В статье рассмотрены наиболее часто применяемые технологии армирования грунта с использованием геотекстильных материалов, а также представлены новые методы и предложения по их применению.
Ключевые слова: грунт, слабое основание, устройство слоя, геоткань, геосинтетический материал, слой.
В строительстве и благоустройстве территорий часто используются геосинтетические материалы для армирования мелкодисперсных материалов. Это может быть грунт основания или насыпные строительные материалы. Данная статья включает в себя рассмотрение известных методов, а также инновационные методы армирования с применением геотекстильных материалов, которые являются разновидностью геосинтетических материалов. Геотекстильные материалы являются прочными водопроницаемыми материалами, изготовленными из полиэфирных или пропиленовых нитей. Полезными свойствами геотекстиля можно считать дренаж избытка влаги, армирование слабых почв и создание прочной разделительной мембраны между грунтовой основой и конструктивными слоями.
При решении реальных задач по армированию и стабилизации грунта и насыпных материалов часто используются следующие методы:
— устройство подпорных стен;
— устройство слоя из геотекстиля под насыпь;
— укрепление верха насыпи(склона);
— устройство текстильно-песчаных свай;
— устройство гибкого ростверка.
Могут разрабатываться различные индивидуальные проектные решения с использованием геотекстильных материалов в зависимости от вида строительного объекта и видов грунта. Далее рассмотрим перечисленные методы по отдельности и разберемся в особенностях применения для различных видов строительных объектов.
Устройство подпорных стен
Подпорные стены применяются для укрепления высоких откосов грунтовых сооружений. Они представляют собой сооружения из уплотненного уложенного по слоям грунта с прослойками и облицовкой из геосинтетических материалов (рисунок 1), между слоями прокладывается геосетки или геоткань, облицовка из геоткани.
Стена, изготовленная с использованием геотекстиля устраивается следующим образом:
Для устройства слоя подпорной стенки устанавливается опалубка из уголкового сального профиля и деревянных стоек высотой до толщины возводимого слоя грунта. Шаг элементов опалубки зависит от длины подпорной стенки, варьируется от 1,5–3,0 м.
Далее, после устройства опалубки на нее и на нижний уплотненный грунт укладываются полотна геотекстиля, длина которого определена исходя из расчета на прочность.
Свободный наружный край геотекстиля кладется поверх опалубки наружу. Затем укладывается слой насыпного грунта (примерно на 1,0–1,5 м по ширине стенки) и тщательно утрамбовывается;
Берется свободный край геотекстиля и поворотом укладывается поверх утрамбованного грунта. Затем досыпается и уплотняется остальная часть слоя грунта. Укладку очередного слоя производят с расчетным уклоном, не менее 2 % по ширине сооружения для обеспечения его устойчивости;
Следующий шаг: опалубку нужно снять и перенести наверх уложенного слоя. Необходимость опалубки состоит в обеспечении при уплотнении плотного заполнения углов наружной облицовки грунтом.
Снаружи облицовка из геоткани может при необходимости быть озелена или заложена каменной кладкой.
Прочность используемого геотекстиля должна соответствовать расчетным нагрузкам на подпорную стенку. Существует множество отечественных производителей, которые предлагают самые разные геоткани.
Рис. 1. Подпорная стенка, устроенная с использованием геосинтетических материалов
Устройство слоя из геотекстиля под насыпь
При устройстве конструктивного слоя из геотекстиля в технологию входят следующие операции:
— Подготовка подстилающего грунта;
— Раскладка и транспортировка по участку рулонов геотекстиля;
— Укладка геотекстиля и при необходимости соединение;
— Отсыпка вышележащего слоя на геотекстиль, его распределение и уплотнение.
Подготовка подстилающего грунта состоит в выравнивании его поверхности и уплотнении. Коэффициент уплотнения грунта должен соответствовать значениям, указанных в нормативных документах, поверхность не должна иметь колей, ям и других неровностей глубиной более 5 см.
При устройстве слоя из геотекстиля в основании насыпи, сложенной слабыми грунтами, подготовка может не выполняться, если отсутствует опасность повреждения геотекстильного полотна. При наличии глубокой колеи или ям, они должны быть засыпаны грунтом и спланированы автогрейдером или бульдозером. Кустарник, деревья вырубают и спиливают в одном уровне с поверхностью. Рекомендуется провести корчевку пней. Если в момент производства работ на участке имеются поверхностные воды, то отсыпают выравнивающий песчаный слой.
Рулоны геотекстиля транспортируют к месту производства работ непосредственно перед укладкой и распределяют по длине участка работ с шагом, равным ширине полотна в рулоне.
Укладку полотен геотекстиля выполняют в поперечном направлении (для большей прочности) относительно оси насыпи.
