Н.Д. Гах, канд. техн. наук, провідний науковий співробітник
НДІ проблем транспорту і будівельних технологій НТУ,
В.А. Павленко, директор НПФ «Мостбудсервіс»

Геосинтетичні рулонні матеріали та нові технічні рішення в дорожньо-транспортному будівництві

За останні роки нові матеріали і технології для дорожнього будівництва широко використовуються багатьма фахівцями при спорудженні нових і реконструкції існуючих об′єктів. Як відомо, театр починається з вішалки, а автомобільна дорога – з дорожнього одягу. Геосинтетики для дорожнього будівництва, що представлені різними підприємствами та  виробниками, вже посіли належне місце в проектних рішеннях і в дорожньо-будівельній практиці. Застосування цих матеріалів дає змогу суттєво підвищити якість будівельних робіт і темпи будівництва, збільшити термін служби доріг, сповільнити процес виникнення тріщин, запобігти виникненню колійності тощо. Нові технології та геотекстильні матеріали дозволяють вести роботи в складних кліматичних умовах та в будь-який період року.

Найбільшим виробником геосинтетичних матеріалів для дорожнього, транспортного та гідротехнічного будівництва є Австрійська компанія “Polyfelt Ges.m.b.H.”, офіційним представником якої в Україні з 2002 р. виступає науково-виробнича фірма „Мостбудсервіс” (м. Київ). Науково-виробнича фірма „Мостбудсервіс” спеціалізується на проектних і наукових роботах в транспортному будівництві, впровадженні нових технологій та ремонтних роботах, обстеженні транспортних споруд. Висококваліфіковані фахівці з виробничим і науковим досвідом завжди прийдуть на допомогу, підключаться до розробки конструкції, допоможуть прийняти правильне технічне рішення та виїдуть на об’єкт будівництва.

Компанія “Polyfelt” значною мірою вплинула на історію і розвиток технології виробництва нетканих матеріалів для різних галузей будівництва. Постійний розвиток продукції та співпраця з провідними науковими закладами  забезпечили компанії лідируюче місце серед виробників геотекстилю. Основною продукцією “Polyfelt” є неткані матеріали TS, P, F, а головними особливостями запатентованої технології виробництва є: по-перше, виготовлення із безкінечних поліпропіленових ниток; по-друге, світло-стабілізований поліпропілен; по-третє, голкопробивання, що не тільки ущільнює матеріал, а „прошиває”, та останній етап виготовлення – розтяжка. Всі ці технологічні процеси забезпечують стабільні характеристики міцності, стійкості до пошкодження, хімо- і біостійкість та водопроникність. Остання властивість особливо важлива для відводу води в поперечному та повздовжньому напрямках. Як показує практика, за 30 років експлуатації в дорожніх спорудах водопропускні властивості матеріалу знижуються  на 3-5%.

Геосинтетичні матеріали фірми “Polyfelt” відповідають високим потребам дорожнього будівництва, об’єднуючи п’ять важливих функцій: розділення, фільтрацію, дренаж, армування та захист. Основні напрямки застосування в різних дорожніх конструкціях наступні:

а) земляне полотно:

• для стабілізації грунтових насипів, як розділяючий і дренуючий шар в підошві земляного полотна (TS, Rock W – при будівництві насипів на слабких грунтах);
• для армування насипів (TS, Rock PEC – армування зв’язних грунтів, Rock G – армування незв’язних грунтів);
• для озеленення і захисту від ерозії відкосів насипів (Polymat).

б) штучні споруди і дренаж:

• для захисту гідроізоляції, дренажу на дорожніх трубах, підземних переходах, включаючи гофровані труби (TS, Р);
• для армування асфальтобетону на мостах і підходах до мостів (PGM-G);
• для дренажних конструкцій (TS);
• для вертикального дренажу стоянів мостів, тунелів, підпірних стінок (DN/DC);
• для армування насипів на підходах до мостів і шляхопроводів та для захисту насипів від розмивів (TS, Rock PEC, Rock G);
• для захисту від розмивів опор мостів і берегів (F).

в) дорожній одяг:

• для розділення і дренажу між шарами дорожнього одягу (TS);
• для боротьби з віддзеркаленими тріщинами при ремонтах автомобільних доріг та поверхневій обробці (PGM-14);
• для армування асфальтобетонних покриттів, особливо в зонах зсувів, на ділянках доріг з великою інтенсивністю руху та великим навантаженням, а також при поширенні автомобільних доріг (PGM-G).

