Введение в сферу геосинтетических материалов Оглавление Введение ...................................................................................................................................................... 3 Основные виды геосинтетиков .............................................................................................................. 3 Основные функции геосинтетиков ........................................................................................................ 4 Геосинтетические материалы в дорожном строительстве .................................................................... 6 Разделение и стабилизация земляного полотна при устройстве временных дорог ........................ 6 Геосинтетические материалы на грунтовых дорогах........................................................................... 7 Укрепление дорожных оснований ........................................................................................................ 9 Геосетки в дорожном строительстве................................................................................................... 11 Укрепление поверхностного слоя дорожного покрытия и распределение нагрузки .................... 12 Полимерные материалы для дорожного покрытия .......................................................................... 13 Дренаж дорожного основания ............................................................................................................ 15 Геосинтетические материалы в для возведения и укрепления насыпей, склонов, откосов ............ 17 Насыпь поверх слабых грунтовых оснований..................................................................................... 17 Геосинтетики в насыпях на слабых грунтах ........................................................................................ 18 Система укрепления крутых склонов .................................................................................................. 21 Способы и расчеты укрепления откосов и склонов ........................................................................... 22 Противоэрозионная защита с помощью геосинтетиков ................................................................... 24 Геомат – надежная профилактика почвенной эрозии....................................................................... 26 Геосинтетические материалы в строительстве железных дорог .......................................................... 28 Геосинтетические материалы в строительстве полигонов ТБО и шламохранилищ .......................... 30 Геосинтетические материалы в системах дренажа .............................................................................. 32 Геотекстиль для дренажа и фильтрации............................................................................................. 32 Обезвоживание земляного полотна ................................................................................................... 34 Дренаж бетонных оснований и фундаментов .................................................................................... 35 Геосинтетические материалы в сельском хозяйстве ............................................................................. 37 2 www.meaplast.ru Введение Основные виды геосинтетиков Геосинтетики можно классифицировать по категориям на основе способа изготовления. Ниже представлены современные наименования и краткое описание геосинтетиков. Геотекстили - сплошные полотна из тканых, нетканых, вязаных или прошитых слоев. Полотна являются гибкими, водопроницаемыми и, в большинстве случаев, с видимой структурой. Геотекстили используются для разделения, фильтрации, дренажа, армирования и защиты от эрозии. Георешетки объемные – геосинтетические объемной ячеистой структурой. В основном применяются для армирования грунтов. материалы, георешетки Геосетки – сеткоподобные материалы, образованные двумя множествами грубых, параллельных, экструдированных полимерных жил, пересекающихся под постоянным острым углом. Сетка образует пористое в плоскости полотно, которое используется для пропуска относительно больших расходов жидкости или газа. Геомембраны – сплошные гибкие полотна, изготовленные из одного или нескольких синтетических материалов. Они относительно непроницаемы и используются в качестве изоляционных покрытий в барьерных системах для жидкостей и газов, а также в качестве пароизоляции. Геоматы – рулонный материал из хаотично скрепленных между собой полиэтиленовых или полипропиленовых нитей. Геомат эмитирует корневую структуру травяного покрова, это способствует переплетению с корневой системой растений. В основном применяется для защиты верхнего слоя почвы от эрозии. 3 www.meaplast.ru Биоматы – представляют собой полотно из скрепленных волокон растений, внутри полотна организованна прослойка из семян и удобрений. Способствует переплетению с корневой системой растений. В основном применяется для защиты верхнего слоя почвы от эрозии и восстановления почвы после химического, эрозионного или механического повреждения. Бентонитовые маты – геокомпозиты, которые изготавливаются в заводских условиях из слоя бентонитовой глины, как правило заключенного между верхним и нижним слоями геотекстиля или соединенного с геомембраной, или с одинарным слоем геотекстиля. Бентонитовые маты в геотекстильной оболочке обычно прошивается или пробивается иглами через бентонитовый сердечник для увеличения внутреннего сопротивления сдвигу. В гидратированном состоянии эффективны в качестве барьера для жидкости или газа и обычно применяются в изолирующих системах полигонов депонирования отходов, часто в комбинации с геомембраной. Основные функции геосинтетиков Геосинтетики включают в себя множество синтетических полимерных материалов, которые изготавливаются специально для применения в геотехническом, геоэкологическом, гидротехническом и транспортном строительстве. Основные функции геосинтетиков: сепарация (разделение), фильтрация, дренаж, армирование, барьер для жидкости / газа и защита от эрозии. В некоторых случаях геосинтетики могут выполнять двойные функции. Сепарация: Геосинтетик используется для разделения двух слоев грунта с различным грансоставом. Например, геотекстиль используется для предотвращения проникновения материала земляного полотна автодороги в слабый грунт основания, что обеспечивает проектную толщину и целостность дорожной конструкции. Разделители также используются для предотвращения подсоса мелких частиц грунта основания автодороги в тело земляного полотна из несвязных грунтов. Фильтрация: Геосинтетик работает подобно песчаному фильтру, позволяя воде проходить через грунт, но в тоже время задерживая все частицы грунта. Например, геотекстиль используется для предотвращения миграции окружающего грунта в дренирующую толщу или дренажные трубы и одновременного обеспечения дренажного потока через систему. Геотекстили также укладываются под каменной наброской и другими подобными материалами в береговых защитных системах для предотвращения эрозии грунта. 