Рис. 2.Технология укладки геотекстиля
После раската нескольких метров краевую часть (по ширине) полотна прижимают к грунту двумя-тремя анкерами (стержни диаметром 3–5 мм) длиной 15–20 сантиметров с отогнутым верхним и заострённым нижним концами. При дальнейшем раскате производят разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением и креплением к грунту анкерами (или другим способом) через 10–15 метров (через 1,5–2,0 метра при устройстве слоя из геотекстиля на слабом основании). Крепление выполняют против смещения полотна при действии ветровой нагрузки, укладке вышележащего слоя и для сохранения предварительного натяжения геотекстиля. Полотна укладывают с перекрытием примерно 0,2–0,3 м (0,5 м для слабых грунтов). Далее можно засыпать вышележащий грунт до проектной отметки.
Укрепление верха насыпи(склона)
- Поверхность грунта выравнивается и укатывается.
- Рулон геоткани раскатать по всему периметру склона (там, где будут проводиться работы). Геоткань размещается в стык, без нахлестов.
- Места стыка геоткани крепятся анкерами с шагом в 1–1,5 метров.
- Натягивание геоткани вдоль скоса. Натягивается материал так, чтобы плотно прилегал к грунту.
Далее чаще всего на практике кладется поверх геоткани георешетки, которые потом засыпаются наполнителем и завершается укрепление склона озеленением.
Рис. 3. Устройство геоткани на склоне насыпи
Устройство текстильно-песчаных свай
- Рабочая платформа.
Учитывая, что сваи устраиваются в зоне расположения слабых грунтов, в начале формируется рабочая платформа, которая должна обеспечить возможность въезда и производство работ виброоборудованием на слабом основании. В состав работ входят: дренажные прорези, водоотводные канавы и защитный слой из дренирующего грунта, укрепленный геополотном.
Прорези и водоотводные канавы в слабых грунтах с целью ускорения консолидации основания. Расстояние между дренажными прорезями принимается равным от 2 до 2,5 м, ширина прорезей от 1 до 1,2 м, глубина 1 м. При продольном уклоне местности свыше 0,003 прорези устраивают вдоль оси насыпи, при меньшем уклоне — поперек оси с водоотводными канавами по границе основания и отводом воды в резервы и водопропускные трубы. Для заполнения прорезей и канав следует использовать песок гравелистый (ГОСТ 25100) с коэффициентом фильтрации от 3 м/сут или гравий. Для разработки грунта и засыпки прорезей песком применяются экскаваторы — обратная лопата и погрузчики.
На подготовленное основание с прорезями, водоотводными канавами и выравнивающим слоем песка 5 см следует уложить прослойку из геотекстиля. Технологические и разделительные прослойки устраивают из геополотна нетканого (иглопробивного) с плотностью от 250 г/м2 или термоскреплённого с плотностью от 110 г/м2. Прослойку укладывают на спланированную поверхность. Толщина прослойки из геополотна, используемой в качестве дрены, под расчетной нагрузкой от вышележащих слоев должна быть от 2 мм. Этому условию удовлетворяет геополотно нетканое толщиной в ненагруженном состоянии от 2,0 до 4 мм.
Прослойку из геополотна нетканого накрывают защитным слоем из песка толщиной 0,50 м для работы виброкатка в интенсивном технологическом режиме уплотнения слабого основания. Интенсивный технологический режим предназначен для воздействия максимально допустимой по несущей способности грунта вибронагрузки на основание с целью улучшения его прочностных и деформационных характеристик.
Уплотнение грунта начинать с режима пробного уплотнения. Нужно организовать работу катка круговыми проходами, начиная с краевых полос. Величина перекрытия следов должна составлять 0,20 м.
Расстояние между дренажными прорезями принимают от 2 до 2,5 м, ширина прорезей: 1 до 1,2 м, глубина 1 м. При продольном уклоне местности более 3‰ прорези устраивают параллельно оси насыпи, при меньшем уклоне — поперек оси с водоотводными канавами по границе основания и отводом воды в резервы и водопропускные трубы. Для заполнения прорезей и канав используется песок с коэффициентом фильтрации от 3 м/сут или гравий. Для разработки грунта и засыпки прорезей песком применяются экскаваторы — обратная лопата и погрузчики.
На подготовленное основание с прорезями, водоотводными канавами и выравнивающим слоем песка 5 см укладывают прослойку из геотекстиля. Технологические и разделительные прослойки устраивают из геополотна нетканого (иглопробивного) или термоскреплённого. Прослойку следует укладывать на спланированную поверхность.
Слой геополотна накрывают защитным слоем из песка толщиной 0,5м для работы виброкатка в интенсивном режиме уплотнения слабого основания. В качестве управляемых параметров виброуплотнения принимаются амплитуда вибрации, скорость движения катка, число проходов.
