Современное производство и технологии применения геосинтетических материалов в дорожном строительстве

Дорожные конструкции являются неотъемлемой частью градостроения, формирующих совместно с природными компонентами среду общественной жизнедеятельности на различных территориальных уровнях. Необходимость повышения качества жизни населения требует внедрения современных технологий и материалов в дорожное строительство, что определяет актуальность исследований в данной области.

Целью работы является систематизация данных по современному производству и технологиям применения геосинтетических материалов (ГМ) в конструкциях дорожных одежд новых и реконструируемых территорий.

Возведение дорожных одежд возможно как на новых, так и на реконструируемых территориях. Для оптимизации дорожных конструкций, исключения ряда строительных операций по выемке, замене грунта и укреплению основания традиционными методами, и в целом для решения проблемы устройства дорожных одежд на слабых основаниях в данной работе предлагается применение ГМ .

В целом ГМ представляют собой класс строительных материалов, обычно синтетического происхождения, на основе органического или неорганического сырья. Материалы поставляются в рулонах, блоках и другом компактном виде. Предназначены для создания дополнительных прослоек (слоев), которые могут быть армирующими, дренирующими, защитными, фильтрующими, гидроизолирующими и теплоизолирующими. Используются в транспортном, гидротехническом и гражданском строительстве. Класс ГМ включает ряд групп, представленных на рисунке.

Группы геосинтетических материалов

Рисунок - Современное производство ГМ по группам

(составлено по данным [2]).

Согласно рисунку группы ГМ различаются по составу, внешнему виду, способу производства и назначению. Можно отметить, что данные материалы поставляются в удобной форме для транспортировки и использования (блоки, рулоны, плиты). Существует возможность регулирования свойств ГМ в условиях заводского изготовления за счет создания дополнительных прослоек в их составе, что обеспечивает требуемое качество и минимизирует затраты в местах выполнения строительных работ. Различия сырья, материалов, технологий получения и способов укладки ГМ определили широкий диапазон сфер и направлений их применения как при строительстве дорог, дренажных систем и тоннелей, так и при обустройстве складских площадей, инверсионных кровель, парковочных зон, нефтегазовом строительстве и полигонах ТБО.

В различных строительных отраслях ГМ решают задачи армирования; противоэрозионной защиты почв; разделения прилегающих слоев (грунта, материалов и т.д.); усиления дренажных качеств (водоотвод, препятствие засорению частицами грунта); очистки сточных вод; защиты композитных материалов и гидроизоляции от повреждений, а стен и фундамента от влаги; - обустройства зеленых и инверсионных кровель; укрепления конструкций дамб и плотин, а также склонов, грунтов, берегов, откосов и др.; создания песчаных пляжей; ограничения роста сорных растений; защиты пешеходных дорожек от корневых систем; устроения свайной гибкой фактуры и ростверков; усиления несущей способности откосов, стеновых конструкции, грунта [1].

Несмотря на широкий диапазон применения ГМ, их использование связано с выполнением ряда основных функций, например, разделения, осушения, фильтраций, защиты от эрозии и армирования.

Процесс разделения грунтов, отличающихся по составу и состоянию, для устранения их перемешивания (особенно при строительстве) происходит за счет геозащиты и обеспечения неизменности толщины конструктивных слоёв в условиях эксплуатации. Разделение необходимо при возведении земляных полотен на слабых естественных основаниях, а также в глинистых переувлажнённых грунтах при формировании рабочего слоя выемок и дополнительных слоёв дорожных одежд.

Функция фильтрации направлена на отвод и осушение грунтовых и поверхностных вод от конструктивных элементов дорожных одежд и земляного полотна. Дренирование или осушение предполагает применение ГМ в составе антикольматационных фильтров вертикальных и горизонтальных дренажей в оползневых структурах и выемках. Процесс защиты от эрозии (воздействия ветра и воды) предполагает укрепление плоских и наклонных поверхностей грунтовых сооружений на автодорогах и может совмещаться с дренированием поверхностных слоёв откосных дренажей.

Армирующая функция ГМ используется для усиления оснований земляных сооружений и покрытий, в том числе асфальтобетонных, при их строительстве, ремонте и реконструкции. Армирование также используется для защиты уплотняемых слоёв от механических повреждений со стороны уплотняющих или построечных транспортных средств, что особенно важно для недоуплотнённых или слабых естественных оснований.

Технологии дорожного строительства по устройству земляного полотна, устройству оснований и покрытий из щебня (гравия), песка, песчано-гравийных и песчано-щебеночных смесей при армировании ГМ требуют следующих изменений укладки дорожных одежд, по сравнению с дорогами без ГМ:

• 1.    В традиционные технологии, при использовании прослоек из ГМ, вводятся операции подготовки грунта под прослойкой; транспортирования, распределения по участку ГМ, укладки и соединения путем сшивания или сварки полотен (при необходимости); отсыпки на прослойку ГМ следующего слоя и его распределения и уплотнения.

• 2.    Подготовка подстилающего грунта заключается в профилировании и уплотнении поверхности. Коэффициент уплотнения должен соответствовать нормативам, на поверхности исключаются неровности более 5 см.

• 3.    Рулоны ГМ поступают на место работ перед укладкой и распределяются по длине участка через промежутки, соответствующие длине полотна в рулоне. Требуется площадка складирования и подготовки рулонов ГМ, а при необходимости, временные подъездные пути.

• 4.    Укладку ГМ проводят вдоль или поперек направления оси насыпи. Продольная укладка предпочтительна по технологичности, но приводит к возникновению разной прочности полотен по ширине насыпи, что недопустимо при устройстве армирующих ГМ на слабом основании.

• 5.    При укладке ГМ для создания защитных прослоек вдоль земляного полотна осуществляют раскатку рулонов, разравнивание полотна и крепление к грунту анкерами через 10-15 м (при устройстве ГМ на слабом основании через 1,5-2,0 м). ГМ укладывают с нахлестом не менее 0,2 м и соединяют сшиванием (при необходимости). На слабых грунтах нахлест увеличивают до 0,3-0,5 м.

• 6.    Перед отсыпкой грунта визуальным осмотром и фиксацией сплошности проверяют качество выполненных работ по п. 1-5.

• 7.    Отсыпку следующего слоя на ГМ проводят способом «от себя», без заезда строительных машин на полотно, так, чтобы геосинтетик менее 6 ч подвергался воздействию дневного света. Толщина отсыпаемого слоя не

Подготовка может не проводиться при использовании прослойки из ГМ в основании насыпи, представленной слабыми грунтами, если нет опасности повреждения геосинтетиков. Глубокие ямы и колеи засыпают грунтом и планируют бульдозером или автогрейдером. Растения спиливают или вырубают вровень с поверхностью, при этом их корчевание можно исключить. Если в ходе работ на участке наблюдаются поверхностные воды, то применяют песчаный слой.

менее 15 см, а на слабом основании – не менее 20 см при разовом транспортном пропуске. Разравнивание отсыпаемого материала проводят бульдозером не менее чем за три прохода, затем осуществляют уплотнение верхнего слоя до коэффициента уплотнения согласно проектным значениям [3].

Таким образом, систематизировано состояние современного производства, многообразия направлений применения ГМ в связи с их функциями фильтрации, разделения, армирования, гидроизоляции, укрепления слабых грунтов и др. Показана возможность использования изучаемых материалов в различных сферах. Однако, наиболее важным является применение ГМ в конструкциях дорожных одежд, в связи с тем, что качество дорожных покрытий, как элемент транспортной инфраструктуры, является одной из составляющих качества жизни населения.