РЕКОМЕНДАЦИИ

по применению георешеток «Геопрагма ДС»
в дорожном строительстве.

УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель Генерального
директора ФГУП «РОСДОРНИИ»
по научной работе
_____________________В.В. Чванов

Москва 2009

ОТЧЕТ
о научно-исследовательской работе

«Разработка научно-технической документации по применению решеток (геосеток) «Геопрагма ДС» в дорожном строительстве»

Договор № 75/14-07 от 20.07.09

Зав. отделом геотехники и геосинтетических материалов ______А.П. Фомин

Москва 2009

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Реферат

Настоящий отчет составлен в соответствии с Техническим заданием на выполнение работ по договору № 75/14-07/09 от 20.07.09.

Объект исследований - геосинтетические материалы ООО «Экопруф».

Цель работы - разработка «Рекомендаций» для обеспечения применения плоских георешеток (геосеток) «Геопрагма ДС» в дорожном строительстве.

Методология работы - анализ отечественного и зарубежного опыта применения материалов-аналогов, действующей документации, данных испытаний образцов материалов.

Отчет содержит Рекомендации по применению георешеток (геосеток) «Геопрагма ДС».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Рекомендации разработаны специалистами ФГУП «РОСДОРНИИ». Рекомендации основываются на ранее выполненных исследованиях, оценке свойств геосинтетических материалов, имеющемся опыте применения и отвечают положениям действующих в отрасли документов.

Рекомендации содержат характеристику основных строительных свойств георешеток (геосеток) «Геопрагма ДС», данные по проектированию и особенностям технологии производства работ в основных областях применения, прежде всего, при усилении несущих оснований дорожных одежд, а также при усилении слабых оснований, армировании откосов.

Рекомендации разработаны кандидатами технических наук А.П. Фоминым, Ю.Р. Перковым, инж. Е.В. Никанычевой, Ю.И. Косаревым, О.В. Труфановой.

Содержание

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие Рекомендации предназначены для технического обеспечения применения георешеток (геосеток) «Геопрагма ДС» на объектах дорожного строительства и могут быть использованы с учетом действующих отраслевых требований в других отраслях строительства. Создание армирующих прослоек из георешеток «Геопрагма ДС» позволяет усилить дорожные одежды, обеспечить устойчивость грунтов земляного полотна в сложных условиях.

Рекомендации дополняют и развивают положения действующих документов (2.13, 2.14) применительно к георешеткам «Геопрагма ДС».

Рекомендации содержат характеристику свойств материала, методику проектирования и технологию производства работ с его применением и могут быть использованы проектными и строительными организациями при назначении конструктивно-технологических решений.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих Рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативно-технические документы:

2.1 ГОСТ Р 50275-92. Материалы геотекстильные. Метод отбора проб.

2.2 ГОСТ Р 50277-92 (ISO 9864-90). Материалы геотекстильные. Метод определения поверхностной плотности.

2.3 ГОСТ 9.049-91. Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные и их компоненты. Методы лабораторных испытаний к воздействию плесневых грибов.

2.4 ГОСТ 2678-94. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний.

2.5 ГОСТ 3811-72. Материалы текстильные. Ткани, нетканые полотна, штучные изделия. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей.

2.6 ГОСТ 12020-72. Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред.

2.7 ГОСТ 28205-89. Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Руководство по испытанию на воздействие солнечной радиации.

2.8 СНиП 2.05.02-85^*. Автомобильные дороги.

2.9 СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги.

2.10 ВСН 37-84. Инструкция по организации движения и ограждению мест производства работ.

2.11 ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. М., 2001.

2.12 Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91). ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР», М., 2004.

2.13 ОДМ 218.5.002-2008. Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов. ФДА Минтранса РФ. М., 2008.

2.14 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте дорог. ГП «РосдорНИИ», ГСДХ Минтранса РФ/ФГУП «Информавтодор», М., 2003.

2.15 Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах. Росавтодор, М., 2004.

2.16 ВСН 26-90 Инструкция по проектированию и строительству автомобильных дорог нефтяных и газовых промыслов Западной Сибири. М., 1991.

2.17 ОДН 218.3.039-2003. Укрепление обочин автомобильных дорог. ФГУП «Информавтодор», М., 2003.

2.18 Методические рекомендации по технологии сооружения земляного полотна из глинистых грунтов повышенной влажности в Нечерноземной зоне РСФСР. Минтрансстрой СССР. СоюздорНИИ, М., 1989.

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящих рекомендациях применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 полимерная решетка строительная (георешетка): Плоский полимерный материал жесткой сетчатой структуры, жестко скрепленный в узлах с образованием ячеек размерами большими, чем размеры ребер и имеющий близкие механические свойства в направлениях продольных и поперечных ребер.

3.2 ориентирование: Технологический процесс, позволяющий повысить механические свойства полимера.

3.3 ребра решетки: Основные элементы решетки в виде плоских пластин, объединяемых в узлах решетки с образованием близких к квадратным ячеек.

3.4 узлы решетки: Места объединения ребер, имеющие повышенную по отношению к пластинам толщину.

3.5 экструзия: Процесс плавления и выдавливания под давлением термопластического полимера с рядом добавок со специальными функциями.

3.6 армирование: Улучшение механических свойств грунтов (материалов) путем использования механических свойств георешеток.

3.7 разделение: Предотвращение взаимопроникновения материалов контактирующих слоев при укладке на их границе геосинтетических материалов.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Рекомендации предусматривают применение полимерных георешеток «Геопрагма ДС» при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог общего пользования, а также они могут быть использованы при назначении конструктивно-технологических решений по другим объектам транспортного строительства, в частности, городским дорогам, автомобильным дорогам промышленных и сельскохозяйственных предприятий, временным автомобильным дорогам, подъездным путям, при обустройстве площадок различного назначения.

4.2 Рекомендации направлены на решение задач повышения работоспособности, сроков службы строительных конструкций или отдельных их элементов, уменьшения материалоемкости, снижения строительных и эксплуатационных затрат за счет назначения обоснованных конструктивно-технологических решений с применением прослоек из георешеток «Геопрагма ДС».

4.3 Эффективность применения георешеток определяется возможностью выполнения ими функций:

- армирования и разделения при расположении на контакте «крупнофракционный зернистый материал - грунт» (основная область применения);

- армирования при расположении на контакте «слабый грунт - грунт насыпи»;

- армирования откосов насыпей, в том числе откосов повышенной крутизны.

4.4 Эффективность выполнения перечисленных функций зависит от разновидности георешетки «Геопрагма ДС» по прочности (его марки), однозначно определяющей комплекс свойств георешетки, характеризуемых в разделе 5 настоящих Рекомендаций.

4.5 Эффективность применения георешеток при армировании грунтов может быть повышена за счет назначения конструктивных решений, предусматривающих их использование в сочетании с другими видами геосинтетических материалов, в частности, с неткаными геотекстильными (разделяющие прослойки) при строительстве в условиях слабых оснований, объемными георешетками (геосотовым материалом) «Геопрагма ОГ» (защитный от эрозии слой) при армировании откосов.

4.6 Характеристика областей применения, особенности технологии производства работ представлены в разделах 6 - 8.

4.7 Выбор технического решения с применением георешеток выполняют, как правило, на основе технико-экономического сопоставления вариантов. При этом следует учитывать возникающий в сопоставлении с традиционными решениями технический эффект, связанный с повышением надежности дорожных и других конструкций, качества строительства, что не всегда может быть оценено качественно. При строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог, особенно высоких технических категорий, а также в сложных погодно-климатических условиях (проведение земляных работ при отрицательных температурах) и грунтово-гидрологических условиях (слабые основания, грунты повышенной влажности, грунты особых разновидностей) наличие такого эффекта при его техническом обосновании может оказаться более существенным с точки зрения работоспособности дорожной конструкции, чем получение единовременной экономии средств по другим из сопоставляемых вариантов.

