Методические рекомендации Методические рекомендации по применению геотекстильных материалов для укрепления обочин и откосов автомобильных дорог
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ
ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ОБОЧИН И ОТКОСОВ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Утверждены замдиректора Союздорнии
канд . техн . наук Б . С . Марышевым
Одобрены Главным Техническим управлением
( письмо № 377-11/4 от 28.05.85 г .)
МОСКВА 1988
Предложены различные варианты конструкций земляного полотна автомобильных дорог с использованием геотекстиля для укрепления откосов и обочин . Рассмотрены конструкции укрепления подтопляемых откосов насыпей , неподтопляемых откосов насыпей и выемок , откосов водоотводных сооружений , предусматривающие применение геотекстильного материала в комбинации с различными видами укреплений - травосеянием , монолитным и сборным бетоном , каменной наброской . Рассмотрены также варианты использования геотекстиля для повышения устойчивости откосов насыпей , а также для укрепления обочин автомобильных дорог . Изложены методы расчета указанных конструкций , принципы , цели и условия их применения ; указаны основные технологические особенности применения геотекстильного материала .
Приведены требования к геотекстильным материалам для укрепления откосов , методы испытаний геотекстиля и показатели его физико - механических свойств .
Табл . 10, рис . 13.
Предисловие
Инженерная практика укрепления откосов насыпей и выемок автомобильных дорог постоянно ощущает неудовлетворенность имеющимися конструктивно - технологическими решениями в этой области . Это вызвано двумя причинами . Одна из них заключается в отсутствии облегченных типов укрепления , занимающих промежуточное положение между травосеянием и мощным укреплением плитами или каменной наброской . Другая причина вызвана необходимостью индустриализации конструкций укрепления , уменьшения объемов работ , выполняемых на откосе . Дело в том , что работа людей и механизмов на откосе крайне осложнена , грунт часто не уплотнен . В результате качество укрепительных работ оказывается невысоким , а сооружение целого ряда конструкций на откосах с заложением 1:1,5 - 1:2 часто бывает вообще затруднительным . Все это вызывает появление дефектов , особенно в жестких конструкциях , совместную работу которых с грунтом бывает трудно обеспечить . В подобных условиях гибкая конструкция могла бы оказаться более устойчивой благодаря своей способности приспосабливаться к деформациям поверхности откоса .
Одним из реальных и перспективных путей расширения номенклатуры и видов конструкций укрепления откосов и обочин является использование геотекстильных материалов , которые получили широкое распространение в последние годы . Выполняя функцию арматуры , дрены , фильтра или покрытия , геотекстильные полотна улучшают условия работы грунта и зернистых слоев на обочинах , в откосных частях насыпей и выемок , повышая их устойчивость , защищая от эрозии предотвращая суффозионный процесс . Применение геотекстиля дает возможность разработать новые , более эффективные в технико - экономическом отношении конструктивные решения .
Союздорнии совместно с Казахским филиалом , Гипродорнии , ТюмИСИ , ВНИИводгео , Союздорпроектом и строительными организациями провели исследования по применению геотекстильных материалов для укрепления откосов и обочин . В работе использованы материалы теоретических и лабораторных исследований , строительства опытных и экспериментальных участков , опыт внедрения ряда конструкций в инженерную практику . Предлагаемые конструктивные решения могут быть применены во многих регионах нашей страны , в том числе при строительстве нефте- и газопромысловых дорог в Западной Сибири , дорог специального назначения и общей сети . Ряд положений настоящих Методических рекомендаций уже вошли в нормативные документы .
Методические рекомендации составлены канд . техн . наук А . Г . Полуновским при участии кандидатов технических наук А . М . Каменева , Ю . Р . Перкова , Ю . В . Пудова , С . И . Матейковича , инженеров Ю . М . Львовича и А . П . Фомина . В разработке и подготовке Методических рекомендаций принимали участие канд . техн . наук Б . П . Брантман , инженеры Ю . В . Чернов , М . А . Аллаберганов , В . В . Богашов , А . Г. Селиверстов , Б . С . Кленов и Б . М . Абрамкин .
Замечания и пожелания по настоящей работе , а также материалы производственной проверки предложенных конструкций просьба направлять по адресу : 143900, п. Ба - лашиха -6 Московской обл ., Союздорнии .
1. Общие положения
1.1 . Настоящие Методические рекомендации разработаны в развитие основных положений СНиП 2.05.02-85 и СНиП 3.06.03-85 , касающихся применения геотекстильных материалов для обеспечения устойчивости откосов , и предназначены для применения при проектировании и строительстве конструкций укрепления откосов подтопляемых и неподтопляемых насыпей и откосов выемок автомобильных дорог . Кроме того , в Методических рекомендациях рассмотрены некоторые варианты использования геотекстильных материалов для укрепления обочин .
1.2 . Термином « геотекстиль » обозначают рулонные водопроницаемые преимущественно синтетические текстильные материалы , предназначенные для использования в конструкциях земляных сооружений . Кроме того , к классу геотекстильных материалов можно условно отнести текстильные материалы , изготовленные из несинтетических химических и натуральных волокон , штампованные рулонные сетки - решетчатые материалы . Водонепроницаемые рулонные материалы , вырабатываемые для укладки в земляные сооружения в качестве гидроизоляционных слоев , также могут выполнять некоторые функции геотекстиля ( армирующую , разделяющую покрытия ), однако эти материалы относятся к другому классу материалов - геомембранам и в настоящих Методических рекомендациях не рассматриваются . В случае применения геомембранных прослоек необходимо иметь полное представление о последствиях вносимых ими изменений в водно-тепловой режим конструкции , особенно при использовании грунтов и материалов , чувствительных к изменению влажности .
1.3 . Геотекстильные полотна в откосных частях выполняют роль : покрытия , обеспечивающего эрозионную устойчивость откоса ; обратного фильтра под креплением откосов плитами или каменной наброской ; армирующего элемента , повышающего общую устойчивость откоса насыпи ; ограждения , определяющего очертание насыпи , в конструкциях типа армогрунт или в виде обоймы . При проектировании конструкций с геотекстильной прослойкой следует иметь в виду , что она может одновременно выполнять различные функции , например дренирования и армирования , ограждения и фильтра , а также сочетаться с другими типами укрепления : травосеянием , сборным железобетоном и др .
1.4 . Для укрепления откосов наиболее часто употребляют рулонные геотекстильные материалы , вырабатываемые из синтетического волокна и обладающие прочностью при растяжении , водопроницаемостью , устойчивостью к погодным воздействиям . В практике дорожного строительства наибольшее распространение получили нетканые материалы , отличающиеся несколько меньшей стоимостью и обладающие некоторыми преимуществами ( при использовании в качестве покрытия и фильтра ) по сравнению с ткаными геотекстильными материалами , область применения которых в основном ограничивается задачами армирования .
При выборе текстильных материалов для устройства прослоек следует учитывать возможность использования в конструкциях откосов не только геотекстильных полотен , вырабатываемых специально для цепей дорожного строительства , но и любых других рулонных фильтровальных материалов , отвечающих предъявляемым требованиям по физико - механическим свойствам и устойчивости .
1.5 . В настоящие Методические рекомендации включены конструктивные решения , прошедшие широкую производственную проверку в сложных условиях . Кроме них , рассмотрены и менее известные решения с неболь шими объемами практической реализации , рекомендуемые для ограниченного внедрения в целях накопления опыта службы таких конструкций , уточнения их технико - эксплуатационных показателей с последующей корректировкой и массовым внедрением в практику дорожного строительства . За подобными конструкциями целесообразно установить наблюдение , предусмотрев соответствующие средства в сметах на проектные или строительные работы .
1.6 . Предложенные в Методических рекомендациях варианты конструктивных решений ориентированы прежде всего на укрепление насыпей из песчаных грунтов и использование для этих целей геотекстильных полотен с механическим упрочнением холста - иглопробивных материалов , выпускаемых отечественной промышленностью специально для дорожного строительства . Исключение составляют лишь те случаи , когда в основу конструкции должно быть положено использование геотекстиля в качестве армирующей прослойки с повышенными требованиями к механическим свойствам применяемых полотен .
1.7 . Устройство геотекстильных прослоек в большинстве случаев относится к скрытым работам и на их выполнение следует оформлять акты в установленном порядке . Наряду со сведениями о конструкции в акте должны быть приведены показатели качества геотекстильного полотна по визуальной оценке ( сплошность , отсутствие дыр , однородность , соединение соседних полотен ), а также вид геотекстильного материала , его паспортные данные и результаты контрольных испытаний производителем работ или заказчиком .