4 www.meaplast.ru Дренаж: Геосинтетик работает как дрена, обеспечивая дренажный поток через слабофильтрующие грунты. Например, геотекстили используются для рассеивания порового давления в основании насыпей под дороги. Для более значительных расходов были разработаны геосинтетические дрены. Эти материалы используются как кромочные дрены для автодорог, перехватывающие дрены для откосов и склонов и дрены устоев и подпорных стен. Вертикальные дрены заводского изготовления (PVD) использовались для ускорения консолидации слабых связных грунтов основания под насыпями и пригружающими отсыпками. Армирование: Геосинтетик работает как армирующий элемент внутри грунтового массива или в комбинации с грунтом, образуя композит с улучшенными прочностными и деформационными свойствами по сравнению с неармированным грунтом. Например, геотекстили и георешетки используются для увеличения прочности грунтового массива на растяжение с целью обеспечения вертикальных или близких к вертикальным деформаций (армогрунтовые стены). Армирование позволяет построить насыпи на очень слабых основаниях и с более крутыми откосами по сравнению с сооружениями из неармированного грунта. Геосинтетики (обычно георешетки) применяются для перекрытия пустот, которые могут образовываться под земляным полотном автомобильных и железных дорог или под укрывающими системами полигонов депонирования. Гидроизоляция: Геосинтетик работает как относительно непроницаемый барьер для жидкостей или газов. Например, геомембраны, тонкие мембранные геотекстильные композиты, геобентонитовые полотна и геотекстили с покрытием, наносимым в полевых условиях, используются в качестве барьеров, препятствующих выходу жидкостей или газов. Эти функции также применяются при устройстве асфальтовых покрытий, герметизации набухающих грунтов и депонировании отходов. основания под насыпями и пригружающими отсыпками. Противоэрозионная защита: Геосинтетик используется для уменьшения эрозии грунта, вызываемой дождевыми и поверхностными стоками. Например, временные геосинтетические защитные покрытия и постоянные легкие геосинтетические маты укладываются по поверхности откосов. Геотекстильные иловые заграждения используются для удаления взвешенных частиц из насыщенных наносами потоков воды. Некоторые противоэрозионные маты изготавливаются из биологически разлагающихся древесных волокон. основания под насыпями и пригружающими отсыпками. основания под насыпями и пригружающими отсыпками. Геотекстили также используются и в других случаях. Например, они используются для армирования асфальтовых слоев и как амортизирующие прокладки для предохранения геомембран от пробоя (снижающие контактное точечное давление) камнями со стороны смежных слоев грунта, отходов или дренажных слоев при строительстве и эксплуатации. Геотекстили используются в качестве промежуточных слоев для укрытия рабочей поверхности полигонов твердых бытовых отходов с целью предохранения от рассеивания рыхлых отходов ветром или птицами. Геотекстили также используются в качестве гибких опалубок и мешков под песок. Цилиндрические геотрубы изготавливаются из двойных слоев геотекстиля с последующим гидравлическим заполнением и используются для устройства береговых насыпей или осушения шламов. 5 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в дорожном строительстве Разделение и стабилизация земляного полотна при устройстве временных дорог Введение в проблему Временные дороги, используемые в качестве подъездных путей, с низкой интенсивностью движения часто строятся без асфальта с применением цементных плит. В основном плиты помещаются на подготовленное земляное полотно дороги для улучшения грузоподъемности. Проблемы, как правило, возникают с земляным полотном, состоящим из мягкой глины, ила или органических почв. Данный тип земляного полотна зачастую не в состоянии адекватно выдерживать транспортные нагрузки и нуждается в улучшении. Традиционные решения Экскаваторы и замена непригодных материалов являются дорогостоящими и трудоемкими решениями. Другие методы включают в себя глубокое уплотнение земляного полотна или химическую стабилизацию дорожного полотна. Геосинтетическое решение Геосинтетические материалы являются экономически эффективной альтернативой традиционным методам строительства дороги. В результате чего, применение геосинтетических материалов в строительстве грунтовых дорог на мягких почвенных слоях стало весьма популярным. Основным предназначением геосинтетических материалов в строительстве дорог является укрепление грунтового основания дороги, которое выполняет две важные функции: функцию бокового закрепления (против потери устойчивости); распределительная функция; разделительная функция. 6 www.meaplast.ru Боковое закрепление – это латеральное взаимодействие между заполнителем и геосинтетиком. Наличие геосинтетика создает давление в заполнителе, что улучшает прочность и придает жесткость конструкции дороги. Распределительная функция - это способность геосинтетического материала сокращаться и перераспределять давление, возникающее от слабого основания. Кроме того, георешетка может выполнять третью функцию: улучшение распределения нагрузки в заполнителе. Раздельная функция - в небольшой колее, напряжение в геосинтетиках достаточно низкое. В этом случае геосинтетический материал выполняет только функцию разделителя между мягким грунтом и заполнителем. Любой геосинтетик может быть использован в качестве разделителя. Стабилизация В глубокой колее, достаточно высокое напряжение индуцируется в геосинтетиках. Таким образом, жесткостные свойства геосинтетиков имеют очень важное значение. Значительное уменьшение толщины заполнителя возможно за счет использования объемной георешетки с наполнителем. Пример 30-ти сантиметровой основы. Усиливающий элемент, который функционирует в основном в качестве разделителя, обеспечивает улучшение распределения нагрузки в интервале от 1,1 до 1,4. (разделительный геотекстиль) Усиливающий элемент, который функционирует в первую очередь как укрепление, но относительно мало, как сепаратор обеспечивает улучшение распределения нагрузки в интервале от 1,7 до 2,2. (стабилизационная георешетка) Усиливающий элемент, который функционирует и как сепаратор, и как укрепление обеспечивает улучшение распределения нагрузки в интервале от 2,0 до 2,5. (разделительный геотекстиль + стабилизационная георешетка или стабилизационный геотекстиль) Геосинтетические материалы на грунтовых дорогах Геосинтетики могут быть эффективно использованы для армирования грунтовых дорог и рабочих площадок на слабых грунтах. При правильном подборе геосинтетик выполняет одну или несколько функций: разделение, армирование и дренаж. Для таких работ обычно используются геотекстили и георешетки или геосетки. По сравнению с неармированными грунтовыми дорогами присутствие геосинтетика может обеспечивать следующие преимущества: 7 www.meaplast.ru Уменьшение толщины насыпи; Отделение составных частей насыпи от слабого грунта в случае, если используется геотекстиль; Увеличение несущей способности слабого грунта; Уменьшение поперечных деформаций материала насыпи; Обеспечение более благоприятного распределения напряжений; Расширенное распределение вертикальных напряжений; Уменьшение вертикальных деформаций благодаря мембранному эффекту; Увеличение срока службы дороги; Снижение периодических эксплуатационных затрат; Снижение строительных и эксплуатационных затрат. Типичный механизм разрушения неармированной грунтовой дороги Разделение Распределение напряжений Мембранный эффект С увеличением глубины колеи деформированный профиль геосинтетика обеспечивает дополнительное армирование за счет мембранного эффекта. Вертикальная компонента растягивающих усилий в арматуре снижает вертикальные деформации насыпи. Некоторые исследователи приводят в литературе данные о том, что на армированных дорогах заданная глубина колеи достигается при большем числе повторов приложения нагрузки (интенсивности движения), чем на неармированных дорогах. Это приводит к увеличению срока службы и снижению эксплуатационных затрат. Дренирующие армирующие материалы также ускоряют консолидацию слабого грунта, увеличивая его прочность. Дренаж слабых грунтов можно обеспечить с помощью геотекстиля, комбинации геосеток и геотекстиля или геокомпозита. Стабилизация верхней зоны слабого основания благоприятствует последующему асфальтированию, приводя к снижению строительных затрат и минимизируя деформации покрытия. 