5 ВИДЫ И СВОЙСТВА ГЕОРЕШЕТОК «Геопрагма ДС»

5.1 Производятся 4 основные разновидности георешеток «Геопрагма ДС» по прочности (марки георешеток ДС-20, ДС-30, ДС-40 с прочностью, соответственно, 20 кН/м, 30 кН/м, 40 кН/м) в соответствии с СТО 62730387-01-2009 «Геосетка полимерная дорожная марки «Геопрагма ДС». Технические условия».

5.2 Физико-механические свойства разновидностей материала представлены в Таблице 1.

Как следует из Таблицы 1, материалы отвечают требованиям, предъявляемым к георешеткам ОДМ 218.5.002-2008, и являются по действующей классификации геосинтетических материалов (2.14) плоскими георешетками.

Таблица 1

5.3 Георешетки выпускаются из полипропилена - наиболее стойкого сырья к возможным в условиях эксплуатации агрессивным воздействиям (химическим, биологическим, температурным). В условиях прямого воздействия ультрафиолетового излучения (света) эксплуатация ГМ возможна только как временного элемента со сроком службы не более трех месяцев.

5.4 При оценке расчетных значений прочности для разновидностей ГМ, предназначенных для длительного выполнения армирующих функций следует вводить поправочный коэффициент «K» к значению прочности при кратковременном растяжении:

где:

Т - требуемый срок службы ГМ (годы);

а = 1 в средах с химической активностью рН = 4-11 при отсутствии контакта с крупнофракционными материалами;

а = 0,95 - то же при наличии контакта;

а = 0,90 в средах с рН < 4 и рН > 11 при отсутствии контакта с крупнофракционными материалами;

а = 0,80 - то же при наличии контакта.

5.5 Георешетки поставляются в рулонах шириной до 4,0 м. Справочная информация по форме поставки представлена в Приложении А.

6 ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОРЕШЕТОК «Геопрагма ДС»
ПРИ УСТРОЙСТВЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПОСТОЯННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

6.1 Конструктивные решения

6.1.1 Цель применения георешеток «Геопрагма ДС» - армирование слоев из зернистых необработанных материалов с образованием нового композитного слоя, имеющего повышенную жесткость и устойчивость к воздействию динамических нагрузок за счет блокировки отдельных зерен в ячейках георешетки. Дополнительная функция георешеток - разделение слоев из зернистых материалов и грунта с предотвращением их взаимопроникновения.

6.1.2 Получаемый в результате эффект зависит от марки георешетки (ее деформативных свойств), толщин слоев дорожной одежды, механических свойств материалов дорожных одежд и грунтов рабочего слоя земляного полотна. Численно эффект выражается в снижении толщин дорожной одежды или увеличении срока службы в соответствии с расчетами по п. 6.2.

6.1.3 Максимальный эффект при армировании, выражающийся в снижении толщин слоев дорожной одежды и повышения межремонтных сроков службы достигается:

- в случае, когда определяющим критерием при расчете дорожной одежды является условие сдвигоустойчивости грунта дополнительного слоя основания или грунта рабочего слоя земляного полотна при его отсутствии, то есть условие (3.11) ОДН 218.046-01 (2.13);

- для дорог с интенсивным и тяжелым движением, в том числе расчетные нагрузки групп А2, А3;

- для дорог с дорожными одеждами переходного типа как первоочередной конструкции стадийного строительства;

- в сложных условиях строительства - грунты земляного полотна повышенной влажности, использование слоя основания для движения построечного транспорта и значительный период от устройства основания до его перекрытия вышележащими слоями дорожной одежды.

6.1.4 Армируемые георешетками фракционированные зернистые материалы должны отвечать следующим требованиям по крупности зерен:

D ≤ 2,0 A

d ≥ 0,5 A

где:

d и D - минимальные и максимальные размеры зерен;

А - средний размер ячейки георешетки.

Допустимо применение для армирования фракционированного щебня по ГОСТ 8267 фракций 20-40 мм, 40-70(80) мм или щебеночно-песчаных, гравийно-песчаных и щебеночно-гравийно-песчаных смесей С4 и С5 по ГОСТ 25607.

6.1.5 Для армирования слоев из зернистых материалов допускается применение всех марок георешеток «Геопрагма ДС» по разделу 5.

Рекомендуется при армировании слоев, создаваемых из фракционированного щебня, применять георешетки повышенных марок:

- при применении щебня фракций 20-40 мм, 40-70 мм - марки не ниже ДС-30;

- при применении щебня фракций 40-70 мм с устройством зернистых слоев толщиной до 20 см и уплотнением этих слоев тяжелыми виброкатками - марки ДС-40.

6.1.6 Армирование применяют:

- для усиления несущих оснований нежестких дорожных одежд из зернистых материалов по рис. 1 а, б;

- для усиления покрытий переходного типа по рис. 1 в, г;

- для усиления оснований из зернистых материалов жестких дорожных одежд по рис. 1 д.

Рис. 1 Армирование слоев дорожных одежд из зернистых материалов:

1 - асфальтобетонное покрытие; 2 - слой из зернистых материалов (щебень, гравий, шлак, подобранные смеси); 3 - георешетки «Геопрагма ДС»; 4 - песчаный дополнительный слой основания; 5 - грунт земляного полотна; 6 - бетонное покрытие; 7 - цементо-песчаная смесь (выравнивающий слой).

6.1.7 Основные конструктивные решения по армированию слоев из зернистых материалов георешетками «Геопрагма ДС» представлены на рис. 2. Отдельные полотна укладывают в продольном относительно оси земляного полотна направлении с перекрытием на 0,3 м и выпуском не менее чем на 0,1 м за пределы армируемого слоя - для дорог с капитальными (рис. 2 а), переходными (рис. 2 б) типами покрытий при строительстве или реконструкции (рис. 2 в).

Рис. 2. Основные варианты конструктивных решений нежестких дорожных одежд с армирующими прослойками из георешеток «Геопрагма ДС»:

1 - верхние слои дорожной одежды; 2 - нижний слой несущего основания из крупнопористых материалов (щебень, гравий, шлак); 3 - песчаный дополнительный слой основания дорожной одежды; 4 - грунт земляного полотна; 5 - укрепленная часть обочины; 6 - прибровочная часть обочины; 7 - георешетка «Геопрагма ДС»; 8 - переходный или низший тип покрытия; 9 - контур откоса до уширения; 10 - подрезаемая часть существующего основания; 11 - уширяемая часть земляного полотна; 12 - ступени (полки).

6.1.8 При усилении зернистых оснований жестких дорожных одежд георешетку допускается укладывать только в зонах расположения швов. Полотна георешетки должны иметь в этом случае ширину 1,5-2 м и располагаться симметрично относительно швов. Рекомендуется также дополнительная укладка полотен шириной 1,3-1,5 м по внешней кромке бетонных покрытий.

6.1.9 Назначение толщин слоев дорожных одежд выполняют в соответствии с п. 6.2.

6.2 Особенности назначения конструктивных решений

6.2.1 Конструктивные решения назначают в соответствии с действующими документами (2.11, 2.12), вводя в расчеты конструкций нежестких (п. 6.2.2 ÷ 6.2.11) и жестких (п. 6.2.12) дорожных одежд коэффициенты усиления, учитывающие армирование несущих оснований дорожных одежд георешетками Геопрагма ДС.