1.8 . Устройство прослоек из геотекстильных материалов позволяет повысить общую или местную устойчивость откосов , индустриальность строительства за счет использования готового элемента заводского изготовления ; уменьшить расход привозных дорожно - строитель ных материалов , заменив их местными грунтами ; снизить объем перевозок и транспортных расходов ; сократить затраты ручного труда и сроки строительства ; повысить эксплуатационную надежность конструкций земляного полотна .
2. Конструкции укрепления неподтопляемых откосов
2.1 . Для укрепления неподтопляемых откосов геотекстильные материалы используются в виде постоянных или временных покрытий , служащих для защиты откоса от водной или ветровой эрозии . При выборе геотекстильного материала для этих целей при прочих равных условиях преимущество следует отдавать иглопробивным полотнам .
2.2 . Временные геотекстильные укрепления устраивают на срок до трех лет с целью обеспечить эрозионную устойчивость откоса в период зарастания его травой и формирования дернового слоя или во время строительства дороги до устройства постоянной конструкции укрепления . В качестве временного покрытия могут быть использованы геотекстильные полотна с ограниченным сроком службы и включением в состав смеси того или иного количества натуральных волокон , содержание которых зависит от заданного срока службы конструкции , требуемых показателей физико - механических свойств полотен и их изменений во времени .
2.3 . Постоянные конструкции укрепления неподтопляемых откосов в виде покрытий из геотекстильных материалов подразделяют на полосовое , сплошное и решетчатое ( комбинированное ). Полосовое укрепление может быть прибровочным , в клетку и лотковым . Сплошное укрепление бывает закрытым и сетчатым . Виды решетчатого укрепления зависят от материала , из которого изготовлена решетка , и материала для ее заполнения . Область применения каждого типа укрепления для насыпей определенного очертания при отсутствии прикромочных лотков приведена в табл . 1 . Если посев трав затруднен , то следует применять геотекстильный материал , в состав которого введены семена трав и необходимые для роста травы органические и минеральные составляющие .
Таблица 1
Тип укрепления |
Вид укрепления |
Высота насыпи , м |
Минимальный продольный уклон дороги , ‰ , для ливневых районов |
|
1 - 4 |
5 - 10 |
|||
Полосо вое |
Прибровочное |
1 - 2 |
20 - 30 |
10 - 20 |
В клетку |
3 - 12 |
20 - 30 |
10 - 20 |
|
|
Лотковое |
5 - 12 |
30 - 40 |
20 - 30 |
Сплошное |
Закрытое |
Выше 1,5 |
25 - 40 |
10 - 25 |
|
Сетчатое |
В горных районах |
||
Решетчатое ( комбинированное ) |
В зависимости от вида решетки и заполнителя |
В наиболее ответстве нных местах |
Примечания : 1. Большие значения уклона принимают для грунтов с числом пластичности более 1,2, меньшие - для песчаных грунтов , промежуточные - для промежуточных разновидностей .
2 . Ливневые районы устанавливают по карте ливневого районирования СССР .
В конструкциях постоянного укрепления , рассчитанных на срок службы свыше двух лет , части геотекстильных полотен , выходящие на поверхность откоса , должны быть обязательно защищены от дневного света и особенно от прямых солнечных лучей . Для этих целей можно использовать дополнительный слой грунта , например растительный грунт , отсыпанный поверх геотекстильного покрытия , или обработку поверхности геотекстильного полотна органическим вяжущим с созданием битумно - песчаной защитной пленки . Степень водопроницаемости геотекстильного покрытия регулируется расходом вяжущего и толщиной битумно - песчаной пленки .
2.4 . Отличительным признаком полосового укрепления является укладка геотекстильных полос по откосу не сплошь , а с промежутками , параллельными бровке . Простейшим видом полосового укрепления является прибровочное укрепление , когда полотно укладывают вдоль бровки насыпи , захватывая бровку с прилегающими зонами откоса и , если требуется , обочин ( рис . 1 ). Минимальная ширина перекрываемой части откоса - 1,5 м , обочины - 0,8 м . Верхнюю кромку полотна заглубляют в грунт обочины на 0,2 м и присыпают гравелистым материалом , нижнюю кромку фиксируют на поверхности откоса штырями или скобками , забиваемыми через 1,5 м .
Рис . 1 . Полосовое укрепление откоса :
1 - растительный грунт ; 2 - штырь ; 3 - обработка органическим вяжущим ; 4 - геотекстиль ; 5 - обочина ; 6 - проезжая часть ; 7 - насыпь
Геотекстильная прослойка прибровочного укрепления может быть заведена в грунт обочины ( рис . 2). Прибровочное укрепление устраивают при небольших расходах воды и малых уклонах для защиты бровки насыпи - наи более неустойчивого против размыва элемента неуплотненного откоса насыпи . Прибровочное укрепление обязательно должно применяться в комплексе с посевом трав поверх прослойки или под нее ( см . табл . 1). При наличии водоотвода с проезжей части прибровочное укрепление применяют на участках с близкими к предельным продольными уклонами в районах с большой интенсивностью ливней , на легкоразмываемых грунтах и при необходимости дополнительного укрепления обочин , т . е . в случаях повышенной опасности размыва .
Рис. 2 . Полосовое укрепление с усилением обочины:
1 - растительный грунт; 2 - штырь; 3 - обработка органическим вяжущим; 4 - геотекстиль; 5 - обочина; 6 - проезжая часть; 7 - насыпь; 8 - укрепленная часть обочины
2.5 . Для защиты от развеивания в период строительства насыпей , возведенных из мелких одноразмерных песков ( гидронамывных , барханных , дюнных ), целесообразно прибровочное укрепление откоса устраивать на 1/3 высоты насыпи ( рис . 3 ). В этом случае его можно совместить с технологической прослойкой , образуемой путем укладки геотекстильного полотна с уклоном в сторону откоса по всей ширине насыпи поверху и засыпки полотна слоем крупнообломочного материала ( щебня , гравия ) минимальной толщины . Технологическую прослойку можно комбинировать с устройством гравийного или щебеночного основания дорожной одежды в пределах проезжей части и обочины , Технологическая прослойка поверх насыпи из мелкозернистого одноразмерного песка обеспечивает уплотнение верхних слоев песчаной насыпи и временный проезд автомобильного транспорта .
Рис. 3 . полосовое укрепление обочины в комбинации с технологической прослойкой:
1 - растительный грунт; 2 - штырь; 3 - обработка органическим вяжущим; 4 - геотекстиль; 5 - обочина; 6 - проезжая часть; 7 - насыпь; 8 - укрепленная часть обочины
Расчет минимальной толщины гравийного или щебеночного основания как проезжей части постоянных дорог , так и обочин может быть выполнен в соответствии с общими принципами расчета конструкции укрепления обочин с использованием геотекстиля , указанными в разд . 4.
2.6 . Укрепление в клетку выполняют в виде прямоугольных или диагональных клеток на поверхности откоса ( рис . 4 ) аналогично одерновке в клетку в комплексе с прибровочным укреплением и травосеянием под геотекстиль . Назначение этого вида укрепления - создать на части поверхности откоса дерновое покрытие , используя благоприятное влияние геотекстильного покрытия на сроки формирования и качество дернового покрова . При отсутствии опыта укрепление в клетку рекомендуется применять в ограниченном объеме на участках с небольшим ливневым стоком ( см . табл . 1 ) налегкоразмываемых грунтах в районах с суровым климатом и затрудненным развитием травяного покрова . Ширина геотекстильных полос , образующих клетку , не менее 0,5 м , расстояние между параллельными полосами не менее 1 м . Геотекстильные полосы закрепляют на откосе с помощью штырей или деревянных колышков , забиваемых в перекрестиях полос и на их концах .
Рис. 4 . Фрагмент укрепления в клетку:
1 - прибровочная полоса; 2 - штырь; 3 - наклонная полоса; 4 - горизонтальная полоса; 5 - ячейка клетки
2.7 . На участках с большими продольными уклонами , при высоте насыпей свыше 2 - 3 м и неорганизованном отводе воды с проезжей части дорог IV - V категорий , т . е . в тех случаях , когда возможно возникновение мощных сосредоточенных размывов , целесообразно организовать сток с прибровочной полосы с помощью продольных и поперечных лотков ( рис . 5 ). Геотекстильные полотна при лотковой защите укладывают на всю ширину обочины с поперечным уклоном 20 - 50 ‰ в сторону откоса . Обочину укрепляют гравием , щебнем или битумоминеральными смесями , укладывая слой укрепления непосредственно , на геотекстильную прослойку . Прослойку выпускают на откос на 0,5 м и укладывают на стенки предварительно нарезанного автогрейдером продольного лотка . Продольному лотку придают треугольное сечение и продольный уклон на 20 - 30 ‰ больше , чем проезжей части . Глубина лотка 0,2 - 0,25 м , заложение откосов 1:1,5 или 1:2. Полотно обязательно должно заходить за бровку низового откоса лотка не менее чем на 20 см .
