Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Автодороги arrow Методические рекомендации Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "Геовеб"  
18.02.2018
    
Методические рекомендации Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "Геовеб"

Государственный дорожный научно-
исследовательский институт
ФГУП «СОЮЗДОРНИИ»

В.Д. Казарновский, С.Е. Гречищев,
Е.С. Пшеничникова,
Ю.Б. Шешин

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОБЪЕМНОЙ ГЕОРЕШЕТКИ
ТИПА «ГЕОВЕБ» ПРИ СООРУЖЕНИИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В РАЙОНАХ
ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
(ДЛЯ ОПЫТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА)

Москва 2003

Содержат указания по проектированию и строительству дорожных конструкций, включающих объемные георешетки типа «Геовеб», на опытных участках автомобильных дорог. Применяются для строительства дорог в зоне вечной мерзлоты Западносибирского региона. Общая часть рекомендаций, не связанная непосредственно с особенностями природных условий, может быть использована также для проектирования и строительства опытных участков дорог в других регионах.

Рис. 14, табл. 7

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Методические рекомендации разработаны в рамках договора Союздорнии с ВНИПИгаздобыча на основе обобщения опыта применения георешеток «Геовеб» в различных странах, а также теоретических, лабораторных и стендовых исследований, проведенных Союздорнии в 2000 г., включая первый этап опытного строительства дороги УКПГ-2С.

Методические рекомендации могут быть использованы при опытном строительстве с применением и других типов георешеток, обладающих свойствами, близкими к георешеткам типа «Геовеб».

Методические рекомендации разработаны лабораторией дорожных одежд (ЛДО) и лабораторией водно-теплового режима и криогенных процессов (ЛВТРДК и КП).

В разработке участвовали:

В.Д. Казарновский - соруководитель работы, зав. ЛДО, засл. деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, профессор;

С.Е. Гречищев - соруководитель работы, зав. ЛВТРДК и КП, лауреат Государственной премии РФ, д-р геол.-минерал. наук, профессор;

Е.С. Пшеничникова - ответственный исполнитель от ЛДО, вед. науч. сотр., канд. техн. наук;

Ю.Б. Шешин - ответственный исполнитель от ЛВТРДК и КП, вед. науч. сотр., канд. геол.-минерал. наук.

В работе также принимали участие: М.Л. Попов (вед. науч. сотр.); И.В. Лейтланд (ст. науч. сотр., канд. техн. наук); Н.И. Чернова (инженер-программист 1 кат.); Л.П. Дегтярева (инженер).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Методические рекомендации предназначены для проектирования и строительства в условиях зоны вечной мерзлоты Западносибирского региона опытных участков автомобильных дорог с применением в конструкциях дорожных одежд, элементах земляного полотна и защитных укреплений поверхности прилегающих территорий объемных георешеток типа «Геовеб».

Целью разработки Методических рекомендаций является возможность получения практического опыта в применении георешетки «Геовеб» и на их основе в перспективе разработка соответствующих нормативных документов.

Настоящие Методические рекомендации разработаны на основе обобщения зарубежного опыта и проведенных Союздорнии исследований, в том числе на объектах Газпрома, построенных с использованием георешетки «Геовеб».

Методические рекомендации могут применяться также при строительстве дорог и в других природных условиях, в той части, которая не связана непосредственно с особенностями природных условий зоны вечной мерзлоты Западносибирского региона.

Во всех случаях для принятия решения о применении георешетки «Геовеб» в зоне вечной мерзлоты следует предварительно выполнить инженерно-геокриологический прогноз в целях оценки возможного проявления криогенных процессов, их состава и интенсивности на отдельных участках проектируемых автомобильных дорог и возможности эффективного использования «Геовеба» с учетом этих процессов.

1.2. При разработке настоящих Методических рекомендаций, кроме результатов собственных исследований Союздорнии и материалов, предоставленных ЗАО «ПРЕСТО-РУСЬ», учитывались данные исследований и других отечественных организаций, опубликованные документы по применению геосинтетики в дорожных конструкциях вне зоны вечной мерзлоты, такие как ВСН «Применение синтетических материалов при устройстве нежестких одежд автомобильных дорог»; ТУ 2246-002-97859300-97 «Прудон-494»; «Методические рекомендации по проектированию и строительству грунтовых насыпей на торфяном основании, армированном георешетками «Прудон-494» (ОАО «ЦНИИС». М., 2000. - 39 с.).

1.3. Поскольку опыт применения «Геовеба» в условиях рассматриваемого региона практически отсутствует, при строительстве дорог с использованием настоящих Методических рекомендаций следует предусматривать соответствующее научное сопровождение как на стадии изысканий, проектирования и строительства, так и на стадии их эксплуатации. При этом должны быть предусмотрены натурные наблюдения за поведением конструкций, в которых используется «Геовеб», во времени.