6.2.2 Расчет армированных нежестких дорожных одежд выполняют по ОДН 218.046-01 и ОДМ 218.5.002-2008 в следующей последовательности:

1) в соответствии с ОДН 218.046-01 рассчитывается неармированная дорожная одежда;

2) производится ориентировочная оценка снижения толщины несущих слоев основания для дорожных одежд, армированных георешеткой, составляющая (крайние значения рекомендуется учитывать для марок, соответственно, ДС-20 и ДС-40):

- для капитальных усовершенствованных типов покрытий - 15 ÷ 20 %;

- для облегченных типов покрытий - 30 ÷ 40 %;

3) при заданных пониженных толщинах дорожных одежд по таблицам Приложения Б определяются значения коэффициентов усиления армированной конструкции - α₁ ÷ α₆;

4) определяются расчетные значения коэффициентов прочности армированной конструкции;

5) производится сравнение расчетных значений коэффициентов прочности армированной конструкции с требуемыми значениями коэффициентов прочности (по ОДН 218.046-01).

Конструкция принимается, если удовлетворяются условия по прочности по всем рассчитываемым критериям.

6) в случае, если условие по прочности не соблюдается по какому-либо критерию, производится повторный расчет конструкции, начиная с п. 3 и с измененными исходными данными (увеличение толщины слоев дорожной одежды, улучшение характеристик материалов слоев и т.п.). Повторный расчет также выполняется, если по решающему критерию расчета получаемые значения коэффициента прочности армированной дорожной одежды превышает требуемые значения более чем на 5 % , - в этом случае выполняется перерасчет с уменьшением толщин слоев.

6.2.3 Расчет армированных дорожных одежд с капитальным или облегченным типами покрытий по критерию допускаемого упругого прогиба проводится в соответствии с расчетной схемой приведенной на рис. 3.

Рис. 3 Расчетная схема по определению прочности по критерию допускаемого упругого прогиба армированной дорожной конструкции с капитальным и облегченным типами покрытия.

Армированная конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности при соблюдении условия:

где:

Е_общ. - расчетный общий модуль упругости неармированной дорожной конструкции (п. 3.27 ОДН 218.046-01), МПа;

Е_min - минимальный требуемый общий модуль упругости неармированной дорожной конструкции (п. 3.27 ОДН 218.046-01), МПа;

Е_{общ.осн.доп.} - общий модуль упругости на поверхности песчаного слоя (п. 3.27 ОДН 218.046-01), МПа;

 - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба (п. 3.6 ОДН 218.046-01);

α₁- коэффициент увеличения общего модуля упругости армированной дорожной конструкции, определяемый по п. 6.2.8.

По схеме на рис. 3 приняты следующие условные обозначения:

Р - давление в шине, МПа;

D - диаметр отпечатка расчетного автомобиля, м;

h_од1 - толщина 1-го монолитного слоя покрытия, м;

h_одn - толщина n-го монолитного слоя покрытия, м;

n - общее количество монолитных слоев покрытия, м;

Σh_до - суммарная толщина монолитных слоев покрытия, м;

Е_од1- модуль упругости материала 1-го монолитного слоя дорожной одежды, МПа;

Е_одn - модуль упругости материала n-го монолитного слоя дорожной одежды, МПа;

Е₁ - средневзвешенное значение модуля упругости монолитных слоев покрытия для одежд капитального и облегченного типов, МПа:

h_осн1- толщина 1-го несущего слоя основания, м;

h_оснm- толщина m-го несущего слоя основания, м;

m - общее количество несущих слоев основания, м;

Σh_осн - суммарная толщина несущих слоев основания, м;

Е_осн1 - модуль упругости материала 1-го несущего слоя основания, МПа;

Е_оснm - модуль упругости материала m-го несущего слоя основания, МПа;

m - количество несущих слоев основания.

Е₂ - средневзвешенное значение модуля упругости несущих слоев основания, МПа:

Е_{осн.доп.} - модуль упругости материала дополнительного слоя основания, МПа;

Е_гр. - модуль упругости грунтового основания, МПа;

Е₃ - общий модуль упругости основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка», МПа.

Е₄ - условный модуль упругости композитного слоя «зернистый материал - георешетка», МПа (для ДС-20 - Е₄ = 1100 МПа; для ДС-30 - Е₄ =1550 МПа; для ДС-40 - Е₄ = 1800 МПа).

6.2.4 Расчет армированных дорожных одежд с капитальным или облегченными типами покрытий на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе проводится в соответствии с расчетной схемой на рис. 4.

Рис. 4 Расчетная схема по определению прочности по критерию сопротивления монолитных слоев покрытия усталостному растяжению при изгибе для капитального и облегченного типов покрытия.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности при соблюдении условия:

где:

 - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию растяжения при изгибе (п. 3.6 ОДН 218.046-01);

R_N - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений (п. 3.38 ÷ 3.43 ОДН 218.046-01 ОДН 218.046-01);

σ_r - наибольшие растягивающие напряжения в рассматриваемом слое неармированной конструкции ( п. 3.38 ÷ 3.43 ОДН 218.046-01 ОДН 218.046-01);

Е_{общ.осн.} - общий модуль упругости неармированного основания, подстилающего покрытие (п. 3.27 ОДН 218.046-01), МПа;

 - наибольшие растягивающие напряжения в рассматриваемых слоях неармированной конструкции;

Включаемый в определение  общий модуль упругости армированного основания, подстилающего рассматриваемый монолитный слой  (МПа) определяется из выражения:

где:

α₂ - коэффициент увеличения общего модуля упругости основания армированной дорожной конструкции, определяемый по п. 6.2.8 данных рекомендаций.

Остальные условные обозначения соответствуют обозначениям п. 6.2.3.

6.2.5 Расчет армированных дорожных одежд с капитальным или облегченными типами покрытий по условию сдвигоустойчивости грунта, подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка» проводится в соответствии с расчетной схемой на рис. 5.

Рис. 5 Расчетная схема по определению прочности по критерию сдвигоустойчивости для капитального и облегченного типов покрытия.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности при соблюдении условия:

при динамическом воздействии нагрузки

при статическом воздействии нагрузки

где:

 - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию растяжения на сдвиг (п. 3.6 ОДН 218.046-01);

Е_общ.гр. - общий модуль упругости подстилающего грунта (п. 3.28 ОДН 218.046-01), МПа;

Т_пр - предельная величина активного напряжения сдвига (п. 3.35 ОДН 218.046-01);

Т - активное расчетное напряжение сдвига (п. 3.34 ОДН 218.046-01);

α₃ - коэффициент снижения активных напряжений сдвига при динамическом воздействии нагрузки, определяемый по п. 6.2.8 данных рекомендаций;

α₄ - коэффициент снижения активных напряжений сдвига при статическом воздействии нагрузки, определяемый по п. 6.2.8 данных рекомендаций.

Остальные условные обозначения соответствуют обозначениям п. 6.2.3.

6.2.6 Расчет армированных дорожных одежд с переходными или низшими типами покрытий по допускаемого упругому прогибу проводится в соответствии с расчетной схемой на рис. 6

Рис. 6 Расчетная схема по определению прочности по критерию допускаемого упругого прогиба армированной дорожной конструкции с переходными и низшими типами покрытия.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности при соблюдении условия:

где:

α₅ - коэффициент увеличения общего модуля упругости армированной дорожной конструкции, определяемый по п. 6.2.8 данных рекомендаций.

Остальные условные обозначения соответствуют обозначениям п. 6.2.3.

6.2.7 Расчет армированных дорожных одежд с переходными или низшими типами покрытий по условию сдвигоустойчивости грунта, подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка» проводится в соответствии с расчетной схемой на рис. 7.

Рис. 7 Расчетная схема по определению прочности по критерию сдвигоустойчивости для переходных и низших типов покрытия.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности при соблюдении условия:

где:

α₆- коэффициент снижения активных напряжений сдвига, определяемый по п. 6.2.8 данных рекомендаций.

