|
При строительстве транспортных магистралей, взлетно-посадочных полос, гидротехнических сооружений часто приходится решать вопросы повышения несущей способности грунта или покрытия, укрепления оснований и склонов, особенно на слабых грунтах. Перспективным решением данной проблемы является использование геосинтетиков, которые за рубежом применяются уже более 30 лет.
Геосинтетики, произведенные компанией HUESKER Synthetic GmbH & Co. (Германия), хорошо зарекомендовали себя во всем мире и позволяют решать многие проблемы строительства и эксплуатации транспортных магистралей:
- предотвращают образование трещин в дорожном покрытии;
- повышают несущую способность грунтов при строительстве дорог;
- способствуют укреплению насыпей и откосов при строительстве на слабых грунтах.
Асфальтобетон прочно вошел в практику дорожного строительства как недорогой и долговечный материал. При эксплуатации нового асфальтобетонного покрытия, уложенного на старые слои, могут появляться отраженные трещины, вызванные повреждениями в нижних слоях.
Трещины такого типа обусловлены как воздействием перепадов температуры, так и интенсивным дорожным движением. В асфальтобетоне, уложенном на бетонные плиты, отраженные трещины появляются в результате горизонтального перемещения отдельных плит при суточном и сезонном циклах нагревания и охлаждения (рис. 1а).
Нагрузка на асфальтобетон при движении транспортных средств может приводить к возникновению сдвиговых напряжений, величина которых зависит от толщины верхнего слоя асфальтобетона, несущей способности подстилающего основания и профилей краев всех слоев трещины (рис. 1б).
Использование гибкой армирующей сетки HaTelit® позволяет задержать, а в некоторых случаях и предотвратить появление таких повреждений в асфальтобетонных покрытиях.
Сетки HaTelit® производятся фирмой HUESKER Synthetic GmbH & Co. из волокон полиэстера, соединенных между собой с образованием крупных ячеек. Полиэстер имеет механические характеристики и модуль упругости, близкие к аналогичным характеристикам асфальтобетона. Для лучшего сцепления с асфальтобетоном сетки покрывают битумом, что улучшает способность воспринимать и перераспределять растягивающие напряжения.
В настоящее время фирма выпускает несколько стандартных типов сеток, из которых наибольшее распространение получили сетки HaTelit® 40/17 и HaTelit® С40/17 (табл. 1). Сетка HaTelit® С40/17 имеет с одной стороны прикрепленное легкое нетканое полотно, которое облегчает укладку и обеспечивает беспрепятственную связь между слоями асфальтобетонного покрытия (рис. 2).
Обычно асфальтобетонные покрытия характеризуются невысоким показателем прочности при растяжении. Армирующие сетки HaTelit® увеличивают прочность при растяжении, воспринимают значительную часть горизонтальных растягивающих напряжений и равномерно распределяют ее на большую площадь.
Таблица 1.
| Показатель |
HaTelit C 40/17 |
HaTelit 40/17 |
| Масса, 1м.кв. г. |
330 |
240 |
| Предельная прочность при растяжении, кН/м |
продольно 50/поперечно 50 |
| Удлинение при разрыве, % |
продольно 12/поперечно 12 |
продольно 12/поперечно 14 |
| Прочность при 3%-ном удлинении, % |
продольно 12/поперечно 12 |
продольно 12/поперечно 10 |
| Устойчивость к высоким температурам, С(град) |
не более 190 |
Геосетки HaTelit® широко используются при строительстве автодорог, взлетно-посадочных полос, гидротехнических сооружений и др. В России геосетки HaTelit® применялись при реконструкции МКАД, аэродромов Внуково, Домодедово (Москва) и др.
При ремонте дорожного полотна возможно армирование как по всей площади, так и локально по предполагаемым источникам трещин, например по швам плит, лежащих в основании покрытия, и по сопряжению старого и нового полотна. (рис. 3).
Следствием неармированного уширения проезжей части обычно является возникновение одной или нескольких трещин в зоне стыковки старого и нового покрытия. Возникновение трещин можно предотвратить армированием зоны стыка (рис. 4).
Участки покрытий, имеющих разрушения (трещины, выколы и др.), после ремонта являются зонами возможного образования трещин. Риск возникновения трещин снижается при армировании этих зон геосеткой HaTelit®.
Трещины в дорожном покрытии могут возникать вследствие частичного вскрытия дорожного полотна для ремонта и прокладки инженерных коммуникаций. Применение геосетки предотвращает или уменьшает возможность возникновения таких трещин (рис. 5).
Усиление бетонных взлетно-посадочных полос или автомобильных дорог обычно производится слоем асфальтобетона. Различие коэффициентов термического расширения бетона и асфальтобетона приводит к появлению трещин, избежать образования которых можно применением геосетки HaTelit® (рис. 6).
Геосетки распределяют высокие нагрузки автодорог, что снижает колееобразование. Армированное покрытие выдерживает более высокие динамические нагрузки и эффективно противостоит развитию усталостных деформаций.
Геосетки HaTelit® используются в мировой практике уже более 20 лет в условиях холодного, умеренного и жаркого климата. Опыт их применения подтверждает увеличение срока службы асфальтобетонного покрытия и межремонтного интервала в 3-4 раза.