8 www.meaplast.ru Типовая расчетная номограмма В литературе доступны методы проектирования, включая простейшие, с использованием графиков для предварительного анализа. Для этих методов требуются обычных характеристики грунта и арматуры, используемые в повседневной практике проектирования. Некоторые производители геосинтетической продукции также публикуют расчетные номограммы, специально предназначенные для предварительных расчетов пригодности использования конкретных материалов. Укрепление дорожных оснований Введение в проблему Постоянные дороги, несущие большие объемы транспортного трафика обычно имеют асфальтовое покрытие над базовым слоем заполнителя (слой щебня и слой песка). Комбинирование покрытия и базовых слоев осуществляется для того, чтобы распределить трафик загрузки земляного полотна. Проблемы, как правило, возникают с земляным полотном, состоящим из мягкой глины, ила или органических почв. Этот тип земляного полотна зачастую не в состоянии адекватно выдерживать транспортные нагрузки и нуждается в улучшении. Земляное полотно изнашивается и ухудшается в результате проникновения заполнителя в грунтовое основание и увеличения содержания влаги в земляном полотне. 9 www.meaplast.ru Традиционные решения Как и с грунтовыми дорогами, проблемы с грунтовым основанием, как правило, решаются путем раскапывания, замены этого основания или изменения его состава путем добавления цемента, извести, или другого заполнителя. В любом случае, традиционное решение часто является дорогостоящим и время затратным. Геосинтетическое решение Как было отмечено в предыдущих статьях, применение геосинтетических материалов, оказывается экономически эффективной альтернативой традиционным методам строительства дороги. На дорогах с твердым покрытием боковое защемление (против потери устойчивости) является основной функцией геосинтетических материалов. С добавлением соответствующих геосинтетиков, почвенногеосинтетическая система усиливает жесткостные свойства дорожного полотна, что дает следующие структурные преимущества: Предотвращение бокового расползания основы Защемление геотекстилем краев конструктивных слоев дороги не позволяет наполнителю смешиваться с почвой по краям дороги, что значительно повышает прочность краев и значительно снижает водопоглощение с краев дороги. Увеличение плотности и жесткости основы Современный рынок геосинтетических материалов предлагает широкий выбор для решения данной задачи, каждый из которых имеет свои отличительные особенности. Геотекстиль предотвращает снижение жесткости в результате перемешивания конструктивных слоев и почвы. Объемная георешетка значительно увеличивает жесткость и плотность основания благодаря ячеистой армирующей структуре с наполнителем. Полимерная геосетка и полиэфирная геосетка с полимерной пропиткой применяются для отделения слоя щебня от почвы, одновременно распределяя нагрузку и предотвращая смешивания слоев. Улучшение вертикального распределения нагрузки на земляное полотно Для распределения нагрузки на почву чаще всего применяется объемная георешетка, ячеистая структура которой изменяет вертикальную нагрузку в горизонтально-вертикальную, тем самым значительно снижает изменение рельефа даже на слабых основаниях. 10 www.meaplast.ru Геосетки в дорожном строительстве Дороги и шоссе крайне важны для развития любого государства. В связи с постоянным движением тяжелых транспортных средств, климатическими условиями и механическими свойствами материалов, использованных в их конструкциях, срок службы дорожного покрытия оказывается значительно меньше ожидаемого. Геосинтетики на автодорогах могут быть эффективно использованы для: Снижения или исключения отраженных трещин (геосетка стеклянная) Создания барьера для противодействия подсосу мелких частиц грунта (геотекстиль иглопробивной) Снижения толщины асфальтового покрытия (геосетка стеклянная) Снижения толщины дорожной одежды (геосетка полимерная) Увеличения срока службы дорожного покрытия. Эффективность армирования дорожного покрытия геосинтетиками можно оценить с помощью показателя эффективности (E): Nr E= Nu Nr – количество циклов приложения нагрузки до разрушения армированного дорожного покрытия. Nu – количество циклов приложения нагрузки до разрушения неармированного дорожного покрытия. 11 www.meaplast.ru В доступных литературных источниках представлены данные о величине E до 16, что указывает на возможность достижения значительного увеличения срока службы дорожного покрытия в результате применения геосинтетиков в качестве армирования или разделителя. Полевые наблюдения и результаты исследований подтверждают улучшение эксплуатационных качеств дорожного покрытия в результате применения геосинтетиков. При правильном подборе и укладке применение геосинтетиков экономически выгодно и позволяет улучить эксплуатационные качества и увеличить срок службы дорожного покрытия. Укрепление поверхностного слоя дорожного покрытия и распределение нагрузки Введение в проблему Дорожное покрытие требует регулярного поддержания. Как правило, асфальтированная дорога обслуживается только тогда, когда на ее поверхности появляются значительные трещины и выбоины. Реабилитация поврежденной дороги с помощью наложения еще одного слоя не является долгосрочным решением проблемы, т.к. старые трещины быстро распространяются на новый слой. Это явление называется трещинообразование. Трещины на поверхности дорожного покрытия могут быть причиной множества проблем: • Дискомфорт при езде • Снижение безопасности • попадание воды в земляное полотно и последующее его восстановление • Попадание частиц почвы на дорогу через трещины • Прогрессирующее разрушение дорожной конструкции в непосредственной близости от трещины из-за концентрации нагрузки Традиционные решения проблемы Несмотря на процесс трещинообразования, создание заплаток на дороге (ямочный ремонт) на данный момент является единственным возможным вариантом для продления срока службы проблемных дорог. Для удлинения срока службы заплаток используются специальные асфальтовые смеси. Чем толще наложение, тем дольше оно прослужит. Толстые накладки 12 www.meaplast.ru дорогостоящие, как и специальные асфальтобетонные смеси, но в любом случае они являются альтернативой реконструкции дорожного полотна. В зависимости от причины проблемы, некоторым поврежденным участкам дороги требуется удаление слоев дорожного покрытия, улучшение грунтового основания и обновление дорожного покрытия, что тоже является дорогостоящим и трудоемким процессом. Геосинтетическое решение проблемы Геосинтетические прослойки (геосетки с битумной пропиткой) могут размещаться на проблемных участках дороги под верхним слоем асфальта. Использование дорожной стеклосетки с пропиткой из битума может продлить срок службы наложения, усилив его и равномерно распределив нагрузку. Геосинтетические прослойки предотвращают развитие трещинообразования, поглощая напряжение, которое возникает на поврежденных участках. Они также создают водонепроницаемость на поврежденном участке, поэтому, даже если растрескивание началось, вода не сможет усугубить ситуацию. Геосетка с битумной пропиткой обеспечивает сопротивляемость разрыву поврежденному участку дороги, что укрепляет его. Прослойка предотвращает процесс растрескивания от нагрузки трафика и термического воздействия, удерживая трещины вместе. Преимущества геосинтетическое прослойки: • Равномерно распределяет нагрузку на глубине от 3 см до 5 см толщины наложения • Предотвращение появления новых трещин • Продление срока службы дорожных накладок Полимерные материалы для дорожного покрытия Огромное количество вредных факторов влияют на срок службы дорог и тротуаров, включая факторы окружающей среды, условий земляного полотна, интенсивность движения, расширение дорог, и их старение. Если не рассматривать эти факторы во время начального строительства, то в дальнейшем они способствуют созданию множества проблем, из-за которых приходится постоянно восстанавливать дорожное полотно. Процедуры технического обслуживания полотна часто оказываются неэффективными и ненадежными изза их неспособности устранять именно причину проблемы и обновлять существующие условия тротуара. 