В земляном полотне в обойме что это
Применение высокопрочных геотканей (типа АРМОСТАБ) в строительстве
Армостаб представляет собой полотно, изготовленное из полиэфирных нитей. Армостаб обладает высокой прочностью на растяжение, вследствие чего может выдерживать большие растягивающие нагрузки при незначительном относительном удлинении.
Часто, при разговорах о применении геосинтетических материалов (особенно высокопрочных геотканей типа АРМОСТАБ), приходится сталкиваться с таким высказыванием: «Этот геоматериал лучше, потому, что у него относительное удлинение при разрыве 10%, а у этого 12,5 %. ». Насколько это высказывание правомерно?
Как показывает мировой опыт применения геосинтетических материалов армирующая прослойка должна работать в допредельном состоянии. Очевидно, что для нелинейной зависимости «нагрузка-удлинение», свойственной полимерам, работа материала в стадии близкой к порогу текучести недопустима.
Рис. 1 Диапазон работы геосинтетических материалов
Из вышесказанного следует, что прочность материала при разрыве и удлинение при разрыве не являются теми параметрами, которые следует учитывать при проектировании конструкций. Учет армирующих прослоек (георешеток, геосеток, геотекстилей) при определении устойчивости заключается в проверке непревышения длительной прочности, а при расчете дорожных одежд используют условный показатель деформативности представляющий собой отношение усилия в образце к относительному удлинению (как правило, при 2% и 5%) (ОДМ 218.5.002-2008).
Таким образом, для корректного сравнения материалов необходимо иметь расчетные значения растягивающих усилий в конструкции под нагрузкой. Если посмотреть на график «растягивающее усилие-удлинение» для высокопрочной геоткани (типа «АРМОСТАБ»), то при небольших расчетных усилиях (до 30% от разрывной нагрузки) деформации для материалов с предельным удлинением 10% и 12% не будут иметь существенного различия. Кроме того, нетканый геотекстиль или геоткань из высокомодульного полиэфира по существу не имеет большого преимущества перед обычным полиэфиром, разница, как правило, перекрывается погрешностями расчетных методик, либо может быть легко компенсирована небольшим увеличением прочности материала, что в конечном итоге останется конкурентным по цене.
Принцип работы сплошных тканых геоматериалов в зернистых слоях заключается в мембранном эффекте. Лабораторные и полевые исследования эффективности применения геотекстилей показали, что только при значительных вертикальных деформациях, возникает достаточное натяжение полотна, обеспечивающее материалу способность воспринимать приложенные нагрузки. Сама ткань не сопротивляется изгибу, для включения прослойки в работу необходима осадка (прогиб) более 3 см, что для конструкций капитальных дорожных покрытий недопустимо (Гладков В.Ю. Армирование зернистых оснований нежестких дорожных одежд геотекстильными прослойками в виде сеток. автореф. на соиск. уч. степ. к.т.н. М.:Союздорнии, 1985; Казарновский В.Д. Синтетические нетканые материалы в транспортном строительстве. М.:Транспорт, 1984).
Одной из проблем дорожного строительства (в частности в г. Санкт-Петербург и Ленобласти) является наличие водонасыщеных слабых грунтов у поверхности, в которых требуется устройство дорожных одежд по типу «в корыте». Проблема заключается в том, что в основании дорожной одежды могут быть различные коммуникации, что будет приводить к неравномерной жесткости основания. Там где была устроена выемка под коммуникации грунт замены уплотнен, а в месте замены грунт имеет меньшую степень уплотнения, что в конечном итоге приведет к неравномерным деформациям.
В качестве решения этой проблемы можно предложить два способа применения высокопрочных геотекстилей АРМОСТАБ.
1. Устройство мембраны.
Предполагается, что заанкеренная (хорошо закрепленная) геоткань, обеспечивает разгрузку основания и выравнивает осадку. При этом эффективная работа такой мембраны обеспечивается при удлинении не более 2% от расчетной нагрузки.
Рис. 2 Варианты использования высокопрочного геотекстиля.
Варианты закрепления предполагают либо обертывание краевых частей, либо использование блоков, труб или других предметов, обертывание вокруг которых позволит обеспечить натяжение полотна и минимизировать перемещения.
2. Устройство замкнутой обоймы
Отличие этого варианта заключается в том, что слой песка помещается в замкнутую обойму из геоткани, что позволяет создать прослойку, выравнивающую вертикальные деформации и обеспечивающую целостность несвязного грунта.
Рис. 3 Обойма из высокопрочного геотекстиля.
