов и методов на различные виды испытаний геосинтетики и геопластики согласно существующим требованиям с последующим созданием технических условий для их производства;
разработки документов нормативного, инструктивного и методического характера, определяющих технические и технологические принципы работы геосинтетики и геопластики в дорожных конструкциях;
создания типовых проектных решений с использованием геосинтетики и геопластики;
подготовки специальных документов, определяющих условия поставки потребителям отечественных и зарубежных материалов;
объединения всех указанных (и не указанных, т. е. ещё не учтённых) позиций в общую систему, гибко согласующуюся с нормативными документами потребителей и производителей;
на основе единой нормативно-технической базы создания системы сертификации отечественных и зарубежных материалов.
1.4. Геотекстиль «Геоком». Области применения, характеристики Одним из наиболее распространённых геосинтетических материалов, используемых в дорожном строительстве в условиях Крайнего Севера, является геотекстиль «Геоком», производитель – акционерное общество «Комитекс»
(г. Сыктывкар).
Состав материала: геотекстиль «Геоком» изготовлен из высококачественных полиэфирных волокон иглопробивным способом. Некоторые разновидности дополнительно укреплены с помощью высокотемпературного воздействия (термоукрепление).
Функции: основными функциями геотекстиля «Геоком» являются укрепление грунтов, разделение слоёв сложных строительных конструкций, дренирование и фильтрование жидкостей.
Сферы применения геотекстиля «Геоком»:
укрепление откосов и склонов, защита от ветряной и водяной эрозии;
предохранение от засорения дренажных сооружений траншейного типа;
строительство пластовых дренажных систем;
укрепление уплотнённых грунтов в условиях повышенной влажности;
строительство автомобильных и путей ж/д сообщения, включая временные дороги на слабых грунтах (используется в качестве армирующего и дренажного слоя одновременно);
возведение укрепляющих сооружений подтопляемых откосов – применяется в виде обратного фильтра;
положенный под слой железобетонных плит «Геоком» предотвращает вымывание грунта через швы;
«Геоком» обеспечивает работу строительной спецтехники на слабых и неустойчивых почвах;
используется при строительных работах в условиях вечной мерзлоты;
надёжный прокладочный материал, служит строительству балластных утяжелителей трубопроводов, в том числе подземных;
усиленные термоскреплением виды геотекстиля «Геоком» востребованы как технологическая прослойка, разделяющая конструктивные слои различных сред в строительных работах.
Свойства геотекстиля «Геоком»:
прочность, долгий срок службы;
невосприимчивость к воздействию агрессивных сред (щелочей и кислот);
устойчивость к биологическим неблагоприятным факторам (гниению, порче плесенью и грибком, грызунами, корнями деревьев и т. п.);
широкий диапазон эксплуатационных температур;
не нуждается в обслуживании и ремонте;
устойчивость к воздействию вибрации;
равномерность распределения исходного материала, высокая однородность, одинаковые физические показатели в любой точке приложения;
устойчивость к механическим повреждениям при укладке и в процессе эксплуатации;
отличные фильтрационные показатели, противодействие заиливанию;
стойкость к ультрафиолетовому излучению и воздействию вибрации;
экологическая чистота, возможность вторичного использования после проведения регенерации.
Таблица 3 – Область применения марок геотекстиля «Геоком»
– защита от кольматации дренажных конструкций траншейного «Геоком» Д- «Геоком» Д- – разделительная прослойка в различных грунтовых средах;
в качестве технологической и армирующей прослойки при – защита от кольматации дренажных конструкций различного – армодренирующая прослойка при строительстве временных «Геоком» Д-330 дорог на слабых основаниях;
«Геоком» Д-360 – обратный фильтр в конструкциях укрепления подтопляемых – прослойка под дорожным покрытием из сборных железобетонных плит для предотвращения вымывания грунта через швы, а также при использовании мёрзлых комков грунтов – В землянных сооружениях при использовании мёрзлых комков грунтов;
– армодренирующая прослойка для обеспечения устойчивости слабых оснований при работе построечного транспорта;
– обратный фильтр в конструкциях укрепления подтопляемых «Геоком» Д- «Геоком» Д- – прослойка под дорожным покрытием из сборных железобетонных плит для предотвращения вымывания грунта через швы, а также при строительстве в условиях вечной мерзлоты;
– в качестве прокладочного материала под все виды утяжителей газопровода и при установке металлических поясов – Прослойка под дорожным покрытием из сборных железобетонных плит для предотвращения вымывания грунта через «Геоком» Д-600 швы, а также при строительстве в условиях вечной мерзлоты;
– прокладочный материал под все виды утяжителей газопровода и при установке металлических поясов – Изготовление конструкций балластировки грунтом системы подземных газопроводов, прокладываемых в различных грунГеоком» Б- «Геоком» Б- – прокладочный материал под все виды утяжителей газопровода и при установке металлических поясов Геотекстиль иглопробивной термоскреплённый – Прослойка для разделения конструктивных слоев в различГеоком» ДТ-160 ных грунтовых средах;
«Геоком» ДТ-250 – технологическая прослойка для обеспечения уплотнения – Прослойка для обеспечения работы технологического транспорта при строительстве дорог на слабых основаниях;
«Геоком» ДТ-360 – прослойка под дорожным покрытием из сборных железобетонных плит для предотвращения вымывания грунта через швы, а также при строительстве в условиях вечной мерзлоты Таблица 4 – Технические характеристики геотекстиля «Геоком»
