Инженерная практика в сфере строительства дорог, в том числе укрепления откосов и выемок доказывает низкий показатель конструктивно-технологических решений в данной области. Это обусловлено несколькими причинами: отсутствие облегченных типов укрепления конструкции, и необходимость индустриализации дорожных конструкций, а также сокращение о бъема проведения необходимых работ (строительство, реконструкция, ремонт дорожного полотна). Одним из конструктивных решений является применение геосинтетических материалов, кото рые уже более 50 лет активно применяются в дорожном строительстве на территории всей Европы. Геосинтетические материалы способствуют повышению устойчивости грунта и придоро жных насыпей, обеспечивают защиту от эрозии, тем самым предотвращая процесс суффозии. Применение геосинтетиков повышают эффективность технико-экономических решений в дорожном строительстве. По настоящее время ведутся лабораторные и полевые исследования на предмет эффективности использование дорожного геотекстиля, которые неоднократно доказывают технологичность материала.

Исследование эффективности применения материалов

С созданием полноразмерной модели автодорожного полотна на щебёночном основании в глинистой почве стало возможным изучить механизм, благодаря которому обеспечивает укрепляющую функцию модели автодорожного полотна в данных условиях при движении по нему двухосного автомобиля с нагрузкой на зад нюю ось 9,1 т.

Самые интересные данные были получены, создав такой же уровень деформации дороги, как и в случае воздействия транспортным средством. В той части полотна, которая содержит геотекстиль, уровень деформации ниже и менее выраженный в пределах всей области воздействия колеса. Напротив, в той части дорожного полотна, где не содержится геотекстиль, деформации были более глубокими.

Технические и экономические преимущества проницаемого нетканого материала, помещённого между почвой и основанием дорожного полотна не вызывают никаких сомнений, однако очень часто при проектировании приходится сталкиваться с проблемой выбора наиболее подходящего типа материала для определённых задач.

Плотность дорожного геотекстиля? В чем разница?

В целом, можно сказать, что при воздействии одного и того же груза применение лёгких материалов (200-250 г/м²) обеспечивают низкий предел прочности на разрыв и высокую проницаемость, в то время как применение материалов с несколько большей плотностью (300-400 г/м²) приводит к повышению прочности на разрыв и понижению проницаемости.

Выбор плотности геосинтетического материала зависит от назначения дорожной конструкции. Например, при строительстве магистралей федерального назначения рекомендовано использование геотекстиль с плотностью более 300 г/м2.

Применение геосинтетики в строительстве уже имеет свою историю, хотя и непродолжительную. За рубежом геосинтетику в виде геотекстилей применяют с конца 1960-х годов. Производство этих материалов в мире развивалось стремительно, и в настоящее время на мировом рынке предлагается большое количество различных видов геотекстиля, геосеток, георешеток и геосот, геонитей, а также геоплит, используемых в качестве термоизоляторов.

Все они различаются по своему назначению, составу исходного сырья, технологии получения, расходу полимера, физико-механическим характеристикам, ширине полотен и т.п.

В частности, геотекстиль (нетканые полотна иглопробивного или клеевого способа производства) изготавливают из синтетических волокон: полиэфир (лавсан), полипропилен, полиамид (капрон); геосетки - из полиэфирных или полипропиленовых нитей повышенной прочности, стеклоровингов; геоплиты - на основе полистирола.

Начало российскому опыту применения геосинтетики было положено в середине 70-х годов сначала закупками этих материалов за рубежом, в частности, в Венгрии и Чехословакии, затем - интенсивными научными исследованиями в отраслевых научно-исследовательских институтах и собственными разработками предприятий-производителей.

В настоящее время в мире выпускается примерно 380 различных видов геосинтетических материалов. Геосинтетики применяются в транспортном, гидротехническом и гражданском строительстве.

Они призваны создавать дополнительные слои:
— армирующий слой - усиливает дорожные конструкции транспортного назначения (откосы, насыпи, стоянки, фундаменты и т.д.), в основании которых используются слои из насыпных материалов;
— защитный слой - замедляет эрозию, предотвращает взаимопроникновения контактирующих слоев, решая тем самым проблему зеркальных трещин, которая свойственна старым дорогам;
— фильтрующий слой - замедляет проникание грунтовых частиц в дренажи;
— дренирующий слой - ускоряет отвод воды;
— гидроизоляционный слой - уменьшает, а в некоторых вариантах и исключает приток воды в рабочие слои.

Часто для противодействия эрозионным явлениям на дорогах, которые проходят вдоль берегов речек, каналов, морей, откосы укрепляют бетоном, асфальтом, делают отсыпку из камня, а также осуществляют дорогие инженерно-биологические работы. На протяжении последних 30 лет в этих целях применяют геосинтетики.