13 www.meaplast.ru Современная стратегия организации дорожного полотна Именно поэтому предпочтительная стратегия долгосрочного дорожного и тротуарного производства заключается в создании гарантий безопасности и защиты еще на этапе начального строительства. Под гарантиями безопасности и защиты подразумевается: Ограждение земляного полотна от проникновения влаги Три основных способа защиты от влаги это битумнополимерные добавки в асфальтовые слои, применение геосетки с битумной пропиткой и организация система поверхностного водоотвода. Полимерные добавки и сетка с битумной пропиткой в верхнем асфальтовом слое препятствует образованию трещин, основной причины попадания влаги в дорожное полотно. От 30 до 50% осадков воды проникают сквозь дорожное покрытие, что способствует смягчению и ослаблению дорожного полотна ускоряет разрушение поверхности. Укрепление дорожного основания Применение полиэфирных и полимерных геосеток а так же объемных георешеток обеспечит надежную стабилизацию грунта и распределение нагрузки на дорожное покрытие, не препятствуя при этом эффективному отводу инфильтрированных вод. В этом отношении полимерные материалы оказались экономически эффективными инструментами для защиты дорог и тротуаров. Четыре основных способов применение геосинтетиков При строительстве дорожного полотна: разделение и стабилизация земляного полотна, усиление основы, распределение нагрузки на поверхностный слой, усиление поверхностного слоя. Под стабилизацией земляного полотна и усиления основы подразумевается улучшение дорожной конструкции путем вставления в нее соответствующего геосинтетического слоя. При разделении и стабилизации дорожного покрытия применяются геосинтетики для грунтовых дорог, хотя они также могут быть использованы в качестве разделителей дороги с твердым покрытием. Полимерные материалы также полезны в реставрации дорожных поверхностей. Нанесение слоя асфальта на поврежденный участок является частым решением для восстановления покрытия. Геосинтетики могут быть использованы в качестве промежуточного слоя, если их поместить ниже или в пределах наложения. 14 www.meaplast.ru В настоящий момент в России Правительственные программы по развитию дорожно-транспортного строительства интегрируют в культуру потребления современных материалов и технологий. Подрядные организации уже сегодня активно применяют геосинтетические материалы, стабилизирующие добавки для щебеночно-мастичного асфальтобетона, вяжущее дорожное полимерно-битумное (ВДПБ).Эти материалы позволяют увеличить срок службы дорожного покрытия и сооружений, а также повысить безопасность движения Дренаж дорожного основания Введение в проблему Проектирование дороги без использования высококачественного подземного дренажа обходится в миллиарды долларов в год из-за роста цен на дорожное покрытие и устранение ущерба, нанесенного плохим дренажем. Большинство строителей дорог признают, что именно вода ухудшает состояние тротуара. Тем не менее, многие делают ставку на прочность и качество дорожного покрытия, пренебрегая усовершенствованным и высококачественным дренажем. Традиционные решения Традиционный подход к использованию дренажных систем предполагает размещение дренажный слоя по всей ширине полотна с прилегающей трубой коллектора и выпускной трубы. Однако, край тротуара возле стока можно модифицировать, чтобы уменьшить повреждения, получаемые от воды. Геосинтетическое решение Использование геотекстиля в дренажных системах улучшило с экономической точки зрения применение укрепляющих покрытий и траншей, прилегающих к дорожной конструкции. Отличные фильтрационные свойства и разделительные характеристики геотекстиля позволяют использование только одного слоя этого материала для покрытия траншей. Показатели повышения производительности тротуаров, обладающих эффективной дренажной системой: Нежесткое дорожное покрытие: увеличение срока службы на 25%. Жесткое дорожное покрытие: увеличение срока службы на 50%. 15 www.meaplast.ru Установка геотекстиля для дренажа дорожного основания Новое строительство При строительстве новой дороги, подразумевающей в своей конструкции дренажную систему, фильтрационный геотекстиль размещается перед слоем основания таким же образом, как и разделительный геотекстиль. Как правило, базовый слой выкладывается вдоль дороги и завершается у краев углублений стока. Эти кромки стоков также должны быть обернуты геотекстилем. Модифицирование Модернизация краев стока должна быть выполнена таким образом, чтобы предотвратить образование больших пустот в стенках и на дне траншеи. Слив можно размещать рядом с коллекторной трубой в нижней части траншеи. 16 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в для возведения и укрепления насыпей, склонов, откосов Насыпь поверх слабых грунтовых оснований Введение в проблему Исторически сложилось так, что строительство насыпей на мягких грунтах является дорогостоящим и экологически-опасным процессом, особенно когда речь идет об очень мягких грунтах в водно-болотистой местности. Основной проблемой таких мягких почв является их низкая прочность на сдвиг, что требует специальных способов строительства и приводит к его высокой стоимости. Традиционные решения Методы, предотвращающие проблемы, возникающие с мягкими грунтами: • Удаление и замена мягкой почвы • Смещение сжимаемого материала к концу загрузки • Поэтапное строительство - выкладывание заливочного слоя с регулируемой скоростью для обеспечения укрепления и усиления грунта • Установка стоков для облегчения укрепления грунта • Предварительное нагружение участка для уменьшения просадочности и увеличения прочности грунта • Использования примесей (почва, цемент, известь) для борьбы с наносами • Усиление почвенной матрицы с использованием конструкционного элемента Геосинтетическое решение Геосинтетические материалы для решения проблем мягких грунтов включают в себя геотекстиль, геосетки и комбинацию геотекстиля и геосетки. Геотекстиль На протяжении многих лет очень крепкие ткани использовались в строительстве насыпей на мягком 17 www.meaplast.ru грунте. Ткани с прочностью на разрыв в диапазоне от 178 кг/см до 800 кг/см размещаются на подготовленное рабочее место. Земляная насыпь конструируется с помощью системы контроля поддержания равномерного давления на грунт. Полимерная или полиэфирная геосетка Далеко не все насыпи могут быть спроектированы и построены с использованием одного или нескольких слоев, обладающих высокой прочностью и высоким показателем упругости армирующих геосеток. Геосетки уменьшают поперечное смещение и улучшают общую стабильность грунтовой насыпи. Комбинированные системы У геосеток ограничен предел прочности