Рис. 5 . Лотковая конструкция защиты откосов:
1 - дорожная одежда; 2 - слой укрепленной обочины; 3 - прослойка геотекстиля; 4 - растительный грунт; 5 - продольный лоток; 6 - поперечный лоток; 7 - укрепленная геотекстилем площадка
Воду из продольных лотков перехватывают поперечными лотками и сбрасывают по ним к подошве насыпи . Наибольшую длину продольного лотка ( расстояние между поперечными лотками ) принимают в зависимости от продольного уклона лотка : до 30 ‰ - 50 м ; 30 - 60 ‰ - 50 - 75 м ; более 60 ‰ - 75 - 100 м .
2.8 . Дно и стенки лотков для сброса по поверхности откоса воды из прикромочных лотков ( рис . 6 ), а также поперечных лотков для сброса воды из продольных согласно п . 2.7 укрепляют покрытием из геотекстильного материала . Ширину сбросных лотков определяют расчетом по методике , приведенной в прил . 1 настоящих Методических рекомендаций , а поперечное сечение принимают или трапецеидальным с уклоном откосов 1:2 , шириной понизу по расчету и высотой 20 см , или в виде гидравлически эффективного округлого сечения , повторяющего трапецеидальное очертание , но со скругленными углами . Геотекстильное полотнище во всех случаях заводится за бровки откосов лотка с заглублением в грунт на 10 см и присыпкой гравийным материалом .
Сбросные лотки на откосах можно формировать путем вдавливания в грунт откоса полосы из геотекстильного материала с последующей ее обработкой вяжущим . Входное отверстие поперечных лотков лоткового укрепления откоса образуется плавным переходом из прибровочного покрытия и устьев соседних продольных лотков . Входное отверстие для сброса воды из прикромочных лотков устраивают по типовому проекту для бетонных телескопических лотков или из монолитного бетона с сохранением проектного очертания , подкладывая край текстильного покрытия лотка под бетонную подготовку . На выходе из сбросного лотка у подошвы насыпи устраивается монолитная бетонная отмостка в соответствии с типовым проектом для телескопических лотков . Возможно устройство отмостки в виде щебеночной подготовки толщиной не менее 10 см в обойме из геотекстиля . Геотекстильное полотно лотка укладывают на отмостку и приклеивают к ней битумом .
2.9 . Для снижения водопроницаемости , повышения жесткости и устойчивости к световому воздействию геотекстильные покрытия целесообразно обрабатывать жидким органическим вяжущим с расходом не менее 0,5 кг / м 2 в пересчете на массу битума и сразу же посыпать песком .
Рис. 6 . Конструкция водосбросного лотка из геотекстиля на откосе:
1 - кромка проезжей части; 2 - лоток из геотекстиля; 3 - бетонные плиты; 4 - скоба
Сбросные лотки обрабатывают биту мом 2-3 раза , увеличивая его общий расход до 1 кг / м 2 и каждый раз присыпая покрытие песком .
Для обработки геотекстильных полотен применяют следующие вяжущие материалы :
битум жидкий медленно - и среднегустеющий по ГОСТ 11955-82 с условной вязкостью 40 - 70 с ;
битумную эмульсию анионную по ГОСТ 18659-81 , приготовленную на битуме марок БНД 130/200 и БНД 200/300;
нефть высокосмолистую с условной вязкостью по стандартному вискозиметру при температуре 60 °С не менее 8 с .
2.10 . Для укрепления откосов кюветов , нагорных канав ( с продольным уклоном до 60 ‰ на прямолинейных участках ) и других водоотводных устройств , применяемых в ограниченном объеме , устраивают покрытия из геотекстильного материала , обработанного битумом , аналогичные конструкциям укрепления сбросных лотков на откосах . Нахлест соседних полотен должен быть обязательно сделан сверху вниз по ходу движения воды со склеиванием кромок горячим битумом . Продольные края полотен выводят за бровку кювета и заводят в грунт , присыпая устойчивым против размыва крупнозернистым материалом ( щебнем , гравием ).
Повышение жесткости геотекстильного укрепления может быть также достигнуто путем нанесения на поверхность геотекстильного полотна покрытия из набрызг - бетона с помощью торкрет - установки . Толщину цементобетонного покрытия из набрызг - бетона принимают в пределах от 2 до 20 см в зависимости от условий работы защищаемой поверхности и гидравлического режима потока . Набрызг - бетон по геотекстилю может применяться взамен покрытий из монолитного бетона или мелкоштучных сборных бетонных элементов .
2. 11 . При сплошном укреплении вся поверхность откоса защищена геотекстильным покрытием . Верхний край полотна заводится на обочину и заглубляется в нее так же , как и в конструкции прикромочного укрепления . Сплошное укрепление устраивают в комплексе с посевом трав и обработкой поверхности покрытия органическим вяжущим для защиты от водной или ветров о и эрозии насыпей из мелких одноразмерных песков и других легкоразмываемых грунтов . Сплошное укрепление применяют при значительных продольных уклонах ( см . табл . 1 ) в районах с неблагоприятными для развития травяного покрова природно - климатическими условиями . Назначение сплошного покрытия заключается : в защите поверхности откоса от размыва в период образования дернового слоя ; армировании дернины с образованием покрытия с повышенной устойчивостью к развитию местных деформаций в поверхностной зоне откоса ; защите семян трав от выдувания и выклевывания птицами ; создании в поверхностной зоне откоса температурно - влажностного режима , более благоприятного для развития растительности ( повышение влажности , смягчение температурных перепадов , защита от ветровых воздействий ). Сплошное укрепление применяют для защиты откосов как насыпей , так и выемок , используя для этой цели нетканые геотекстильные материалы ( рис . 7 ).
2.12 . Покрытия из сетчатых или решетчатых рулонных материалов относятся к особым случаям сплошного геотекстильного покрытия . Сетчатое покрытие может выполнять роль или основы , армирующей дернину , или защитной сетки . Гибкая сетка с ячейками 5 - 30 мм , уложенная на откосе и прикрепленная к грунту по всей поверхности откоса , предназначена для армирования будущего дернового покрова , повышения местной устойчивости откоса и предотвращения местных сплывов . Сетку применяют для усиления поверхностных слоев откосов насыпей и особенно выемок , сложенных глинистыми грунтами и подверженных сплывам в местах выходов грунтовых вод . Взамен сетки могут быть использованы рулонные маты из разреженного грубоволокнистого нетканого материала , вырабатываемого фильерным способом в виде бесконечного волокна толщиной до 1 - 2 мм . Поры материала заполняются грунтом как специально в процессе строительства , так и самопроизвольно в период эксплуатации дороги . Попадающие с грунтом семена трав прорастают , образуя армированный дерновый покров .
Рис. 7 . Конструкции укрепления откосов выемок геотекстилем с гидропосевом (а) и геотекстилем, обработанным битумом (б):
1 - бетонные плиты; 2 - растительный грунт; 3 - геотекстиль; 4 - скоба; 5 - геотекстиль, обработанный битумом
При устройстве защитного сетчатого покрытия прочную и жесткую рулонную сетку с размером ячейки 25 - 100 мм укладывают на поверхность откоса и прикрепляют к ней в отдельных точках . Сетка служит для защиты проезжей части и обочин дороги от скатывающих ся на нее отдельных крупных обломков грунта , камней и т . п . Сетка применяется на участках осыпей , на откосах , сложенных легковыветривающимися неводостойкими и делювиальными породами с включениями валунов и крупной гальки .
В мокрых выемках с выходами грунтовых вод на откосах и возможным развитием солифлюкционных процессов геотекстильные материалы целесообразно использовать в конструкциях откосного дренажа - присыпного и врезного , траншейного . В траншейном дренаже геотекстильное полотно укладывают на дно и стенки траншеи , заполняют дренирующим материалом . В присыпном дренаже геотекстиль укладывают на спланированную поверхность откоса и присыпают слоем дренирующего материала . В обоих случаях геотекстиль выполняет роль разделяющей мембраны и фильтра , а в траншейном откосном дренаже геотекстильная оболочка армирует конструкцию и позволяет сохранить сплошность дрены и ее работоспособность при локальных подвижках грунта .
