На помощь строителям в решении поставленных задач пришли геосинтетические материалы, нашедшие широкое применение во множестве инженерных решений.
Геосинтетическими материалами называются материалы, в которых хотя бы одна составная часть изготовлена из синтетических или природных полимеров, используемых в геотехнике в контакте с грунтом или другими строительными материалами. Полипропилен, полиэтилен, полиэфир (полиэстер), арамид являются основой многих геосинтетиков, которые представляют собой сетки, ткани, решетки.
Укрепление слабых оснований, строительство насыпей с откосами повышенной крутизны, повышение несущей способности грунтов, стабилизация устойчивости склонов, предотвращение образования трещин в дорожном покрытии, увеличение срока службы дороги - задачи, решение которых найдено с помощью геосинтетиков.
Геосинтетические материалы улучшают технические характеристики дорожных конструкций благодаря своим свойствам: высокой прочности на растяжение и разрыв при малых деформациях, высокой адгезии с грунтом и асфальтобетоном, долговечности, а также устойчивости к воздействию химически агрессивных сред.
В зависимости от вида конструкций дорог, характеристик грунтов и различных нагрузок применяют те или иные геосинтетические материалы.
Enkagrid PRO - одноосная сетка из полиэфирных лент. Прочность материала 40-180 кН/м. Enkagrid PRO применяется для строительства армированных насыпей с откосами повышенной крутизны.
Enkagrid MAX-биаксиальная (двухосная) полипропиленовая сетка, используется при строительстве дорог на слабых основаниях. Использование данного материала компенсирует "плохие" характеристики основания, что, в свою очередь, предотвращает неравномерность осадки дорожной конструкции. Равнопрочный материал 5-ти метровой ширины обеспечивает быстроту и удобство монтажа.
Enkagrid TRC - многофункциональный высокопрочный, композиционный материал, представляющий собой сетку из арамидных волокон Twaron, связанную с нетканым термоскрепленным материалом Colback. Enkagrid TRC выполняет сразу три функции: разделительную, армирующую, фильтрующую. Twaron обладает прочностью, в пять раз превышающей прочность обычной стали, и малым удлинением (3,5 %) при растяжении. Применение Enkagrid TRC позволяет улучшить дренаж, обеспечить малые деформации и повысить характеристики дорожной одежды.
Geolon РЕТ - высокопрочный тканый геотекстиль, изготовленный из полиэфирных мультинитей, стабилизированных к воздействию ультрафиолета. Материал Geolon РЕТ выпускается с различными прочностными характеристиками от 100 -1000 кН/м, имеет хорошую стойкость к ползучести, тем самым обеспечивая высокий коэффициент расчетной долговременной прочности. Geolon РЕТ применяется при строительстве насыпей повышенной крутизны, возведении подпорных стенок, а также при армировании слабых оснований.
Geolon РР - высокопрочный тканый геотекстиль, изготовленный из полипропиленовых лент, устойчив к воздействию щелочей и кислот, а также к воздействию ультрафиолета. Geolon РР выдерживает высокие растягивающие напряжения при незначительном относительном удлинении, выпускается в широком диапазоне прочностных характеристик от 15 до 800кН/м. Помимо армирования слабых оснований и строительства насыпей с откосами повышенной крутизны, Geolon РР прочностью 15 кН/м используется в качестве разделительной прослойки, обладает высокой водопроницаемостью и устойчивостью к кальмотажу.
Geolon Grid-биаксиальная (двухосная) полиэфирная сетка, пропитанная битумом, применяется для армирования асфальтобетонных покрытий. Использование сетки Geolon Grid предотвращает появление трещин, увеличивает межремонтный срок дорожного покрытия. Обычный асфальтобетон характеризуется невысоким показателем прочности при растяжении, Geolon Grid воспринимает значительную часть горизонтальных растягивающих напряжений и равномерно распределяет их.
Геокаркас - сотовая конструкция из полиэтиленовых лент толщиной 1,5 мм, скрепленных между собой сварными высокопрочными швами. Образованные ячейки имеют заданные размеры и подбираются в зависимости от технических требований к строительной конструкции. Геокаркас широко применяется в качестве армирования слабых оснований, строительства подпорных стен, защиты конусов путепроводов, а также противоэрозионной защиты откосов. Геокаркас является собственным продуктом компании "Геострой-комплекс", применяется в дорожном строительстве уже несколько лет и зарекомендовал себя как качественный и надежный материал.
Для оптимального подбора геосинтетических материалов с наиболее выгодными характеристиками, а также решения сложнейших инженерных задач немаловажную роль играет развитие и усовершенствование научных методик.
В качестве примера можно привести реконструкцию участка автодороги на пересечении Волгоградского проспекта с третьим транспортным кольцом в городе Москве.
Необходимо было запроектировать насыпь на слабом основании, сложенном из техногенного грунта; углы заложения насыпи с одной стороны доходили до 45°(1:1) и с другой стороны - до 63° (1:0.5). Максимальная высота насыпи достигала 11 метров. Сложность проектирования и расчетов заключалась в том, что на насыпь, помимо горизонтальных, вертикальных нагрузок от тела насыпи и динамических нагрузок от автомобильного движения, действовали вибрационные нагрузки от проходящего рядом метрополитена, а также железнодорожных путей.
Для необходимых расчетов нужно было точно определить характеристики слабого грунта основания, так как геологические изыскания не давали достаточной информации. Решением проблемы послужил так называемый метод "обратного пересчета" основанный на определении необходимого коэффициента устойчивости насыпи путем подбора характеристик основания по компьютерной программе.
Следующим шагом был расчет армирования насыпи геосинтетическими материалами на основании СНиПа 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений" и европейских норм и правил по применению геосинтетических материалов в грунтовом строительстве, а также указаний по армированию грунтов с применением геосинтетических материалов ЕВСЕО (ФРГ).
Расчет предусматривает определение общей устойчивости армированного откоса по круглоцилиндрическим и гладким поверхностям скольжения. За расчетный вариант принимался наиболее неблагоприятный.
Цель расчетов:
В результате был подобран оптимальный армирующий материал - геосетка Enkagrid PRO 60, армирующая насыпь с определенным шагом и длиной.
Армогрунтовая конструкция на участке уже построена и мониторинг, а объект подтверждает точность расчетов.
