Геосинтетические материалы на базе геотекстиля уже более 20 лет используются для разделения балластного слоя и основной площадки земляного полотна.

Вместе с тем накопленный опыт показал, что эти материалы наиболее эффективны при применении в качестве дренирующего разделительного слоя на полотне из грунтов определенных видов. В связи с этим была поставлена задача расширить сферу применения геотекстиля на другие грунты.

Известно, что разделительная функция геотекстиля заключается в предотвращении проникновения фракций балласта в земляное полотно. С другой стороны, геотекстиль предотвращает попадание частиц земляного полотна в балласт и тем самым его загрязнение и снижение несущей способности. Дренажная функция геотекстиля заключается в пропуске через него грунтовых вод из земляного полотна вверх к поверхности путевой структуры. Поскольку накопление воды под геотекстилем может приводить к ослаблению земляного полотна, его делают водопроницаемым.

Существует ошибочное мнение, что геотекстиль должен быть водопроницаемым и для пропуска дождевой воды из балласта в основание пути. На самом же деле, когда дождевая вода доходит до геотекстиля, ее лучше отводить на обочину пути в дренажные кюветы. Пропуск воды в земляное полотно может снизить его несущую способность.

Хорошо структурированный геотекстиль, например марки PW1, изготавливаемый британской компанией Terram “Террам”, позволяет грунтовым водам легко выходить наверх под давлением от проходящих поездов. Вместе с тем PW1 выполнен так, что требуется относительно небольшой гидравлический напор (порядка 50 мм) для того, чтобы геотекстиль начал пропускать воду вниз. Однако во время дождя наличие геотекстиля все же способствует тому, чтобы проникающая через балласт вода отводилась в дренажные кюветы.

Противоречие между разделительной и дренирующей функцией геотекстиля возникает из-за того, что размер пор в геотекстиле должен быть близок к размерам частиц мелкого песка, чтобы обеспечить соответствующую водопроницаемость. Если поры меньше, возникает значительное сопротивление водному потоку.

В нормальном статическом состоянии и при наличии адекватного дренажа частицы вязкого глинистого и илисто-глинистого грунта перекрывают мелкие поры, но в то же время сохраняется способность воды отфильтровываться через них. В динамическом состоянии под воздействием проходящих поездов под балластом возникает явление подсоса. В результате этого под действием пульсирующей динамической нагрузки глинистые и илистые частицы грунта стремятся проникнуть вверх, в балластный слой. Укладка геотекстиля на глинистый или илистый грунт под балластом может замедлить проникновение частиц грунта в балласт, но не предотвратить его полностью.

Наиболее эффективным техническим решением по предотвращению загрязнения балласта частицами глинистого и илистого грунта является укладка подбалластного защитного слоя из сортированного мелкого песка, поверх которого укладывается геотекстиль (рисунок). Мелкий песок отфильтровывает илисто-глинистые грунты, а геотекстиль - песок, предотвращая его смешивание с балластом. Достаточная для эффективной фильтрации толщина защитного песчаного слоя составляет 15 мм, но из практических соображений его укладывают толщиной не менее 50 мм. Такое решение допустимо на влажных грунтах при высоком уровне грунтовых вод и даже в условиях артезианских грунтовых вод, которые могут иметь место, например, в выемках. Применение геотекстиля позволяет уменьшить толщину защитного песчаного слоя и тем самым его стоимость.

Если уровень грунтовых вод под земляным полотном не выше 600 мм, снижение водяного давления посредством укладки водопроницаемого геотекстиля не требуется. Вместо этого целесообразно использовать водонепроницаемую мембрану, так как, помимо отделения грунта от балласта, она защищает земляное полотно от проникновения дождевой воды.

В таких случаях оптимальным является композитный материал Terram “Террам” марки PW3, в основе которого лежит гибкая и плотная водонепроницаемая пленка, защищенная сверху и снизу геотекстилем PW1. Ее легко доставлять на место работ и быстро укладывать, что является большим преимуществом по сравнению с сочетанием песчаного слоя и однослойного геотекстиля, особенно в условиях окон ограниченной продолжительности. Проникающая из балласта вода стекает по пленке на обочину пути, и для ее отвода требуются дренажные кюветы.

Не все загрязняющие балласт частицы проникают снизу из грунта. По мере старения балласта происходит его абразивное истирание, и в нем самом образуются илистые частицы, которые снижают несущую способность балластного слоя, вследствие чего требуется очистка или замена балласта. Одним из отрицательных последствий зарождения таких частиц является ухудшение дренирующих свойств балласта, что способствует удержанию воды в нем. Для устранения этого явления компания Terram разработала материал марки PW2, который представляет собой дренажную сетку, уложенную между двумя слоями геотекстиля PW1. Terram PW2 обеспечивает поперечный отвод воды у основания балластного слоя, вследствие чего, несмотря на старение балласта, его дренирующие свойства сохраняются. Структура материала PW2 обеспечивает высокую сопротивляемость прокалыванию. Его широко применяют в настоящее время в Великобритании при реконструкции магистральной линии Западного побережья.

Для ситуаций, когда грунт земляного полотна слаб или неоднороден и необходимо обеспечить постоянство несущей способности основания пути, Terram “Террам” создала композитный материал марки PW4. В его состав входят геотекстиль PW1 и жесткая геосинтетическая решетка, получившая название Tensar SS40. Результаты испытаний показали, что георешетка увеличивает жесткость подрельсового основания и снижает интенсивность осадки пути до уровня, соответствующего земляному полотну из стабильных грунтов. Кроме этого, снижаются и упругие осадки, что способствует обеспечению равножесткости пути по его длине.

В настоящее время Terram “Террам” ведет разработку геотекстильного материала новой марки PW5, детектируемого радаром. Применение радара позволяет значительно повысить точность контроля состояния пути и снизить погрешность со 100 % (возможных при применении традиционных методов) до 5 %. PW5 дает возможность использовать быстродействие радара при определении глубины основания по конфигурации отраженных от геотекстиля сигналов. В настоящее время быстродействие радара полностью использовать нельзя вследствие необходимости время от времени отрывать разведочные шурфы для физического измерения глубины залегания грунта, и при этом считается, что глубина остается постоянной в промежутках между шурфами. PW5 устраняет необходимость в этой операции. Контроль производится непрерывно, и, если состояние балласта меняется вдоль пути, это не влияет на точность обследования.

С анализом российского рынка геосинтетических материалов Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:

Рынок нетканого геотекстиля в России
Рынок тканого геотекстиля в России
Рынок геосеток из ПЭФ нитей в России
Рынок объемных нетканых георешеток в России
Рынок геоячеек из полиэтиленовых лент в России

T. Jay. International Railway Journal