Застосування геосинтетичних матеріалів в конструкціях мостових переходів і автомобільних доріг розглянемо на конкретних прикладах.

1. Підсилення основи дамби.

У разі високого рівня води і довготривалого гідравлічного тиску на захисну дамбу необхідне проведення швидких і ефективних заходів щодо попередження перезволоження грунту тіла дамби, яке може спричинити внутрішню ерозію та руйнування тіла дамби. Геотекстильні матеріали укладаються зі сторони водного впливу на дамбу, що розмивається, та закріплюються мішками з піском або крупнозернистим грунтом. Геотекстильні мішки протидіють тиску води, захищають дамбу від поверхневої ерозії і гравітаційності, а також підвищують стійкість тіла дамби. Подібні заходи допомагають захистити дамбу на найбільш чуттєвій ділянці – в основі дамби локальна швидкість дренажу зменшується, а глибинний здвиг зупиняється. Висока водопропускна здатність в площині та поперек матеріалів polyfelt TS і polyfelt F мають велике значення для підсилення та захисту дамб від подальшого розмиву.

2. Відновлення відкосів.

Завдяки армогрунтовим конструкціям можна швидко та економічно відновити зруйновані відкоси. При застосуванні міцних геотекстильних матеріалів polyfelt Rock PEC є можливість використання місцевого насипного матеріалу, що суттєво підвищує економічність даної технології будівництва.

3. Довготривалий захист берегів від ерозії.

Геотекстильні фільтруючі та дренажні матеріали polyfelt TS  і polyfelt F стабілізують грунт і захищають його від внутрішньої ерозії. Хвильовий вплив і водна течія не призводять до змішування грунта, не пошкоджують береговий відкос. Фільтруючий шар  polyfelt F забезпечує довготривалу стабілізацію приграничного шару грунта. Структура матеріалу з тонких ниток має такий діаметр отворів,  що забезпечує достатню для любого типу грунта здатність затримування частинок. Одночасно, небезпека засмічення зводиться до мінімум завдяки оптимальній кількості фільтраційних ходів, а стабільність фільтра суттєво збільшується. Грунт берега залишається захищеним від ерозії на довгий час.

4. Тіло дамби у якості грунтової стінки.

Конструкції грунтових стінок довели свою перевагу на озеленених відкосах і стоянах мостів. Застосування таких конструкцій суттєво підвищує стійкість відкосу та дає можливість використання місцевого насипного грунта при зведенні більш крутіших відкосів. Підсилені за рахунок геотекстильних матеріалів polyfelt Rock PEC армогрунтові конструкції опираються дії ерозії за рахунок міцності геотекстиля при розтягу. Завернуті всередину відкоса геотекстильні шари протистоять розмиву грунта. Хвилі або течія не можуть привести до переміщення грунта – підошва і схили берегів залишаються стійкими.

5. Озеленення відкосів протиерозійними матами.

Геосинтетичні матеріали polyfelt Polymat на поверхні відкосів поглинають руйнуючу енергію від дощової води і високої швидкості течії води. Геосинтетичні матеріали закріплюють грунт берега річки, дерновий шар перешкоджає утворенню початкової стадії ерозії, а за рахунок своєї просторової поверхні вони спроможні затримувати дрібні часточки грунта. Підошва і відкоси берегів зберігаються без розмиву.

6. Армування асфальтобетонного покриття.

Армуючий прошарок з геосинтетичних матеріалів polyfelt PGM-14 застосовується для cповільнення процесу утворення віддзеркалених тріщин у верхніх шарах асфальтобетонного покриття і розподілення навантаження по горизонталі та для герметизації підстилаючих шарів проти проникнення поверхневої води і кисню у підстилаючі шари  конструкції дорожнього одягу. Напруження між основою і новими поверхневими шарами асфальтобетону знижуються за рахунок просочування бітумом матеріалу PGM-14. Достатня кількість бітуму та якісне і легке приклеювання геотекстиля  PGM-14 до нерівної поверхні гарантує рівномірне зчеплення між шарами, знижує напруження при згині та збільшує термін служби асфальтобетонного покриття. Матеріал рolyfelt PGM-G дозволяє підвищити міцність асфальтобетону, перерозподілити діючі навантаження на покриття завдяки армуючому ефекту сітки  та cповільнити виникнення тріщин і колійності в асфальтобетонному покритті.

7. Стабілізація поверхні укосу протиерозійними матами.