Высокопрочная геоткань АРМОСТАБ применяется для обеспечения устойчивости земляного полотна на слабых основаниях, а так же при возведении насыпей из некондиционных (с низкими прочностными характеристиками) грунтов. АРМОСТАБ выпускается в рулонах шириной 5 м, что делает этот материал удобным и технологичным при укладке. В качестве заполнителя в обойме может быть использован скальный грунт.
При расширении станционных путей проектировщики столкнулись с проблемой: часть земляного полотна располагается на торфяном основании. Из-за невозможности удалить весь торф (на отдельных участках он достигал 5 м), было принято решение возводить насыпь с частичной выторфовкой.
Создание в нижней части насыпи обоймы из высокопрочного геотекстиля позволяет во-первых, придать равномерность и снизить деформации связанные с осадкой; во-вторых, придать целостность всей конструкции насыпи, предотвратив тем самым отслоение проседающей части насыпи от более стабилизированной; в-третьих, обойма не даст приподошвенной части откоса, погруженной в болото расползтись. Кроме того, высокопрочный геотекстиль выполняет в данном случае роль анкера, который удерживает проседающую часть насыпи от сползания по наклонному дну.
Рис. 4 Схема усиления основания насыпи
Геотехническое моделирование конструкции дало следующие результаты:
Рис. 5. Схема потери устойчивости насыпи
Технология укладки геотекстиля Kortex GT для усиления основания
Хранение и транспортирование рулонов. Рулоны материала не обходимо хранить на сухой, чистой и ровной поверхности. Допустимое количество складирования рулонов один на один не должно противоречить требованиям производителя и не превышать 5 рядов. Для предотвращения излома жесткой сердцевины на которую намотан геотекстиль (пластиковая труба диаметром 110мм) запрещено складировать рулоны накрест. Снятие заводской упаковки необходимо производить непосредственно перед укладкой материала в конструкцию.
Подготовка основания перед укладкой геотексиля.
Основание должно быть подготовлено перед началом укладки полотен геотекстиля Kortex ® GT, не содержать глыб и каменных материалов (размером более 70…120мм), корней деревьев, строительного мусора и т.п. для предотвращения повреждения материала при его раскатывании. Неровности поверхности должны быть исправлены: выпуклости срезаны, пониженные участки засыпаны. Если условия позволяю 
целесообразно выполнить пробную раскатку полотен геотекстиля для выявления дефектов основания.
При необходимости выравнивания основания следует применять легкую строительную технику (например, легкие бульдозеры) для того, чтобы наносить минимальные нарушения естественной структуре грунта основания. Для оснований с малой несущей способностью, таких как торфяные болота, следует избегать снятия верхнего растительного слоя, используя прочность его корневых переплетений. Тем не менее, вся поверхностная растительность должна быть срезана до уровня грунта. В целом, подготовка основания должна отвечать параметрам устойчивости геосинтетического материала к механическим повреждениям.
После подготовки основания раскатывается полотно геотекстиля Kortex ® GT в соответствии с направлением отсыпки зернистого слоя перекрытия или другого вышерасположенного материала. Для предотвращения повреждаемости геотекстиля, запрещается тянуть полотно материала по основанию до места укладки.
Геотекстиль Kortex ® GT для усиления слабых оснований может укладываться горизонтально как отдельная прослойка или укладываться в конструкции грунтовых насыпей в виде замкнутых или полузамкнутых обойм.
Схемы замкнутых и полузамкнутых обойм в теле насыпи
Варианты усиления грунтовой насыпи без замены и с частичной заменой слабого грунта
Почти во всех случаях полотна геотекстиля Kortex ® GT укладывается перпендикулярно оси земляного полотна или проезжей части.
Материал, в зависимости от марки, может иметь разные силовые характеристики в продольном и поперечном направлениях, поэтому направление укладки геотекстиля должен совпадать с направлением его максимальных силовых характеристик, а так же направлением максимальных напряжений в конструкции.
Рулон георешетки должен быть уложен и раскатан максимально ровно. Волны и складки необходимо разравнивать подтягиванием краев с их последующим креплением к основанию при помощи металлических нагелей с шагом 2,0…2,5м.
Конструкция металлического нагеля
Величина нахлестов материалов по ширине полотна геотекстиля Kortex ® GT должна составлять не менее 0,30 м, а по доине полотна не менее 0,80…1,0м. При устройстве геосинтетических обойм из тканного геотекстиля необходимо избегать стыковки полотен по длине, т.е необходимо стараться устраивать обоймы из цельного полотна. На участках залегания грунтов с очень малой несущей способностью, где можно ожидать черезмерную осадку конструкции во времени, или при укладке полотен на дно водоемов величина нахлестов должна будет увеличена до 1,0…1,5м.