Результаты указанных наблюдений, как и опыт проектирования и строительства, должны быть использованы для уточнения и дополнения настоящих Методических рекомендаций, с тем чтобы последние легли в основу нормативно-технического или методического документа, предназначенного для широкого применения.

1.4. «Геовеб» представляет собой сотовую структуру из пластика, объемную георешетку, которая при использовании в конструктивном слое способна играть роль армирующего элемента. При заполнении ячеек «Геовеба» тем или иным материалом образуется композитная система, обладающая прочностью на растяжение и распределяющей способностью, как некоторый квазиоднородный слой. Механические свойства этой системы определяются геометрическими параметрами объемной георешетки, свойствами заполнителя ячеек, а также характером взаимодействия заполнителя с георешеткой.

1.5. Композитный слой «Геовеб» + заполнитель может использоваться:

- в дорожной одежде в качестве альтернативы слоев из грунта и каменных материалов, укрепленных вяжущими;

- в укреплении обочин;

- в покрытиях стояночных площадок, пешеходных дорожек и т.п.;

- в укреплении откосов насыпей и выемок;

- в укреплении кюветов и канав;

- в укреплении грунтовых поверхностей придорожных территорий;

- в основании дорожных насыпей, сооружаемых на слабых основаниях;

- в теле дорожных насыпей, возводимых с откосами повышенной крутизны.

Наряду с этим указанный композитный слой может применяться в качестве армирующих элементов в армогрунтовых подпорных сооружениях и других геотехнических конструкциях.

1.6. Применительно к дорожному строительству слои на основе «Геовеба» могут использоваться в том или ином качестве при строительстве дорог любого уровня - как общей сети, так и промысловых, промышленных, патрульных, городских, сельскохозяйственных дорог, а также подъездов и временных проездов.

2. НОМЕНКЛАТУРА ОБЪЕМНЫХ ГЕОРЕШЕТОК «ГЕОВЕБ»

2.1. Трехмерная сотовая георешетка «Геовеб» представляет собой объемную ячеистую конструкцию, изготавливаемую из полиэтиленовых лент (полиэтилен высокого и низкого давления) толщиной ( ) мм посредством их соединения между собой линейными швами, расположенными в шахматном порядке.

2.2. «Геовеб» может эксплуатироваться при температуре от минус 65 до 50 °С при воздействии ультрафиолетового излучения, в условиях контакта с водой, бетоном, почвогрунтами с показателем кислотности рН = 4 ÷ 11.

2.3. «Геовеб» выпускают в виде складывающихся секций прямоугольной формы в плане площадью 15 и 30 м2, массой 15 и 42 кг.

«Геовеб» выпускают преимущественно с рельефной текстурированной поверхностью граней ячеек, которая позволяет увеличить трение между стенками ячеек и заполнителем.

«Геовеб» выпускают также с перфорированными стенками ячеек, что также позволяет повысить трение с крупнозернистым заполнителем и обеспечить дренаж. При этом коэффициент проницаемости «Геовеба», равный отношению суммарной площади отверстий на одной грани ячейки к площади этой грани, не должен превышать 0,3.

2.4. Георешетки «Геовеб» выпускают с ячейками следующих размеров:

- стандартная ячейка: 244×203 мм; крупная ячейка: 488×406 мм; высота стенки ячейки: 50; 76; 102; 152 и 203 мм;

- стандартная А-секция: ширина - 2,44 м, длина - от 0,61 до 9,1 м (рис. 2.1, прил. 1); стандартная В-секция: длина - 6,10 м, ширина - от 0,73 до 2,44 м (см. прил. 1).

Рис 2.1. Стандартная А-секция «Геовеб»

3. ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНОВ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ «ГЕОВЕБА»

3.1. В зоне распространения вечной мерзлоты в Западной Сибири применительно к дорожному строительству (в частности, при использовании «Геовеба») следует выделить три геокриологические области - северную, центральную и южную (рис. 3.1).

3.2. В северной области А многолетнемерзлые породы имеют повсеместное распространение как по площади, так и по вертикали и достигают мощности более 500 м. Талики приурочены в основном к крупным рекам - Оби, Пуру, Тазу, Надыму и др., а также к глубоким озерам. Температура мерзлых пород в северной области на уровне нулевых годовых амплитуд изменяется от минус 9 °С на севере до минус 3 °С на юге. В ее северном районе 1 распространены в основном мерзлые толщи, которые характеризуются высокой льдистостью (до 60 - 70 %). Криогенная текстура отложений слоистая, линзовидная, толстошлировая. В районе 2 преимущественно распространены мерзлые эпигенетические толщи. Мощность сезонно-талого слоя в северной зоне изменяется от 0,3 м в торфяниках до 1,5 м в песках.