Преимущества геосинтетических матов заключаются в их долговечности (срок службы до 100 лет), прочности на разрыв и удлинение, гибкости, малом весе и небольших затратах на строительство. В целом технологические и эксплуатационные преимущества геосинтетических армирующих элементов по сравнению с традиционными способами строительства дорог, откосов, фундаментов, таковы:

— сразу после выемки естественного грунта существует возможность строить фундамент на защитной прослойке;
— не требуется незамерзающая основа под конструкцией, поскольку армированное грунтовое сооружение не ощущает деформации;
— благодаря повышению несущей способности земляного полотна под путями соединения можно сэкономить грунт или щебень;
— затраты на транспортирование геосинтетичних армируюших элементов существенно меньшие затрат на доставку бетона или дополнительного грунта, щебня, песка.

Применение геосинтетики предусматривается в проектах более 100 тысяч различных сооружений ежегодно во всем мире. Причины этого основаны на двух основных факторах:
— экономический - применение геосинтетических материалов позволяет существенно снизить капиталовложения при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог;
— экологический - использование геосинтетических материалов благоприятно для окружающей среды (уменьшается расход природных материалов, снижаются объемы подготовительных геотехнических работ).

Дополнительно использование геосинтетики позволяет:
— повысить долговечность конструкций земляного полотна и дорожных одежд;
— повысить качество работ;
— уменьшить объемы переделок (дополнительных работ);
— повысить культуру производства.

Актуальность внедрения инновационных технологий в дорожном строительстве и природоохранных мероприятиях сегодня очевидна и бесспорна. Это и континентальный характер климата отдельных регионов с большим перепадом температур, и наличие территорий со сложными геологическими условиями, и само состояние дорог, большинство из которых было построено 40-60 лет назад и рассчитано на более низкие нагрузки и интенсивность движения.

Условия рыночной экономики и экономической самостоятельности заставляют считать деньги и строителей. Например, применение геосеток из стеклоровинга для армирования асфальтобетона дает возможность снижать толщину последнего до 20%.

Сооружение дорожных полотен является одной из самых ранних областей применения геосинтетических материалов. Геотекстили, георешетки и сетки успешно применялись из-за их способности к разделению, фильтрации, дренажей и армированию грунтов при сооружении и реконструкции как мощеных, так и не мощных дорог.

Использование геосинтетических материалов при сооружении дорог предоставляет инженерам различные проектные решения, которые позволяют улучшить характеристики дороги с точки зрения экономики. Геосинтетические материалы могут быть использованы при сооружении и реконструкции мощеных дорог для армирования, разделения, фильтрации и дренажа. Также они используются в качестве конструктивного компонента, обеспечивающего контроль за повреждениями, вызываемыми строительной техникой.

Доказана эффективность применения геотекстиля в качестве разделяющей прослойки при строительстве зданий и сооружений в основаниях сооружений и на временных дорогах. Уменьшение строительных затрат по смете составляет 20% за счет снижения сроков строительства и транспортно-эксплуатационных затратах. На сегодняшний день рынок геоматериалов в нашей стране считается наиболее перспективным и динамично развивающимся из всех рынков строительных материалов.

Строительство и реконструкция дорог является важной отраслью современной индустрии. Поскольку транспортные магистрали призваны быть долговечными и функционировать в полном объеме, при их сооружении должны использоваться наиболее эффективные технологии и материалы. Важную роль в этой области сегодня играют геосинтетические материалы . Они предназначены для армирования дорожной конструкции, в результате чего эксплуатационные характеристики полотна многократно возрастают. Например, огромную популярность в последнее время получила геосетка ( http://www.td-geo.ru/materials/geosetka).

Применение в строительстве

Данный материал имеет сетчатую структуру и отличается чрезвычайной прочностью. В зависимости от сферы применения различают сетки для асфальтобетона и для грунта. Геосинтетики второго типа используются для укрепления откосов железнодорожного полотна и береговой линии искусственных водоемов, строительства временных подъездных путей, усиления неустойчивых грунтов перед укладкой дорожных одежд, предупреждения оползней и т. д. Кроме автомобильных дорог, геосетку применяют также при строительстве взлетно-посадочных полос и гидросооружений. Свойства геосетки в немалой степени зависят также от материала, из которого они были изготовлены.

В настоящее время производители поставляют на рынок сетки из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, стекловолокна, полиамида, полиэстера и, возможно, из других полимерных и синтетических материалов. Кроме того, геосетки бывают одноосные (ориентированные в одном направлении) и двуосные (ориентированные одновременно в два направления).