Обратная засипка полотен геотекстиля
Для предотвращения повреждаемости полотен геотекстиля Kortex ® GT запрещается проезд транспортных средств и строительной техники непосредственно по не перекрытому материалу.
Заезд техники разрешен если толщина слоя перекрытия (материала который предусмотрен проектной документацией) между колесом автомобиля и полотном георешетки составляет не менее 150…300мм. Минимальная величина слоя перекрытия должна составлять 200мм (150мм для оснований с модулем упру гости выше 30 МПа). Для оснований с малой несущей способностью для отсыпки первого слоя перекрытия не обходимо использовать легкие машины и механизмы.
Разгрузка и дальнейшее распределение материала перекрытия полотен георешетки выполняется по схеме «от себя» т.е методом надвижки.
Разгрузка и распределение матриала засыпки
Распределение материала засыпки по площади геотекстиля
В качестве материала засыпки геосинтетической обоймы необходимо отдавать предпочтение дренирующим материалам и грунтам (песок, песчано-гравийная смесь, супесь). Крупнозернистые материалы, такие как однофракционный щебень, в качестве материала перекрытия геотекстиля Kortex ® GT желательно не использовать, поскольку это может привести к повреждаемости геосинтетика в процессе распределения и дальнейшего уплотнения щебеночного слоя.
Запрещено использовать для одной обоймы разные виды материалов засыпки либо разные разновидности грунтов, поскольку это может привести к неоднородности в работе усиливающей обоймы по площади конструкции.
Для лучшего уплотнения материала засыпки геотекстиля в торцевых частях, возможно использование съемной временной опалубки либо укладка в торцевых частях мешков заполненных грунтом либо использование в торцах засыпку зернистым материалом.
Варианты устройства торцевых заворотов обойм из KortexGT
При устройстве усиления основания путем укладки геотекстиля Kortex ® GT в виде замкнутой обоймы работы выполняют в следующем порядке.
Сперва от рулона отматывают часть геотекстиля длиной приблизительно 10м, а потом уже раскатывают рулон перпендикулярно оси земляного полотна. После этого выполняют аналогичную операцию с другим рулоном только с противоположной стороны земляного полотна. Т.е раскатывание рулонов производят в шахматном порядке то с одной, то с другой стороны земляного полотна. Такая технология после замыкания обоймы не позволит создать ослабленное место в виде одного продольного нахлеста, а они будут располагаться так же в шахматном порядке то с одной, то другой стороны земляного полотна.
При укладке в конструкцию насыпи нескольких замкнутых обойм необходимо предусмотреть между ними пересыпку грунтом насыпи толщиною не менее 0,3м, либо комбинировать замкнутые и полузамкнутые обоймы для предотвращения прямого контакта на большой площади двух слоев тканного геотекстиля Kortex ® GT между собой. При прямом контакте между собой двух полотен геотекстиля возможно скольжение одной обоймы относительно второй, что повлияет на надежность и устойчивость конструкции земляной насыпи.
Технология устройства замкнутой обоймы
Уплотнение слоя засыпки.
Первый слой грунта перекрытия уплотняется самосвалами которые привозят грунт и бульдозерами, которые его разравнивают, а после этого, в зависимости от материала перекрытия гладковальцевым или пневмоколесным катком. Для предотвращения повреждаемости геотекстиля запрещается проезд уплотняющих машин и механизмов непосредственно по полотну материала.
Организация движения техники. Для предотвращения сдвига параллельно уложенных полотен Kortex ® GT, на первом грунтовом или зернистом слое перекрытия георешетки, развороты техники не допускаются. Развороты техники разрешены только за пределами площади покрытой георешеткой. На очень слабых грунтах, где георешетка должна обеспечивать эффект усиления, необходимо предусмотреть предварительное натяжение полотен. Для предварительного натяжения могут использоваться проезды автомобилей на пневмоходу, например, самосвалы.
Колея, которая формируется во время строительства, должна быть заполнена соответствующим материалом из которого сформирован слой перекрытия. Запрещено выравнивать колейность срезанием неровностей, поскольку это может уменьшить проектную толщину слоя перекрытия над полотном георешетки.
