В данной статье рассмотрены характеристики, преимущества и недостатки в использовании геосинтетических материалов при строительстве автомобильных дорог, связь применения геосинтетических материалов с безопасностью дорожного движения. Объектом исследования является безопасность дорожного движения на автомобильных дорогах. Предметом исследования является использование геосинтетических материалов в строительстве автомобильных дорог для повышения безопасности дорожного движения. Представлена описательная информация о различных геосинтетических материалах, описаны их преимущества и влияние на безопасность дорожного движения.
Ключевые слова: безопасность дорожного движения, геосинтетические материалы, срок службы конструкции, эксплуатация автомобильной дороги.
This article discusses the characteristics, advantages and disadvantages of using geosynthetic materials in the construction of highways, the relationship between the use of geosynthetic materials and road safety. The object of the study is road safety on highways. The subject of the study is the use of geosynthetic materials in the construction of highways to improve road safety. Descriptive information about various geosynthetic materials is presented, their advantages and impact on road safety are described.
Keywords: road safety, geosynthetic materials, service life of the structure, operation of the highway.
Дорожно-транспортные происшествия совершаются в результате неблагоприятного сочетания нескольких факторов, тесно связанных один с другим. Неудовлетворительная ровность и низкие сцепные качества проезжей части способствует возникновению ДТП всех видов.
В настоящее время качество дорожного асфальтобетонного покрытия зачастую не является соответствующим заявленным требованиям. Важнейшим показателем транспортно-эксплуатационного состояния является ровность дорожного покрытия по причине существенного влияния на скорость движения, безопасность движения и комфорт.
Со степенью повышения нагрузки на дорожное полотно и увеличения скорости движения дорожная одежда изнашивается и ухудшается. Изменение ровности дорожного полотна происходит за счет прочности дорожной одежды и общего размера движения в течение его срока службы. Под воздействием дорожного движения, атмосферных и климатических факторов общая долговечность дорожного покрытия в процессе эксплуатации снижается, а его ровность ухудшается. При каждом приложении транспортной нагрузки прогиб дорожного покрытия практически упругий, но при этом возникают очень небольшие постоянные деформации. В процессе многократного нагружения проездами автомобилей происходит накопление необратимых деформаций. Нормальная скорость движения по дороге не гарантируется ниже уровня ровности, которому соответствует предельное состояние.
Геосинтетические материалы относятся к классу строительных материалов, хотя бы один из составляющих которых изготовлен из синтетического или естественного полимера в виде полотна, ленты или трехмерной структуры, которая используется в контакте с грунтом и другими строительными материалами.
Основная цель использования геосинтетических материалов —обеспечение надежной эксплуатации дороги или отдельных ее частей в сложных условиях строительства и эксплуатации, а также при наличии технических или экономических преимуществ над традиционными решениями. Использование дополнительных слоев геосинтитеческих материалов позволяет увеличить эксплуатационную надежность и срок эксплуатации дорожной конструкции или отдельно взятого ее элемента, упростить технологию производства, качество работ, сократить время строительства, снизить материалоёмкость дорожного сооружения и объем земляных работ.
Геотекстиль имеет высокую прочность, и это позволяет применять его после эксплуатации и дальнейшего демонтажа дороги временного характера.
Геосинтитеческие материалы изготавливаются из полимеров. Эти полимеры способны воспринимать растягивающие напряжения. Предназначение геосинтетических материалов состоит в изменении естественных свойств грунтов. Чаще всего изменения затрагивают фильтрационные свойства почвы, что подразумевает снижение коэффициента фильтрации слишком рыхлого грунта, а также улучшение прочностных характеристик, например, за счет армирования георешетками повышается прочность слабых грунтов.
Инженерные и химические особенности геосинтетических материалов зависят от свойств используемых полимеров, что определяет их устойчивость к воздействию влаги и мороза, сопротивление коррозии, небольшой вес, а также высокую прочность на растяжение. Полимеры, используемые при производстве геосинтетических материалов, обладают особыми химическими и физическими свойствами, такими как устойчивость к воздействию воды, мороза и коррозии, малый вес и высокая прочность на растяжение. Несмотря на некоторые недостатки таких полимеров, такие как быстрое старение под действием ультрафиолетового излучения, падение прочности при высоких температурах и горючесть, эти недостатки компенсируются особенностями использования геосинтетических материалов. Когда геосинтетические материалы применяются в конструкциях, в основном состоящих из грунтов или сыпучих горных пород, они защищают полимерные материалы от неблагоприятного воздействия света и температуры.
Использование геосинтетических материалов в дорожном строительстве способствует:
— гарантировать устойчивость и безопасность эксплуатации дорожного покрытия либо отдельных его участков.;
— повысить долговечность конструкции земляного полотна и дорожной одежды (срок пользования может достигать до 100 лет);
— снизить трудо- и энергозатраты при возведении дорожных конструкций;
— упростить технологию производства работ;
— повысить качество работ и культуру производства;
— сократить сроки строительства.
Применение геосинтетических материалов для дорожного строительства позволяет уменьшить срок ремонтов в 2–3 раза, а также сократить расход строительных материалов за счет сочетанию универсальности, долговечности и устойчивости.