в структуре и свойствах полимера. В комбинированных системах, геосетка используется для облегчения разработки рабочей платформы, которую затем покрывают очень прочным (> 356 кг/см) геотекстильным материалом. Насыпь затем конструируется на геотекстиле. Геосинтетики в насыпях на слабых грунтах Сооружение насыпи на слабом основании может оказаться серьезной задачей. Применение геосинтетиков для повышения устойчивости насыпи является одной из наиболее эффективных и широко опробованных технологий армирования грунтов. При возникновении проблем геосинтетики могут эффективно использоваться для: Уменьшения деформаций слабого грунтового основания вследствие низкой несущей способности грунта; Предотвращения разрушения насыпи и слабого грунтового основания; 18 www.meaplast.ru Предотвращения сдвига вдоль поверхности геосинтетика. Устойчивость армированной насыпи на слабом основании можно оценить по коэффициенту запаса (Fs): Для общей устойчивости MR+ΔMR Fs= ≥ обычно 1.2 ~ 1.3 MD где MD: момент сдвигающих сил MR: момент удерживающих сил без учета геосинтетика ΔMR: дополнительный удерживающий момент за счет геосинтетика Для устойчивости против скольжения PR Fs= ≥ обычно 1.5 PA 19 www.meaplast.ru где PA: активное усилие от засыпки (от активного давления грунта) PR: усилие трения вдоль поверхности грунт – геосинтетик Эффективность геосинтетического армирования продемонстрирована на следующих иллюстрациях. насыпи на слабом основании может быть В случае ограниченного армирующего эффекта может быть выполнена так называемая “насыпь на армированном свайном основании”. Можно использовать как сваи заводского изготовления, так и армогрунтовые сваи. Насыпь на армированном свайном основании В случае применения дренирующих материалов необходимо правильно подобрать геосинтетик для ускорения осадок за счет консолидации слабого основания. 20 www.meaplast.ru Система укрепления крутых склонов Преимущества системы укрепления крутых склонов Склоны являются широко распространенной географической особенностью. Они могут располагаться где угодно со степенью крутизны от низменностей до ультра крутых горных склонов. Как правило, практически весь спектр этих особенностей местности можно обнаружить на строительных участках. При строительстве дорожных трасс и зданий относительно плоские участки земли являются предпочтительными. Эти области конструируются с помощью выкапывания или заполнения ям землей, что часто оставляет значительные изменения по краям котлована. Укрепление крутых склонов является экономически эффективным средством для достижения более высоких оценок надежности, чем это возможно с обычными неармированными склонами. Геосинтетические укрепленные крутые склоны являются почвенными структурами, смоделированными при угле наклона лицевой стороны вверх до высоты 80 градусов от горизонтали. Обычные неармированные склоны ограничиваются углом наклона лицевой стороны примерно до 30 градусов, или меньше, в зависимости от угла естественного откоса наклона почвы. Подробная информация о системах укрепления крутых склонов Как и обычные почвенные склоны, укрепленные склоны сконструированы посредством уплотнения почвенных слоев, в то время как лицевая сторона склона находится под углом. В следствии чего, лицевая сторона склона защищена от эрозии. Дополнительные геосинтетические элементы включаются в укрепленные крутые склоны, чтобы облегчить дренаж, свести к минимуму просачивание грунтовых вод и обеспечить стабильность более крутого наклона и эрозионную стойкость облицовки. Ниже приведены подробные компоненты геосинтетических материалов, усиливающих системы укрепления крутых склонов: • Фундамент - твердая почва или основа, на которой конструируется склон. Устойчивость подразумевается под твердым основанием. • Почвенный остаток – это та часть почвы, которая остается на месте за пределами раскопа. • Закрытый дренаж - геосинтетический дренаж устанавливается на границах зоны армированной почвы для контроля и сбора просачивающихся грунтовых вод. • Армированная почва - почвы, находящаяся в уложенном слое, прилегающему к почвенному остатку и включающая в 21 www.meaplast.ru себя горизонтальные армирующие слои, что создает наклонную структуру. • Укрепление – геосинтетики, полимерная геосетка или дренажный геотекстиль с достаточной прочностью и почвенно-совместимыми модулями, расположенными по горизонтали в пределах склона, обеспечивают крепость на растяжение, чтобы противостоять неустойчивости. • Защитное покрытие – покрытие устойчивое к эрозии, которое наносят на готовую поверхность склона. Способы и расчеты укрепления откосов и склонов Геосинтетическое армирование применяется для повышения устойчивости откосов, насыпей и склонов на глубинный сдвиг за счет работы горизонтальных слоев первичного армирования. Армированный земляных откос может быть восстанавливаемой частью откоса и (или) применяться для усиления участков грунтовых насыпей. Послойное армирование позволяет уложить откос грунта под более крутым углом, чем в случае неармированного откоса. Может возникнуть необходимость в повышении устойчивости склонной поверхности (особенно в период укладки и уплотнения грунта) за счет использования относительно коротких и более плотно уложенных слоев вторичного армирования и (или) путем оборачивания армирующих слоев вокруг склонной поверхности. В большинстве случаев откосная поверхность должна быть защищена от эрозии. Для этих целей требуются геосинтетические материалы заполненные грунтом георешетка или геосетки, которые часто используются для временной анкеровки растительного слоя. На нижней иллюстрации показана дренажная система, которая может потребоваться для устранения фильтрационного давления в армированной зоне. 22 www.meaplast.ru Положение, количество, длина и прочность основного (первичного) армирования, которое требуется для обеспечения достаточного коэффициента устойчивости против разрушения откоса, определяется обычными методами предельного равновесия, модифицированными для учета стабилизирующих усилий от армирования. Проектировщик может использовать «метод отсеков» для круглоцилиндрической поверхности скольжения, сложной поверхности скольжения, двухчастного клина или ломаной поверхности сдвига. Предполагается, что армирующие слои предоставляют удерживающее усилие в точке пересечения каждого слоя с рассматриваемой потенциальной поверхностью сдвига. Коэффициент запаса (устойчивости) обычным методом Бишопа может быть определен с использованием следующего уравнения: где MR и MD – соответственно удерживающий и сдвигающий моменты для неармированного откоса, α угол между растягивающим усилием в арматуре и горизонталью, и Tallow – максимальная допускаемая прочность арматуры на растяжение. Так как геосинтетическая арматура растяжима, проектировщик может предположить, что арматурное усилие действует тангенциально к плоскости сдвига, когда RT cos α = R. В число потенциальных поверхностей сдвига должны включаться как проходящие частично через армированный массив грунта, а частично через грунт вне армированной зоны, так и полностью находящиеся в зоне армированного грунта. Пример использования метода круглоцилиндрических армогрунтового откоса на устойчивом основании. поверхностей скольжения для расчета 23 www.meaplast.ru Противоэрозионная защита с помощью геосинтетиков Эрозия – природный процесс, причинами которого являются воздействие воды и ветров. Она находится под влиянием различных факторов, таких как тип грунта, растительности и ландшафта и может активизироваться в результате различных действий при выполнении работ. Неконтролируемая эрозия может стать причиной значительных разрушений существующих конструкций и окружающей среды. Геосинтетики могут применяться для защиты от эрозии при выполнении таких работ, как: Защита склонов Каналы Дренажные канавы Водные пути Береговая защита Мелиорация Рекультивация Защита от размыва Защита от камнепадов Волноломы Плотины Насыпи В зависимости от проектных требований и полевых условий, для выполнения противоэрозионных работ могут применяться один или несколько типов геосинтетиков, таких как геоматы, геосетки, георешетки и т.