Остальные условные обозначения соответствуют обозначениям п. 6.2.3.

6.2.8 Расчет коэффициентов усиления α₁ ÷ α₆ выполняется в следующей последовательности:

1. вычисляются значения параметров определяющие конструктивные особенности и условия работы дорожной конструкции: Х₁, Х₂, Х₃, Х₄, Х₅ - для дорожных одежд капитального и облегченного типов, Х₁, Х₃, Х₅ - для дорожных одежд переходного и низшего типов по формулам 12 ÷ 16:

2. По таблицам Б1 ÷ Б6 Приложения Б для каждого из параметров Х₁, Х₂, Х₃, Х₄, Х₅ определяются значения частных коэффициентов:

- α_1Х1, α_1Х2, α_1Х3, α_1х4, α_1Х5 - частные коэффициенты увеличения общего модуля упругости на поверхности покрытия для капитальных и облегченных покрытий при расчете по упругому прогибу - по таблице Б1;

- α_2Х1, α_2Х2, α_2Х3, α_2X4, α_2Х5 - то же, при расчете монолитных слоев покрытия на изгиб - по таблице Б2;

- α_3Х1, α_3Х2, α_3Х3, α_3Х4, α_3Х5 - частные коэффициенты снижения касательных напряжений в слабосвязных слоях оснований (грунтовых оснований) для капитальных и облегченных типов покрытия при динамическом воздействии нагрузки - по таблице Б3;

- α_4Х1, α_4Х2, α_4Х3, α_4Х4, α_4Х5 - то же, но при статическом воздействии нагрузки - по таблице Б4:

- α_5Х1, α_5Х3, α_5Х5 - частные коэффициенты увеличения общего модуля упругости на поверхности покрытия для переходных и низших типов покрытий при расчете по упругому прогибу - по таблице Б5:

- α_6Х1, α_6Х3, α_6Х5 - частные коэффициенты снижения касательных напряжений в слабосвязных слоях оснований (грунтовых оснований) для переходных и низших типов покрытия- по таблице Б6:

3. Определяются значения коэффициентов α_1, α₂, α₃, α_4, α₅, α₆ по зависимостям 17, 18:

6.2.9 Примеры расчетов коэффициентов усиления конструкций дорожных одежд армированных георешетками по всем критериям прочности приведены в Приложении В.

6.2.10 После расчетов коэффициентов усиления может быть определен повышенный межремонтный срок службы дорожной одежды (п. 6.3.1) или снижена толщина одного из слоев дорожной одежды. В последнем случае:

- оценивают значение коэффициентов прочности армированной дорожной одежды (), исходя из зависимостей (3), (4), (5) и принимая в этих зависимостях ;

- оценивают определяющий критерий прочности, исходя из минимального значения соотношения ();

- снижают толщину дорожной одежды до значения, при котором соотношение () для определяющего критерия прочности оказывается близким к 1,0;

- выполняют проверочные расчеты армированной дорожной одежды с уменьшенной толщиной дорожной одежды по всем критериям прочности, заново определяя параметры Х₁, Х₂ , Х₃, Х₄, Х₅ и соответствующие коэффициенты усиления.

6.2.11 При армировании дорожных одежд без снижения толщин их слоев увеличенный межремонтный срок их службы может быть определен по зависимости:

где:

ΣN_p - суммарное расчетное число приложений нагрузки за расчетный срок службы для армированной дорожной одежды, определяемое по рис. 8 при значении Е_общ = α₁ Е_общ (см п. 6.2.3).

N_p, K_c, Т_рдг, К_n и q - значения по п.п. 3.2.2, 3.23 (2.11).

Рис. 8. Зависимость общего расчетного модуля упругости конструкции Е_общ. от суммарного расчетного числа приложений нагрузки за расчетный срок службы ∑N_p , Q - нормативная статическая нагрузка на ось расчетного автомобиля (к п. 6.2.11).

6.2.12 Расчет жестких дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта выполняют по п. 3.3.5 (2.12), вводя коэффициенты усиления по п. 6.2.5 и принимая расчетные модули упругости бетонного покрытия в зоне расположения швов по Таблице 2.

Таблица 2

6.3 Особенности технологии производства работ

6.3.1 Работы выполняются в соответствии с требованиями действующих документов (2.9, 2.13, 2.14). Особенности технологии связаны с устройством слоев, непосредственно контактирующих с георешеткой, и введением дополнительной операции по укладке георешетки.

6.3.2 Общая технологическая схема выполнения работ приведены на рис. 9 и иллюстрируется фотографиями по рис. 10.

Рис. 9. Общая технологическая схема по усилению несущего основания дорожной одежды георешеткой «Геопрагма ДС»:

1 - автогрейдер; 2 - автосамосвал; 3 - каток.

6.3.3 При армировании несущих оснований дорожных одежд укладку георешетки выполняют на выровненном и уплотненном грунтовом основании (песчаном дополнительном слое основания) путем раскатки рулона с периодическим (через 10-15 м) выравниванием полотна и легким его натяжением без образования складок. Как правило, крепления георешетки к нижележащему слою не требуется и нежелательно, поскольку препятствует натяжению полотна при образовании «волны» в процессе отсыпки вышележащего слоя.

Однако в отдельных случаях для сохранения проектного положения георешеток при возможном воздействии технологических нагрузок, возникающих при отсыпке и разравнивании вышележащего слоя (начало рулона, отсыпка материала основания с существующего покрытия при уширении), а также при сильных ветровых воздействиях георешетка может крепиться анкерами или скобами (стержни диаметром 3-5 мм с отогнутым концом, обеспечивающие анкеровку на глубине 10-15 см). Анкера располагаются через 10-15 м по длине со снижением этого расстояния в случае устройства уширения до 6 м у края полотна, ближайшего к направлению отсыпки вышележащего слоя; в начале рулона и в местах перекрытия рулонов устанавливаются 3 анкера по ширине (в других местах - 2 анкера по ширине).

Рис. 10. Производство работ по устройству армированного георешетками «Геопрагма ДС» слоя несущего основания дорожной одежды.

6.3.4 Перекрытие полотен по длине и ширине - не менее 30 см. Направление перекрытия назначают с учетом направления отсыпки и разравнивания материала вышележащего слоя для исключения «задирания» полотна на перекрытии (при отсыпке по способу «от себя», конец полотна засыпаемого слоя располагается над началом следующего полотна; при отсыпке с существующего покрытия в случае устройства уширения ближайшее к стороне отсыпки полотно располагают выше). Георешетка укладывается на ширину слоя основания с запасом не менее 0,1 м в каждую сторону.

6.3.5 Отсыпку на уложенную георешетку крупнофракционного материала основания выполняют по способу «от себя». Основные условия устройства слоя основания - недопущение заезда построечного транспорта на открытую поверхность полотна, постепенное разравнивание отсыпанного материала основания за несколько проходов с последовательной надвижкой материала основания на георешетку. При образовании «волны» (поднятии георешетки над поверхностью грунтового слоя) следует выполнять натяжение георешетки. В процессе надвижки рекомендуется по возможности соблюдать минимальное расстояние по потоку между операциями по устройству слоя основания и раскатке рулонов (но не ближе 20 м) для обеспечения бóльших возможностей по натяжению георешетки. Материал основания должен быть отсыпан на георешетку в течение рабочей смены.

6.3.6 При выполнении работ визуально оценивается качество укладываемых полотен. Фиксируются дефекты внешнего вида (разрывы, вырывы, другие нарушения сплошности ребер и узлов, перекос ячеек, наличие включений, загрязнений, наличие перегибов или следов перегибов на ребрах, ровность кромок). Также фиксируется величина перекрытия смежных полотен по ширине и длине, длина материала в рулоне и ширина, их соответствие документации (маркировке на рулонах, данным паспорта на партию материала).

По результатам контроля составляется акт на скрытые работы.

7 ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОРЕШЕТОК «Геопрагма ДС» ПРИ УСИЛЕНИИ ПОКРЫТИЙ ВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

7.1 Конструктивные решения по применению георешеток «Геопрагма ДС» аналогичны решениям, рассмотренным в разделе 6 (рис. 1 в, г) применительно к переходным типам покрытий. В этом случае при расчетном обосновании конструкций расчетные значения прочности георешеток могут быть уточнены с учетом пониженного срока службы по п. 5.4.

7.2 Назначение дорожных одежд с армирующими и дополнительно разделяющими прослойками на границе переходного или низшего типа покрытия и грунта выполняют на основе расчетов по соответствию требуемому модулю деформации на поверхности покрытия (Е_тр - п. 7.3), допустимому давлению на поверхности грунтового основания (σ_доп - п. 7.4), а также по допустимой относительной деформации армирующего материала (ε_доп - п. 7.5) в соответствии с критериями:

7.3 При расчетах по соответствию требуемому модулю деформации Е_тр определяют в зависимости от параметров расчетной нагрузки (Р - давление на покрытие, D - диаметр отпечатка колеса), ее интенсивности (N_с - число проходов за расчетный период) и допускаемой вертикальной осадки S (глубины колеи) на поверхности покрытия, обычно - S = (0,06 ÷ 0,1) D. Е_тр вычисляют по зависимости (23):

Значение Е_тр не должно быть ниже 30 МПа.

Расчетный эквивалентный модуль деформации (Е_экв) определяют в зависимости от модуля деформации грунтового основания (Е_гр ≥ 8 МПа), средневзвешенного модуля деформации слоев дорожной одежды (Е_од), ее толщины (h_од) и коэффициента усиления К_а (К_а = 1 при отсутствии армирования). Е_экв вычисляют по зависимости (24) послойно снизу вверх, начиная с грунта земляного полотна:

Коэффициент усиления К_а определяют по зависимости:

Коэффициент А в зависимости от марки георешетки принимают для ДС-20 А = 1,59, для ДС-30 - А = 1,94, для ДС-40 - А = 2,30.

7.4 При расчетах по допустимому давлению на поверхности грунтового основания его величину (σ_доп) определяют в зависимости от прочностных свойств грунта (φ, с), значений толщин (h_i) и удельного веса слоев дорожной одежды (γ_i):

σ - действующие в грунте вертикальные напряжения определяют по зависимости:

где:

а = 1 для неармированных и а = 1,7; 1,8; 1,9 для георешеток ДС-20, ДС-30, ДС-40, соответственно;

h_i, Е_i - толщина и модуль деформации i-го слоя дорожной одежды.

7.5 При расчетах по допустимой относительной деформации георешеток (ε_доп) ее величину принимают равной 10 %, а значение относительной деформации георешетки в конструкции ε определяют по зависимости:

7.6 Ориентировочные значения модулей деформации слоев дорожной одежды и грунтов земляного полотна, используемых в расчетах по п.п. 7.3 - 7.5 приведены в таблицах 3, 4.

Таблица 3 Значения модулей деформации материалов конструкций дорожных одежд

Примечание. Уточнение модулей деформации местных дорожно-строительных материалов возможно на основе выполнения послойных штамповых испытаний.

Таблица 4 Значения модулей деформации связных грунтов Е_гр, МПа

7.7 Технология производства работ при строительстве временных дорог может быть принята по п. 6.3 с учетом предпочтительности укладки георешетки в этом случае в поперечном оси насыпи направлении с перекрытием соседних полотен на 30 см. Допустима укладка в продольном направлении с перекрытием полотен на 50 см.

8 ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОРЕШЕТОК «Геопрагма ДС» ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

8.1 Конструктивные решения

8.1.1 Общая характеристика конструктивных решений, предусматривающих применение георешеток при возведении земляного полотна представлена в таблице 5.

Таблица 5

8.1.2 При армировании насыпей постоянных автомобильных дорог вначале создают разделяющие прослойки из нетканых геотекстильных материалов. Рекомендуется их укладка в поперечном оси насыпи направлении с перекрытием отдельных полотен на 0,3-0,5 м. Если прогнозируемая осадка насыпи не превышает 1-1,2 м, допустима их укладка в продольном направлении. Ориентировочные значения осадок насыпей высотой 2-3 м приведены в таблице 6.

Таблица 6

Георешетки располагают в поперечном оси насыпи направлении с перекрытием отдельных полотен на 0,5 м. Места перекрытия полотен георешеток и нетканого геотекстильного материала не должны совпадать. Основные конструктивные решения представлены на рис. 11:

- решение по рис. 11 а обычно применяют на дорогах II-V категорий на болотах I типа;

- решение по рис. 11 б, в, предусматривающие заключение нижней части насыпи в полуобойму или обойму, применяют на болотах I-II типов для увеличения армирующего эффекта (повышения жесткости нижней части насыпи);

- решение по рис. 11 г предусматривает устройство песчаных свай-дрен или песчаных прорезей с одновременным армированием нижней части насыпи георешетками и применяется на болотах II-III типов в случаях, когда устойчивость насыпи не обеспечена решениями по рис. 11 б, в.

Конструктивные решения должны быть основаны в соответствии с п. 8.2.1.

Рис. 11. Армирование насыпей постоянных автомобильных дорог георешетками «Геопрагма ДС»:

1 - насыпь; 2 - георешетка; 3 - нетканый геотекстиль; 4 - слабое основание; 5 - технологический слой толщиной более 0,5 м.

8.1.3 Конструктивные решения с армированием тонкослойных насыпей по рис. 12 а, б, в назначают для обеспечения проезда при устройстве временных дорог. Насыпи по рис. 12 а устраивают на болотах I типа глубиной до 4 м, сложенных плотным торфом на минеральных переувлажненных грунтах, если толщина насыпи по условию обеспечения проезда превышает осадку насыпи за период эксплуатации не менее, чем на 0,2 м (на подтопляемых участках - не менее, чем на глубину поверхностных вод +0,2 м). При возможности подтопления целесообразно отгибать край ГМ на откос с анкеровкой его в теле насыпи.

Насыпь по рис. 12 б устраивают на глубоких болотах I типа, сложенных торфом малой и средней влажности, на болотах II типа и в перечисленных выше случаях, когда условие превышения толщины насыпи над осадкой за период эксплуатации не соблюдается. Нижняя часть насыпи может быть отсыпана из местного торфяного грунта с обязательным его уплотнением.

Насыпь толщиной 0,6-0,7 м по рис. 12 в устраивают на болотах II-III типов, сложенных сильносжимаемым слаборазложившимся торфом и на болотах сплавинного типа.

Минимальную толщину насыпей (см. рис. 12 а, б) по условию обеспечения проезда (h_п) назначают по расчету в соответствии с приложением 9(И) (2.15). Ориентировочные значения h_п приведены в таблице 7.

Рис. 12. Армирование тонкослойных насыпей временных автомобильных дорог георешетками «Геопрагма ДС»:

1 - насыпь; 2 - местный торфяной грунт; 3 - нетканый геотекстиль; 4 - георешетка; 5 - слабое основание; 6 - лежневой настил (фашинная выстилка).

Таблица 7

Примечание. Общая продолжительность периодов эксплуатации дороги с названной интенсивностью до одного года; меньшие значения толщин принимают для насыпей из песчано-гравийных смесей оптимального состава, большие - для насыпей из мелких непылеватых песков.

8.1.4 При сооружении насыпей в условиях повышенного увлажнения грунтов земляного полотна или его основания георешетки «Геопрагма ДС» применяют:

- для повышения жесткости нижней части насыпи, в том числе насыпи в выемке в условиях наличия в ее основании грунтов повышенной влажности, что снижает вероятность неравномерного деформирования дорожной конструкции (конструктивные решения аналогичны решениям по рис. 11 а, б, в);

- для повышения жесткости нижней части насыпи в том же случае с одновременным созданием капилляропрерывающей прослойки для уменьшения притока воды в грунты земляного полотна (рис. 13). Повышенная жесткость достигается в этом случае устройством армированного георешеткой слоя из зернистых материалов, выполняющего одновременно и функции капилляропрерывающей прослойки. Решение может быть применено при 2-й или 3-й схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна, когда оказывается экономически эффективным снижение высоты насыпи в отношении требований табл. 2 СНиП 2.05.02-85 или переход к 1-й схеме с соответствующим улучшением расчетных значений показателей свойств грунтов и корректировкой дорожной одежды в соответствии с расчетом, выполняемым по ОДН 218.046-01.

Рис. 13. Георешетка «Геопрагма ДС» в условиях повышенного увлажнения грунтов земляного полотна:

1 - нетканый геотекстиль; 2 - дополнительный слой основания дорожной одежды; 3 - георешетка; 4 - песчаный дренирующий слой; 5 - капилляропрерывающая прослойка из зернистого материала (щебень, гравий, смеси).

8.1.5 Армирующие прослойки из георешеток «Геопрагма ДС» могут быть применены для укрепления обочин по рис. 14, укрепления поверхностной зоны откосов по рис. 15 а.

Рис. 14. Применение георешеток «Геопрагма ДС» при укреплении обочин: I, II, III - укрепительная, остановочная и прибровочная части обочин.

1 - дорожная одежда укрепительной части обочины; 2 - крупнофракционный материал (щебень, гравий, шлак, щебеночно-песчано-гравийные смеси); 3 - дорожная одежда проезжей части; 4 - грунт на прибровочной полосе; 5 - песчаный слой; 6 - грунт земляного полотна; 7 - георешетка.

Укрепление обочин (рис. 14) выполняют для усиления слоев укрепления из зернистых крупнофракционных материалов, аналогично решениям по разделу 8.

Конструкцию укрепления назначают в соответствии с ОДН 218.3.039-2003 (2.17) и п. 6.2 настоящих Рекомендаций.

Рис. 15. Применение георешеток для усиления поверхностной зоны откосов (а) и повышения общей устойчивости откосов (б):

1 - нетканый геотекстиль; 2 - грунт земляного полотна; 3 - укрепление поверхности откоса объемными георешетками «Геопрагма ОГ»; 4 - георешетка «Геопрагма ДС»; 5 - линия скольжения.

Заглубление прослоек из георешеток в откос для армирования его поверхностной зоны по рис. 15 а целесообразно на участках, где вероятны разрушения откосов вследствие эрозии и размывов при временном подтоплении в случаях, если уплотнение откосных частей затруднено, если земляное полотно возводится из легкоразмываемых или резко снижающих свою прочность при увлажнении грунтов. Такое решение может быть дополнено укреплением откосов объемными георешетками «Геопрагма ОГ».

Величина заделки армирующих прослоек в грунт в таких случаях должна быть не менее 1,5 м, а расстояние между ними - 0,5-0,7 м.

Армирование поверхностной зоны откосов может быть дополнено созданием других вариантов укрепления поверхности откоса в соответствии с Рекомендациями (2.14).

8.1.6 В случае необходимости повышения общей устойчивости откосов прослойки из георешеток укладывают в откос с пересечением предполагаемой поверхности скольжения для восприятия ими части растягивающих напряжений (рис. 15 б). Этим создается возможность обеспечить общую устойчивость откосов в сложных условиях строительства, увеличить крутизну откосов, сократив тем самым объем земляных работ, площадь отводимых под строительство земель, обеспечить строительство в стесненных условиях. Решение обосновывают в соответствии с п. 8.2.3.

Количество армирующих прослоек назначают расчетом.

8.2 Особенности назначения конструктивных решений

8.2.1 Конструктивные решения по армированию слабых оснований назначают на основе расчетов устойчивости.

Расчет устойчивости армированных насыпей на слабых основаниях выполняют в соответствии с действующими документами (2.14, 2.15, 2.16). Расчет устойчивости откосов насыпей на слабых основаниях выполняют по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения, снижая сдвигающие силы на величину, зависящую от расчетной прочности георешеток R_дл.

Коэффициент запаса устойчивости откосов насыпи на слабом основании насыпи рассчитывают по формуле:

где:

σ_ni = p_i cosβ_i;

T_ni = p_i sinβ_i;

n - количество слоев георешетки с расчетной прочностью R_дл (n = 1 при решении по рис. 11 а, б, n = 2 при решении по рис. 11 в);

φ_i, c_i - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта блока;

P_i = γ_iF_iB + q_i - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения с учетом приведенной нагрузки от веса транспорта q_i , определяемой по ГОСТ Р 52748-2007 (положение линии скольжения определяется любым известным методом, например, с использованием графика Ямбу по рис. 16; общая расчетная схема - по рис. 18 б);

F_i, B, γ_i, l_i - соответственно, площадь, толщина, удельный вес грунта блоков и длина поверхности скольжения в их пределах.

Значения расчетной прочности георешетки «Геопрагма ДС» R_дл назначают по результатам испытаний.

При использовании данных Таблицы 1 принимают: R_дл = А₁×R_р , где: R_р - прочность (разрывная нагрузка) георешетки при растяжении; А₁ - суммарный коэффициент приведения к расчетной прочности, зависящий от требуемого срока службы Т (А₁ = 0,22 при Т > 1,5 лет, А₁ = 0,25 при Т = 0,5-1,5 года; А₁ = 0,29 при Т < 0,5 лет).

За срок службы в этом случае принимается период до достижения требуемой степени консолидации насыпи с прослойкой из георешетки.

В любом случае расчетная величина R_дл не должна превышать значения К R_р (К - по п. 5.4).

Рис. 16. Номограмма для определения положения линии скольжения: γ, φ, с - средние значения плотности, угла внутреннего трения и сцепления грунта насыпи, соответственно.

8.2.2 Уточнение снижения величины неравномерности осадки и ускорение консолидации может быть выполнено приближенно с использованием номограммы на рис. 17. В соответствии с ней относительное снижение осадки по оси насыпи от значения S_o/B без георешетки до значения S_oгм/B с георешеткой может быть оценено в зависимости от параметра Е_Г, характеризующего деформативность георешетки.

где:

Е_дгм - значение условного модуля деформации ГМ в продольном направлении (соответственно, 175, 260, 350 кН/м для марок ДС-20, ДС-30, ДС-40);

δ - толщина ребер георешетки.

Учитывая снижение осадки, можно оценить требуемую степень консолидации насыпи с георешеткой (U_тргм) по зависимости:

где:

U_тр - требуемая степень консолидации по документам (2.8, 2.15).

Рис. 17. Номограмма для определения разницы осадок по оси насыпи с геотекстильной прослойкой в основании и без нее на торфяном болоте:

М - кривая, определяющая минимально возможную осадку по оси насыпи при максимальной жесткости прослойки (данные А. И. Скляднева).  - минимальная величина относительной осадки S₀/B;  - максимальная величина относительной осадки (отсутствие георешетки «Геопрагма ДС»).

8.2.3 При армировании (повышении общей устойчивости откосов насыпей) количество армирующих прослоек из георешетки «Геопрагма ДС» назначают расчетом, исходя из обеспечения требуемого коэффициента запаса устойчивости, а длина их заделки l_з в грунт должна превышать минимальную, назначаемую, исходя из недопущения проскальзывания георешетки относительно грунта. При выборе места укладки прослоек по высоте насыпи следует учитывать, что наиболее нагруженной от собственного веса грунта является нижняя часть насыпи. Как правило, для несвязных грунтов верхняя из прослоек должна находиться не выше, чем на половине высоты насыпи и для связных - на глубине 1,0 м от поверхности насыпи, нижняя - на расстоянии 0,5 м над самой низкой точкой поверхности скольжения. В этом диапазоне армирующие слои размещают равномерно.

Рис. 18. Применение георешетки «Геопрагма ДС» для армирования откосов (а) и расчетная схема к расчету армированных откосов (б):

1 - георешетка «Геопрагма ДС»; 2 - грунт земляного полотна; 3 - укрепление поверхности откоса; 4 - линия скольжения.

Расчет (расчетная схема по рис. 18 б) коэффициента запаса устойчивости армированного откоса выполняют по следующей зависимости:

где:

σ_pi - предельное значение растягивающих напряжений для грунта;

n, δ - количество и толщина ребер прослоек из георешетки;

σ_д - расчетное значение допустимого растягивающего напряжения для георешетки;

P_i = γ_iF_iB - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения (положение линии скольжения определяется любым известным методом, например, с использованием графика Ямбу по рис. 16);

F_i, B, γ_i, L_i - соответственно, площадь, толщина, удельный вес грунта блоков и длина поверхности скольжения в их пределах (как правило, В = 1);

β_i - угол наклона поверхности скольжения в пределах i-го блока.

Для определения значения σ_pi по стандартной методике проводят испытания грунта на сдвиг при значении нормального давления σ_n, соответствующего нормальному давлению на поверхности скольжения в данном блоке i, после чего σ_pi рассчитывают по формуле:

где:

τ_пpi - предельное значение касательного напряжения при данном σ_ni.

При известных фактических прочностных характеристиках φ и C значение σ_pi для данного грунта может быть рассчитано по формуле:

где:

σ_n = 0,1 МПа.

Для примерной оценки σ_pi с использованием табличных значений φ и С его величина может быть найдена из следующего выражения:

где:

К₁ - коэффициент, принимаемый в зависимости от значения φ:

Величину расчетного значения допустимого растягивающего напряжения для прослойки σ_д назначают по результатам специальных испытаний или в долях от прочности георешетки при растяжении R_p - σ_д = 0,22 R_p/δ.

В любом случае величина σ_д не должна превышать значения К R_p/δ (К - см. п. 5.4).

Подбор числа прослоек георешетки выполняют по формуле:

где:

К_заптр - требуемый коэффициент запаса устойчивости откоса.

Минимальную длину заделки прослойки в грунт l_з определяют по зависимости (38), но не менее чем 3 м:

где:

γ_i, h_i - удельный вес и толщина слоев грунта, расположенных над верхней из прослоек;

φ' и С' - прочностные характеристики по контакту «арматура-грунт», определяемые по результатам испытаний.

Для примерной оценки их значения можно принимать в зависимости от φ и С грунта: для связного грунта tgφ’ = tgφ, C’ = 0,1 C; для несвязного грунта tgφ’ = 0,9 tgφ.

8.3 Особенности технологии производства работ

8.3.1 Производство работ при возведении земляного полотна выполняют в соответствии с положениями действующих документов, в частности, (2.9), (2.14), (2.18), учитывая особенности, связанные с подготовкой основания под укладку георешетки, укладкой георешетки и отсыпкой на нее вышележащего грунтового слоя.

8.3.2 При армировании нижней части насыпи на слабом основании подготовка основания может не выполняться, если отсутствует опасность повреждения геосинтетических материалов. При наличии глубокой колеи или ям по возможности их засыпают грунтом, планируют автогрейдером или бульдозером. Кустарник, деревья вырубают и спиливают в одном уровне с поверхностью. В этом случае корчевка пней может не проводиться. Если в момент производства работ на участке имеются поверхностные воды, то отсыпают защитный слой из местного грунта толщиной 20-30 см, но не менее, чем на глубину подтопления.

При необходимости создания разделяющих прослоек из нетканых геотекстильных материалов их укладку выполняют вдоль земляного полотна или в поперечном направлении (п. 8.1.2). Ее ведут путем раскатки рулонов вручную звеном из трех дорожных рабочих. После раскатки первых метров краевую часть (по ширине) полотна прижимают к грунту двумя-тремя анкерами. При дальнейшей раскатке производят периодическое разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением и креплением к грунту анкерами через 1,5-2,0 м. Полотна укладывают с перекрытием 0,3-0,4 м и при необходимости дополнительно соединяют.

Укладку георешетки «Геопрагма ДС» для создания армирующей прослойки выполняют в поперечном направлении оси насыпи. Перекрытие полотен георешеток в этом случае должно быть не менее 0,4-0,5 м; полотна крепят друг к другу анкерами, устанавливаемыми на ширине перекрытия через 2,0-3,0 м. Анкера представляют собой стержни из проволоки диаметром 4-5 мм длиной 20 см с отогнутым верхним и заостренным нижним концами. Скобы - аналогичных размеров, но имеют П-образную форму. Для закрепления георешеток предпочтительно применение скоб.

Общая технологическая схема производства работ представлена на рис. 19.

Рис. 19. Общая технологическая схема производства работ при возведении насыпи на слабом основании с армированием георешетками «Геопрагма ДС» и устройством разделяющей прослойки из нетканого геотекстиля (устройство «полуобоймы»):

1 - слабое основание; 2 - георешетка «Геопрагма ДС»; 3 - нетканый геотекстиль; 4 - анкера (скобы); 5 - бульдозер; 6 - автосамосвал.

Уложенные и закрепленные прослойки визуально проверяют на качество выполнения работ (отсутствие складок, прорывов полотна, правильность установки анкеров, соответствие проектному положению) и результаты осмотра оформляют актом на выполнение скрытых работ с указанием данных о марках и паспортных данных на геосинтетические материалы.

Работы по отсыпке лежащего непосредственно над георешеткой слоя выполняют с соблюдением следующих условий:

- прослойка в течение смены должна быть перекрыта отсыпаемым материалом;

- проезд транспортных средств, в том числе занятых на строительстве, по незащищенной поверхности прослойки должен быть исключен;

- расстояние вдоль строительного потока между техникой, занятой на отсыпке, и звеном рабочих на укладке должно составлять не менее 20 м.

Доставку и отсыпку материала вышележащего слоя осуществляют автомобилями-самосвалами, выгружая его равномерно по всей ширине слоя. Одновременно с отсыпкой производят распределение материала бульдозером поэтапно, не менее, чем за три прохода, смещая на прослойку сначала верхнюю часть отсыпанных объемов. Все работы выполняют по способу «от себя».

При строительстве в условиях слабых оснований толщина отсыпаемого слоя грунта в плотном теле должна быть не менее 40 см при разовом пропуске транспорта и не менее величин, указанных в таблице 7 при регулярном пропуске транспорта.

Приложение А

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО ФОРМЕ ПОСТАВКИ ГЕОРЕШЕТОК И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

А.1 Стандартные геометрические размеры и форма поставки георешеток «Геопрагма ДС»:

А.2 Обозначение при заказе:

А.3 Контактная информация:

ООО «Экопруф»

129343, г. Москва, пр-д Серебрякова, д. 14, стр. 14

тел./факс: +7(495) 933-75-63

www.rosproof.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблицы к расчету коэффициентов усиления армированной дорожной одежды по п. 6.2

Таблица Б1

Значения частных коэффициентов увеличения общего модуля упругости на поверхности покрытия для капитальных и облегченных типов покрытий при расчете по упругому прогибу - α_1×1 ÷ α_1×5

Таблица Б2

Значения частных коэффициентов увеличения общего модуля упругости на поверхности покрытия для капитальных и облегченных типов покрытий при расчете монолитных слоев покрытия на изгиб - α_2×1 ÷ α_2×5

Таблица Б3

Значения частных коэффициентов снижения касательных напряжений в слабосвязных слоях оснований (грунтовых оснований) для капитальных и облегченных типов покрытий при динамическом воздействии нагрузки - α_3×1 ÷ α_3×5

Таблица Б5

Значения частных коэффициентов увеличения общего модуля упругости на поверхности покрытия для переходных и низших типов покрытий при расчете по упругому прогибу - α_5×1, α_5×3, α_5×5

Таблица Б6

Значения частных коэффициентов снижения касательных напряжений в слабосвязных слоях оснований (грунтовых оснований) для переходных и низших типов покрытий - α_6×1, α_6×5, α_6×3

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Примеры расчета коэффициентов усиления армированной дорожной одежды по п. 6.2

В1 Исходные данные для расчета армированной дорожной конструкции с капитальным типом покрытия по критериям упругого прогиба, сдвига и сопротивлению усталостному разрушению от растяжения при изгибе приведены в таблице В1.

Таблица В1

Диаметр штампа расчетного колеса D = 37 см

Давление от колеса на покрытие - 0.6 МПа

Пример расчета армированной дорожной конструкции с капитальным типом покрытия по допускаемому упругому прогибу.

Расчет проводится в следующей последовательности:

1. Назначенная дорожная конструкция приводится к модели в соответствии со схемой на рис. 3.

2. По ОДН 218.046-01 проводится расчет неармированной дорожной конструкции по определению общего модуля упругости на поверхности покрытия и общего модуля упругости на поверхности основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка», которые составили:

- общий модуль упругости на поверхности покрытия Е_общ. = 371 МПа;

- общий модуль упругости на поверхности основания Е_{общ.осн.доп.} =91,3 МПа.

3. Определяется значение коэффициента увеличения общего модуля упругости α₁.

Для этого определяются значения параметров Х₁ ÷ Х₅

4 По величине параметров Х₁÷Х₅ по таблице Б1 Приложения Б определяются значения частных коэффициентов усиления α_1Х1, α_1Х2, α_1Х3, α_1Х4, α_1Х5:

При Х₁ = 0,51 α_1Х1 = 0,22; при Х₂ = 0,49 α_1Х2 = 0,23; при Х₃ = 2,2 α_1Х3 = 0,04;

при Х₄ = 0,32 α_1Х4 =0,25; при Х₅ = 0,083 α_1Х5 = 0,1.

5 В соответствии с формулой (17) определяем коэффициент увеличения общего модуля упругости:

5 Общий модуль упругости армированной дорожной конструкции равен

Пример расчета армированной дорожной конструкции с капитальным типом покрытия при статическом воздействии нагрузки на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

1. Назначенная дорожная конструкция приводится к модели, в которой нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже монолитных слоев из асфальтобетона, включающая слои основания и грунт рабочего слоя в соответствии со схемой на рис. 4;

2. По ОДН 218.046-01 проводим расчет для неармированной дорожной конструкции по определению общего модуля упругости на поверхности несущего слоя основания под монолитными слоями из асфальтобетона, общего модуля упругости на поверхности основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка».

Общий модуль упругости на поверхности несущего слоя основания составил: Е_{общ.осн.} = 143,5 МПа.

Общий модуль упругости на поверхности основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка» составил: Е_{общ.осн.доп.} =91,3 МПа.

3. Определяется значение коэффициента увеличения общего модуля упругости α₂.

Расчет проводим в следующей последовательности:

- определяем значения параметров Х₁÷Х₅

;

4. По величине параметров Х₁÷Х₅ по таблице Б2 Приложения Б определяем значения частных коэффициентов усиления α_2Х1, α_2Х2, α_2Х3, α_2X4, α_2Х5:

При Х₁ = 0,51 α_2Х1 = 0,2; при Х₂ = 0,49 α_2Х2 = 0,23; при Х₃ = 2,2 α_1Х3 = 0,05;

при Х₄ = 0,32 α_2Х4 = 0,26; при Х₅ = 0,083 α_2Х5 = 0,09.

5. В соответствии с формулой (17) определяем коэффициент увеличения общего модуля упругости

4. Общий модуль упругости основания армированной дорожной конструкции равен

Пример расчета армированной дорожной конструкции с капитальным типом покрытия при динамическом воздействии нагрузки по условию сдвигоустойчивости грунта, подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка».

1. Назначенная дорожная конструкция приводится к модели, в которой нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже монолитных слоев из асфальтобетона, включающая слои основания и грунт рабочего слоя в соответствии со схемой на рис. 5;

2. По ОДН 218.046-01 проводим расчет для неармированной дорожной конструкции по определению общего модуля упругости на поверхности несущего слоя основания под монолитными слоями из асфальтобетона, общего модуля упругости на поверхности основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка».

Общий модуль упругости на поверхности несущего слоя основания составил: Е_{общ.осн.} = 143,5 МПа.

Общий модуль упругости на поверхности основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка» составил: Е_{общ.осн.доп.} = 91,3 МПа.

Активное расчетное напряжение сдвига T_расч = 0,0186 МПа

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр = 0,0135 МПа

3. Определяем значение коэффициента увеличения общего модуля упругости α₃.

Расчет проводим в следующей последовательности:

Определяем значения параметров Х₁÷Х₅

По величине параметров Х₁÷Х₅ по таблице Б3 Приложения Б определяем значения частных коэффициентов усиления α_3Х1, α_3Х2, α_3X3, α_3X4, α_3Х5:

При Х₁ = 0,51 α_3Х1 =0,13; при Х₂ = 0,49 α_3Х2 = 0,02; при Х₃ = 2,2 α_3Х3 = 0,056;

при Х₄ = 0,32 α_3Х4 = 0,22; при Х₅ = 0,083 α_3Х5 = 0,27.

3. В соответствии с формулой (9) определяем коэффициент увеличения общего модуля упругости

4. Общий модуль упругости основания армированной дорожной конструкции равен

Пример расчета армированной дорожной конструкции с капитальным типом покрытия при статическом воздействии нагрузки по условию сдвигоустойчивости грунта, подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка».

Расчет проводится аналогично предыдущему расчету по определению величины α₃.

Разница заключается в том, что при определении коэффициента увеличения общего модуля упругости α₄ используется таблица Б4 Приложения Б.

Пример расчета армированной дорожной конструкции с переходным и низшим типом покрытия по допускаемому упругому прогибу.

Исходные данные:

Диаметр штампа расчетного колеса D = 37 см

Давление от колеса на покрытие - 0.6 МПа

Следует запроектировать дорожную конструкцию с учетом армирования слоя щебня георешеткой «Геопрагма» ДС-30.

1. Конструкция приводится к расчетной модели в соответствии со схемой на рис. 6

2. По ОДН 218.046-01 проводим расчет для неармированной дорожной конструкции по определению общего модуля упругости на поверхности покрытия, который составил: Е_общ. = 197,5 МПа и общего модуля упругости на основания подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка», который составил: Е_{общ.осн.} = 79,14 МПа.

2. Определяем значение коэффициента увеличения общего модуля упругости α₅.

Расчет проводим в следующей последовательности:

Определяем значения параметров Х₁, Х₃, Х₅

По величине параметров Х₁, Х₅, Х₃ по таблице Б5 Приложения Б определяем значения частных коэффициентов усиления α_5Х1, α_5Х5, α_5Х3:

При Х₁ = 1,0 α_5Х1 = 0,43; при Х₃ = 0,29 α_5Х3 = 0,14; при Х₅ = 0,05 α_5Х5 = 0,16.

В соответствии с формулой (18) определяем коэффициент увеличения общего модуля

упругости

Общий модуль упругости армированной дорожной конструкции равен