CC BY
4
УДК 625.8
Петров К.Р. студент 4 курса специалитета
Дауров З. С. студент 4 курса специалитета
Тихонов Р. С. студент 4 курса специалитета кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений»
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет
Петра Великого» Россия, г. Санкт-Петербург ПРОБЛЕМЫ И СПОСОБЫ УСТРОЙСТВА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
НА СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ
Аннотация:
В статье показана актуальность применения современных материалов в конструкциях дорожных одежд, повышающих срок их службы. Выявлены проблемы устройства дорог на слабых основаниях. Показана трудоемкость и ресурсозатратность укрепления слабых оснований. Предложены направления и способы устройства дорожных покрытий с применением геоматериалов. Установлен эффект от совместного применения геотекстиля в основании дорог, а геосетки в асфальтобетонном покрытии, для повышения надежности и экономической эффективности дорожных конструкций.
Ключевые слова: геоматериал, дорожное покрытие, слабое основание, дорожная одежда, эффективность
Petrov K.R. Daurov Z.S.
Tikhonov R.S.
4th year students from specialist degree Institute of Construction of Unique Building and Structures Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University
Russia, St.Petersburg PROBLEMS AND METHODS OF ROAD COVERINGS CONSTRUCTION ON WEAK BASES
Abstract: The article shows the relevance of the use of modern materials in the construction of road clothes that increase their life. The problems of constructing roads on weak grounds are revealed. The labor intensity and resource cost of strengthening weak bases are shown. The directions and methods of road pavement using geomaterials are proposed. The effect of joint application of geotextiles in the foundation of roads, and geogrids in the asphalt-concrete coating was established to increase the reliability and cost-effectiveness of road structures.
Key words: geomaterial, road surface, weak base, road clothing, efficiency
Одним из объектов градостроительного проектирования являются дорожные конструкции, образующие среду жизнедеятельности на различных территориальных уровнях. Возведение дорожных покрытий возможно на новых и реконструируемых участках. Проблемами дорожных покрытий являются недостаточная трещиностойкость, не устойчивость к температурным колебаниям, быстрый износ и, как следствие, низкий срок службы дорожных конструкций. В этой связи актуальным представляется использование современных материалов при возведении дорог. Целью данного исследования является обоснование способов устройства дорожных покрытий на слабых основаниях.
Действительно, при реконструкции и прокладывании новых дорог, необходимым является решение вопросов повышения технических параметров и характеристик дорожных конструкций. При разработке проектного решения определяют целесообразность использования тех или иных материалов в составе дорожных одежд для усиления конструкций, в сочетании с экономией финансовых и материальных ресурсов в ходе дальнейшего строительства и эксплуатации дорог [1].
Качество и срок службы автодорог во много определяются природно-климатическими особенностями территорий их размещения, влаго-температурными характеристиками, строением и типом почв, служащих основой для дорожно-климатического районирования территорий, регламентирующего проектирование дорожных одежд [2].
При этом некоторые исследователи отмечают неоднородности внутри одного дорожно-климатического района, отличия во влагонакоплении, прочностных характеристиках и деформируемости грунтов, что требует индивидуальных разработок набора материалов и технологий строительства на реконструируемых и вновь осваиваемых участках. Основной проблемой при проектировании дорожных покрытий остается необходимость принятия в расчет инженерно-геологических особенностей участков со специфическими грунтами, такими как засоленные, мерзлые, техногенные, просадочные, набухающие, слабые [3].
Традиционно, при возведении дорожных конструкций на слабых основаниях предусматривают ряд операций, включающих удаление и замену слабого грунта; оставление слабого грунта в основании насыпи, с введением дополнительных мероприятий по повышению устойчивости основания и прочности дорожной конструкции; организацию прохождения дороги в виде эстакады. В таких случаях основание проектируется в совокупности со всей дорожной одеждой с учетом заданной устойчивости, стабильности и прочности конструкции.
Методы укрепления слабых оснований могут быть конструктивными (организация дополнительных песчаных/грунтовых подушек, шпунтовых ограждений) и механическими (поверхностное, глубинное, гидрологическое уплотнение). Однако, данные работы требуют существенных затрат времени, привлечения специальной техники и рабочих, а дополнительные
конструктивные решения снижают экономическую эффективность дорожных проектов. Основной задачей использования современных материалов составе дорожных одежд на слабых основаниях является снижение ресурсо-, энергозатратности процессов возведения и реконструкции дорог, при достижении заданных параметров надежности конструкций и экономической эффективности строительных проектов.