Засыпка колеи после уплотнения слоя на слабом основании
Заезд техники разрешен если толщина слоя перекрытия (материала который предусмотрен проектной документацией) между колесом автомобиля и полотном георешетки составляет не менее 150…300мм. Минимальная величина слоя перекрытия должна составлять 200мм (150мм для оснований с модулем упругости выше 30 МПа).
На очень слабых основаниях отсыпание насыпи с использованием армирующих и усиливающих обойм из геотекстиля Kortex ® GT можно выполнять в следующей последовательности.
Последовательность отсыпки грунта поверх геотекстиля на слабом основании (поперечный профиль)
1-Укладка полотен геотекстиля; 2-Отсыпка подъездных дорог либо торцевых частей насыпи; 3-Отсыпка внешних секций насыпи и устройство анкерных заворотов; 4-Отсыпка центральной части; 5-Отсыпка откосных частей; 6-Отсыпка верхней части насыпи.
1972 Геотехнические обоймы для усиления земляного полотна
С.А. КУДРЯВЦЕВ, докт. техн. наук, Т.Ю. ВАЛЬЦЕВА, инженер, Р. Г. МИХАЙЛИН, инженер, Ю.Б. БЕРЕСТЯНЫЙ, канд. техн. наук, Е.В. ФЕДОРЕНКО, канд. геолого-минералогич. наук
Экспериментальные полевые и расчетно-теоретические исследования выполнены специалистам и ДВГУПСа п «ДВ-Гсосинтетика» в рамках усиления земляного полотна на слабом основании геотехнической обоймой из синтетического материала.
Цели и задачи исследований следующие: получение достоверной информации о напряженном состоянии земляного полотна на слабом основании. усиленного геотехнической обоймой, на участке железной дороги общего пользования при воздействии динамических нагрузок от проходящих поездов: сравнительный анализ качественных и количественных показателей состояния земляного полотна с усилением геотехнической обоймой и без;
оценка данных численного моделирования напряженного состояния сооружений с усилением и без с результатами лабораторных и полевых испытаний;
определение технической эффективности использования геотехнических обойм в качестве элементов усиления земляного полотна, отсыпаемого на слабом основании.
Для изучения напряженного состояния земляного полотна при реконструкции станин и Дюанка Дальневосточной дороги еще на стадии рабочего проектирования в 2008 г. использовали опытно-экспсримен-тальные конструкции из высокопрочных малодеформируемых и интегральных геосинтетических материалов (рис. 1).
При строительстве наметили два опытно-экспериментальных сечения земляного полотна. Из них рабочее расположено на 411 км ПК 6+2,45 м, где наиболее неблагоприятно сочетание инженерно-геологических условий слабого основания. В качестве усиливающих конструкций приняли сдвоенную геообойму в двух уровнях в виде заанкеривающей системы. Для уменьшения неравномерности деформаций основной площадки подбалластный слой усилили интегральной двухосной георешеткой E’GRID 3030L.
Контрольное сечение находится вблизи рабочего, а именно на 411 км ПК 8+2.35 м. Геологическое строение слабого основания здесь не на много отличается от основания в рабочем сечении, но при этом из усиливающих мероприятий в контрольном сечении отсутствуют геотехнические обоймы (рис. 2 и 3).
Оба сечения оборудовали датчиками давления, установленными в подрельсовом сечении стыковой зоны крайнего (2-го) пути на глубине 1,3 м от уровня основной площадки (рис. 4), для регистрации горизонтальных и вертикальных напряжении, возникающих в земляном полотне от воздействия поездных нагрузок. Соединительные кабели для подключения измерительной аппаратуры вывели в контейнеры на площадку бермы.
Датчики ВЕС-А-200 КР (производства Японии) представляют собой тензометрические устройства в виде плоского цилиндра диаметром 30 мм с гидравлическим преобразователем. Датчики не дают искажение! измеряемых показаний в исследуемом пространстве.
Показания напряженного состояния под нагрузками от проходящих поездов зарегистрированы в августе 2010 г. после консолидации грунтов отсыпанного земляного полотна и полного оттаивания основания. В качестве комплекта измерительной аппаратуры использовали тензометрическую станцию и переносной компьютер, программное обеспечение которого позволяет преобразовывать сигналы датчиков, записывать их на магнитный носитель и выполнять статистическую обработку массивов данных.