Основные функции геосинтетических материалов при дорожном строительстве:
— армирование (геосетки, георешетки) — материал перераспределяет весовые нагрузки, улучшает сопротивления сдвигу зернистых материалов, тем самым усиливая дорожное полотно;
— фильтрация (геокомпозиты, геотекстиль) — композиты и текстиль позволяют просачиваться воде без перемещения в основание дорожного полотна и удерживать грунтовые частицы;
— дренаж (геокомпозиты, георешетки) — укладывается для сбора и отвода жидкости за пределы конструкции;
— усиление прочности слоев асфальтобетона (геосетки, георешетки) — перераспределение растягивающих нагрузок, механических воздействий;
— предотвращение и контроль эрозии грунта (геоматы, геоячейки) — материал замедляет размывание, пучение и прочие деформации грунта вследствие климатических воздействий;
— упрочнение слабого грунта (геокомпозиты, геотекстиль) — усиление несущих способностей грунтового основания;
— разделение слоев полотна (геокомпозиты, геотекстиль) — предотвращение слеживания слоев дорожного пирога;
— гидроизоляция (геомембраны, геокомпозиции) — уменьшает приток жидких сред к земляному полотну;
— защита от механических повреждений (геосетки, геоматы, геотекстиль).
При строительстве дорог обычно используют щебень. По прошествии времени на дороге на слабом основании могут образовываться колеи. Применение геотекстиля способствует решению этих проблем, так как препятствует перемешиванию щебенчатой засыпки с основанием и сохраняет первоначальную толщину засыпки, что в сочетании со значительным модулем упругости геотекстиля позволяет значительно повысить несущую способность такой конструкции, обеспечить повышенную степень уплотнения на этапе строительства посредством предотвращения вдавливания щебня в мягкую подоснову, снизить вызванное воздействием мороза разрушение дорог.
Также дорожный геотекстиль может использоваться для восстановления дорожного покрытия с его дальнейшим армированием после осуществления ремонтных работы эстакад и трасс. Этот геосинтетический материал равномерно перераспределяет нагрузки, не давая смешиваться фракциям различных материалов, что исключает возможность провала и деформации покрытия под большегрузными машинами.
Наиболее эффективным по технологическим нормам считается использование геополотна плотностью более 200 г/м2. С помощью применения материала можно избежать проблем, связанных с колейностью, провалами и выбоинами, добиться увеличения общего эксплуатационного периода покрытия.
Наиболее часто используемыми видами геосинтетических материалов в дорожном строительстве являются геосетки, геотекстиль, георешетки, геоматы, геокомпозиты, геокамеры и геомембраны.
Геосетки используют в армировании грунта, укреплении откосов и искусственных дорожных сооружений. Материал прокладывается между землей и щебнем. Верхний слой дорожного покрытия при этом становится более стойким к проседанию. Нагрузка равномерно распределяется по всему дорожному полотну, которое дольше сохраняет цельность. Применение геосеток в дорожном строительстве способствует усилению верхнего слоя дороги, что позволяет предотвратить появление трещин, колей, ям и других дефектов на асфальтовом и цементобетонном покрытии. Геосетки препятствуют осыпанию грунтовых дорог, а также применяются при наложении нового асфальта на старое бетонное покрытие дороги и армирует швы при ее ремонте. Геосетки изготавливают из различных материалов, отличаются друг от друга нагрузками, которые способны выдерживать.
Наряду с геосеткой в дорожном строительстве используются геотекстиль и георешетка, также укладываемые между грунтом и гравием. Материалы не дают щебню проникать в почвенный слой, тем самым способствуя укреплению дороги и сокращении расхода строительного материала. Геотекстиль помимо прочего продлевает срок службы объекта благодаря гидроизоляции и дренирующей функции. Он не позволяет воде размывать основание дорожного полотна, препятствует разрушению асфальта — быстрому появлению трещин, выбоин.
Георешетки, представляющие собой объемное полимерное полотно с сотовой формой, в настоящее время активно используются при ремонте и прокладывании магистралей в сложных геологических условиях — на слабых и глинистых почвах, участках, подверженных размыванию. Георешетка наполняется гравием, песчаной смесью, щебнем в смеси с бетоном. Такая основа дорожного покрытия надежно защищает его от разрушения, возникновению провалов и других дефектов.
Таким образом, применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве удешевляет его и значительно упрочняет. Применение геосинтетических материалов экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях, что является большим преимуществом. Применение геотекстиля значительно увеличивает несущую способность автомобильной дороги; обеспечивает повышенную степень уплотнения на этапе строительства; снижает разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза; предупреждает колееобразование.
С применением геосинтетических материалов снижается стоимость технического обслуживания и увеличивается срок работоспособности конструктива.
Геосинтетические материалы используются во всех отраслях строительства и обладают перспективностью в дальнейшем использовании.
Их применение улучшает и строительство, и его эксплуатацию. Срок службы конструкции с применением геосинтетических материалов увеличивается.
Литература:
- ГОСТ Р 50275–92 Материалы геотекстильные. Метод отбора проб.
- ГОСТ Р 55028–2012 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения
- ГОСТ Р 56338–2015 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для армирования нижних слоев основания дорожной одежды. Технические требования
- ОДМ 218.4.004–2009 Руководство по устранению и профилактике возникновения участков концентрации ДТП при эксплуатации автомобильных дорог
- ОДМ 218.5.003–2010 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог
- Федеральный закон «О безопасности дорожного движения» от 10.12.1995 N 196-ФЗ // Консультант Плюс. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_8585/
- Стратегия безопасности дорожного движения в Российской Федерации на 2018–2024 годы. Утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации от 8 января 2018 г. № 1-р. https://rg.ru/2018/01/24/strategiya-site-dok.html (дата обращения 01.02.2018).
