геотекстиль обойма что такое
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.
Геотекстиль что это такое и как используется: виды и особенности материалов
На торговых площадках материалы для строительства и садовых участков представлены в широком ассортименте. Рассмотрим такой вариант, как геотекстиль: что это такое и как используется. Ознакомимся с технологиями производства полотен, полезными свойствами различного исполнения. После прочтения статьи многие вопросы будут решены посредством использования недорого и долговечного геоматериала.
Описательная характеристика
Под геотекстилем подразумевается полотно, внешне чаще схожее с тканью. Это обосновано технологией производства. Основная часть материалов изготавливается методом переплетения нитей либо свойлачивания волокон. В продажу готовые изделия поступают в виде рулонов шириной 2-5,5 м, длиной до 150 м.
Видовое различие
Рассмотрим детальнее что такое геотекстиль и его применение. Технические особенности материала определяются составом и способом изготовления. На основании первого критерия принято разделение полотен на три основные группы:
По второму признаку классификация ведётся на тканый и нетканый, который, в свою очередь, различают на иглопробивной и термоскреплённый.
Кроме прочего, рассматривают структуру полотен. Они изготавливаются либо из мононитей, либо из штапеля, что также определяет свойства геотекстиля, виды и назначение. Первые обладают высокой прочностью. Вторые по длине составляют всего 5-10 см, при растягивании разрываются. Как правило, это смесь волокон из первичного и вторичного сырья в соотношении 40/60 %.
Полипропиленовый
Материя, в составе которой имеется полипропилен, характеризуется долговечностью, инертностью к химическим растворам, солям, кислотам. Также отмечается устойчивость к перепадам температур в широком диапазоне, что практически не ограничивает область применения. Синтетический материал для человека и экологии в целом безопасен, поэтому назначение геотекстиля подобного рода распространяется как на строительство, так и на приусадебные участки.
Полипропиленовый геотекстиль ценится за высокие прочностные показатели на растяжение, выносливость к механическим нагрузкам. Подобные свойства рассматривают для устройства армирования дорожных покрытий, различных насыпей, земельных участков. Для дачников актуальна паропроницаемость, а также в различных системах полотна используют дополнительно как фильтрующий элемент или влагоизоляцию.
Слабое место у подобного материала – ультрафиолетовое излучение. Под его воздействием полотно становится хрупким. Для устранения этого недостатка производители добавляют в состав специальные присадки, которые также отражаются в цвете. Базовый окрас – белый.
Полиэфирный
Для производства геосинтетической материи здесь применяют полиэстер либо вторсырье (например, пластиковые бутылки). Волокна из такого сырья выходят короткими, так как обладают относительно низкой прочностью. Это сказывается на общих характеристиках геотекстиля. Полотно получается с ворсистой поверхностью, выдерживает меньшую механическую нагрузку, нежели аналог из полипропилена.
По цвету полотна редко бывают белыми, так как чаще производство ведут из вторсырья. Для таких материй характерен чёрный, коричневый либо бежевый окрас. Полиэфирные волокна разрушаются в кислотной или солевой среде, из-за чего не рекомендуется их применение в подобных условиях.
Многокомпонентный
Такой геотекстиль по составу иначе называют смесовым. Здесь кроме синтетики для изготовления используют отходы от текстильного и бумажного производства: вискоза, шерсть, хлопок, целлюлоза. Это положительно сказывается на снижении стоимости изделий, но не на его характеристиках. Натуральные добавки при контакте с грунтом и влагой разрушаются, сгнивают в течение 2-3 лет.
Смесовый тип геотекстиля считается самым экологически чистым. Поэтому его чаще используют в качестве укрывного материала для грядок. Полотно пропускает влагу и препятствует её быстрому испарению с поверхности земли.
Геоткань
Рассмотрим тканый геотекстиль – что это. Полотна этой группы изготавливают по аналогии с тканями и вязанным текстилем. Здесь организовано переплетают мононити толщиной до 3 мм по той или иной схеме. Как правило, в перпендикулярном направлении.
Чаще для изготовления используют полиэфир. Для повышения прочностных показателей предпринимают следующее:
Последнее провоцирует частичное сплавление составляющих компонентов. В результате повышается не только прочность материала на разрыв, но его плотность, устойчивость к механическим нагрузкам. Это особенно приветствуется в строительстве, укреплении земельного участка.
В качестве пропиток используют составы разной направленности:
В результате использования различных пропиток получают композитное гибкое пластиковое полотно с синтетическим волокнистым армированием. Однако стоит учесть перед выбором о низкой влагопроницаемости, что исключает применимость в качестве фильтрующего элемента.
Геотекстильная ткань в результате получается эластичной, способной выдержать нагрузку до 1000 кН/кв.м. Показатели водопроницаемости зависят от плотности переплетения нитей. В любом случае материал может быть использован для армирования пешеходных дорожек и аэродромов.
Особенностью вязаной материи является дополнительная прошивка нитями высокой прочности. Однако последние незначительно в целом сказывается на относительно слабой устойчивости к механическим нагрузкам. Зато полотно отлично пропускает воду и препятствует её обратному прохождению.
Геополотно
Рассмотрим, геоткань и геотекстиль в чем разница. Геополотно состоит из мононитей и различного рода волокон. Различают три технологии производства, которые направлены на их соединение между собой. Первая заключается в пробивании заготовок в виде ваты специальными иглами. Внешне результат схож с уплотнённым войлоком. Производство материала происходит следующим образом:
Многократное трамбование и поддевание волокон способствует уплотнению переплетений волокон. В результате получается геополотно с отличной пропускной способностью для воздуха и влаги. Нередко такая материя применяется для производства фильтрующих элементов и пароизоляции.
По типу волокон иглопробивной геотекстиль различают на 2 варианта:
Технически изделия характеризуются высокой прочностью, устойчивостью к высоким нагрузкам. Во время эксплуатации полотно практически не деформируется. С целью улучшения качественных показателей и срока службы производители дополнительно армируют материал геосеткой из полипропилена или стекловолокна.
По второй технологии изготавливают термофиксированное геополотно. Здесь по аналогии с иглопробивными аналогами используют непрерывные синтетические нити и штапельные волокна. Сырье подвергается механической обработке с последующим нагреванием. В результате происходит процесс плавления составляющих элементов.
Полученное изделие в группе нетканых геотекстилей характеризуется более высокой прочностью на разрыв, плотностью. Однако здесь важно учесть свойство геотекстиля – пропускает воду или нет. Такой материал не применим для устройства фильтров, так как влагопроницаемость у него значительно ниже, чем у аналогов. По структуре изделие однородное, обладает эластичностью, инертностью к химически агрессивным условиям.
Третий способ соединения волокон применяется реже других. Технология называется гидроскрепление. Уплотнение сырья производится тонкоструйным потоком воды под высоким давлением. В результате получается мягкая, приятная на ощупь материя с высокой прочностью на разрыв. Этот материал в группе геотекстилей можно считать самым универсальным и крепким.
Прочные показатели определяются структурными особенностями материала и его составом. Показатели плотности зависят от способа производства. Это является одним из главных критериев для понимания, для чего нужен геотекстиль.
Условно классификацию на основании плотности ведут следующим образом:
Более плотные варианты геотекстиля в частном секторе практически не используются. Если показатель приравнён к 350 гр./кв.м, то этого достаточно для армирования насыпи железнодорожного полотна, автомагистрали, взлётной полосы для малогабаритных самолётов. Значение свыше 400 гр./кв.м актуально для строительства аэродромов международного и стратегического значения.