В конструкции с усилением горизонтальные и вертикальные напряжения, полученные экспериментально, больше мл 20—25 чем в конструкции без усиления, что подтверждается расчетно-теоретическими исследованиями; сходимость расчетных результатов с экспериментальными составляет 14—28 %. Регистрация высоких напряжений в характерной точке усиленной конструкции обусловлена образованием в пространстве геотехнической обоймы более плотной и малодеформируемой среды. Таким образом, использование геотехнической обоймы позволяет создать грунтовое сооружение с повышенной жесткостью, способное обеспечить необходимую несущую способность при динамическом воздействии поездов, в том числе на основаниях с недостаточной прочностью.
Выполненные ранее крупномолельные лабораторные испытания земляного полотна, усиленного геотехнической обоймой, показали, что несущая способность сооружения относительно неусиленной модели увеличилась на 45 %. Качественная картина деформации сооружений в лабораторных условиях аналогична результатам нолевых исследований напряженного состояния земляного полотна в характерных точках. Факт регистрации повышенных напряжений в сооружениях, усиленных геотехнической обоймой, подтверждается результатами аналитических расчетов н численного моделирования работы системы «сооружение—основание».
Как показывают расчетно-теоретические (рис. 5), лабораторные и полевые исследования, использование геотехнической обоймы из высокопрочных малодеформируемых геосинтетических материалов в качестве конструктивного элемента земляного полотна создает необходимые предпосылки для образования в грунтовом пространстве обоймы композитного слоя с повышенными физико-механическими свойствах!и.
На земляном полотне, усиленном геотехническими обоймами, на опытном участке реконструкции обитей протяженностью 350 м отмечались высокие эксплуатационные параметры, что подтверждается приборными наблюдениями за деформациями сооружений с усилением и без. а также положительными отзывами работников службы пути Дальневосточной дороги.
Использование рассматриваемых конструкций может быть рекомендовано также для усиления земляных сооружений транспортного назначения, отсыпаемых на оттаивающих многолетнемерзлых сильнольдистых грунтах и на косогорных участках естественного рельефа.
1. Технические указания но стабилизации эксплуатируемых насыпей на слабых основаниях (ЦПИ-22/45) / ОАО «РЖД». — М.: ИК1.1 «Академкнига». 2004.
2. Кудрявцев С.А., Берестяный 10.В., Вальнева Т.Ю.. Ве-ликотный В.П., Чннчпков 11.1). Экспериментальные исследовании работы железнодорожной насыпи на торфяном основании.// Вестник Архангельского государственного технического университета. Вып.69. Серия «Строительство»; по материалам Международной научно-практической конференции «Городское строительство на слабых грунтах». Архангельск: Издательство Архангельского государственного технического университета. 2007. С. 74—79.
Технология устройства в дорожных конструкциях прослоек из геосинтетических материалов
В статье приведены конструктивные решения дорожных конструкций с применением под низкими насыпями, в нулевых местах и выемках прослоек из геотекстильных материалов, разделяющих вышележащие песчаные слои и основания из пылеватых или глинистых грунтов. В статье рассматривается технология устройства разделительных прослоек и укладываемых по ним песчаных слоев.
Проведенные в 2011 г. на строящихся автомобильных дорогах опытно-технологические работы подтолкнули автора к написанию данной статьи с целью доведения полученного производственного опыта до широкой аудитории читателей-дорожников, занимающихся проектированием и строительством автомобильных дорог.
Условия применения разделительных прослоек
Разделительные прослойки применяют в нижней части невысоких насыпей, в нулевых местах и выемках, когда нижележащие грунты основания являются водонепроницаемыми (пылеватые и глинистые грунты), а также когда существует опасность смешения нижнего слоя насыпи или подстилающего (дренирующего) слоя дорожной одежды с грунтом основания в результате его переувлажнения или (и) выпирания из-под насыпи недостаточно прочного (слабого) грунта основания.
Данные прослойки рекомендуется устраивать из нетканых упрочненных иглопробиванием или термоскреплением геотекстильных полотен, имеющих поверхностную плотность не менее 300 г/м2. Значение поверхностной плотности геотекстильного полотна следует принимать в зависимости от характера разделяемых грунтовых сред. При разделении пылеватых песков, глинистых грунтов (в том числе повышенной влажности и переувлажненных) и нижних слоев насыпей из песчаных грунтов, а также подстилающих дренирующих песчаных слоев дорожной одежды в выемках и нулевых местах рекомендуется использовать нетканые материалы с поверхностной плотностью 350-400 г/м2 и более.
