Главная | Библиотека | Статьи | Применение инновационных материалов при укреплении конструкций дорожных одежд

Применение инновационных материалов при укреплении конструкций дорожных одежд

Качество дорожных покрытий определяет уровень комфорта пользования дорогами. Особенно важно это для городов, где концентрируются все грузопассажирские потоки. Долгий срок службы и ровность асфальтобетонного покрытия можно обеспечить лишь используя при строительстве современные технологии и материалы высокого качества. В ходе строительства или реконструкции автомобильной дороги важным вопросом является повышение надежности земляного полотна. С учетом того, что в России преобладают территории со слабыми грунтами, первоочередной проблемой становится обеспечение требуемых прочностных характеристик при снижении сроков и стоимости работ.

Мы хотим поделиться с вами своим опытом решения данной проблемы и кратко рассказать о двух геосинтетических материалах, выпускаемых группой компанией «МИАКОМ», которые позволят существенно повысить эффективность дорожного строительства и долговечность дорожных конструкций без увеличения их материалоёмкости, трудо- и энергозатрат.

Применение двухосной геосетки ГЕО ДС® в конструкциях дорожной одежды

Основная функция георешеток ГЕО ДС® состоит в укреплении несвязных слоев дорожных одежд, перераспределении напряжений в конструкции со снижением их уровня в грунте рабочего слоя земляного полотна. В процессе заполнения ячеек двуосной георешетки инертным материалом с последующим его уплотнением частицы материала надежно фиксируются в ячейках конструкци, создавая эффект так называемой «механической стабилизации».

Двухосная георешётка ГЕО ДС® отличается высокой жесткостью, что гарантирует высокую устойчивость основания к большим нагрузкам при достаточно малых деформациях.

Области применения двухосных георешёток ГЕО ДС®

• Усиление конструкции дорожных одежд постоянных и временных автомобиьных дорог
• Усиление конструкции дорожных одежд производственных и технологических дорог и проездов (при строительстве объектов нефтегазового комплекса, горнодобывающей и лесодобывающей отраслей и т.п.)
• Усиление оснований железнодорожных насыпей
• Усиление конструкций дорожных одежд площадок под высокие постоянные нагрузки (логистические терминалы, аэропорты, контейнерные площадки, зоны выполнения погрузо-разгрузочных работ)
• Устройство искусственных оснований под промышленные полы
• Устройство искусственных оснований при строительстве и рекультивации полигонов ТБО

Армированные двухосными георешётками ГЕО ДС® дорожные конструкции благодаря повышенным прочностным и эксплуатационным характеристикам обусловливают:

• невозможность взаимопроникновения слабосвязных слоев дорожной одежды;
• возможность использования местных строительных материалов, не удовлетворяющих некоторым требованиям ведущегося строительства;
• уменьшение объемов земляных работ;
• уменьшение толщины конструктивных слоев дорожных одежд;
• улучшение «работы» дорожной конструкции под действием динамических нагрузок;
• уменьшение колееобразования;
• снижение динамики накопления и уровня остаточных деформаций (в т.ч. от морозного пучения).

Перечисленные преимущества использования георешёток для усиления дорожных конструкций, обеспечивая эксплуатационную надежность возводимых дорожных сооружений, позволяют:

• ускорить производство земляных работ в сложных гидрогеологических условиях;
• повысить технологичность и качество строительных работ;
• существенно снизить затраты на строительство и поддержание дорог.

Конструкции площадок под высокие нагрузки

Рис.1 Дорожная конструкция на многопрофильном перегрузочном комплексе «ЮГ-2» в порту Усть-Луга

Рис.2 Дорожная конструкция на морском контейнерном терминале ЗАО «Четвертая стивидорная компания»

Главная проблема, возникшая при проектировании конструкций площадок и дорог на территории терминала – слабая несущая способность намывных оснований на территории строительства. В качестве покрытия для площадок были выбраны искусственные камни мощения как наиболее ремонтопригодное покрытие. В процессе проектирования были проведены расчеты конструкций и материалов на прочность, в том числе с применением георешётки ГЕО ДС®.

Результаты проведенных расчетов показали, что армирование оснований конструкций с покрытием из мелкоштучных элементов георешёткой ГЕО ДС® позволяет значительно увеличить распределяющую способность искусственных камней мощения, что приводит к уменьшению деформаций и напряжений, повышению прочности и долговечности конструкций, а, следовательно, экономии строительных материалов.

Расчеты монолитного покрытия выполнялись на воздействие вертикальных нагрузок от установленных в ярусы контейнеров и на нагрузку от контейнерного фронтального погрузчика как на максимальные из нагрузок, передаваемых на покрытие от применяемого технологического оборудования.

Результаты расчетов показали, что армирование несущего основания георешеткой ГЕО ДС® позволяет значительно увеличить несущую способность асфальтоцементобетонного покрытия.

Конструкции предназначены для площадок движения технологического транспорта (ричстакера) с нагрузкой на ось Fn=106,5 т и хранения контейнеров в 5 ярусов.