Каждый из перечисленных вариантов имеет свои преимущества и практически лишен недостатков. Геосинтетическая основа армирующего материала обуславливает его физико-механические свойства. Например, геосетка не подвержена коррозии, способна переносить любые перепады температур в диапазоне от –40оС до +60 оС. Она не гниет от сырости, не трескается и не представляет интереса для грызунов.

Технические особенности использования

Армирующие полотна , укладываемые в асфальтобетон, обрабатывают специальным составом, значительно повышающим адгезию. Это делает конструкцию монолитной и более долговечной. В зависимости от модификации размер ячейки сетки варьируется от 5 до 50 мм. Полимерная арматура предотвращает появление трещин, выбоин, расслоений и прочих дефектов конструкции. Благодаря этому качественные показатели дорог улучшаются и значительно увеличивается промежуток времени между проведением ремонтно-восстановительных работ.

На сегодняшний день внедрение новых технологий в дорог крайне необходимо. Огромные потоки крупнотоннажного транспорта, передвигающегося ежедневно по федеральным трассам, дают ясно понять, каким колоссальным нагрузкам подвергается дорожное полотно. К счастью, геосинтетики позволяют не только продлить его жизнь, но и сократить финансовые вложения в ремонтно-строительные проекты. Итак, экономическая выгода от использования геосетки очевидна.

Активизация дорожного строительства, как надеются операторы рынка геосинтетиков, благоприятно скажется на объемах продаж этих материалов. Во-первых, именно этот сегмент - один из основных потребителей геосинтетиков. Во-вторых, отечественные дорожно-строительные предприятия все чаще обращаются к применению более современных материалов и технологий, к которым, безусловно, относятся и геосинтетики.

В данном сегменте геосинтетические материалы используют для устройства откосов повышенной крутизны, подпорных стенок, усиливают основания дорожных насыпей. Кроме того, геосинтетики применяют для защиты конусов путепроводов, армирования асфальтовых покрытий, разделения конструкционных слоев дорожного "пирога", как элементы дренажных систем.

В дорожном строительстве преимущественно используют различные типы геотекстилей, как тканые, так и нетканые. При этом учитываются их более или менее выраженные характеристики - механические, фильтрующие.

Помимо геотекстилей, широко применяют георешетки с целью укрепления (армирования) откосов или дорожного полотна. Использование георешеток позволяет добиться значительной экономии строительных материалов: например, армирование слоя щебня в системе устройства дороги "дает" 60-70% экономии этого же щебня.

Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. В железнодорожном строительстве геосинтетики преимущественно используют для армирования железнодорожного полотна и насыпей (геотекстиль, георешетки).

Более того, осуществить качественное и отвечающее всем требованиям строительство взлетно-посадочных полос, мостов без геосинтетики, как отмечают специалисты, сегодня практически невозможно. Часто эти объекты возводятся на слабых грунтах, соответственно, требуют надежного и долговечного укрепления.

Применение геосинтетических материалов

При строительстве дорог (от пешеходных до железных) и стоянок обычно используют щебень. Но со временем на дороге на слабом основании (глина, торф или переувлажненные грунты) образуются колеи либо щебень вообще "тонет". Геотекстиль помогает в решении этих проблем, препятствуя перемешиванию щебенчатой засыпки с основанием и сохраняя первоначальную толщину засыпки, что в сочетании со значительным модулем упругости самого геотекстиля позволяет:

Значительно увеличить несущую способность такой конструкции;

Обеспечить повышенную степень уплотнения на этапе строительства, предотвращая вдавливание щебня в мягкую подоснову;

Снизить разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза. Задержанные мельчайшие частицы (тонкодисперсные включения) действуют, как губка, впитывая воду и расширяясь при замораживании.

Предупредить колееобразование.

Результатом применения геотекстиля в качестве разделительного слоя являются:

Снижение издержек на укладку (уменьшение использования щебня для достижения такой же несущей способности).

Снижение времени строительства за счет более быстрой и качественной утрамбовки.

Снижение стоимости технического обслуживания и увеличении срока работоспособности конструктива.

Совмещение высокого начального модуля упругости и удлинения (сочетание свойств тканых (силовых) геосинтетиков и иглопробивного геотекстиля дает возможность материалу поглощать больше энергии. Это обеспечивает ему повышенную устойчивость к повреждению во время укладки и выполняет армирующую функцию.

Широкое использование геотекстиль получил и при устройстве дорожек и площадок из тротуарной плитки. Мягкая (без бетонной стяжки) укладка тротуарной плитки значительно ниже по цене (разница в стоимости бетона и арматуры и работ доходит до 70%), он предотвращает вымывание песка, перемешивание его со щебнем или грунтовым основанием, увеличивает жесткость конструкции и значительно снижает вероятность просадок. Вы получаете превосходный результат, возможность легкого ремонта и перепланировки при значительно меньших материальных, трудовых и временных затратах.

Армирование насыпей

Используется с целью армирования мелкозернистого, связного грунта.

· Препятствует обрушению откосов.

· Снижает повышенное поровое давление грунта.

Что же позволяет рассматривать геосинтетики (ГС) как материалы с "большим будущим"?

Во-первых, их применение позволяет оптимизировать экономические затраты и обеспечить высокое качество строительных работ по армированию и гидроизоляции конструкций и сооружений, основу которых составляют рыхлые горные породы - грунт, песок, гравийные смеси и т.п.

В мировой практике строительства геосинтетические материалы менее чем за 30 лет сделали существенные изменения во многих аспектах практики транспортного и гражданского строительства. Если в 70-х годах XX столетия на мировом рынке было всего 5-6 ГС, то в 2000 году их количество составляло порядка 600. Объемы использования составляют 1 триллион кв. м за год на общую сумму около 1,5 млрд у.е. Такие темпы роста и объемы указывают на чрезвычайно широкое применение и эффективность ГС в строительстве благодаря их свойствам и функциям в конструкциях. Во многих случаях использование ГС может существенно повысить запас прочности, долговечность и надежность, улучшить работоспособность и уменьшить стоимость, по сравнению с традиционными проектными решениями.

Так, по данным специалистов направления геосинтетики, применение ГС в дорожном строительстве, например, геотекстилей для борьбы с "отраженными трещинами" Polyfelt PGM 14 и PGM G (ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог) снижает напряжения на участках старых трещин до 40% за счет поглощения деформаций между старым и новым покрытием. А общий эффект от применения этих материалов - существенное замедление трещинообразования, увеличение межремонтного срока в три раза, экономия средств на эксплуатацию автодорог, регулярные текущие и объемные ремонты и усиления покрытия. Во-вторых, область эффективного применения геосинтетиков не просто широка. Материалы прекрасно работают там, где использование других решений дает не столь надежный и долговечный результат. Отечественное строительное производство, в отличие от западного, непосредственно в ракурсе широкого применения начало "рассматривать" геосинтетические материалы относительно недавно, и перечень проблем, связанных с применением этого материала, достаточно стандартен. Нет официальной украинской классификации этих материалов, что проистекает из вполне традиционной ситуации - отсутствия нормативов. Да и информированность о свойствах и преимуществах ГС заказчиков пока еще оставляет желать лучшего.

Геосинтетику в дорожном строительстве применяют уже довольно давно, с конца 1960 года. Производство этого материала развилось стремительно. В наше время на рынке можно найти большой выбор различных геотекстилей, георешоток, геосеток, геоплит, геонитей и все это термоизоляторы, которые имеют свои технические характеристики. К примеру, геотекстиль (нетканое полотно), изготавливают из волокон синтетики: полиэфира, полипропилена, полиамида. Геосетки делают из полипропиленовых нитей с повышенной прочностью. Геоплиты изготавливают на основе полистирола.

И что нам с этих новинок?

Причин нового производства материалов для строительства дорог множество, это снижение капиталовложений в строительство и содержание дорожного покрытия, аренда строительной техники обходится дешевле, безопасность для окружающей среды, а также снижение:

• расхода природных материалов;
• повышение качества работ;
• меньше дополнительных работ;
• повышение культуры производства.

То, что внедрять инновационные технологии в дорожное строительство нужно, это очевидный и бесспорный факт. Континентальный климат в отдельных регионах с большими перепадами температур и со сложными геологическими условиями значительно снижают срок эксплуатации дорожного покрытия и новые технологии, как раз кстати.

Нужность и применение

Большая часть наших дорог способны пропускать только легкие автомобили с осевой нагрузкой не более 6 тонн. Однако автомобилестроение не стоит на месте и производство тяжелых машин с нагрузкой боле 10 тонн на ось налажено. На дорогах можно встретить и еще более тяжелую технику. Некоторые участки пропускают более 45 тыс. авто в сутки, а по нормам расчета — 6 тыс. единиц. От этого дорожные покрытия очень быстро исчерпывают свои ресурсы, и возрастает необходимость в частых ремонтах.

Плюсы применения

Выгода в применении новинок и в экономической самостоятельности. Применяя газосетки для армирования асфальтного покрытия, толщина снижается на 20 %. Сама сетка представляет собой два слоя скрепленных нитью между собой, с пропиткой, специальным составом. Благодаря чему повышается прочность асфальтного слоя.

Проведенные испытания показали, что армированный сеткой асфальт незначительно повышает качества в прочности, но такому покрытию требуется в 2.80 раз больше энергозатрат для разрушения. Следовательно, во столько раз замедляется образование трещин на покрытии и снижается стоимость аренды строительной техники.

Скорость строительства дорог увеличивается, а ремонтные работы уменьшаются.