Полотно должно обладать фильтрующей и дренирующей способностью, так как наряду с функциями разделения прослойка должна отводить воду, попавшую на нее сверху через обочины и покрытие дорожной одежды, а также способностью к паро- и капилляропрерыванию грунтовой воды. То есть разделительная прослойка должна становиться барьером на пути капиллярной влаги, поднимающейся в тонкозернистом грунте земляного полотна на участках с близким залеганием грунтовых вод, а также парообразной влаги на участках с глубоким залеганием грунтовых вод при наличии водонепроницаемых для атмосферных осадков покрытий.
Рис. 1. Разделительная прослойка под низкой насыпью
Наличие в дорожной конструкции такой прослойки исключает переувлажнение глинистого грунта земляного полотна водой от атмосферных осадков, а также ограждает верхнюю, наиболее напряженную, часть конструкции от переувлажнения водой, поступающей снизу. Применение такой прослойки позволяет снизить толщину песчаного дренирующего слоя.
Использование геотекстиля между глинистым (пылеватым) грунтом земляного полотна и дренирующим слоем предотвращает также загрязнение последнего. Свободная вода, отжатая под действием транспорта в дренирующий слой, не заиливает его, что повышает срок службы дренирующего слоя и морозостойкость дорожной конструкции. Вода, попадающая в зону расположения прослойки, выводится с ее помощью на откос, осушая при этом дорожную конструкцию.
При применении разделительной прослойки из геотекстильного полотна возможно достижение и армирующего эффекта. Армирующий эффект геотекстильной прослойки достигается, во-первых, за счет ее собственной прочности и сопротивляе-мости растягивающим усилиям, во-вторых, прослойка, работая совместно с грунтом, способствует перераспределению напряжений, обеспечивая передачу напряжений с более загруженных зон на соседние недогруженные участки.
Армирующая способность во многом зависит от начальной упругости геотекстиля. Высокая упругость прослойки обеспечивает при сравнительно небольших деформациях грунта появление и рост напряжений в плоскости прослойки, таким образом включаются мембранный и перераспределяющий механизмы взаимодействия ее с грунтом.
Вопрос о целесообразности и эффективности использования прослойки из геосинтетического материала при строительстве, реконструкции или капитальном ремонте автомобильной дороги необходимо решать на основе технико-экономического сравнения традиционного и предлагаемого вариантов дорожных конструкций с обязательным учетом темпов производства работ, транспортных расходов, затрат на машины, механизмы и материалы, ожидаемых сроков службы дороги.
При этом следует учитывать получаемый в сопоставлении с традиционными решениями технический эффект, связанный с повышением надежности дорожных конструкций, качества строительства, долговечности, что не всегда может быть точно оценено. При строительстве и ремонте автомобильных дорог, особенно высоких технических категорий, а также в сложных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях наличие такого эффекта при его надлежащем техническом обосновании может оказаться более существенным с точки зрения работоспособности и транспортно-эксплуатационных качеств дорожной конструкции, чем получение единовременной экономии средств по другим из сопоставляемых вариантов.
Варианты возможного применения разделительных прослоек из геотекстильных материалов рассмотрим на следующих примерах.
На рис. 1 приведена схема устройства разделительной прослойки под насыпью на основании из глинистого (пылеватого) грунта с малой несущей способностью. Материал прослойки в этом случае укладывают поперечными полосами с перекрытием 30-50 см и выводят за пределы подошвы насыпи с запасом 0,5-1 м в каждую сторону. Сверху отсыпают слой песчаного грунта с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/сут толщиной не менее 0,5 м. Поверхность слоя планируют под двускатный профиль с уклоном не менее 30%.
Разделительная прослойка в нижней части насыпи может быть устроена в виде обоймы (замкнутой или разомкнутой), когда концы полотен геотекстиля после устройства нижнего слоя заворачивают на его поверхность. При устройстве замкнутой обоймы концы полотна укладывают на поверхность слоя с перекрытием не менее 0,3 м и крепят к слою анкерами (рис. 2).
При устройстве разделительных прослоек в виде обойм в качестве материалов прослоек могут применяться как нетканые, так и тканые геотекстильные полотна.
Рис. 2. Устройство разделительной прослойки с замкнутой обоймой из тканого геотекстильного полотна (автомобильная дорога «Обход территории Национального парка «Беловежская пуща»)
Устройство разделительной прослойки
Перед устройством прослойки продольными полосами рулоны полотна раскладывали в линию по ширине земляного полотна перпендикулярно его оси таким образом, чтобы обеспечивалось перекрытие краевых частей смежных полотен геотекстиля не менее чем на 0,3 м и выпуск полотна на откосы по 0,5 м с каждой стороны (рис. 4).