Применение полиэфирных геосеток ПолиЭф® при строительстве земляного полотна на слабых основаниях

Геосетки ПолиЭф® применяются при строительстве насыпей на слабом основании в качестве армирующих прослоек для повышения устойчивости насыпей на слабых основаниях за счет перераспределения возникающих в грунтовом массиве напряжений и частичного восприятия растягивающих напряжений. Эти прослойки одновременно служат в качестве разделительных или технологических слоев в целях повышения равномерности осадки. Возможно применение полиэфирных геосеток ПолиЭф® совместно с другими конструкциями.

При строительстве дорожной конструкции слои из геосеток ПолиЭф® необходимо устраивать для следующих целей:

• повышение устойчивости насыпи;
• улучшения условий отсыпки и уплотнения насыпи;
• разделение слоев различных грунтов в теле насыпи;
• повышение несущей способности грунтового основания;
• приближение сроков устройства покрытия за счет снижения неравномерности осадки.

Области применения геосеток ПолиЭф®

• Усиление оснований насыпей автомобильных и железных дорог, а также взлетно-посадочных полос
• Создание гибких ростверков на свайных основаниях
• Усиление грунтовых оснований площадок предназначенных под высокие нагрузки
• Повышение устойчивости откосов насыпей и выемок
• Устройство армогрунтовых подпорных стен

Армирующие прослойки в основании насыпей из геосеток ПолиЭф® повышают устойчивость последних за счет увеличения жесткости нижней части насыпи и соответствующего снижения напряжений в основании. Прослойки укладывают в одном или двух уровнях, причем нижнюю прослойку укладывают непосредственно на естественное основание, а вторую и последующие на расстоянии, определяемом по расчету (Рис.3). В некоторых случаях прослойки объединяют в одну конструкцию - обойму, плотно охватывающую нижний слой насыпи. Различают замкнутую и разомкнутую обоймы (Рис.4).

Эффект усиления оснований достигается благодаря:

• качественному уплотнению грунта и плотному прилеганию геосетки к грунту;
• высокому коэффициенту трения геосетки ПолиЭф® по грунту;
• высокой долговременной прочности;
• поперечной раскладке полотен геосетки;
• в отдельных случаях дополнительным соединением полотен геосетки;
• равнопрочности полотна геосетки.

 
Рис.3 Конструкция на слабом основании с армирующими прослойками (слоями) из геосетки ПолиЭф® в основании насыпи.

 
Рис.4 Конструкция на слабом основании

а) с замкнутой обоймой из геосетки ПолиЭф®
б) с разомкнутой обоймой из геосетки ПолиЭф®

Пример совместного применения георешётки ГЕО ДС® и геосетки ПолиЭф® в дорожных конструкциях

С целью повышения устойчивости насыпи возможно совместное применение георешётки ГЕО ДС® и геосетки ПолиЭф®. При реконструкции автомобильной дороги «Лодейное Поле – Вытегра» в Ленинградской области была разработана конструкция с применением георешётки ГЕО ДС® и геосетки ПолиЭф® .

Описание проблемы

1. Район проектирования по характеру и степени увлажнения относится к 3 типу местности.
2. Грунты основания – супеси пылеватые, пластичные, переувлажненные (средний показатель текучести IL=1,05) относятся к слабым грунтам. Обладают тиксотропными свойствами (грунты с данными свойствами быстро размокают в воде, а при нарушении естественного сложения резко снижают свои прочностные свойства; при динамических нагрузках в условиях полного водонасыщения переходят в плывунное состояние).
3. Земляное полотно проходит в выемке.
4. Грунтовые воды, находятся на уровне дневной поверхности выше отметки заложения основания насыпи.

Проектное решение

  Для обеспечения заданной надежности земляного полотна на участке залегания слабых грунтов было предусмотрено усиление проектной конструкции геосинтетическими материалами МИАКОМ. В основании насыпи запроектировано устройство полуобоймы (разомкнутая обойма) из геотекстиля ИП-400 + геосетка ПолиЭф 40/40 высотой 0,5 м., а также предусмотрено усиление несущего основания дорожной одежды из ЩПС С6 георешеткой ГЕО ДС 40/40.

Полуобойма увеличивает жесткость нижней части насыпи, тем самым снижая приходящие напряжения, обеспечивает двойное армирование нижней части откосов, повышая их устойчивость, а также помогает:

• повысить устойчивость насыпи;
• улучшить условия отсыпки и уплотнения;
• разделить слои и исключить взаимопроникновение при динамических воздействиях;
• предотвратить заиливание песчаного слоя;
• ускорить отвод воды из основания и тела насыпи;
• снизить поровое давление;
• перераспределить вертикальные напряжения на большую площадь и восприятие растягивающих напряжений.

Данный проект, разработанный проектной компанией ООО «Строй-Импульс», прошёл все необходимые согласования. В августе 2011 г. было начато строительство объекта.