Ведущими криогенными физико-геологическими процессами в северной области А являются криогенное растрескивание грунтов, термокарст, склоновые процессы.

Рис. 3.1. Схема мерзлотных областей (А, Б и В) и районов (1 - 5) верхней (10 - 20 м) толщи пород криолитозоны Западной Сибири:

А - северная область (сплошная вечная мерзлота); Б - центральная область (прерывистая и островная вечная мерзлота); В - южная область (зона перелетков); 1 - пылеватые песчано-глинистые, часто засоленные мерзлые породы, часто с пластовыми и клиновидными льдами и криопегами; 2 - пылеватые песчано-глинистые засоленные мерзлые породы, часто с клиновидными льдами и криопегами; 3 - торф и песчано-глинистые мерзлые породы, иногда с клиновидными льдами; 4 - мерзлые торфяники и немерзлые минеральные грунты; 5 - мерзлые породы с глубоко залегающей (> 20 м) кровлей; 6 - изолинии температур на границе нулевых годовых амплитуд

3.3. Центральная область Б характеризуется прерывистым и островным распространением вечной мерзлоты. В ее северном районе 3 верхний горизонт представлен многолетнемерзлыми минеральными грунтами и торфяниками, а в южном районе 4 - только многолетнемерзлыми торфяниками.

В северном районе 3 центральной области мерзлота приурочена преимущественно к обширным безлесным пространствам торфяников, занимающих до 70 % площади. В пределах Ярудейско-Надымского междуречья, сложенного преимущественно суглинистыми грунтами, около 60 % площади составляют мерзлые породы. В приенисейской же части низменности вечная мерзлота занимает 80 - 90 % междуречий.

Температура горных пород на уровне нулевых годовых амплитуд в пределах центральной зоны изменяется от 0 до минус (2 ÷ 3) °С. Наиболее низкая температура минус (3 ÷ 3,5) °С зафиксирована в буграх пучения и бугристых торфяниках в пределах северного района.

Мощность сезонно-талого слоя в центральной области колеблется от 0,5 м в торфах до 2,5 м в сухих песках.

Из криогенных физико-геологических процессов наиболее развиты термокарст, пучение, деградация и новообразования мерзлоты.

3.4. В южной геокриологической области В мерзлота в естественных условиях встречается весьма редко и приурочена к сильнозамшелым участкам территории, с которых почти полностью сдувается снег.

Температура горных пород на глубине нулевых годовых амплитуд в пределах южной геокриологической области колеблется от 0 до 3 - 4 °С. В пределах области широко распространены формы рельефа, которые свидетельствуют о наличии здесь в прошлом более сурового климата (псевдоморфозы по жильным льдам, термокарстовые котловины, бугристо-западинный рельеф и т.д.).

Аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения - один из самых распространенных генетических типов. Они представлены песками с включениями валунно-галечного материала, а старичные фации - в основном глинистыми отложениями с включениями растительных остатков и торфами. Озерно-аллювиальные отложения, как правило, глинистые.

Песчаные отложения на территории севера Западной Сибири представлены песками различного гранулометрического состава: гравелистыми песками, крупными, мелкими и пылеватыми песками. Причем преобладающими типами являются мелкие и пылеватые пески: на долю этих фракций приходится 50 - 60 %. Пески в условиях естественного залегания имеют среднее по плотности сложение. Пески на высоких дренированных участках обычно маловлажные, а в понижениях и поймах рек - влагонасыщенные.

Глинистые породы представлены на севере Западной Сибири супесями, суглинками и глинами, причем преобладают первые две литологические разновидности. Глины встречаются сравнительно редко. Глинистые породы значительно опесчанены и содержат до 50 - 60 % пылеватых частиц. Пластичность разновозрастных глинистых грунтов северных районов Западной Сибири изменяется в незначительных пределах.

Торфяные отложения занимают значительные площади в южной и центральной частях Западной Сибири. Мощность торфяных залежей достигает 3 - 5 м. Влажность колеблется от 200 - 300 до 1000 - 2000 %.

3.5. Зональное изменение инженерно-геокриологических условий с севера на юг (см. рис. 3.1) должно учитываться при определении целесообразных направлений использования «Геовеба» в разных областях и районах (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Характеристика

Область А, район

Область Б, район

Область В, район

1

2

3

4

5

Ландшафтные условия

Тундра

Лесотундра

Северная тайга

Тайга

Распространение вечной мерзлоты

Сплошное

Прерывистое

Островное

Нет

Температура вечномерзлых пород на глубине 10 - 12 м, °С

От -3 до -12

От -1,5 до -7

От 0 до -3

От 0 до -2

-

Мощность сезонно-талого слоя, м

0,5 - 1,6

0,4 - 1,8

0,6 - 2,2

0,6 - 2,5

-

Преобладающие грунты

Пылеватые, песчано-глинистые, часто засоленные

Торфяные, песчано-суглинистые мерзлые

Торфы мерзлые, супеси, пески талые

-

Мерзлотные процессы и явления в естественных условиях

Пластовые и клиновидные льды, льдогрунты, бугры пучения, морозобойное растрескивание, солифлюкция, термокарст, криопеги