После раскатки первых метров торцевую часть полотен закрепляли на поверхности грунтового основания металлическими скобами (рис. 5а). На откосах земляного полотна геотекстильное полотно крепили деревянными колышками, забиваемыми с шагом 1-2 м по краю полотен (рис. 56).
Укладку геотекстильной прослойки выполняли путем раскатки рулонов в продольном направлении относительно оси дороги. Раскатку рулонов и крепление полотен геотекстиля осуществляли вручную звеном из пяти дорожных рабочих. Отдельные по-лотна укладывали с перекрытием их краев, начиная раскатку рулонов от бровок земляного полотна по направлению к оси (рис. 8).
Дальнейшую раскатку рулонов выполняли с периодическим (через 10- 15 м) выравниванием полотна и небольшим продольным его натяжением, без образования складок. Крепление материала прослойки к грунтовому основанию по мере раскатки рулонов осуществляли деревянными колышками по линии перекрытия полотен через 3-5 м (рис. 8).
При проведении опытно-техноло- гических работ отрабатывалась также технология укладки прослойки геотекстильного полотна поперечными полосами (рис. 9). Работы выполнялись в следующей последовательности.
От полотна в рулоне отрезали куски, длина которых соответствовала ширине земляного полотна с запасом на выпуски полотна на откосы (по 0,5 м). Отрезок полотна складывали вдвое по его длине, оставляя открытой кромку геотекстильного полотна содной стороны шириной 0,3-0,4 м. Разложив материал перпендикулярно оси земляного полотна с перекрытием ранее уложенной полосы на 0,3 м, крепили уложенную полосу к грунтовому основанию деревянными колышками или металлическими скобами по линии перекрытия полотен, отгибали сложенную часть полотна в один слой и временно пригружали его по свободной кромке булыжниками или комьями глинистого грунта для того, чтобы исключить попадание воздушных масс под полотно и его поднятие над грунтовой поверхностью, а также предотвратить смещение полосы материала в результате сильных воздействий ветра.
Рис. 5. Закрепление полотен геотекстиля металлическими скобами на начальном участке полотна по ширине земляного полотна (а) и деревянными колышками на откосе (б)
Последующий кусок полотна геотекстиля укладывали с перекрытием предыдущего, величина перекрытия также составляла не менее 0,3 м.
Направление перекрытия полотен вдоль оси земляного полотна назначали с учетом направления движения грунтовой воды в дренирующем слое, то есть с учетом уклона продольного профиля дороги на опытном участке. Вода, движущаяся под уклон по прослойке, не должна попадать под нее и увлажнять глинистый грунт земляного полотна.
При сильном ветре укладку поперечных полос целесообразно вести путем раскатки рулонов в поперечном направлении с одновременным креплением полос к основанию колышками или скобами.
Крепление материала прослойки к грунтовому основанию при его поперечной раскладке также осуществляли по линиям перекрытия полотен деревянными колышками, забиваемыми в грунтовое основание с шагом 1,0-1,5 м. Данные операции по раскладке и креплению повторяли для каждой полосы материала, укладываемой в поперечном направлении.
Поперечную раскладку рекомендуется начинать с низовой стороны земляного полотна по продольному профилю.
Устройство песчаного дренирующего слоя
Для выполнения работ по устройству дренирующего слоя дорожной одежды по уложенной разделительной прослойке из геотекстильного полотна использовали следующий набор машин и механизмов:
• экскаватор с ковшом «обратная лопата» для погрузки песка из штабеля в автомобили-самосвалы;
автомобили-самосвалы для транспортировки песка к месту укладки в дренирующий слой;
• бульдозер для распределения (разравнивания) песка по геотекстильной прослойке;
• автогрейдер для окончательной планировки поверхности дренирующего слоя;
• вибрационный каток для уплотнения песчаного дренирующего слоя. Отсыпку на уложенную прослойку
песка вышележащего дренирующего слоя осуществляли по способу «от себя». Работы по отсыпке начинали с верхней точки продольного профиля на опытном участке.
Рис. 6. Продольная раскладка полотен геотекстиля с перекрытием и креплением их деревянными колышками
Рис. 7. Разделительная прослойка из геотекстиля, уложенная поперечными полосами
Рис. 8. Отсыпка песка дренирующего слоя на геотекстильную прослойку по способу «от себя»
Присыпали начальный участок прослойки по всей ее ширине песком дренирующего слоя, доставку которого из штабеля осуществляли автомобилями-самосвалами, выгружая его по краю уложенной прослойки.