2.13 . Для образования сплошных или полосовых укреплений откоса в виде геотекстильного покрытия в комбинации с травосеянием могут применяться армированные рулонные дерновые маты , изготовленные предварительно на базах или полигонах . Такие маты состоят из дернины , армированной геотекстилем . Маты приготавливают на площадках с покрытием путем укладки по жесткому ( например , цементобетонному или асфальтобетонному ) основанию слоя растительного грунта с размещением внутри него гибкой рулонной сетки или полотна . Создавая тепличный температурно - влажностный режим , способствующий ускоренному развитию травы , подготавливают дерн , затем мат снимают с основания , скатывая его в рулон , и перевозят к месту укладки . Рулонные дерновые маты могут быть использованы в тех же условиях , что и плоские ( лотковые ) геотек стильные укрепления : на участках с повышенной опасностью эрозионных деформаций ( на конусах мостов и т . п .), при « лечении » откосов , для укрепления откосов в городских условиях и во многих других случаях , когда необходимо в короткий срок создать надежный дерновый покров или газон .
2.14 . Для учета армирующего эффекта геотекстильных прослоек различного назначения , размещенных в основании или теле насыпи , проводят корректировочный расчет устойчивости откоса по методу круглоцилиндрической поверхности скольжения . В процессе расчета определяют положение поверхности скольжения без учета прослоек и в выражение коэффициента запаса вводят дополнительное удерживающее усилие от действия прослоек по следующему выражению ( на 1 м насыпи ):
,
где i и n - соответственно порядковый номер и количество блоков ;
Р - вес блока , кН ;
α - средний угол наклона кривой скольжения в пределах блока , град .;
φ - угол внутреннего трения грунта , град .;
С - сцепление грунта , кН / м2 ;
ℓ - длина дуги кривой скольжения , м ;
m - число прослоек ;
ε - фактическое относительное растяжение прослоек , %;
εР - расчетное разрывное удлинение геотекстиля , %;
РТ - расчетная прочность геотекстиля на растяжение , Н / м .
Остальные обозначения соответствуют общепринятым при расчетах устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения .
Коэффициент запаса должен удовлетворять условию КЗ ≥ 1,3.
Условием реализации армирующего действия геотекстильной прослойки является защемление ее в грунт . Минимальная длина защемленного участка ℓЗ определяется из условия
,
где ρ Г - плотность грунта , кН / м3 ;
h Г - глубина заложения прослойки от поверхности насыпи , м .
Расчет длины защемленного участка следует проводить для частей прослойки , расположенных по обеим сторонам от расчетной поверхности скольжения .
При назначении нескольких прослоек по условию армирования насыпи их целесообразно располагать , начиная с нижней части насыпи , с интервалом по высоте 1 - 2 м .
При устройстве армирующих прослоек должны быть обеспечены сплошность и равнопрочность полотна в пределах защемленной полосы . Укладка внахлест и наличие ослабленных стыков недопустимы .
3. Геотекстильные полотна в укреплениях подтопляемых откосов
3.1 . В укреплениях подтопляемых откосов геотекстильные полотна укладывают в комплексе с обычно применяемыми конструктивными элементами , воспринимающими гидродинамические воздействия на поверхностную зону откоса и одновременно фиксирующими текстильное полотно на поверхности откоса . Геотекстильная прослойка устраивается в дополнение к обычной конструкции укрепления с целью повысить ее надежность или взамен какого - либо из слагающих укрепление элементов для снижения материалоемкости конструкции . В большинстве случаев геотекстильное полотно в укреплении подтопляемой насыпи выполняет функцию обратного фильтра , препятствующего выносу водным потоком грунтовых частиц из тела насыпи , или служит ограждением , обеспечивающим устойчивое положение грунтового откоса при силовом воздействии воды или при снижении прочности грунта в процессе подтопления и увлажнения . Одновременно с этими основными функциями геотекстильная прослойка в отдельных случаях играет роль армирующего элемента и противоэрозионного покрытия .
Использование геотекстильных полотен в качестве внешних элементов укрепления ( покрытия , ограждения ) допускается только на участках сезонного подтопления , при отсутствии ледяного покрова на акватории в период подтопления и при необходимости защиты поверхности геотекстильного полотна от светового облучения .
3.2 . Укрепление подтопляемого откоса может быть выполнено в виде сплошного геотекстильного покрытия , аналогичного указанному в п . 2.3 , в комбинации с плакировкой растительным грунтом и посевом трав под покрытие , обработкой поверхности полотна органическим вяжущим и закреплением полотна на поверхности откоса ивовыми кольями с их последующим прорастанием . Это наиболее легкий вид укрепления , устраивается на участках временного подтопления взамен сплошной одерновки или фашинной выстилки .
Геотекстильное полотно на незаросшем откосе в период строительства и в первые годы эксплуатации дороги выполняет роль ограждения и защитного покрытия , а в дальнейшем ( после сформирования травяного покрова ) армирует дернину , обеспечивая местную устойчивость откоса .
Уклон откоса принимается в зависимости от вида слагающего насыпь грунта в тех же пределах , что и для неподтопляемого откоса , при условии , что общая устойчивость откоса для условий подтопления независимо от применения геотекстильного покрытия обеспечена .
3.3 . Для укрепления подтопляемых откосов насыпей из песчаных грунтов на участках как временного , так и постоянного подтопления геотекстильная прослойка может быть использована в качестве обратного фильтра ( рис . 8 ). Назначение геотекстильного фильтра - упростить конструкцию зернистого обратного фильтра из песка и щебня , уменьшить толщину или полностью заменить зернистый фильтр текстильным с соответствующим сокращением потребности в зернистых материалах и высвобождением необходимого для их перевозки транспорта . При этом следует принимать во внимание , что геотекстильное полотно не обладает собственной несущей способностью и в расчете толщины плиты не следует учитывать работу обратного фильтра .
Рис. 8 . Укрепление откоса бетонными плитами с обратным фильтром из геотекстиля:
1 - упор; 2 - бетонные плиты; 3 - геотекстиль; 4 - песчаная насыпь; 5 - дорожная одежда
Обратный фильтр из геотекстиля устраивают независимо от вида укрепления : фашинная выстилка , габионы , гибкие покрытия ЦНИИС , каменные наброски ( рис . 9), сборные и монолитные железобетонные плиты .
Применяемый для устройства обратного фильтра в укреплении подтопляемых насыпей геотекстильный материал должен удовлетворять следующим требованиям :
О90 < α 50 при α 50 ≥ 0,05 мм ,
О90 ≤ 10α 50 и О90 ≤ 0,1 мм при α 50 ≤ 0,05 мм ;
КФ.Т. < 10КФ.Г. - для всех грунтов ,
где О90 - диаметр пор геотекстильного фильтра , мельче которого 90 % пор ;
α 50 - диаметр частиц , мельче которых в грунте 50 % частиц ;
КФ.Т. , КФ.Г. - коэффициент фильтрации соответственно геотекстиля и грунта насыпи .
3.4 . Для сокращения объемов работ , выполняемых на откосе , в сборных конструкциях укрепления ( фашинная выстилка , железобетонные плиты , габионы ) их элементы могут быть заранее ( до укладки на откос ) соединены с подстилающим их фильтром .
Рис. 9 . Укрепление откоса в виде каменной наброски с обратным фильтром из геотекстиля:
1 - каменная наброска; 2 - геотекстиль; 3 - насыпь; 4 - дорожная одежда
Фашины , уложенные сплошным слоем или в клетку , с помощью геотекстильного полотна объединяются в крупные маты , которые укладывают на откос и фиксируют на его поверхности с помощью закрепляющих штырей или пригрузки камнем . В укреплениях из сборных плит геотекстильное полотно наклеивают на опорную поверхность плиты с выпусками по двум смежным сторонам , перекрывающими стык плит и заходящими под соседнюю плиту на ширину с α , определяемую по формуле
,
где К1 - безразмерный коэффициент ; К1 = 15 - для иглопробивных , К1 = 20 - для остальных геотекстильных материалов ;
t - ширина шва между плитами .
3.5 . Геотекстильную прослойку , уложенную на контакте с крупнообломочным грунтом или сходным с ним по зерновому составу материалом , следует защищать от повреждения гранями крупных частиц путем укладки между крупнозернистым слоем и геотекстилем слоя песка толщиной 10 - 15 см . Если необходим непосредственный контакт геотекстильного полотна с крупнообломочным материалом , например обратный фильтр под каменной наброской , то следует использовать иглопробивной геотекстильный материал , обладающий достаточным сопротивлением проколу . В остальных случаях для устройства обратного фильтра могут применяться различные нетканые геотекстильные материалы , удовлетворяющие требованиям п . 3.3 .