Клиновидные льды, льдогрунты, бугры пучения, солифлюкция, льдистые торфяники, термокарст, криопеги

Льдистые торфяники, льдогрунты, термокарст, криопеги

Льдистые торфяники, новообразования мерзлоты

Новообразование мерзлых перелетков

Вероятные мерзлотные процессы на автомобильных дорогах

Температурное растрескивание, оползание откосов и склонов, термоэрозия (поперечная и вдольтрассовая), просадки оттаивания насыпи при двухстадийном строительстве

Оползание откосов и склонов, термоэрозия

Неравномерные просадки оттаивающих сжимаемых оснований, оползание откосов и склонов, эрозия

Неравномерные просадки оттаивающих сжимаемых оснований, оползание откосов и склонов, эрозия, неравномерное пучение и растрескивание при новообразовании мерзлоты

-

Целесообразные направления применения «Геовеба»

Борьба с растрескиванием и неоднородностью просадки дорожной одежды, стабилизация склонов, защита от эрозии

Защита откосов и склонов от оползания и эрозии

Уменьшение неоднородности осадок дорожной одежды при оттаивании земляного полотна и основы, стабилизация откосов и склонов; в основании земляного полотна

Уменьшение неоднородности пучения дорожной одежды при новообразовании мерзлоты; то же, при оттаивании; стабилизация откосов и склонов; защита от эрозии

Уменьшение неоднородности пучения дорожной одежды при новообразовании мерзлоты

4. ВАРИАНТЫ СХЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЪЕМНОЙ ГЕОРЕШЕТКИ «ГЕОВЕБ»

4.1. «Геовеб» в конструкциях дорожных одежд

4.1.1. «Геовеб» в конструкциях дорожных одежд может применяться в целях:

- сокращения объемов дискретных материалов;

- повышения прочности одежды при том же расходе дискретных материалов;

- замены технологии устройства щебеночных слоев, предусматривающей расклинцовку;

- замены технологии укрепления вяжущими в тех случаях, когда традиционная технология неприменима (зимние работы и т.п.);

- повышения несущей способности дискретных слоев;

- обеспечения проезда по песчаному слою построечного транспорта при устройстве песчаного основания под цементобетонные покрытия;

- замены покрытий из железобетонных плит на нежесткую временную конструкцию, обеспечивающую движение транспортных средств на первой стадии строительства дороги в северных условиях и на заболоченных территориях;

- создания цементобетонного основания с блочной структурой, обеспечивающего повышение температурной трещиностойкости устраиваемого на нем асфальтобетонного покрытия.

4.1.2. Конструктивные слои дорожных одежд, устраиваемые на основе георешетки «Геовеб», могут играть роль:

- слоя покрытия;

- несущего слоя основания;

- дополнительного (дренирующего или теплоизолирующего) слоя основания;

- комбинированного (несущего и дренирующего) слоя основания.

4.1.3. В зависимости от функции, отводимой конструктивному слою на основе «Геовеба», должны определяться требования к заполнителю ячеек, а также к самой георешетке в отношении геометрических параметров и наличия перфорации.

Во всех конструктивных слоях дорожных одежд при использовании дискретного заполнителя следует применять перфорированный «Геовеб».

В основании жестких и нежестких дорожных одежд следует использовать «Геовеб» с размером ячейки 244×203 мм. Высота стенки георешетки «Геовеб», применяемой в нежестких дорожных одеждах, должна выбираться исходя из расчета на прочность конструкции дорожной одежды, но не менее 152 мм. В основании сборного покрытия следует применять «Геовеб» с высотой стенки 76 мм.

В случае применения не укрепленного вяжущим (или укрепленного малыми добавками) дискретного заполнителя ячеек роль «Геовеба» сводится к механическому укреплению слоя из этого дискретного заполнителя (щебня, песка и т.п.).

При заполнении ячеек «Геовеба» бетоном роль георешетки сводится к обеспечению создания блочной структуры бетонного слоя, способствующей в случае применения ее в основании асфальтобетонного покрытия повышению температурной трещиностойкости конструкции.

4.1.4. При использовании «Геовеба» в конструкции переходного типа (рис. 4.1) конструктивный слой на его основе может играть роль покрытия. При этом в зависимости от предполагаемого характера движения и требуемого срока службы дороги может быть предусмотрено заполнение ячеек:

- песком;

- щебнем;

- местным дискретным материалом (например, шлаком и т.п.);

- дискретным материалом, укрепленным неорганическим вяжущим (сухой смесью с последующим увлажнением).