Сегодня для обеспечения долговечности дорожных покрытий на слабых основаниях активно применяются геосинтетические материалы (ГМ) в составе дорожных одежд. ГМ представляют собой широкую группу материалов из органического или минерального сырья, используемых в транспортном, гражданском и гидротехническом строительстве. В зависимости от особенностей сырья и технологии производства ГМ могут выполнять функции армирования, дренажа, защиты, фильтрации, гидро- и теплоизоляции. Предлагаемые на рынке строительных материалов ГМ могут быть в виде геотекстиля, геосетки, георешетки, геокомпозита, геомембраны, геооболочки, геоплиты и др. [4].
В практическом использовании дорог основа дорожной одежды переводит силовой потенциал в грунт, обеспечивая амортизационный эффект и снижение напряжения от воздействия транспорта. Однако в случае дорожных покрытий на слабых основаниях этот принцип нарушается, что приводит к шелушению, выкрашиванию, выбоинам, выдавливанию грунта на поверхность, проломам и др. В этом случае устройство ГМ в основании дорожных одежд играет роль армирующего слоя, одновременно распределяющего и поглощающего силовые воздействия. Одновременно, в этих слоях могут применяться геотекстили, выполняющие функции не столько механической защиты, сколько задачи фильтрации, дренирования и гидроизоляции [5].
Внешнее покрытие дорожной конструкции выполняет функции приема и распределения воздействующих нагрузок и климатической защиты, что обеспечивается многослойностью покрытия, где геотекстиль и геосетки могут применяться для повышения устойчивости к трещинам.
Кроме того, на слабых основаниях возможна организация защитных прослоек из ГМ, с заключением части насыпи в «обойму» для повышенного армирования. Некоторые конструктивные решения возведения дорог на слабых основаниях представлены на рисунке.
-т
Рисунок - Схемы возведении насыпей на слабом основании: а, б -защитные слои из ГМ, в, г - защитно-армирующие слои из ГМ; 1 -ГМ; 2 -насыпь; 3 - слабый грунт; 4 -насыпь из торфа [4]
Создание защитно-армирующих слоев из ГМ при возведении дорог на слабых основаниях возможно под несущим слоем основания дорожной одежды (щебеня, гравия, шлака), где применяют полимерные геосетки с высокой механической прочностью и модулем деформации, необходимой для перераспределения напряжений, действующих от временной автомобильной нагрузки. В слоях дорожного покрытия из различных асфальтобетонов делаются прослойки из нетканых ГМ для повышения их температурной трещиностойкости и срока службы дорог.
Использование геотекстиля в основании, а стекловолоконной геосетки в верхних слоях дорожных одежд, позволило установить отсутствие на экспериментальных участках продольных трещин в покрытии и повышение расстояния между поперечными трещинами до 5 раз [6]. Преимуществами применения ГМ при возведении и реконструкции дорог также является относительно низкая стоимость материалов - до 300 рублей на м2. Дополнительный экономический эффект наблюдается за счет снижения толщины асфальтобетона до 20%, при армировании геосетками, а также за счет эффективности дорожных работ [7].
Таким образом, установлено разнообразие дорожно-климатических районов и отдельных участков, основывающееся на влаго-тепловом режиме и особенностях почв, влияющее на проектирование дорожных одежд. Представлены проблемы возведения дорог на слабых основаниях. В целях снижения трудоемкости и затратности процессов уплотнения или выемки грунтов предложено применение ГМ. Показано, что применение ГМ в основании и верхних слоях дорожных покрытий на слабом основании повышает трещиностойкость, механическую прочность, надежность,
долговечность и экономичность дорожных конструкций.
Использованные источники:
1. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. Москва, 2001. - 61 с.
2. Бец В.А. и др. Опыт районирования территории для целей дорожной отрасли // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2003. - № 3. - С. 20-23.
3. Ярмолинский А.И., Пичугов А.П., Пугачев И.Н. Комплексный подход к дорожному районированию территории Сахалинской области [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://pnu.edu.ru/media/filer_public /2012 /11/16 / statja8.pdf. (дата обращения: 29.11.2017).
4. Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. ОДМ 218.5.003-2010. утв. распоряжением Росавтодора от 1 февраля 2010 г. N 71-р, Москва, 2010. - 98с.
5. Карамнов А.И., Желудок А.В. Современное производство и технологии применения геосинтетических материалов в дорожном строительстве // Международный научно-практический журнал «Форум молодых ученых». -2017. - №8(12) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://forum-nauka.ru/domains_data/files/12/Karamnov%20A.I.(Sovremennoe%20proizvodstv o).pdf (дата обращения 14.11.2017).
6. Украинский И.С. Повышение надежности конструкций автомобильных дорог, армированных геосинтетическими слоями в условиях Дальнего востока: Дисс. ...канд. техн. наук: 05.23.11. Хабаровск, 2014. - 166 с.
7. Дробышинец С. Я. Геотекстиль в дорожном строительстве, пути использования // Науковi нотатки. - 2014. № - 46. - С. 154-160.