д. Ниже представлены некоторые противоэрозионных мероприятий. примеры применения геосинтетиков при выполнении 24 www.meaplast.ru При защите откосов, для обеспечения их устойчивости может потребоваться применение геосинтетиков, анкеров или гвоздевания грунтов. В некоторых случаях поверхностная устойчивость может быть достигнута частичной защитой поверхности откоса. Дополнительное озеленение склона защищает его от потерь грунта в результате воздействия воды и ветров. Вегетация и геосинтетические маты могут быть также использованы в комбинации для противоэрозионной защиты поверхности армированного геосинтетиками крутого откоса. Противоэрозионная защита канала Габионные конструкции и геосинтетики могут быть использованы для защиты каналов, речных берегов и прибрежных склонов. 25 www.meaplast.ru Геомат – надежная профилактика почвенной эрозии Противоэрозийный геомат – представляет собой легкий синтетический материал, который не пропускает воздух и влагу. Геоматы производятся путем термического соединения полимерных волокон, создающих трехмерную беспорядочную «мочалообразную» структуру. Сложная трехмерная открытая структура геомата позволяет надежно фиксировать частички почвы и предотвращать воздушную и водную эрозию почвы, как засаженной растительностью, так и без нее. Отдельно стоит отметить то, что геосинтетика весьма устойчива к различным агрессивным воздействиям окружающей среды. Геомат позволяет армировать слабый несущий слой почвы в случае высадки растений, корни которых смогут проникать сквозь структуру мата. В таком случае геомат берет на себя значительную часть нагрузки, создаваемой растением, и усиливает почвенный слой. Причины возникновения эрозии Эрозией называют естественное выветривание и размытие почвы, которое может привести к изменению рельефа местности либо снижению функциональных возможностей здания и сооружений. Для предотвращения этого деструктивного процесса чаще всего высаживается защитный растительный слой, способный затормозить протекание эрозии. Однако таких мер может оказаться недостаточно – в таком случае и используются геоматы, которые способны в разы повысить эффективность предотвращения эрозивных процессов. Использование геоматериала для предотвращения эрозии Длительное время борьба с эрозией велась путем высадки растений, созданием подпор из древесины и стали, а также организуется облицовка из камня. Эти способы затратные как по времени, так и в финансовом плане. Геоматы – это прекрасный альтернативный метод, позволяющий с наименьшими усилиями укрепить склоны от разрушения почвы. Такой подход позволяет экологично, быстро и недорого решить проблему эрозии. Компания Меапласт предлагает геоматы двух типов, один из которых обладает увеличенными характеристиками сопротивления на разрыв, что делает их эксплуатационные качества не менее высокими, чем демонстрируют зарубежные аналоги. Линия изделий МеаМат отличается сложным трехмерным пространственным рисунком, благодаря которому геоматы могут удерживать мелкие частицы почвы и семена растений, тем самым замедляя разрушение почвы и увеличивая стабильность грунта. Эксплуатационные качества геоматов позволяют использовать его вместе со строительными материалами, такими как: щебень, битум, засеянный семенами грунт и т.д. Помимо этого можно значительно повысить эффективность эксплуатации материала МеаМат если скомбинировать его с геотекстилем или геосетками. 26 www.meaplast.ru Эксплуатационные преимущества геоматов Абсолютная безопасность для окружающей среды, обусловленная экологической чистотой сырья; Химическая нейтральность материалов и отсутствие токсичности; Высокая сопротивляемость природным разрушительным факторам – прямому попаданию солнечных лучей, перепаду температур и агрессивным средам и т.д.; Простота транспортировки, обусловленная легкость и компактностью материала; Материал легко укладывать благодаря хорошей сцепке между собой отдельных листов геоматов; Высокая эффективность эксплуатации, достигаемая благодаря замечательной сцепке волокон матов с почвой, семенами и корнями растений. Компания Меапласт обладает обширным практическим опытом в укладке геоматов в самых разнообразнейших ландшафтных и эксплуатационных условиях. Для вас мы окажем исчерпывающие консультации по поводу покупки и монтажа геоматов МеаМат. 27 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в строительстве железных дорог При строительстве новых и ремонте эксплуатируемых железных дорог геосинтетики могут выполнять следующие функции: разделение материалов с различным грансоставом, фильтрация, дренаж и армирование грунта. В конструкции железнодорожных путей геосинтетики могут устанавливаться внутри конструкции, под балластом или подбалластным слоем. В настоящем описании акцент сделан на применении геосинтетиков внутри конструкции путей, под балластным и / или подбалластным слоем. Для этих целей обычно используются такие геосинтетики, как геотекстили, георешетки, геокомпозиты игеосетки. Без разделения С разделением Разделение: Геосинтетики (геотекстили) могут использоваться для разделения слоев основания путей с различным грансоставом и свойствами. Прохождение поездов по рельсам вызывает перемещения шпал. В результате мелкие частицы грунта основания могут подсасываться в вышележащий слой зернистого грунта, снижая его прочность и водопроницаемость. Кроме этого геосинтетики могут снизить проникновение зернистых частиц в слабое основание, оказывая положительное влияние на сохранение толщины и плотности слоев зернистого грунта и увеличивая срок службы путей. Для выполнения этих функций геосинтетик должен характеризоваться достаточным сопротивлением сконцентрированным усилиям (разрыв, прокол, порыв) и иметь размер пор, совместимый с размером частиц удерживаемого грунта. 28 www.meaplast.ru Армирование: Укладка геосинтетиков (геотекстили, георешетки и геосетка) поверх неустойчивого основания может исключить необходимость замены этого грунта в результате повышения его несущей способности за счет лучшего распределения напряжений. При установке внутри балласта или подбалластного слоя, геосинтетики могут способствовать снижению осадок, обусловленных поперечными деформациями балластного и подбалластного материалов. Основными характеристиками геосинтетиков, влияющими на эту функцию являются взаимодействие между геосинтетиком и грунтом балласта / подбалластного слоя, сопротивление механическому разрушению, модуль жесткости и прочность на разрыв. Фильтрация: Подсос воды из грунтового основания в вышележащие зернистые слои приводит к переносу мелких частиц из грунта основания. Это происходит в результате возрастания напряжений в основании при проходе поездов. В этом случае геотекстиль может работать как фильтр, позволяя свободно проходить воде, но задерживая твердые грунтовые частицы. Для выполнения этой роли геотекстиль должен обладать адекватной водопроницаемостью, удерживающими свойствами и быть устойчивым к засорению. Дренаж: Хороший дренаж исключительно важен во избежание ухудшения состояния путей в связи с воздействием воды в результате выпадения осадков или подсоса из нижележащего основания в балластный слой. Установленный на соответствующих участках пути дренажный геокомпозит обеспечивает поперечный дренаж, предотвращая аккумулирование воды. Для этих целей геокомпозит должен иметь соответствующую пропускную способность и стойкость к механическим повреждениям. При правильном подборе и укладке применение геосинтетиков может улучшить эксплуатационные качества железных дорог за счет увеличения срока службы и межремонтных периодов. 