При этом в качестве дискретного заполнителя используется тот же материал, который предусмотрен в основании.

4.1.5. Конструкции переходного типа с дискретным заполнителем ячеек целесообразно применять:

- при небольшом движении и ограниченном сроке службы (временные дороги, подъезды с небольшим движением, площадки для стоянок и т.п.);

- при стадийном строительстве дорог, когда на первой стадии невозможно обеспечить стабильность земляного полотна (на заболоченных территориях, в условиях зоны вечной мерзлоты, при производстве земляных работ в зимнее время и т.п.);

- при стадийном строительстве дорожной одежды, связанном с другими причинами.

Рис. 4.1. Схемы вариантов конструкции переходных дорожных одежд с использованием «Геовеба»:

1 - грунт земляного полотна; 2 - слой основания из щебня, песка, гравия, ПГС и т.п., не укрепленного или укрепленного вяжущим; 3 - «Геовеб» с заполнением ячеек материалом, используемым в слое 2; 4 - защитный слой из щебня, песка или ПГС; 5 - геотекстильная прослойка

4.1.6. В капитальных дорожных одеждах конструктивные слои на основе «Геовеба» могут предусматриваться в качестве слоя несущего основания, в качестве слоя основания, одновременно выполняющего функции дренирующего слоя, а также (при соответствующем заполнителе) в качестве теплоизолирующего слоя (рис. 4.2 и 4.3).

4.1.7. Во всех конструкциях дорожных одежд может быть использован геотекстиль со следующими характеристиками: предел прочности при растяжении 70 Н/см, относительная деформация 60 - 80 %, условный модуль деформации при кратковременном растяжении не менее 150 Н/см, коэффициент фильтрации (при обжатии 2 кПа) 20 м/сут.

Рис. 4.2. Схемы вариантов конструкций капитальных нежестких дорожных одежд с использованием «Геовеба»:

1 - грунт земляного полотна; 2 - дренирующий песчаный слой; 3 - слой основания из щебня, гравия, ПГС и т.п., не укрепленных или укрепленных вяжущими; 4 - «Геовеб» с заполнением ячеек материалом, используемым в основании; 5 - защитный слой из щебня, песка или ПГС; 6 - слой асфальтобетонного покрытия; 7 - геотекстиль

Рис. 4.3. Схема капитальных жестких дорожных одежд:

1 - грунт земляного полотна; 2 - дренирующий песчаный слой; 3 - «Геовеб» с песчаным заполнителем; 4 - геотекстиль; 5 - бетонные плиты; 6 - «Геовеб» с ячейками, заполненными бетоном; 7 - асфальтобетонное покрытие

4.2. «Геовеб» в конструкциях укрепления обочин

4.2.1. Использование «Геовеба» для укрепления обочин аналогично его применению в конструктивных слоях дорожной одежды - в верхнем или нижних слоях.

В верхнем слое укрепления обочин «Геовеб» целесообразно использовать совместно с такими материалами, как щебень, гравий и т.п.

При укреплении обочин асфальтобетоном «Геовеб» может использоваться в слое основания под асфальтобетонным покрытием.

4.3. Применение «Геовеба» для укрепления откосов земляного полотна

4.3.1. Применение «Геовеба» для укрепления откосов может рассматриваться как альтернатива:

- травосеянию;

- одерновке;

- устройству сборной обрешетки;

- применению гибких плит и т.д.

При воздействии на откос только поверхностных вод для его укрепления выбирают конструктивное решение. Укрепление подтапливаемых откосов должно быть обосновано гидравлическими расчетами.

В зависимости от предполагаемых условий воздействия воды на откос и его заложения при укреплении откоса «Геовебом» могут быть использованы следующие заполнители: растительный грунт, минеральный дискретный материал (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь, в том числе укрепленная цементом), монолитный минеральный материал (цементобетон).

В отдельных случаях следует комбинировать заполнители: например, ячейки «Геовеба» на обочине заполняют щебнем, на поверхности откоса - растительным грунтом, в нижней подтапливаемой части откоса - монолитным цементобетоном (рис. 4.4).

При использовании дискретного заполнителя следует применять перфорированный «Геовеб».

Рис. 4.4. Комплексное укрепление откоса насыпи и кювета на основе «Геовеба» с применением в качестве заполнителя растительного грунта с посевом трав по поверхности откоса (1) и щебня на обочине и в кювете (2)

Для обеспечения дренажа конструкции укрепления и защиты грунта откоса от размыва применяют подстилающую прослойку из нетканого геотекстильного материала, который назначают исходя из его характеристик и в зависимости от материала заполнителя. На подтапливаемых откосах геотекстильная прослойка может быть использована в качестве обратного фильтра.