Одновременно с отсыпкой производили распределение(разравнивание) материала поэтапно за несколько проходов бульдозера с последовательной срезкой и надвижкой доставленного материала на прослойку (рис. 8). Первоначально толщина отсыпаемого слоя песка в рыхлом состоянии составляла 0,20-0,25 м. Окончательную планировку слоя осуществляли автогрейдером.
Отсыпать дренирующий слой сразу на проектную толщину (40 см в плотном теле) и выполнять уплотнение слоя до проектной плотности не представлялось возможным, так как подачу песка дренирующего слоя выполняли по способу «от себя», а по неуплотненному слою невозможен был проезд груженых автомашин. Поэтому отсыпку песчаного дренирующего слоя производили в два этапа.
Уплотнение песка нижней части дренирующего слоя осуществляли вибрационным катком массой 15 тонн без включения вибратора (рис. 8). Работа катка с включенным вибратором велась только при окончательном уплотнении дренирующего слоя при отсыпке его на проектную толщину.
По мере отсыпки и разравнивания песка дренирующего слоя подачу материала из штабеля осуществляли автомобилями-самосвалами, которые заезжали задним ходом на отсыпанный слой и выгружали песок по его краю.
По результатам проведенных опытно-технологических работ можно сделать следующие выводы.
Укладку разделительных прослоек можно производить продольными и поперечными полосами. С целью экономии средств при продольной раскладке следует учитывать необходимую ширину полотна в рулоне исходя из требуемой величины перекрытия смежных полотен (не менее 0,3 м), их количества, ширины прослойки, величины выпусков полотна на откосы или за пределы земляного полотна. Продольная раскладка рекомендуется при устойчивом грунтовом основании. В этом случае крепление геотекстиля можно осуществлять деревянными колышками.
При укладке прослойки на основание из переувлажненного глинистого грунта укладку геотекстиля следует производить поперечными полосами с перекрытием смежных полотен на 0,3-0,5 м. В этом случае крепление полотен осуществляют ме-таллическими анкерами или скобами.
Разделительная прослойка должна укладываться с поперечным уклоном не менее 30%.
Для устройства прослоек используют нетканые геотекстильные полотна: обычные, термоупрочненные или термоскрепленные. Для устройства прослойки на неустойчивом грунтовом основании с образованием поверх вышележащего слоя замкнутой обоймы могут применяться и высокопрочные тканые геотекстильные полотна. При устройстве замкнутой или разомкнутой обоймы геотекстильный материал, выведенный за пределы подошвы укладываемого слоя на время его отсыпки и уплотнения, должен быть свернут в виде рулонов, которые должны храниться на сухом грунте и быть защищены от прямого солнечного облучения. В случае если они завернуты в материал, непроницаемый для ультрафиолетового излучения, необходимость в какой-либо защите
от солнечного света отпадает.
Перед отсыпкой грунта проверяют качество уложенной прослойки путем визуального осмотра и фиксации сплошности, величины перекрытия, качества стыковки полотен. Также визуально оценивают качество самого геотекстильного материала. По результатам осмотра составляют акт на скрытые работы, где приводят результаты осмотра, указывают данные о поставщике и характеристики материала, указанные в паспорте на партию или на этикетках рулонов, а также данные, полученные при приемке полотна (прежде всего массу 1 м2 и ширину полотна). В случае несоответствия фактических данных, приведенным в паспорте, на этикетке или общим требованиям производство работ следует приостановить и провести контрольные испытания образцов геотекстильного полотна.
Отсыпку на прослойку материала вышележащего слоя необходимо вести с таким расчетом, чтобы открытый геотекстильный материал находился под действием солнечного света не более 5 часов.
Отсыпку материала на разделительную прослойку ведут по способу «от себя» без заезда занятых на строительстве машин и механизмов на открытое полотно. Толщина отсыпаемого слоя в плотном теле должна быть при устройстве прослойки из геотекстильного материала на слабом основании не менее 20 см при разовом пропуске транспорта, на устойчивом основании — не менее 15 см.
Разравнивание отсыпаемого непосредственно на прослойку материала ведут бульдозером с последовательной срезкой и надвижкой его не менее чем за три прохода. Планировку поверхности уложенного слоя выполняют автогрейдером.
Уплотнение отсыпанного по прослойке слоя начинают легкими катками и выполняют от середины к краям насыпи. Окончательное уплотнение выполняют тяжелыми катками на пневматических шинах или вибрационными катками.