Пропонується система з двох матеріалів – фільтруючий рolyfelt TS  і протиерозійний рolyfelt  Polymat. Матеріал рolyfelt TS виконує роль фільтру,   запобігає внутрішній ерозії і гідравлічному руйнуванню грунтів, збільшує площу водопроникнення і швидко знімає надлишковий поровий тиск  та стабілізує водонасичені грунти укосу. Висока міцність на розтяг у поздовжньому, поперечному і діагональному напрямках,  водопроникливість і довговічність та механічно зміцнена порова структура безмежних волокон матеріалу рolyfelt TS забезпечує високу затримуючу здатність відносно частинок грунту та не заважає проростанню коріння рослин, що важливо для озеленення укосу виїмки. На поверхні укосу виїмки геосинтетичні протиерозійні мати рolyfelt  Polymat  поглинають руйнуючу енергію великої швидкості течії води, а дерновий шар перешкоджає появі початкової стадії ерозії. Завдяки своїй просторовій і шорсткій поверхні матеріал рolyfelt  Polymat затримує дрібні частинки гумусу  і забезпечує належний стік води при великих водозборах. 

8.  Зменшення активного тиску на стояни мостів.

Армуючий матеріал рolyfelt Rock PEС розташовується за напрямками головних деформацій розтягу, які з’являються в неармованому грунті при аналогічному напруженому стані. Інтерференція при армуванні грунтів насипу армуючим матеріалом рolyfelt Rock PEC залежить від величини кроку армування та ефективної довжини армуючого прошарку за межами критичної площини в грунті. При цьому зберігається співвідношення високої міцності до подовження самого геосинтетичного матеріалу. Великий модуль жорсткості матеріалу забезпечує розрахункове армування і підвищується загальна стійкість грунту насипу.

При оцінці впливів на навколишнє природне середовище (геологічне, повітряне, водне, мікроклімат, грунт, рослинний і тваринний світ) та аналізу існуючих і прогнозних негативних ендогенних та екзогенних процесів і явищ геологічного та геотехногенного походження стає зрозумілим, що застосування геосинтетичних матеріалів в армогрунтових конструкціях призводить до зменшення екологічно небезпечних змін у геологічному середовищі. Зсувні, сельові і карстові процеси та інші зміни напруженого стану і властивостей масивів порід з урахуванням впливу застосування геосинтетичних матеріалів при будівництві доріг не призводять до пошкодження основних елементів геологічної, геоморфологічної та структурно-тектонічної будови середовища.

Використання геосинтетичних матеріалів не викликає негативного впливу на повітряне та навколишнє середовище. Всі геосинтетичні матеріали екологічно нешкідливі, ультра стабільні, піддаються утилізації та повторній переробці.

При армуванні асфальтобетонного покриття підходів до моста та проїзної частини моста геотекстильними матеріалами підвищується рівність покриття проїзної частини, зникають тріщини і напливи асфальтобетону та, як наслідок, не зменшується швидкість руху автотранспортних засобів.  Суттєво зменшуються фонові концентрації шкідливих викидів в атмосферу в межах автодоріг та мостових переходів.

Система інженерного захисту територій в межах розташування автомобільних доріг представлена комплексом інженерних заходів, які дозволяють максимально зменшити об′єми забруднення навколишнього середовища. В основному, це стосується рівня забруднення стоків з проїзної частини доріг та мостів, впливу будівельної діяльності та ін. Основний принцип реалізації цієї концепції полягає у мінімізації виносу забруднених фільтраційних потоків поза меж очисних споруд. Використання геосинтетичних матеріалів при укріпленні насипів підходів до моста дозволяє організовувати поверхневий стік тільки по лоткам без забруднення підземних вод.

В армогрунтових конструкціях можливе використання  попередньо вилученого грунта, що виключає необхідність рекультивації грунта або його вивіз у відвали.

Проведення робіт по укладці геотекстильних матеріалів не потребує спеціальної механізації – достатньо простих механізмів. Скрізь всі геотекстильні матеріали, що вкладаються поверх відкосів насипу, проростає дерновий покрив. Ширина рулонів достатня для найбільш повного використання матеріалу без залишку та відходів з їх подальшою утилізацією.

Таким чином, застосування геосинтетичних матеріалів при будівництві та реконструкції мостових переходів не потребує спеціальних відновлювальних заходів щодо усунення наднормативних впливів проектованої діяльності та нормалізації стану окремих компонентів навколишнього середовища.

<<Назад