4.3.2. Применение заполнителя из растительного грунта рекомендуется в тех случаях, когда поверхностные потоки имеют малую продолжительность (не более 24 ч) и скорость менее 6 м/с.

Геотекстильную прослойку в этом случае применяют, как правило, из иглопробивного нетканого материала плотностью не более 150 - 200 г/м2, с прочностью при растяжении 35 Н/см, относительной деформацией более 30 %, коэффициентом фильтрации (при обжатии 2 кПа) 20 м/сут.

«Геовеб» с крупной ячейкой обычно используют для укрепления откосов с заложением менее 1:1,75 (углом откоса менее 30°) и умеренной интенсивностью стока. Для укрепления откосов, имеющих заложение более 1:1,75 или подвергающихся воздействию сосредоточенного потока, следует применять «Геовеб» со стандартной ячейкой.

4.3.4. Минимальная высота стенки (глубина ячейки) «Геовеба» при использовании в качестве заполнителя растительного грунта составляет 7,5 см при условии, что в грунте откоса будет развиваться корневая система растений и заложение откоса составляет менее 1:1,75. Для откосов круче 1:1,75 требуемая глубина ячейки должна быть не менее 10 см. Глубину ячеек более 10 см следует принимать при озеленении откосов насыпей из крупнообломочных грунтов, а также из плохо поддающихся уплотнению одноразмерных песков.

Примечание. Рекомендации по размеру ячеек даны исходя из допущения, что растительный покров полностью сформируется прежде, чем начнется воздействие расчетного стока.

В случае если угол укрепляемого откоса больше угла естественного откоса заполнителя, требуемую глубину ячейки «Геовеба» (рис. 4.5) определяют по формуле

                                                   (4.1)

где d - глубина ячейки, мм;

L - длина ячейки, мм;

β - угол откоса, град;

φ - угол естественного откоса материала-заполнителя, град;

de - минимальная допустимая толщина слоя материала-заполнителя, мм. Рекомендуемое минимальное значение de составляет 25 мм.

4.3.5. Укрепление поверхности откосов посредством георешетки «Геовеб», заполненной дискретным минеральным материалом (гравием, щебнем, гравийно-песчаной смесью и т.п.), может быть эффективным в том случае, если скорость потока превышает неразмывающую для материала укрепления при отсутствии «Геовеба».

Рис. 4.5. Определение требуемой глубины ячейки «Геовеба»

Сопротивление эрозии «Геовеба» с заполнителем из минерального материала может быть повышено путем распределения на поверхности заполнителя бетонного раствора. При этом рекомендуется минимальная глубина проникания раствора в заполнитель 25 мм.

Максимальные размеры минерального материала, рекомендуемые для применения в зависимости от размера и глубины ячеек «Геовеба», следует подбирать в соответствии с табл. 4.1.

Геотекстиль, используемый для подстилающей прослойки, должен иметь плотность 200 - 300 г/м2, а остальные характеристики - те же, что и при использовании растительного грунта.

Таблица 4.1

Максимальный размер применяемого минерального материала

Ячейка

Размер материала, мм, в зависимости от глубины ячейки, мм

76

102

152

203

Стандартная

50

75

75

75

Крупная

50

75

150

150

4.3.6. Применение «Геовеба» с заполнением ячеек бетоном позволяет получить долговечную, устойчивую к эрозии конструкцию укрепления откоса равномерной толщины, которая сохраняет способность работать на растяжение и воспринимать деформации грунта тела насыпи.

Бетон в качестве заполнителя «Геовеба» рекомендуют для откосов, которые подвергаются длительному воздействию поверхностных вод, ударам волн.

В соответствии с проектными требованиями могут варьироваться марка бетона, способы обработки поверхности, а также высота стенок «Геовеба». Способы обработки поверхности (гладилка, щетка или скобок) назначают в зависимости от эстетических требований или требований к ее шероховатости. Для получения определенной текстуры или окраски поверхности в свежеуложенную бетонную смесь может быть заглублен щебень или гравий.

Тощие бетонные смеси и смеси с прерывистым гранулометрическим составом используют в качестве заполнителя в тех случаях, когда воздействие поверхностных вод является умеренным.

4.3.7. Выбор геотекстильного материала для подстилающего слоя зависит от грунтово-гидрологических условий и характера воздействия ливневых и талых вод на конструкцию укрепления откоса.

«Геовеб» со стандартной ячейкой обычно рекомендуют для откосов круче 20° (1:1,25), если бетонная смесь для заполнения не обладает очень низкой осадкой конуса.

Высоту стенки ячейки «Геовеба» выбирают с учетом анализа сдвигающих и удерживающих сил, воздействию которых подвергается конструкция.