29 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в строительстве полигонов ТБО и шламохранилищ Геосинтетики широко применяются при проектировании как подстилающих, так и покровных защитных систем полигонов. Они включают в себя: георешетки, которые могут быть использованы как для армирования откосов под массивом отходов, так и защитных слоев грунта; геосетки, которые могут использоваться для дренажных систем; геомембраны, представляющие собой относительно непроницаемые полимерные листы, которые могут использоваться в качестве барьера для жидкостей, газов и/или паров; геокомпозиты, состоящие из двух или более геосинтетиков, которые могут применяться для разделения, фильтрации или дренажа; бентонитовые маты, представляющие из себя композитные материалы из бентонита и геосинтетиков, которые могут быть использованы в качестве инфильтрационных / гидравлических барьеров; геотрубы, которые могут быть использованы на полигонах для обеспечения сбора и быстрого дренажа фильтрата к системам сбора и удаления; геотекстили, которые могут быть использованы для фильтрации или в качестве прокладок для защиты геомембран от прокола. На иллюстрации представлено широкое, многоцелевое применение геосинтетиков в подстилающих и покровных защитных системах современных полигонов. Подстилающая защитная система, представленная на иллюстрации, является сдвоенной композитной. В ее состав входят композит геомембрана / бентонитовый мат в качестве первичной изолирующей системы и композит геомембрана / слой уплотненной глины в качестве вторичной изолирующей системы. Система обнаружения протечек, размещенная между первичной и вторичной изолирующими системами выполнена из композитагеотекстиль / геосетка. Система сбора фильтрата поверх первичного экрана 30 www.meaplast.ru состоит из сети перфорированных геотруб в слое гравия. Защитная прокладка из геотекстиля под слоем гравия обеспечивает защиту первичной геомембраны от повреждения камнями (частицами гравийного слоя). Система сбора фильтрата, уложенная поверх первичной геомембраны на откосных частях хранилища, представляет собой геокомпозитныелистовые дрены (композит геотекстиль / геосетка), заделанные в дренажный слой гравия в основании полигона. Геотекстильный фильтр покрывает всю площадь основания полигона, предохраняя систему сбора и удаления фильтрата от засорения. Наблюдения за колебаниями уровня грунтовых вод могут осуществляться с помощью контрольного дренажа, выполненного с использованием геотекстильных фильтров. Грунт основания под днищем полигона может быть армирован с использованием произвольно ориентированных фибр, в то время как грунт на откосных частях под экранирующими системами армируется с использованием георешеток. В состав покровной защитной системы полигона, представленной на рисунке, входит композитный барьерный слой геомембрана / бентонитовые маты. Дренажный слой поверх геомембраны выполнен из геокомпозитных листовых дрен (композит геотекстиль / геосетка). Кроме того, в состав защитного слоя грунта под инфильтрационной барьерной системой входит армирование из геосеток, геотекстиля или георешетка. Этот армирующий слой может быть использован для минимизации деформаций барьерной системы, возникающих вследствие неравномерных осадок тела отходов или в результате дальнейшего увеличения высоты полигона. В дополнение к этому, в состав покровной системы может входить армирование геосетками или геотекстилем, укладываемое поверх инфильтрационного барьера для обеспечения устойчивости верхнего плодородного слоя. Для повышения устойчивости, плодородный слой грунта на откосных частях может также армироваться фибрами. На иллюстрации обозначенагеокомпозитная противоэрозионная система поверх плодородного слоя грунта, обеспечивающая защиту от поверхностной и овражной эрозии. Также на иллюстрации изображены геотекстильные фильтры в скважинах контроля УГВ и откачки фильтрата. Наконец, применяется полиэтиленовая (HDPE) вертикальная барьерная система игеокомпозитная перехватывающая дрена по периметру полигона. Хотя и не все представленные компоненты обязательно применяются на каждом полигоне, на иллюстрации приведено множество геосинтетических систем, применение которых может быть принято во внимание при проектировании полигонов. 31 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в системах дренажа Геотекстиль для дренажа и фильтрации Геосинтетики могут эффективно использоваться в качестве дрен и фильтров в строительных и природоохранных работах в дополнение или взамен традиционных зернистых материалов. Геосинтетики проще укладываются в дело в полевых условиях и часто более экономически эффективны в ситуациях, когда доступные зернистые материалы не удовлетворяют проектным спецификациям, недостаточны или их применение ограничено природоохранным законодательством. Нетканый геотекстиль Тканый геотекстиль Дренажные геотекстили – типы геосинтетиков, используемых для дренажа и фильтрации. Эти материалы могут использоваться в таких конструкциях и видах работ, как подпорные конструкции, насыпи, противоэрозионная защита, захоронение отходов и т.д. Применение геосинтетиков в качестве дрен и фильтров Подпорная конструкция Автодорога Радиальный дренаж 32 www.meaplast.ru Геосинтетики можно относить к дренам на основе гидравлических свойств, характеризующих способность обеспечивать свободное, безнапорное движение жидкостей или газов вдоль или поперек их плоскости. течение в плоскости течение поперек плоскости Геотекстильные фильтры должны удовлетворять критерию, гарантирующему удерживание окружающего грунта с внешней стороны фильтра при свободном проходе воды через тело фильтра. В соответствии с удерживающим критерием FOS ≤ n Ds где FOS – фильтрационный размер геотекстиля, который ассоциируется с размерами пор и структуры, n – число, зависящее от используемого критерия, DS характерный размер частиц окружающего грунта (обычно D85 – то есть размер частиц, менее которого в грунте содержится 85 весовых процентов). Фильтр также должен быть значительно более водопроницаем, чем окружающий грунт в течении всего проектного срока службы. Таким образом, критерий водопроницаемости для геотекстилей: kG ≥ N ks где kG коэффициент фильтрации геотекстиля, N – число, зависящее от проектных характеристик (обычно варьируется от 10 до 100) и ks - коэффициент фильтрации окружающего грунта. Критерии засорения, гарантирующие работоспособность геотекстиля, основываются на отношении между размерами фильтрационных пор геотекстиля и частиц грунта, которые допускаются в составе потока жидкости, пропускаемого через тело геотекстиля. Для оценки совместимости предполагаемого к использованию геотекстильного фильтра и грунта могут также выполняться эксплуатационные фильтрационные лабораторные испытания. При правильном подборе и установке геосинтетики являются экономически эффективным конструктивным решением дренажа и фильтрации при выполнении строительных и природоохранных работ. 