Концепция укрепления грунта

Некоторые технологии и материалы, в настоящее время активно используемые в современном дорожном строительстве, имеют древнюю историю. Например, концепция укрепления грунта… Это сейчас на строгом техническом языке говорят, что существует метод укрепления грунтов и оснований при помощи материалов со сравнительно «высокими прочностными и деформативными характеристиками». А в Библии, например, есть такое упоминание об улучшении свойств глины для изготовления кирпичей: «Фараон дал такие приказания надсмотрщикам и своим писарям: “Вы не будете больше давать солому для производства кирпичей, как делали это раньше. Они сами будут доставать ее”». Таким образом, важная задача, позволяющая справляться с разрушительными влияниями процессов эрозии, ставилась еще перед древними строителями.

В настоящее время эта задача почти решена, а материалы, при помощи которых ведется укрепление грунтов и оснований, с каждым днем становятся все совершеннее и разнообразнее.

Кстати, термин «армированный грунт» был введен Видалем, развившим концепцию Казагранде. Именно Казагранде указал первым на то, что природные элементы (тростник, солому, ветки деревьев и кустарников) можно заменить листовыми материалами, имеющими высокую прочность на растяжение.

А дальше слово было уже за химией. Последнее десятилетие привело к появлению новых материалов, характеризующихся высокими эксплуатационными характеристиками — и в отношении механического сопротивления, и в отношении срока службы. Эти материалы получили общее название — геосинтетические — и стали широко применяться в дорожно-транспортном строительстве, особенно в сложных природно-климатических условиях, в которых работают нефтяники и газовики.

Что касается конструкций дорожных одежд, то они должны быть такими, чтобы, с одной стороны, увеличивать прочность, а с другой — компенсировать некачественное уплотнение грунтов земляного полотна, изменение их деформационных и прочностных характеристик в период эксплуатации автомобильных дорог. Роль геосинтетических материалов в устройстве конструкций дорожных одежд и земляного полотна заключается в том, что эти материалы могут выполнять функции арматуры, дренажа или фильтра.

Без качественного и прочного основания покрытие любой толщины не гарантирует хорошего транспортно-эксплуатационное состояния дороги.

Одним из наиболее эффективных путей повышения прочности и долговечности дорожных одежд может служить армирование несущего слоя основания из щебня. Армирование щебня позволяет значительно улучшить качество его уплотнения в ходе строительства.

Армирующий эффект основан на способности синтетического материала воспринимать растягивающие напряжения, работая совместно с грунтовым массивом земляного полотна, слоями дорожной одежды (щебень, песок и др.), поскольку грунт и слои дорожной одежды практически не обладают прочностью при растяжении. Совместная работа прослойки с грунтом земляного полотна и слабосвязными слоями дорожной одежды является главной в процессе перераспределения напряжений в основании от временной нагрузки и собственного веса насыпи.

На практике эффект перераспределения напряжений в основании неоднократно подтверждался уменьшением колейности и снижением осадка насыпи на заболоченных участках местности.

Широкая популярность геосинтетических материалов у дорожных строителей объясняется высокими физико-механическими характеристиками материалов: прочностью, устойчивостью к воздействию климатических и гидрогеологических факторов, долговечностью, экологической безопасностью. Геосинтетика служит от 40 до 120 лет при условии, если материалы были своевременно защищены от воздействия солнечной радиации и не повреждены во время транспортировки и проведения работ.

Для изготовления геосинтетических материалов в качестве исходного сырья используют синтетические полимеры, придающие геосинтетике водо- и морозостойкость, коррозийную устойчивость, малый вес и высокую прочность на растяжение.

В России, например, геосинтетические материалы производятся методом экструзии. Материалы, произведенные этим же методом в странах Европы, прочно зарекомендовали себя как за рубежом, так и на российском рынке. Теперь и отечественная продукция ни в чем не уступает своим заграничным аналогам и в то же время имеет преимущества для российских потребителей — цена, сроки поставки, отсутствие проблем с таможенным оформлением, гарантированная помощь на местах строительства в процессе применения и мн. др. В настоящий момент производится широкая гамма материалов, но уже с нашими русскими корнями в названиях! Среди них — геосетки двойного ориентирования, геосетки моноориентированные (одноосные), дренажный композит, а также объемные георешетки.

В нашей стране приведенная ниже классификация геосинтетических материалов находится в стадии разработки. В качестве классификационных признаков выбраны вид исходного сырья и способ изготовления.

Сплошные геотекстильные материалы — водопроницаемые нетканые, тканые, плетеные и композиционные.

Тканые сплошные геотекстильные материалы состоят из нитей, имеющих взаимно перпендикулярное направление, и различаются между собой видом волокна, числом нитей на единицу площади, а также видом плетения (холстовое плетение, панамское, диагональное и др.).

Нетканые материалы изготавливаются путем наложения волокон друг на друга. В целях их упрочнения используются следующие способы: механический (например, сшивание), адгезивный (при помощи связующих материалов), когезивный (например, путем термического воздействия).

Плетеные (вязаные) сплошные материалы состоят из одной или нескольких волоконных композиций, соединенных друг с другом специальной волоконной системой.

Георешетки — изделия, изготовленные из синтетических волокон, пластмассы, стекловолокна и других материалов, представляющих собой плоские структуры с различными узловыми соединениями и величиной ячеек 10 мм и более.

Перфорированные георешетки изготавливаются из синтетических рулонных материалов, которые первоначально перфорируются и вытягиваются в одном или двух направлениях (вдоль и поперек). В результате вытягивания молекулы полимеров ориентируются в направлении растяжения. Тем самым повышается прочность по направлению растяжения и, соответственно, уменьшается их относительное удлинение.

Также существую тканые геосетки (с ячейками размером более 10 мм); слоистые геосетки, геосоты (объемные геоструктуры с различными узловыми соединениями и величиной ячеек 10 мм и более), композиционные материалы, геомембраны (сплошные непроницаемые рулонные материалы толщиной от 0,5 до 5 мм — применяются в основном для создания гидроизолирующих прослоек); дискретные элементы, геоконтейнеры, геоматы, габионы, геотубы.

Таким образом, геосинтетические материалы — это достаточно большая группа полимерных материалов, предназначенных для улучшения физических, механических и гидравлических характеристик грунтов. Зачастую геосинтетика обеспечивает един ственно возможное решение при строительстве автомобильных и железных дорог, дамб, плотин, мостов и других искусственных сооружений. Использование этих материалов сокращает объемы и сроки земляных работ, помогая качественно реализовать тот или иной проект.

Надо отметить, что благодаря модельным и натурным экспериментальным исследованиям, которые были проведены специалистами кафедры «Аэродромы и дороги (основания и фундаменты)» Военного инженерно-технического университета, удалось сделать некоторые выводы в пользу синтетических георешеток. Целью этих исследований было определение эффективности армирования нежестких дорожных одежд такими материалами. На экспериментальных участках устраивалась неармированная дорожная одежда и одежда, армированная георешетками.

На основе полученных данных строился график зависимости вертикального перемещения штампа от действующего давления, определялись модули деформации конструкций на каждой ступени нагрузки и модули упругости конструкций на каждой ступени разгрузки, а также соотношения упругих и общих деформаций.

В результате всех проведенных экспериментов учеными был сделан следующий вывод: «Полипропиленовые двухосные георешетки, безусловно, являются перспективными строительными материалами, применение которых обеспечивают высокий уровень конструктивных решений, технологии строительства, культуры производства, выполнения экологических требований к сооружаемым объектам, а также прочность и надежность дорожных конструкций. Практически исключается проникновение крупнозернистого материала в нижележащие слои.

При действии кратковременных нагрузок снижается величина сдвигающих напряжений в подстилающем грунте или слабосвязанных слоях основания. При действии многократных кратко временных нагрузок динамика накопления остаточных деформаций армированных конструкций в большей степени соответствует логарифмическому закону, нежели динамика накопления деформаций неармированных конструкций. Широко применяемые в конструкциях дорожных одежд слои из зернистых материалов, дискретность структуры которых в действующей методике не учитывается, при армировании георешетками приближаются по своим свойствам к сплошным телам.

Таким образом, работа армированных конструкций в большей степени соответствует той расчетной схеме дорожной конструкции, которая применяется в действующей методике расчета нежестких дорожных одежд. Срок службы оснований дорожных одежд автомобильных дорог, армированных георешетками, может быть существенно увеличен (на 40–60%) по сравнению со сроком службы традиционных оснований и дорожных конструкций в целом».

Армирование слоя щебня синтетическими георешетками способствует увеличению как модулей деформации, так и отношений упругих деформаций к общим деформациям конструкций, что значительно снижает величину и интенсивность накопления остаточных деформаций конструкций и, соответственно, увеличивает прочность дорожных конструкций. Поэтому на участках автодороги с дорожной одеждой, армированной георешетками, деформации по форме чаши прогиба имеют плавные очертания, что свидетельствует о значительно большей распределяющей способности дорожной одежды за счет включения в работу георешетки.

Таким образом, армирование оснований нежестких дорожных одежд двухосными синтетическими георешетками весьма эффективно и перспективно. А особенно отрадно то, что теперь и в России налажено и успешно развивается производство таких материалов, широкое и обоснованное использование которых, несомненно, будет сопровождаться постепенным вытеснением импортных аналогов.

«Квартира.Ру» строит новый район.

Проблема подготовки строительных кадров: вопросы есть, ответов нет.

Год две тысячи восьмой с «Техэкспертом» — золотой!.

«Techstroyinvest»: new technologies for restoration work.

Белый, надежный, красивый.

«СПЕЦГЕОСТРОЙ» справится с любой работой.

Паромная переправа успешно функционирует.

Главная Публикации