В районах с дефицитом каменных материалов в качестве укрепления откоса , аналогичного габионам , в ограниченном объеме допускается применять гибкие формы - тубы из геотекстиля , заполненные песком или гравием . Для этой цели можно использовать любой геотекстиль , обладающий достаточной прочностью и способностью без потерь удерживать материал внутри формы . Такие формы можно заполнять заранее и привозить упакованными или заполнять прямо на месте , используя в качестве транспортирующего песок агента воздух или воду . Чтобы предотвратить вынос грунта откоса через промежутки между формами , под ними устраивают обратный фильтр из геотекстиля . С помощью такого укрепления , выполняющего одновременно функцию ограждения , увеличивают крутизну откоса . В этом случае формы целесообразно заанкерить тяжами , размещенными в теле насыпи , переходя к конструкции типа армогрунт .
3.6 . На участках временного подтопления при отсутствии ледяного покрова рекомендуется использовать комбинированную конструкцию с покрытием из геотекстиля , зафиксированным на поверхности откоса жесткой массивной решеткой и плоской ( стальной или синтетической ) сеткой ( рис . 10 ). Комбинация сетки с геотекстильным полотном может быть выполнена в виде единого элемента при производстве армированного геотекстильного материала . Конструкция применима для высоты волны до 30 см на откосах с уклоном до 1:2, сложенных песчаными грунтами , при размере ячейки решетки 1 × 1 м , сечении элемента 10 × 10 см и размере ячейки сетки 20 × 20 см . В качестве покрытия целесообразно использовать иглопробивной геотекстильный материал с разрывным удлинением не выше 100 %.
Рис.10 . Укрепление откоса в виде решетки с сеткой и геотекстилем:
1 - основание насыпи; 2 - упор; 3 - растительный грунт с семенами трав; 4 - геотекстиль с битумным покрытием; 5 - сетка; 6 - бетонная решетка; 7 - песчаная насыпь
Пригрузочную решетку выполняют массивной , обеспечивая прилегание геотекстильного полотна к откосу за счет собственного веса . Массивная решетка может быть выполнена из сборных бетонных элементов , монолитного бетона или торкрет - бетона . При высоте волны до 20 см возможно применение деревянной решетки , закрепленной на откосе насыпи с помощью штырей длиной 1 м .
Геотекстильное покрытие можно комбинировать не только с решеткой и сеткой , но и с высевом трав под полотно , посадкой кустарников сквозь него , причем закрепляющие колья решетки в случае их прорастания могут рассматриваться как саженцы кустарника . Для защиты от солнечных лучей геотекстильное покрытие в клетках решетки покрывают органическим вяжущим . Исключение составляет вариант с торкрет - решеткой , при котором полотно внутри клеток покрывается слоем отскочившего при торкретировании раствора .
При оценке эксплуатационной надежности конструкции следует иметь в виду , что она склонна к деформациям в ходе двух - четырех расчетных штормов , после чего положение откоса стабилизируется . Деформации заключаются в переформировании откоса с подъемом его поверхности ниже расчетного горизонта воды на 5 - 10 см и опускании поверхности выше горизонта воды на ту же величину , выпучивании геотекстильного покрытия внутри ячейки сетки с заполнением зоны выпучивания песком .
3.7 . Периодически подтопляемые откосы песчаных насыпей высотой до 2 м допускается укреплять обоймами из геотекстильного полотна ( рис . 11 ). При высоте волны 30 см устойчивое положение откоса обеспечивается средним уклоном 1:1,5 и высотой обойм до 0,5 м . Полотна геотекстиля должны заходить в откосную часть насыпи минимум на 1 м для обеспечения устойчивости обоймы к волновому воздействию . Для обеспечения общей устойчивости откоса полотна заводят в тело насыпи согласно расчету ( см . п . 2.14 ).
В процессе эксплуатации профиль откоса под действием волны изменяется , грунт в обоймах переформировывается , сами они несколько вытягиваются и плотно заполняются грунтом . Высота обойм и откоса уменьшается на 15 - 20 см на 1 м . Переформирование протекает в течение двух - четырех расчетных штормов , после чего откос приобретает стабильное очертание , а его профиль восстанавливают подсыпкой обочин . Укрепление с помощью обойм служит для временного ( на два - три года ) укрепления откосов насыпи .
Рис. 11 . Укрепление откоса в виде обойм из геотекстиля:
1 - обойма из геотекстиля; 2 - песчаная насыпь
После обработки поверхности геотекстиля битумным вяжущим с посыпкой песком срок службы его удлиняется до 5 - 7 лет . В конструкции постоянных сооружений укрепление обоймами должно быть дополнено защитной стенкой , например из торкрет - бетона .
3.8 . В укреплениях вертикального откоса в виде шпунтового ряда геотекстиль используют как фильтр для предотвращения выноса грунта через щели ( шириной до 30 мм ) шпунтового ограждения . Фильтрующее полотно из дорнита укладывают в один слой при ширине стыка до 20 см и в два слоя - при большей ширине , навешивают по тыльной стороне шпунтового ограждения и заглубляют ниже уровня дна водоема на 0,3 - 0,5 м ( рис . 12 ). При наличии воды в застенном пространстве концы полотен погружают в воду с помощью пригрузов .
Нахлест полотен составляет 0,2 м . Для обратной засыпки пазухи за шпунтовым ограждением применяют песок согласно требованиям к обратному фильтру .
Рис. 12 . Обратный фильтр из геотекстиля в шпунтовом ограждении:
1 - откос; 2 - упорная свая; 3 - поперечная связь; 4 - монолитный ростверк; 5 - шпунтовый ряд; 6 - фильтр из геотекстиля
4. Геотекстильные прослойки для укрепления обочин
4.1 . Уровень заложения геотекстильной прослойки и размещение ее по ширине определяются видом материала , необходимостью выполнения заданных функций ( армирующей , дренирующей , разделяющей и защитной ) и конструктивно - технологическими требованиями . При выборе конструктивного решения необходимо принимать во внимание целесообразность комплексного решения конструкции укрепления обочин и откосов .
4.2 . При применении геотекстиля в качестве армирующей или разделяющей прослойки под крупнозернистым материалом слоя укрепления достаточно размещать его лишь в пределах наиболее часто подвергаемой наездам части обочин - краевой укрепительной полосы с запасом по ширине на 0,2 м ( рис . 3 ). В расчете укрепления действие прослойки учитывается увеличением модуля упругости грунта на 20 %.
Рис. 13 . Основные конструктивные решения по укреплению обочин:
1 - прибровочная полоса; 2 - укрепленная часть обочины; 3 - проезжая часть; 4 - геотекстиль
При применении геотекстиля в качестве дренирующей прослойки его укладывают непосредственно на земляное полотно по всей ширине обочины с выводом на откос ( см . рис . 13, б ). Для предотвращения водной эрозии и для армирования обочины геотекстиль может быть уложен с уклоном в сторону проезжей части ( см . рис . 13, в ) П ри проведении ремонтных работ в дренирующем грунте обочины нарезают корыто и устраивают прослойки из материала , не обладающего водопроницаемостью в плоскости полотна . Для защиты обочины от размыва прослойку укладывают в пределах неукрепленной части обочины ( см . рис . 13, г ) с уклоном в сторону откоса в комплексе с травосеянием .
4.3 . Для уточнения толщины и количества слоев укрепления обочины с учетом армирующего действия прослойки по результатам расчета согласно ВСН 39-79 производится корректировочный расчет с предварительной проверкой геотекстиля на работоспособность при длительной эксплуатации в соответствии с условием δ a < RP :
,
где δ a - напряжение в геотекстиле от действия колесной нагрузки , МПа ;
RP - расчетное значение сопротивления геотекстиля растяжению , МПа ;
ЕТ и Ео - модуль упругости соответственно геотекстиля и подстилающего грунта , МПа ;
εТР - расчетное удлинение геотекстиля ;
n и К - коэффициенты , устанавливаемые по табл . 2;
РТР - прочность геотекстиля на растяжение , Н / см ;
m - коэффициент , учитывающий разделяющую функцию прослойки на контакте с крупнозернистым материалом , m = 1,2.
Таблица 2
Материал |
Значение n для срока службы , годы |
К |
|||
2 |
5 |
10 |
20 |
||
Полиамид |
0,56 |
0,29 |
0,20 |
0, 11 |
0,7 |
Полипропилен |
0,89 |
0,82 |
0,78 |
0,71 |
0,7 |
Полиэфир |
0,89 |
0,82 |
0,78 |
0,71 |
0,4 |
Если указанное условие не выполняется , то необходимо увеличить толщину слоев укрепления , применить геотекстиль большей прочности или с большими значениями n и К .