4.4. Применение «Геовеба» для укрепления поверхности склонов и придорожной полосы

4.4.1. Укрепление «Геовебом» поверхности склонов и придорожной полосы может выполняться в целях защиты склонов от оплывания сезоннооттаивающего слоя и термоэрозии, а придорожной полосы - от продольной вдольтрассовой термоэрозии.

Заполнение георешеток, обеспечение дренажа и защита от размыва грунта склона и (или) придорожной полосы осуществляются аналогично рекомендациям п. 4.4.

4.4.2. При защите склонов от оплывания сезонно-талого грунта в особо ответственных случаях может применяться комбинирование «Геовеба» с теплоизолирующими слоями (например, торфяными), толщина которых назначается исходя из условия сохранения верхней границы вечной мерзлоты на прежнем уровне или даже ее поднятия (рис. 4.6).

4.4.3. Крепление георешетки на склоне выполняется с помощью какой-либо из анкерных систем. Наиболее часто применяемые системы показаны на рис. 4.7. Глубина заделки анкеров и расстояние между ними должны определяться расчетом с учетом нагрузок от собственного веса, всех видов пригрузок (например, веса снега) и возможности морозного мучения.

Рис. 4.6. Вариант закрепления склона и придорожной полосы композитом:

1 - «Геовеб»; 2 - геотекстиль; 3 - теплоизолирующий слой (например, торф)

Рис. 4.7. Схема анкерных креплений «Геовеба»:

а - поверхностная анкеровка стержнями с АТР-клипом; 6 - то же, стержнями с заглубленным шарниром; в - анкеровка на верху откоса (склона) шнековыми анкерами; г - то же, анкерными столбами (грузами); 1 - стенка «Геовеба»; 2 - трос; 3 - заполнитель; 4 - геотекстиль; 5 - анкерный стержень с АТР-клипом; 6 - анкерный стержень с заглубленным шарниром; 7 - шнековый анкер; 8 - анкерный столб (груз)

4.4.4. При проведении работ по укреплению откосов насыпей, поверхностей склонов, кюветов и канав с помощью объемных георешеток необходимо предварительно тщательно подготовить поверхность. Поверхность, на которую будет монтироваться объемная георешетка, должна быть спланирована, а уклоны - соответствовать проектным. Поверхность должна быть ровной, без видимых резких углублений; размер комьев грунта не должен превышать 5 - 10 см в диаметре. Грунт, используемый для засыпки, должен быть уплотнен до требуемых значений. Особое внимание необходимо уделить периферийной заделке геотекстиля в грунт (рис. 4.8). Краевые части геотекстиля как на обочине насыпи , см. рис. 4.8), так и в верхней части укрепляемого откоса (Б, см. рис. 4.8) должны быть надежно заанкерены и присыпаны грунтом во избежание затекания поверхностных вод под геотекстиль.

Рис. 4.8. Периферийная заделка геотекстиля под «Геовеб» в грунт:

А - обочина; Б - верх склона; 1 - «Геовеб»; 2 - геотекстиль; 3 - анкеры

4.5. Применение «Геовеба» для укрепления кюветов и канав

4.5.1. Укрепление кюветов и канав выполняют обычно при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, когда возможен размыв кюветов из-за больших продольных уклонов, значительного расхода потока и наличия несвязных или слабосвязных грунтов в основании кювета.

4.5.2. В зависимости от состава и состояния грунтов основания, расхода и скорости потока «Геовеб» может быть заполнен растительным грунтом, щебнем (песчано-гравийной смесью и т.д.) или цементобетоном. Возможно также комбинированное заполнение ячеек. Вид заполнителя назначают исходя из допустимой скорости потока. Укрепление кювета рекомендуется предусматривать в комплексе с укреплением откоса.

4.6. «Геовеб» в конструкциях насыпей на болотах и слабых грунтах

4.6.1. При сооружении насыпей на участках залегания слабых грунтов (в том числе болотных) без их удаления и замены «Геовеб» может быть использован в качестве армирующей прослойки, устраиваемой в нижней части насыпи (рис. 4.9), или в качестве материала, образующего обойму, в которую заключена нижняя часть насыпи.

4.6.2. Устройство армирующей прослойки из «Геовеба» и обоймы обеспечивает:

- повышение устойчивости основания насыпи (повышение допустимой нагрузки);

- снижение неравномерности осадки основания насыпи на поперечнике, обеспечивающее ускорение завершения интенсивной части осадки;

- возможность уменьшения объема грунта, требуемого для компенсации проседающей части насыпи.

4.6.3. Наряду с устройством прослойки из «Геовеба», на подошве насыпи могут быть предусмотрены дополнительные армирующие прослойки по высоте насыпи, позволяющие повысить ее жесткость и увеличить крутизну откосов.

