Результаты исследования эффективности применения композитных геодрен в конструкциях поперечных дренажных прорезей при ремонте пучиноопасных участков автомобильных дорог.
Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, проявляющиеся в зимний период в виде взбугривания и потери ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей — в проломах дорожной одежды, вызванных снижением прочности переувлажнённых грунтов.
Внешними признаками пучинистых мест в зимний период являются неравномерное поднятие участков дорожного покрытия, взбугривания отдельных мест покрытия или образование группы взбугриваний, развитых по площади проезжей части с различной степенью интенсивности. Значительная часть из них, как правило, имеет сетку трещин, концентрирующуюся у вершины бугров пучения, которые разрубают покрытие на отдельные куски различной величины и формы.
Образование пучин может развиваться как по ширине проезжей части, так и вдоль неё. Иногда пучины в большей степени развиваются на обочинах, и их поднятие может оказаться большим, чем в зоне проезжей части. В весенний период после схода снега на пучинистых участках могут появляться влажные пятна, иногда наблюдается выход вместе с водой мелких частиц дренирующего слоя или грунта земляного полотна, а также волнообразные колебания дорожной конструкции при наезде транспортных средств. Эти участки имеют, как правило, значительно пониженную прочность и интенсивно разрушаются (образование выбоин, просадок и т. д.).
Классификация геодрен
В качестве мероприятий по снижению величины пучения при ремонте и строительстве автомобильных дорог устраивают различные дренажные системы, дренирующие и армирующие прослойки в слоях дорожной одежды, гидроизоляцию обочин и земляного полотна, увеличивают высоту насыпи, производят замену грунта. На сегодняшний день существует множество различных, дренирующих геокомпозитных материалов, которые отличаются более высокой водопроницаемостью в плоскости полотна, на порядок превышающей водопроницаемость минеральных дренирующих или нетканых геотекстильных материалов. В результате их применения обеспечивается ускоренное осушение дорожных конструкций, что приводит к улучшению физико-механических свойств грунтов и усилению дорожных конструкций.
Геодрены можно классифицировать по виду геосинтетического материала дренажного ядра следующим образом:
- с каркасом из георешётки;
- с каркасом из профилированных геомембран;
- с каркасом из геомата.
Геодрены с жёстким объёмным каркасом более эффективны, поскольку влияние на водопроницаемость в плоскости полотна от внешней нагрузки незначительно.
Что показал опытный участок
Летом 2015 года по инициативе ФКУ «Федеральное управление автомобильных дорог «Сибирь», силами ОАО «Новосибирскавтодор» при поддержке ФГБОУ ВПО «СибАДИ» и ЗАО «ТехПолимер» при ремонте автомобильной дороги М-51 «Байкал» км 1000+000 — км 1018+000, был устроен опытный участок с заменой «традиционных» поперечных дренажных прорезей, заполненных щебнем (рис. 1.) на конструктивное решение с прослойками из дренажного геокомпозинтого мата (рис. 2).
Цель строительства опытного участка заключалась в повышении эффективности работы дренажных прорезей за счёт введения дренажного мата с водопропускными характеристиками, значительно превосходящими характеристики инертных материалов. Основные физико-механические свойства дренажного мата «Гидромат 3D» по СТО 56910145-005-2011 приведены в таблице 2.
Через несколько месяцев после устройства двух типов дренажных прорезей, «традиционного» и с использованием геодрен, были проведены испытания этих конструкций. При визуальном осмотре возле выпуска геодрены грунт земляного полотна был увлажнён, что доказывало полноценную работу дренажного мата. В зоне выпуска прорези с щебёночным заполнителем, напротив, грунт был сухим.
Испытания прорезей проводились в следующем порядке. На обочине отрывалась яма с передней части дрены, снизу откоса под выпуском устанавливался пустой резервуар, после чего пропускалось определённое количество воды через дренажную систему. Результаты испытаний сведены в таблицу 3.
Залитая в дренажную прорезь со щебнем вода полностью просочилась в тело земляного полотна, что доказывает неэффективность такой конструкции, поскольку главная функция дренажа — отведение воды из нижних слоёв дорожной одежды для уменьшения величины пучения.
Дренажные прорези из геокомпозитов заводского изготовления имеют гарантированные параметры свойств, что повышает их надёжность. Сокращается объём применения традиционных инертных материалов и требования к ним, повышается технологичность выполнения работ. Помимо этого при сравнении сметной стоимости вариантов дренажных прорезей, применение геодрен позволяет достигнуть экономичных результатов (табл. 4.).
В отдельных областях применения создаётся возможность снижения высоты земляного полотна, назначаемой, исходя из требований таблицы 7.2 СП 34.13330.2012, перевода типа местности по характеру и степени увлажнения из второго-третьего в первый со снижением расчётной влажности грунтов рабочего слоя земляного полотна (геодрены в нижней части земляного полотна).