Значения характеристик геотекстиля , используемого для армирования обочин , должны быть не меньше указанных в табл . 3.
Таблица 3
Наименование показателя |
Значение показателя при выполнении прослойкой функции |
|
армирования |
разделения слоев |
|
Разрывное усилие РР , Н / см |
55 |
65 |
Условный модуль упругости ЕТ , Н / см |
350 |
150 |
Условный модуль деформации ЕД, Н / см |
250 |
100 |
Расчетом определяем новое значение модуля упругости на поверхности покрытия , имеющего большее по сравнению с рассчитанным по ВСН 39-79 ( ) значение в результате армирования:
.
Значения коэффициента α приведены в табл . 2 прил . 2 настоящих Методических рекомендаций . После вычисления нового значения проводится корректировка ( уменьшение ) толщин слоев укрепления , чтобы соблюдалось условие .
5. Технология устройства геотекстильных прослоек
5.1 . Технологический процесс устройства геотекстильных прослоек в общем случае включает следующие операции :
планировку грунтового основания с разбивкой проектного положения ;
раскатку рулонов с закреплением полотен на основании ;
соединение полотен между собой ;
приемочный контроль качества устройства прослойки ;
возведение конструкции укрепления , включая посев семян трав ;
обработку поверхности прослойки .
В зависимости от особенностей конструктивного решения технологическая последовательность может несколько изменяться вследствие дополнения или исключения отдельных специфических операций . Технологический процесс устройства конструкций выше и ниже геотекстильной прослойки осуществляется по традиционным схемам .
5.2 . Рулоны геотекстильного материала целесообразно раскатывать вдоль оси дороги , если нет специальных требований по раскатке в поперечном направлении . Раскатку ведут вручную три - пять человек в зависимости от условий раскатки и массы рулона . При раскатке необходимо строго следить за совпадением края полотна с проектным положением . Для этого перед раскаткой на основании выставляют маячные вешки , соответствующие краям раскатанных полотен . Обязательным условием использования геотекстиля в любой конструкции является перекрытие раскатанного полотна в ту же смену вышележащим конструктивным элементом укрепления или обработка поверхности геотекстиля органическим вяжущим .
При сменном темпе работы по устройству прослойки и вышележащего слоя укрепления свыше 2 - 3 тыс . м2 целесообразно использовать серийные дорожные машины со вспомогательными приспособлениями . Например , для сплошного покрытия может быть использован кран с подвешенной к стреле осью , на которую надет рулон материала .
5.3 . Укладку полотен на откосы при ширине укрепляемой зоны откоса , превышающей ширину рулона геотекстиля , и соединении полотен внахлест производят ярусами , начиная с низа откоса . Рулон геотекстиля раскатывают на обочине на всю его длину (50 - 100 м ) или отрезают от него часть полотна и сдвигают по откосу вниз . Укладку полотен производят по шнуру , натянутому между разбивочными кольями , указывающими границу укрепляемой полосы . Верхний край полотнища временно прикрепляют к грунту откоса штырями длиной 0,4 - 0,5 м . После укладки вышележащего полотнища по продольному стыку устанавливают постоянные П - образные штыри , а временные крепежные убирают .
При укреплении обочин раскатку рулонов по дну корыта и укладку полотен в проектное положение выполняют вручную трое рабочих . После раскатки первых метров у начала участка полотно прижимают к грунту по ширине двумя - тремя штырями или присыпают материалом укрепления . В дальнейшем следует произвести периодическое разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением и перемещением в проектное положение - к кромке дорожной одежды проезжей части с отгибом 0,1 - 0,15 м края полотна . Полотно в проектном положении закрепляют прижатием к грунту через 10 - 12 м штырями , присыпкой грунтом , отдельными щебенками во избежание его изменения под действием ветра , при укладке вышележащих слоев укрепления , а также для сохранения небольшого предварительного натяжения полотна .
Производительность выполнения работ рассчитывается исходя из следующих данных : скорость раскатки рулона при ширине 1,5 - 2 м составляет 0,5 - 1 км / ч ; потеря времени на разравнивание полотен , их перемещение в проектное положение и закрепление без соединения - в среднем 0,5 ч на одно полотно длиной 100 м .
5.4 . При устройстве прослоек из геотекстиля необходимо предусматривать соединение отдельных полотен между собой в продольных и поперечных стыках , а также крепление полотен к грунту насыпи . Соединение полотен производят путем сшивки , склейки сварки и внахлест с перекрытием краев соседних полотнищ на ширину 0,2 - 0,25 м . К грунту полотно нетканого материала крепят путем постановки П - образных скоб из арматурной стали диаметром 6 - 8 мм . Длина скоб при креплении к песчаному грунту должна быть 0,5 - 0,6 м , к глинистому - 0,3 - 0,4 м . Скобы следует устанавливать перпендикулярно поверхности грунта в зависимости от соединения соседних полотен : сшивка - только по верхнему ( на обочине ) и нижнему ( на откосе ) краям покрытия ; склейка - по краям покрытия и в стыках на откосе ; внахлест - по краям покрытия и в стыках на откосе и обочине . Расстояние между скобами принимают по табл . 4 .
Таблица 4
Способ соединения полотен |
Расстояние между скобами , м |
|||||
на откосе |
на обочине |
на поперечных лотках |
||||
по краю полотна |
в стыках |
по краю полотна |
в стыках |
по краю полотна |
в стыках |
|
Сшивка |
1,5 - 2 |
- |
3 - 4 |
- |
1,5 - 2 |
- |
Склейка , сварка |
1,5 - 2 |
3 - 4 |
3 - 4 |
- |
1,5 - 2 |
3 - 4 |
Внахлест |
1,5 - 2 |
1,5 - 2 |
3 - 4 |
3 - 4 |
1,5 - 2 |
1,5 - 2 |
5.5 . До начала укладки геотекстиля должны быть выполнены работы по планировке откосов и обочин , нарезке продольных и поперечных лотков ( при устройстве лотковых конструкций ), укладке и планировке растительного слоя на откосах с последующим посевом трав .
Перечисленные операции ( за исключением нарезки лотков ) выполняются согласно Руководству по сооружению земляного полотна автомобильных дорог ( М .: Транспорт , 1982).
Нарезка продольных лотков на откосах насыпи осуществляется одновременно с планировкой откосов с помощью тяжелого автогрейдера или бульдозера , оборудованных откосниками . Для устройства поперечных лотков можно использовать экскаватор - драглайн типа Э -652 Б или откосопланировщик типа ЭО -3332 со сменным оборудованием в виде прикрепленного к ковшу скребка , выполненного по форме и размерам поперечного лотка . На откосах крутизной 1:1,75 и положе поперечные лотки можно нарезать бульдозером с гидравлическим управлением и установленным на его отвале таким же скребком при движении бульдозера сверху вниз.
При устройстве сбросных лотков на откосе в опытном порядке может быть использован способх) , заключающийся в укладке геотекстильного полотна на поверхности откоса в месте предполагаемого лотка , вдавливании полотна в грунт с помощью профилирующего приспособления , подвешенного на стреле экскаватора или крана , с последующей заделкой краев полотна в грунт вручную . Перед вдавливанием полотно должно быть надежно закреплено на откосе с помощью скоб , устанавливаемых через 0,5 - 1 м по обоим краям полотна .
х) Авт . свид . № 950858.
При устройстве лотковых конструкций полотна геотекстиля вначале укладывают и крепят к грунту на поперечных лотках , затем - на продольных лотках и обочинах .
Во избежание излишнего деформирования поверхности откосов ( особенно при укреплении насыпей из песка ) при укладке геотекстиля рабочие должны передви гаться по временно уложенным поперек откоса полотна ( мягким трапам ) из нетканого материала .
5.6 . Равнопрочное соединение полотен постигается с помощью сшивки , сварки или склейки . Сварку и склейку осуществляют после раскладки материала непосредственно на месте с помощью ручных устройств . При соединении сшивкой рулоны раскатывают на обочине и укладывают друг на друга , сшивая их продольные края портативной электрической швейной машинкой с таким расчетом , чтобы при раскладке полотен на откосе в стыковых соединениях нижние края вышележащих полотнищ перекрывали верхние края нижележащих .
Сшитое таким образом на всю ширину укрепляемой полосы полотнище передвигают вниз по откосу и прикрепляют нижний край к грунту стальными штырями у подошвы насыпи .
Узкие полотна целесообразно соединять иглопробивкой или сшивкой на предприятии - изготовителе или сшивать ( по два-три полотна ) в условиях производственной базы строительной организации . Такие объединенные полотна можно укладывать сразу на всю ширину укрепляемой полосы на откосе и обочине .
Сварка осуществляется с помощью специальных установок х) или паяльных ламп ( при небольших объемах работ ). В последнем случае полотна укладываются с перекрытием 0,2 м , их поверхности разогревают на ширину перекрытия до плавления , после чего обжимают ручным катком с вальцом массой 25 - 30 кг . Производительность звена из двух - трех человек при сварке вручную составляет 40 - 50 м шва в 1 ч .
х) Авт. свид. № 927524 и № 998633.
5.7 . Дерновый покров на откосах создается согласно Указаниям по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог СН 449-72 ( М ., 1973) посредством посева семян многолетних трав по слою растительного грунта , уложенного на откосы , или применением гидропосева ( в благоприятных условиях ) без растительного грунта . При полосовой и сплошной укладке полотен посев трав должен производиться по всей высоте откоса , при проектировании лотковой конструкции семена высевают на площади , не защищенной полотнами геотекстиля .
Выбор видов многолетних трав и нормы высева семян принимают по Руководству по сооружению земляного полотна автомобильных дорог .
5.8 . Розлив вяжущих материалов по поверхности геотекстильных полотен производят с помощью автогудронаторов . Вяжущий материал разбрызгивают через шланги с наконечниками в один - два приема , не допуская стекания его вниз по откосу .
Перед обработкой поверхности полотен следует произвести розлив вяжущего по продольным стыкам для их склеивания .
5.9 . Отсыпку на геотекстильное полотно материала вышележащего слоя укрепления следует вести по способу « от себя », не допуская заезда строительных машин на открытые полотна . При устройстве обочин материал укрепления выгружают непосредственно в корыто на уложенные полотна , надвигают , разравнивают и профилируют бульдозером и автогрейдером , после чего уплотняют . При строительстве следует избегать резких поворотов гусеничных машин на одной гусенице , так как это может привести к повреждению полотен геотекстиля .
6. Геотекстильные материалы для укрепления обочин и откосов
6.1 . Классификация геотекстильных материалов по структурному признаку и способу производства приведена в табл . 5 .
Таблица 5
Тип |
Вид |
Индекс |
Волокнообразующий полимер |
Стекловолокно |
Химическое волокно |
Натуральное волокно |
|||
полипропилен |
попиэфилен |
полиамид |
полиэтилен ( полиолефин ) |
||||||
Нетканый |
Иглопробивной |
НИ |
НИП |
НИЭ |
НИА |
НИО |
НИС |
НИХ |
НИН |
Термоупрочненный |
НТ |
НТП |
НТЭ |
НТА |
НТО |
НТС |
НТУ |
НТН |
|
Химический упрочненный |
НХ |
НХП |
НХЭ |
НХА |
НХО |
ихс |
НХХ |
НХН |
|
Холостопрошивной |
НП |
НПП |
НПЭ |
НПА |
НПО |
НПС |
НПХ |
НПН |
|
Армированный |
НА |
НАП |
НАЭ |
НАА |
НАО |
НАС |
НАХ |
НАН |
|
Двух ( трех )- слойный комбинированный |
НК |
НК П |
нкэ |
НКА |
НКО |
ИКС |
нкх |
НКН |
|
С включением семян |
НС |
нсп |
нсэ |
НСА |
НСО |
нес |
нсх |
нсн |
|
Особые виды |
НО |
ноп |
ноэ |
НОА |
НОО |
НОС |
нох |
нон |
|
Тканый |
Плотный |
ТП |
тпп |
тпэ |
ТПА |
тпо |
тпс |
ТПХ |
тпн |
Сетчатый |
ТС |
тСп |
тсэ |
ТСА |
тсо |
тсс |
ТСУ |
тсн |
|
Пленочно - волокнистый |
ТВ |
твп |
твэ |
ТВА |
тво |
твс |
ТВУ |
твн |
|
Дублированный нетканым |
ТН |
тнп |
тнэ |
ТНА |
тно |
тнс |
тнх |
тнн |
|
Особые виды |
ТО |
топ |
тоэ |
ТОА |
ТОО |
тос |
тох |
тон |
|
Штампованный |
Решетчатый |
ШР |
ШРП |
ШРЭ |
ШРА |
ШРО |
|
|
|
Дырчатый |
ШД |
шдп |
шдэ |
ШДА |
шдо |
|
|
|
|
Особые виды |
ШО |
шоп |
шоэ |
ШОА |
шоо |
|
|
|
|
Специальный |
Дрена |
ид |
идп |
идэ |
ИДА |
идо |
|
|
|
Объемная решетка |
ИР |
ИРП |
ИРЭ |
ИДА |
ИРА |
|
|
|
Выделено два основных типа геотекстиля : нетканый и тканый , характеризующиеся соответственно беспорядочным и упорядоченным переплетением волокон в холсте . Кроме того , имеется третий тип - штампованные геотекстильные материалы , образованные из листового полотна путем выштамповки прямоугольников .
Для сокращенного обозначения используется система индексации : первая буква - тип полотна , вторая - его вид , третья - волокнообразующий полимер .
К классу геотекстиля относятся такие изделия специального назначения ( И ): дрены в виде нетканого полотна с образующими внутреннюю полость продольными пружинками или перфорированными трубочками ( ИД ) и в виде решеток ( ИР ) типа кессонов с высотой ребер около 10 см ( см . табл . 5).
6.2 . Исходным сырьем ( волокнообразующим полимером ) для геотекстиля служат четыре основных вида полимера : полипропилен , полиэфир , полиамид и полиэтилен , свойства которых приведены в табл . 6 . В отдельных случаях , когда обеспечиваются требуемые характеристики и долговечность прослоек в реальных условиях эксплуатации , геотекстильные полотна вырабатывают из стекловолокна , химического волокна ( ПВХ , полиацетатного ) или натурального волокна ( шерсти , хлопка ).
Выбор вида геотекстильного материала и сырья для его изготовления зависит от физико - механических свойств геотекстиля , срока службы конструкции , сырьевых ресурсов и требований защиты окружающей среды ( прежде всего для стеклохолстов и других неполимерных материалов ) и обосновывается технико - экономическими соображениями .
6.3 . Геотекстиль для укрепления откосов должен удовлетворять требованиям табл . 7 . В случае применения полотен , не обеспечивающих указанные характеристики , следует внести коррективы в конструктивные решения , видоизменяя ( усиливая ) соседние слои .
Таблица 6
Показатель |
Значение показателя для полимеров |
|||
Полиэфир |
Полипропилен |
Полиамид |
Полиэтилен |
|
Плотность , т / м |
1,36 - 1,38 |
0,90 - 0,92 |
1,14 |
0,95 |
Температура плавления , °С |
258 |
165 |
218 - 256 |
130 |
Водопоглощение при 24 °С и относительной влажности 0, 9 5, % |
0,8 - 1 |
0 |
6 - 9 |
0 |
Разрывная прочность волокна : |
|
|
|
|
при нормальных условиях , МПа |
35 - 90 |
22 - 55 |
45 - 70 |
32 - 65 |
при увлажнении , % нормальной |
85 - 100 |
100 |
80 - 90 |
100 |
Разрывное удлинение волокна , %: |
|
|
|
|
при нормальных условиях |
15 - 40 |
15 - 30 |
30 - 80 |
15 - 30 |
при увлажнении , % нормального |
100 - 105 |
100 |
105 - 125 |
100 |
Устойчивость против воздействия : |
|
|
|
|
слабых кислот |
Хорошая |
Очень хорошая |
Хорошая |
Очень хорошая |
слабых щелочей |
То же |
То же |
То же |
Хорошая |
микроорганизмов |
Очень хорошая |
« |
« |
Очень хорошая |
Таблица 7
Вид конструктивного элемента |
Рекомендуемые характеристики геотекстиля |
||||||||||
Поверхностная плотность, г / м 2 |
Ширина полотна , см |
Толщина , мм |
Разрывное усилие , Н / см |
Разрывное удлинение , % |
Модуль деформации , Н / см |
Сопротивление проколу , см |
Водопроницаемость , м / сут |
Фильтровальная способность , мм |
Истираемость , циклы |
Коэффициент трения по грунту , % |
|
Дренирующая прослойка на обочине или в откосе |
350 |
160 |
5 |
30 |
150 |
- |
- |
100 |
0,10 |
- |
- |
Разделяющая прослойка в мелкозернистых грунтах |
- |
260 |
- |
70 |
100 |
100 |
60 |
30 |
0,05 |
500 |
0,8 |
Разделяющая прослойка в крупнозернистых грунтах |
- |
250 |
- |
120 |
70 |
150 |
30 |
30 |
0,10 |
1000 |
0,5 |
Защитное покрытие в комбинации с травосеянием |
- |
400 |
- |
30 |
150 |
- |
- |
30 |
- |
- |
- |
Обратный фильтр |
- |
250 |
- |
70 |
100 |
70 |
- |
100 |
0,05 |
1000 |
0,8 |
Решетчатое крепление подтопляемого откоса |
- |
250 |
- |
70 |
100 |
70 |
30 |
30 |
- |
- |
|
Обойма |
- |
400 |
- |
120 |
70 |
150 |
- |
50 |
- |
1000 |
- |
Армирование тела насыпи |
- |
400 |
- |
500 |
20 |
2000 |
- |
30 |
- |
- |
0,8 |
Соответствие геотекстильного полотна предъявленным требованиям проверяется разработчиком ( изготовителем ) и потребителем материала .
6.4 . Поверхностную плотность m геотекстильного материала определяют по ГОСТ 15902.1-70 взвешиванием образца 500 × 500 мм с увеличением полученного результата в 4 раза .
6.5 . Толщину геотекстильного материала определяют на образце 50 × 200 мм , пригруженном жесткой пластинкой весом 1 Н , используя толщиномер по ГОСТ 11358 -74 или штангенциркуль и рассчитывая среднее из замеров каждой стороны образца .
6.6 . Ширину геотекстильного полотна ( расстояние между продольными кромками ) определяют с точностью до 1 см с помощью , линейки .
6.7 . Разрывное усилие РТ и удлинение ε Т определяют по ГОСТ 15902.3-79 испытанием на разрывной машине образцов шириной 50 мм и длиной 200 мм . Образцы испытывают на растяжение вдоль и поперек полотна . Относительную деформацию , соответствующую разрывному усилию , принимают за разрывное удлинение . Расчетные значения разрывного усилия РТР и удлинения ε ТР для прослоек внутри грунтового слоя вычисляют по формулам :
РТР = 1,2 К1 РТ ;
ε ТР = 0,8 К2 ε Т ,
где К1 и К2 коэффициенты перехода на двухосное напряженное состояние , ориентировочно принимаемые при отсутствии испытаний на двухосное растяжение по табл . 8.
6.8 . Модуль деформации геотекстильного полотна определяют как частное от деления растягивающего усилия , составляющего 50 % разрывного , к соответствующей относительной деформации растяжения .
Таблица 8
Вид геотекстиля |
К1 |
К2 |
НИ |
1,3 |
0,7 |
НТ , НХ |
1,1 |
1,0 |
тп |
1,2 |
0,8 |
тс |
1,2 |
1,0 |
Для получения расчетного значения модуля деформации принимают отношение расчетных значений растягивающего усилия к деформации растяжения , вводя в них те же коэффициенты , что и для определения расчетных значений разрывных характеристик . Сопротивление проколу конусом характеризуют диаметром пробиваемого отверстия , полученного путем сбрасывания на геотекстильную мембрану конуса массой 1 кг с высоты 500 мм .
6. 9 . Водопроницаемость геотекстильного полотна оценивают испытанием в плоскости полотна на приборе радиальной фильтрации и поперек полотна на приборе ПКФ - Союздорнии при нормальной нагрузке , соответствующей расчетной . Коэффициент фильтрации КФ ( м / сут ) определяют по формуле
,
где Q - расход воды , см3 ;
t - время истечения , с ;
J - градиент фильтрации ;
F - площадь , сечения образца с учетом уплотнения , см2 ;
Т - температурная поправка , принимаемая в соответствии с методикой испытания грунтов .
Истираемость определяется количеством циклов движения сетки с песчаным абразивом до образования дыры .
Коэффициент трения по грунту оценивается в процентах по отношению к тангенсу угла внутреннего трения грунта и определяется в приборах плоского среза путем вытягивания через зазор прибора образца полотна при расчетных нормальных нагрузках .
Приложение 1
Методика гидравлического расчета лотковой конструкции защиты откосов
Методика расчета предусматривает : установление исходных данных , назначение расстояния между поперечными лотками ℓ , определение максимального дождевого расхода Q Р расчетной вероятности превышения при заданном ℓ , подбор под величину Q Р ширины в трапецеидального поперечного лотка .
К исходным данным относятся : ливневой район , категория дороги , продольный уклон участка дороги , поперечный профиль дороги .
Расстояние между поперечными лотками назначают по п . 2.8.
Максимальный дождевой расход Q Р расчетной вероятности превышения определяют по формуле
Q Р = 16,7 αР F φКу , ( 1)
где αР, φ, Ку - параметры , устанавливаемые по « Методическим рекомендациям по расчету максимального дождевого стока и его регулированию » ( Союздорпроект . М. , 1980);
F - водосборная площадь , км2 .
Расчетная вероятность превышения для дорог I - II категорий - 1 %, III - 2 %, IV - V - 3 %.
Площадь водосбора F находят по формуле
F = ВР ℓ , ( 2)
где ВР - ширина водосбора ( расстояние от водораздельной точки на поперечном профиле дороги до оси продольного лотка) , км;
ℓ - расстояние между поперечными лотками , км.
При указанных в п . 2.8 расстояниях водопропускная способность продольных лотков достаточна для беспрепятственного отвода воды в поперечные лотки во всех случаях проектирования . Поэтому дальнейший расчет заключается в определении по величине Q Р при заданном значении ℓ минимальной ширины в по дну поперечного водосбросного лотка :
, ( 3)
где hK - критическая глубина потока в поперечном лотке ; принимается по аналогии с типовым телескопическим откосным лотком равной 0,12 м ;
q - ускорение свободного падения ; q = 9,81 м / с2 ;
α - коэффициент кинетической энергии ; α = 1,1.
Полученное по формуле ( 3) значение в округляют в большую сторону до величины , кратной 0,1 м .
Пример расчета .
Автомобильная дорога III категории проектируется в 6- м ливневом районе . Продольный уклон участка дороги J = 40 ‰ . Поперечный профиль с двухсторонним уклоном проезжей части , заложение откосов насыпи и про дольного лотка 1:2, превышение бровки насыпи над бровкой продольного лотка 0,5 м , глубина лотка 0,25 м . По этим данным ВР = 3,5 + 2,5 + 0,75 - 2 = 7,5 м .
Расстояние между поперечными лотками назначаем по п . 2.8. ℓ = 0,75 м .
Используя « Методические рекомендации по расчету максимального дождевого стока и его регулированию» ( Союздорпроект . М ., 1980), находим для 6- го ливневого района при вероятности превышения 2 %, J = 40 ‰ и F = ВР ℓ = 0,000625 км2 значения коэффициентов : α Р = 2,92 мм / мин ; φ = 0,935; Ку = 1,65.
Рассчитываем Q Р = 16,7 · 2,82 · 0,000625 · 0,935 · 1,65 = 0,047 м3 / с ;
м.
Округляя в большую сторону, получаем в = 0,4 м.
Приложение 2
Таблицы для расчета укрепления обочин
Таблица 1
h Э / D |
0,25 |
0 , 50 |
0,75 |
1 , 00 |
1,25 |
|
0,195 |
0,160 |
0,118 |
0,077 |
0,053 |
h Э / D |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
2,25 |
2,50 |
|
0,040 |
0,031 |
0,024 |
0,019 |
0,013 |
Примечание . , где Σ hi - суммарная толщина лежащих над геотекстилем слоев укрепления , см ; ЕСР - средний модуль упругости этих слоев , МПа ; ЕСР = ( h 1 E 1 + …. + hnEn ) / Σ hi . При проверке в период строительства Σ hi и ЕСР - соответственно толщина слоя и модуль упругости слоя , отсыпаемого непосредственно на геотекстиль .
Таблица 2
Примечание . В ерхнее значение α принимается при ЕТ > 600 Н / см , нижнее - при 350 < ЕТ < 600 Н / см .
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . 1 1. Общие положения . 2 2. Конструкции укрепления неподтопляемых откосов . 3 3. Геотекстильные полотна в укреплениях подтопляемых откосов . 11 4. Геотекстильные прослойки для укрепления обочин . 16 5. Технология устройства геотекстильных прослоек . 18 6. Геотекстильные материалы для укрепления обочин и откосов . 21 Приложение 1 Методика гидравлического расчета лотковой конструкции защиты откосов . 24 Приложение 2 Таблицы для расчета укрепления обочин . 25 |