Уплотнение грунта начинать с режима пробного уплотнения. Следует организовать работу катка круговыми проходами, начиная с краевых полос. Величина перекрытия следов должна составлять 0,2 м. Режим работы виброкатка следует уточнять по результатам испытаний грунтов на сдвиг расчета коэффициента безопасности. Переувлажненные глинистые грунты следует уплотнять захватками 200- 350 м, используя сначала легкие катки весом не более 100 кН для прикатки, а затем основные виброкатки. Для первого прохода могут быть использованы и основные виброкатки с выключенным вибратором. Скорость движения катков при первом проходе 1км/ч, при последующих проходах от 2 км/ч до 4 км/ч. Число проходов катка определяется по результатам пробного уплотнения.
2. Устройство свай
Работы по устройству текстильно-песчаных свай выполняют после контроля прочности основания для восприятия нагрузки от строительной техники. При недостаточной несущей способности слабых грунтов по защитному слою следует сделать и последовательно перемещать временную дорогу из инвентарных плит.
1) Установка вибропогружателя в рабочее положение
2) Погружение стальной вытесняющей трубы-лидера, выбранного диаметра с двухопорным клапаном, при помощи высокочастотного вибратора через слабые грунты до проектной отметки;
3) Укладка в трубу-лидер и заполнение песком заранее подготовленной геооболочки.
4) Подъем (в вибрационном режиме) трубы-лидера с открытым опорным клапаном.
Устройство гибкого ростверка на слабом основании
— выравнивание защитного слоя над сваями;
— раскатку рулонов геосинтетического материала и его закрепление на поверхности основания;
— стыковку геополотен и засыпку их грунтом с уплотнением.
Геополотно раскатать с перекрытием полос от 20 см до 30 см. Для соединения полотен применять сшивку или склейку. Уложенный слой в течение рабочего дня необходимо засыпать грунтом. Перед отсыпкой грунта проверить качество уложенной прослойки — сплошность, величину перекрытия, качество стыковки, общую ширину и их количество.
Далее следует выполнить засыпку слоя геосинтетического материала грунтом по схеме “от себя”. Доставленный автомобилями-самосвалами грунт распределяют слоем толщиной от 30 см до 40 см по всей площади захватки. Грунт перемещают бульдозером последовательно с образованием промежуточных валов и разравнивают от средины насыпи к её краям.
Формируют гибкий ростверк после укладки геосинтетического материала и устройства защитного слоя из песка. В ходе уплотнения и осадки межсвайного пространства производят досыпку грунта между сваями. В результате в основании образуется уплотненный ростверк, который позволяет уменьшить напряжения в межсвайном пространстве за счет перераспределения нагрузки на сваи. На подготовленном основании производится послойная отсыпка и уплотнение дорожной насыпи.
Инновационные способы применения геотканей
При рассмотрении известных способов применения геотканей, перечисленных выше, были установлены некоторые закономерности. Геоткани показывают себя на практике как достаточно универсальные материалы при использовании в армировании грунтов и сыпучих материалов. Исходя из этого, можно предположить, что геоткани могут выступать как оболочка разных форм для наполнителей с целью сдерживания их смещения относительно проектного положения.
Геотканью могут оборачивать пласт грунта с целью устройства устойчивого основания. Получается замкнутая обойма или полуобойма (если слоями) из геоткани.
Рис. 4
Еще одним вариантом может быть использование геополотна как застилающий слой в искусственных водоемах. Разрабатывают выемку, дно и склоны уплотняют, застилают геополотном, закрепляют его на концах за пределами выемки и заполняют водой выемку.
Геополотно может выступать оболочкой также для различных бетонных смесей. То есть замкнутая геоткань может выполнять роль опалубки. В мешок из геоткани заливается бетонная смесь и затвердевает. Такое изделие может использоваться для укрепления крутых откосов. Может изготавливаться на месте применения.
Литература:
- ТТК. Укладка нетканого геополотна «Дорнит» при дорожном строительстве Типовая технологическая карта
- СП 472.1325800.2019. Свод правил. Армогрунтовые системы мостов и подпорных стен на автомобильных дорогах. Правила проектирования» (утв. Приказом Минстроя России от 24.12.2019 N 855/пр) (ред. от 30.05.2022)
- https://geospan.gexa.ru — производитель геотекстильных материалов
- http://miakom.ru — производитель геотекстильных материалов
- ОДМ 218.2.054–2015 Рекомендации по применению текстильно-песчаных свай при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах основания
- ГОСТ 33068–2014 (EN 13252:2005) Материалы геосинтетические для дренажных систем. Общие технические требования