4.6.4. При использовании «Геовеба» в насыпях на слабых грунтах и болотах конструктивное решение должно быть обосновано специальными расчетами, выполненными по методикам, разработанным для расчета насыпей на слабых грунтах.

Рис. 4.9. Применение «Геовеба» при устройстве насыпей на болотах без выторфовывания:

а - с армирующей прослойкой в основании; б - с полуобоймой в основании; в - с прослойкой в основании и армирующей прослойкой по высоте; 1 - песок насыпи; 2 - «Геовеб» с заполнителем; 3 - торф; 4 - минеральное основание

5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С КОНСТРУКТИВНЫМИ СЛОЯМИ НА ОСНОВЕ «ГЕОВЕБА» С ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ

5.1. Расчет нежесткой дорожной одежды с конструктивными слоями на основе «Геовеба» осуществляется, как и для традиционных дорожных одежд, по трем критериям, предусмотренным действующими документами (ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»). При этом указанные конструктивные композитные слои рассматриваются как сплошные квазиоднородные слои, имеющие повышенные прочность на растяжение при изгибе (за счет прочности и деформативности полос геопластика) и сопротивляемость сдвигу (за счет работы заполнителя в замкнутой ячейке из пластика). В связи с этим расчет такого слоя на растяжение при изгибе и сдвиг не производится, а в качестве его расчетной характеристики при расчете конструкции дорожной одежды используется только модуль упругости.

5.2. При предварительных расчетах значение расчетного модуля упругости композитного слоя допускается принимать ориентировочно в зависимости от заполнителя по табл. 5.1.

Таблица 5.1

Расчетный модуль упругости композитного слоя

Заполнитель ячеек

Модуль упругости слоя, МПа

Песок

400

Щебень

1000

Примечания: 1. Значения модуля упругости получены в результате анализа и обобщения имеющихся экспериментальных данных при их соответствующей интерпретации, отвечающей отечественной методике расчета дорожных одежд.

2. Значения модулей относятся к «Геовебу» с ячейками размером не более 244×203 мм2.

5.3. Более достоверное значение модуля упругости композитного слоя необходимо устанавливать на основе специальных штамповых испытаний, выполняемых по методике, изложенной в прил. 1.

6. УЧЕТ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ГЕОВЕБА»

6.1. Дорожные конструкции в районах вечной мерзлоты с использованием объемной георешетки «Геовеб» должны отвечать общим требованиям как СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги», так и специализированных для вечной мерзлоты нормативных документов - СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» и ВСН 84-89 «Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты».

6.2. При проектировании дорожных конструкций с использованием объемной георешетки «Геовеб» необходимо учитывать геокриологические процессы, характерные для этой территории в зоне вечной мерзлоты Западной Сибири (см. рис. 3.1). В случае применения технологии «Геовеб» должны быть решены задачи как защиты конструкций от криогенных процессов, так и оптимизации параметров системы «Геовеб» с учетом их криогенного взаимодействия с местными грунтами.

Учет процессов осуществляется в основном в рамках работ по индивидуальному проектированию с научным сопровождением.

7. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ПРИ ПОМОЩИ ГЕОРЕШЕТКИ «ГЕОВЕБ»

7.1. Расчет устойчивости георешетки «Геовеб» на откосе насыпи или на склоне производится исходя из того, что максимальная сила трения георешетки «Геовеб» с заполнителем по поверхности откоса определяется по формуле

                                                      (7.1)

где Rf - сопротивление трению по нижней поверхности плиты «Геовеба», МПа;

Р - суммарный вес «Геовеба» с заполнителем (плиты) и всех видов пригрузок, МПа;

β - угол склона, град;

φ - минимальный угол трения между слоями «Геовеб» - грунт откоса - геотекстиль - геомембрана и др., град.

В случае анкеровки георешетки предельная сила сопротивления анкера А(H) рассчитывается как сопротивление сваи боковой нагрузке согласно СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Далее применяется уравнение равновесия

                                               (7.2)

где La - расстояние между анкерами.

Последнее уравнение используется для подбора диаметра и длины анкеров (входят в расчет силы А) и расстояния между ними.

7.2. Расчет общей устойчивости откоса или склона, закрытого «Геовебом», производится обычными методами круглоцилиндрических поверхностей скольжения (рис. 7.1). При этом обязательной проверке на устойчивость должны быть подвергнуты поверхности, включающие участки поверхности вечной мерзлоты (см. рис. 7.1), силы трения на которых близки к нулю из-за подтаивания самого верхнего, льдонасыщенного слоя.

Для повышения обшей устойчивости откоса может быть применено усиление консолями из «Геовеба» (рис. 7.2).

Рис. 7.1. Схема для расчета устойчивости откосов с «Геовебом» с применением поверхностей скольжения:

1 - круглоцилиндрической; 2 - с участком поверхности вечной мерзлоты L; 3 - вечной мерзлоты



Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: