С целью расширения номенклатуры геосинтетических материалов был выполнен значительный объём исследований пластиковых объёмных георешёток, предназначенных, прежде всего, для укрепления конусов и откосов земляного полотна. На основе результатов лабораторных и экспериментальных исследований разработаны методические рекомендации, руководство и осуществлено их широкое внедрение на МКАД, автомагистралях «Дон», «Крым» и многих других. Конструкция стала типовой и может быть внесена в альбом по укреплению конусов и откосов. В настоящее время ведутся исследования этих материалов с целью их применения в конструкциях дорожных одежд и естественных оснований при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Для армирования асфальтобетонных покрытий комплекс выполненных исследований совместно с фирмой «Стеклопрогресс» позволил разработать новые виды стеклосеток с любой размерностью ячеек, хорошей когезией и прочностью не менее 40 кН/пог.м. Создана линия и начат выпуск отечественного армирующего материала. В 2001 г. был выполнен комплекс опытных работ на базе Владимиравтодора для автомобильных дорог III и IV категорий. Росавтодором разработаны и выпущены методические рекомендации по использованию базальтовых сеток для указанных целей.

Для исследования работоспособности зарубежных нетканых, тканых и решетчатых материалов были выполнены конструктивно-технологические проработки армогрунтовых сооружений на слабых грунтах, в откосах повышенной крутизны, дренажных сооружениях, аэродромных конструкциях. Всё это позволило разработать собственную концепцию рационального применения геотекстильных материалов для дорожного строительства и, в частности, для КАД вокруг Санкт-Петербурга. Такая концепция исходит из взаимосвязи геотехники, механики грунтов и основных требований к дорожной геосинтетике. Она базируется на инженерно-геологическом анализе условий проектирования и строительства, оценке устойчивости, осадки, времени её прохождения. Особое значение при этом приобретают требуемые сроки устройства дорожной одежды, что в определённых случаях вызывает необходимость устройства безосадочных насыпей на сваях с ростверком из прочных геосинтетических материалов.

Нельзя не отметить значительный объём полевых исследований и наблюдений, связанный с применением теплоизолирующих материалов типа Пеноплекс, которые Союздорнии осуществил совместно с дирекцией ДСД «Центр» на автомобильных дорогах «Дон» и «Крым».

В настоящее время, наряду с лабораторными, полевыми и экспериментальными, ведутся теоретические исследования по созданию комплекса методик и программных продуктов для расчётного аппарата, необходимого при проектировании дорожных конструкций с использованием геотекстильных и геопластиковых материалов различного направления.

Среди разработанных Союздорнии конструкций с геосинтетическими элементами следует выделить такие, как: насыпи с вертикальными ленточными дренами (взамен песчаных) при строительстве дорог на болотах; конструкции укрепления подтопляемых откосов, защиты от водной и ветровой эрозии; конструкции дренажных сооружений; армогрунт; прослойки в конструкциях дорожных одежд со сборными типами покрытий и ряд других.

Такие конструкции позволяют повысить надёжность дорожных сооружений, снизить объём использования естественных зернистых материалов, разрабатывать принципиально новые решения. В дорожной отрасли, как отечественной, так и зарубежной, с помощью геосинтетики успешно решаются следующие задачи:

•        устройство разделительных прослоек между различными по свойствам и назначению конструктивными элементами дорожной конструкции, особенно в различных средах (по составу или состоянию);
•        армирование элементов земляного полотна и дорожной одежды и защита монолитных слоев от отраженных трещин покрытий дорог и аэродромов;
•        укрепление конусов путепроводов и мостов, откосов, склонов от водной, ветровой эрозии и других форм нарушения местной устойчивости;
•        устройство дренажей (траншейных, пластовых, откосных) повышенной надежности и долговечности;
•        применение гидроизолирующих и термоизолирующих прослоек;
•        использование геосинтетики и геопластики в качестве армоэлементов для армирования конструкции земляного полотна и насыпей с откосами повышенной крутизны;
•        разработка специальных решений в виде конструкций «грунт в обойме» при необходимости применения грунтов различного состава, состояния, температуры;
•        строительство временных и подъездных дорог с использованием геосинтетики и геопластики в качестве технологических прослоек, особенно при наличии слабых оснований.

Возможны и другие области применения этой весьма широкой номенклатуры геосинтетики и геопластики, которая производится в настоящее время во всем мире. Вместе с тем, при таком количестве и различном качестве материалов особое значение приобретают следующие аспекты: выбор рациональных типов конструктивных решений; методы расчета, в том числе и программные продукты, позволяющие создавать и использовать необходимые в подобных случаях системы управления базами данных; степень эффективности. Что касается степени эффективности, то здесь необходимо, по мнению автора обзора, исходить из комплексной оценки конкретных решений, которые включают в себя в качестве конструктивных элементов геосинтетические и геопластиковые материалы. Основные направления получения того или иного эффекта сводятся к:

•        повышению (или обеспечению) надежности и долговечности конструкции;
•        снижению материалоемкости;
•        уменьшению стоимости;
•        повышению технологичности, качества производства работ, возможности контроля в заводских и производственных условиях.

При всём при этом первостепенное значение приобретает долговечность используемых материалов, а, следовательно, и сооружений с элементами из них. Это связано, прежде всего, с тем, что геосинтетика - это полимерный материал.

Долговечность геосинтетических и геопластиковых материалов, используемых в дорожной отрасли, определяется комплексом факторов и условий, основными из которых являются: исходное сырье; погодно-климатические воздействия; реакция среды строящегося объекта или отдельных конструктивных элементов; солнечная радиация; расчетные нагрузки и воздействия в процессе строительства и эксплуатации.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике для изготовления геосинтетических и геопластиковых материалов применяют в основном полиамид, полиэфир, полипропилен, полиэтилен, стекловолокно. Для придания специальных свойств в сырье вводят добавки, например, технический углерод (сажу) в качестве стабилизатора от солнечной радиации; пигменты для окраски материала и т.д. На поверхность рассматриваемых материалов могут быть нанесены специальные покрытия (обволакивающие и защитные слои), увеличивающие или придающие адгезионные свойства, необходимые для быстрого и, что самое главное, надежного контакта с рабочими поверхностями контактной среды конструкций и сооружений. Для указанных целей используются поливинилхлорид, полиэтилен, битумные эмульсии, а также специальные материалы, запатентованные в ряде стран. Разработаны также способы термообработки геотекстильных материалов.

Долговечность применяемых геосинтетических и геопластиковых материалов высокая (40-120 лет), если материалы не получили серьезные повреждения в процессе строительства и были своевременно защищены от солнечной радиации. Вместе с тем, следует учитывать чувствительность материалов из полиамида к воздействию сильных щелочей и кислот, а также их набухание в водной среде. Не следует также допускать длительное применение материалов из полиэфира в грунтовых средах с показателем кислотности рН > 10.

Снижения гидравлических и фильтрационных свойств можно избежать путем тщательного соблюдения соответствия фильтрационных характеристик, например, нетканых или комбинированных материалов и граничащей с ними грунтовой среды. Долговременная прочность геосинтетических и геопластиковых материалов определяется временем до их разрушения под влиянием длительного воздействия постоянной нагрузки и приростом деформации во времени. Ползучесть и долговременная прочность должны указываться фирмой-изготовителем в паспорте, технических условиях, а также в сертификате на материал по результатам соответствующих испытаний.

При выборе и последующем использовании таких материалов следует учитывать также вопросы экологии, которые с каждым годом становятся все более актуальными, особенно в областях дорожного строительства. Применяемые материалы не должны загрязнять окружающую, в том числе и геологическую, среду вредными веществами, а наоборот, должны препятствовать или поглощать водорастворимые или вымываемые вредные и загрязняющие среду компоненты.

Нельзя не отметить роль современных геотекстильных материалов при обеспечении экологической безопасности, особенно при создании специальных полигонов для размещения и захоронения промышленных и твердых бытовых отходов (ТБО). В этих случаях применяют конструкции гидроизолирующих экранов в виде геомембран толщиной 1,5-5 мм. В состав нижнего защитного экрана входит также дренажный слой из геосинтетики для сбора ядовитого фильтрата.

В России экологической безопасности, связанной с размещением отходов, не уделяют должного внимания. В результате только в Московской области (и в самой Москве) расположено более 150 полигонов и свалок, не отвечающих элементарным требованиям экологической безопасности.

Геосетки, объемные георешетки выпускаются практически во всех развитых странах мира. Они предназначены для укрепительных работ (укрепления конусов, откосов, склонов), армирования крутых откосов, экологических мероприятий. Наиболее рациональная область использования геосеток, выполняемых из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, стекловолокна и других материалов, - это армирование асфальтобетонных покрытий, в том числе при их устройстве на старом цементобетонном или асфальтобетонном покрытии для борьбы с отраженными трещинами.

Объединение сплошных геотекстильных материалов с геосетками и георешетками позволило зарубежным специалистам получить оригинальные композиты, которые особенно удачно применяются практически для всех типов дренажных конструкций, необходимых для регулирования поверхностного и подземного стоков.

Что касается отечественной практики, то выпуск геосинтетических и геопластиковых материалов в России осуществляется в гораздо меньших объемах, а по номенклатуре основным видом являются нетканые иглопробивные, далее объёмные пластиковые георешётки, стекло и базальтовые сетки. Вместе с тем, как уже отмечалось, выпуск новых геосинтетических материалов, особенно так называемых композитов, обуславливает существенное изменение традиционных дорожных конструкций, сооружений и технологий. Подобная тенденция хорошо прослеживается как в зарубежной, так и в отечественной практике.

Для условий России в этом плане большое значение приобретает отказ от значительных объёмов природных материалов, таких, как песок, щебень, гравий, за счёт внедрения геосинтетики и геопластики. Так, только при реконструкции МКАД ежегодно использовалось до 2-3 млн. м3 песка для дренажных слоев дорожных одежд. Выполненные в настоящее время эскизные проработки новых решений с применением геосинтетики, геопластики, специальных композитных материалов позволяют коренным образом изменить традиционную и весьма консервативную тенденцию. Использование геосинтетических термоизолирующих материалов повлечет за собой, по мнению автора обзора, изменение конструктивных и технологических решений при строительстве автомобильных дорог в зоне сезонного промерзания, а также в условиях распространения вечномерзлых грунтов.

Существует еще немало примеров и реальных вариантов совершенствования и изменения традиционных дорожных конструкций за счет широкого внедрения современной геосинтетики и геопластики. Таким образом:

1. Современное развитие геосинтетики и геопластики достигло в настоящее время высокого уровня, который позволяет обеспечивать, в частности, дорожное строительство практически любыми материалами с различными требуемыми свойствами, определяемыми расчётами и условиями строительства и эксплуатации.

2. Геосинтетика и геопластика являются перспективными материалами в дорожном строительстве, а их использование - перспективным направлением в части совершенствования дорожных конструкций, их конструктивных элементов и технологии строительства.

Перспективы развития дорожной геосинтетики могут быть сформулированы следующим образом:

•        анализ профильных конструктивных решений, в частности, по земляному полотну: линейные участки; над трубами; подходные насыпи к мостам, эстакадам, другим сооружениям;
•        на основе расчётов установление требований к геосинтетическим материалам;
•        расширение номенклатуры отечественных материалов, области их использования в дорожных конструкциях;
•        создание на основе анализа существующего, но разрозненного в рамках различных фирм, расчётного аппарата, дополняющего классический аппарат по геосинтетике, механике грунтов, механике дорожных одежд и соответствующих программных продуктов;
•        разработка документов различного уровня в области проектирования и строительства дорожных и мостовых сооружений с использованием геосинтетических материалов.

www.newchemistry.ru