При строительстве дорог на слабых грунтах или устройстве пологих склонов насыпей одним из наиболее эффективных способов повышения несущей способности является применение георешеток Fortrac®.
Основным принципом такого рода укрепления является передача напряжений от грунта на георешетки, имеющие высокую прочность растяжения при малых деформациях.
Георешетки Fortrac® представляют специально сотканные структуры из высокомодульных полиэстерных волокон, покрытых дополнительным защитным слоем поливинилхлорида.
Материалы обладают высокой химической и биологической стойкостью, а ПВХ-покрытие предохраняет их от УФ-излучения и механических повреждений.
Для сооружения крутых откосов необходимы либо высококачественный грунт, либо сооружение горизонтальных армирующих слоев, предотвращающих его сползание. Применение армирующего материала Fortrac® позволяет возводить вертикальные многометровые стенки (рис. 7).
При укреплении откосов георешетка связывает грунт с одной стороны с грунтом с другой стороны (рис. 8). Уплотнение соединения делает конструкцию более прочной. Решетка, уложенная в толще несвязанного грунта в направлении возможного сдвига, воспринимает напряжение и распределяет его по всему объему грунта, увеличивая устойчивость к оползням.
Толщина основания дороги зависит от воспринимаемых транспортных нагрузок, несущей способности и морозостойкости грунта. Чем слабее грунт, тем толще должно быть основание. В армированных насыпях георешетки повышают несущую способность подстилающего грунта путем поглощения горизонтальных напряжений, возникающих в основании, что позволяет уменьшить толщину последнего.
В конструкциях дорог на свайных основаниях (несущих опорах) мягкие слои грунта не должны подвергаться нагрузкам. Поэтому применение георешетки Fortrac® позволяет передавать нагрузки на несущие опоры.
Очень крутые откосы, армированные георешеткой Fortrac®, хорошо выдерживают различные нагрузки благодаря высокой гибкости (рис. 9). Наружная оболочка конструкции может быть сделана из армирующих слоев с покрытием, которое в дальнейшем подлежит озеленению. В некоторых случаях георешетки могут бетонироваться.
Тенденция переноса промышленных объектов из исторических центров городов на окраины в последнее время представляет особый интерес. Такие территории, как правило, имеют хорошее транспортное сообщение и другие преимущества. Но для последующей застройки освобожденных территорий необходима подготовка грунта - устройство дренажа и повышение несущей способности для нового строительства.
В этом случае несущую функцию выполняет георешетка Fortrac®, которая при правильном расположении может распределять нагрузки и создавать эффект противоскользящего армирующего слоя поверх гидроизоляции (рис. 10).
Причиной возникновения прогибов дорожного полотна, возникающего иногда после многолетней эксплуатации, могут быть необнаруженные полости, приводящие к значительным потерям. Такие разрушения обусловливаются дефектами трубопроводов, наличием карстовых областей, зон старых горных разработок и др. Возникновение разрушений можно предупредить применением георешетки Fortrac®. При необходимости систему можно оснастить электронными контрольными и сигнальными устройствами.
 Георешетки Fortrac® нашли применение во всем мире. В России с их использованием построены участки переменной жесткости на подъездах к мостам Октябрьской железной дороги.
При проведении земляных работ с армированием грунта при небольших допустимых деформациях эффективно применение геотекстиля Stabilenka® (продукция фирмы HUESKER Synthetic GmbH & Co.) . Насыпи на таких грунтах, как глина, торф, при высокой скорости строительства и недостаточной устойчивости грунта к оползням отличаются пониженной несущей способностью. Применение геотекстиля Stabilenka®, имеющего высокую прочность при растяжении, приводит к образованию сложной стабильной конструкции (рис. 11).
Геотекстиль Stabilenka® представляет собой ткань из полиэстера в продольном направлении (основа) и полиамида или полиэстера в поперечном направлении (утьк). Материал обладает высокой прочностью при растяжении, выдерживает высокие растягивающие нагрузки при незначительном относительном удлинении и эффективен при необходимости армирования грунта при небольших допустимых деформациях. Существует девять стандартных типов материала с различными значениями прочности при растяжении до 1000 кН/м в продольном направлении (рис. 12). Материал может быть использован при строительстве дорог, укрепления свалок и др.
Геотекстиль Stabilenka® можно укладывать между грунтом и заполнителем насыпи. При этом несущая способность грунта значительно повышается и достигается необходимая прочность при сдвиге.
В гидротехническом строительстве при сооружении дамб, волнорезов и пристаней геотекстиль Stabilenka® может быть использован в виде армирующих матов.
Геотекстиль Stabilenka® нашел применение в России для армирования насыпей и откосов дороги на слабых основаниях при строительстве третьего транспортного кольца в Москве, развязок МКАД, насыпей мостов в г. Туле и Якутии.
Строительство дорог с применением геосинтетических материалов фирмы HUESKER Synthetic GmbH & Co. предотвращает возникновение аварийных ситуаций, повышает срок безремонтной эксплуатации сооружений, сокращает расходы на строительство транспортных магистралей.
Статья напечатана в журнале
"Строительные материалы"
в N12 (декабрь 2000г.)
|
|