33 www.meaplast.ru Обезвоживание земляного полотна Введение в проблему Высокий уровень грунтовых вод часто может являться помехой стабильности земляного полотна. Например, некоторые глинистые виды почв могут разбухать или уменьшаться в зависимости от количества грунтовых вод. Кроме того, большинство видов почв оказываются значительно менее устойчивыми, если они имеют высокое содержание воды или не обезвоживаются перед началом работ. Это означает, что связанные с погодными условиями или сезонные колебания уровня грунтовых вод, могут негативно сказаться на дорожных конструкциях, основанных на необезвоженных почвах. К сожалению, почва может дренироваться только в том случае, если к ней прилегает другой почвенный слой или зона с повышенной проницаемостью, через которую вода может убежать. Чем меньше проницаемость почвы земляного полотна, тем ближе друг к другу должны располагаться дренажные слои для эффективного обезвоживания. Традиционные решения Традиционный подход к обезвоживанию земляного полотна предполагает рытье глубокой траншеи, заполненной каменным дренажем, с помощью которой уровень грунтовых вод снижается. Иногда размещают перфорированную трубу в основании траншеи, чтобы направить собранные грунтовые в сток. Траншеи располагают таким образом, чтобы можно было обеспечить дренирование почвы в течение желаемого периода времени. этой воды Кроме того, перед началом строительства можно расположить дренажный слой в самом низу конструкции перед размещением земляного полотна. Аналогичным образом перфорированную трубу помещают в дренажный слой для направления собранной грунтовой воды в сток. Грунтовые воды при просачивании в дренажный слой земляного полотна несут с собой частицы почвы. Этот слой мелкого песка обычно используется в качестве фильтра для дренажного слоя или в качестве засыпки в траншею. Геосинтетическое решение Эффективное обезвоживание земляного полотна требует пористости дренажного слоя. Крупный заполнитель и песок не являются лучшими материалами для дренажа и фильтрации. 34 www.meaplast.ru Применение геосинтетических материалов в подземном дренировании стало обычным явлением. Как правило, геотекстиль (подробнее о геотекстиле) используется вместо отборного песка, потому что он дешевле, проще в установке и обладает необходимыми свойствами. Преимущества геотекстильных фильтров могут применяться и в дренировании. Если крупный заполнитель дорогостоящий, имеет переменные градации и сложен в установке, то трехмерный геокомпозит, выполняющий дренажную функцию и обернутый фильтрационным геотекстилем преодолевает все эти ограничения. Дренаж бетонных оснований и фундаментов Введение в проблему Любая хорошо дренированная конструкция по своей сути является более надежной и экономичной, чем конструкция без дренажа. Это происходит потому, что водонепроницаемые структурные элементы, такие как бетонный фундамент или бетонное основание подвержены воздействию влаги, что постепенно приводят к двум разрушающим факторам: Эрозия бетона под воздействием воды. В результате температурных колебаний изменение объема жидкости в слое прилегающей к конструкции, что создает давление на конструкцию. Строгое соблюдение правил дренажа, вероятно, является наиболее важным аспектом проектирования конструкций, построенных рядом с водоносными грунтами. Почти каждый серьезный провал структур этих видов был вызван отсутствием контроля грунтовых вод и их просачивания. Традиционные решения Основной целью дренажа является контроль содержания влаги в почве, ее просачивания в землю, прилегающую к конструкциям, и предотвращение повреждения этих конструкций, и их несвоевременный износ. Размещение вертикального укрепления подпорных стен из проницаемого песка или гравия для защиты от гидростатического воздействия стало привычным делом. Тем не менее, если даже задняя поверхность стены дренируется вертикальным укреплением, то позади этого укрепления может 35 www.meaplast.ru возникать значительное давление, которое переносится и на саму стену. Наклонный дренажный слой устраняет этот недостаток, направляя просачивание вертикально. Однако, независимо от вертикального или наклонного направления, дренажный слой трудно построить с использованием песка и гравия, т.к. он должен быть защищен тонким фильтрующим слоем песка, который практически невозможно разместить под крутым углом. Геосинтетическое решение Геосинтетические дренажные материалы могут устранить трудности, возникающие с обычным гравием и песком. Одним из лучших способов создания эффективной дренажной системы является размещение дренажного слоя между двумя слоями геотекстильного фильтра. Добавление в конструкцию перфорированной трубы, которая собирает и сбрасывает просачивающуюся воду, что будет способствовать повышению эффективности работы системы. Засыпь располагается напротив стока. Предварительно подготовленный геокомпозитный сток – самая лучшая альтернатива. Геокомпозитный сток заменяет дренаж с 3-мерным пластиковым стержнем и появляется на участке уже покрытый необходимым геотекстильным фильтром. Это позволяет установить сливную систему в один прием. 36 www.meaplast.ru Геосинтетические материалы в сельском хозяйстве Использование геосинтетиков в сельском хозяйстве – один из наиболее быстрорастущих сегментов рынка во всем мире. На ранних этапах геосинтетики применялись в фермерских хозяйствах и некоторые ранние спецификации были ориентированы на сельскохозяйственное использование экранирующих систем искусственных водоемов. Первоначальное использование для экранирования каналов помогало сохранить драгоценную воду, также как и экранирование водоемов на фермерских хозяйствах и водосборных бассейнов в засушливых регионах по всему миру. Сегодня геосинтетики применяются широко: при экранирования открытых и закрытых каналов и искусственных водоемов до защиты грунтовых и поверхностных вод от загрязнения отходами животноводства. Применение геосинтетиков, и в частности геомембраны в фермерских хозяйствах проделало долгий путь и существенно возросло в последние годы, в особенности в связи с ужесточением законодательства и общественной осведомленностью благодаря государственным программам, разработанным правительственными организациями. Обязательная защитная оболочка Источники питьевой воды скудеют, а вода становится все более и более дорогостоящей. Требования к обеспечению барьеров против значительных фильтрационных потерь уже действуют во многих регионах земного шара, а не только в засушливых и полузасушливых. И, поскольку важно также и сохранение воды, не менее актуальной является экологическая защита поверхностных и грунтовых источников от загрязнения отходами животноводства, а воздуха, которым мы дышим, от вредных газов и ароматов. Устройство защитной оболочки надежными, доказанными временем способами – обязательное требование, а не вариантный выбор в соответствии с недавно введенными во многих странах мира законодательными актами. Применение геосинтетиков является надежной, экономически эффективной альтернативой традиционным слоям уплотненного грунта и глины, которые менее эффективно предотвращают фильтрацию, не гарантируют стабильного качества и могут не соответствовать проектным и нормативным требованиям. Хотя основным типом материалов, применяемых в барьерных или защитных дезодорирующих метантенк с прудом отходов системах являются геомембраны, вместе с ними применяются другие типы геосинтетиков, включающие в себя геотекстили,геокомпозиты и геосетки. Экраны отстойников отходов животноводства Отстойники отходов животноводства вносят значительный вклад в загрязнение грунтовых и поверхностных вод во всем мире. Для защиты от утечки отходов используются как геосинтетики, так и экраны из уплотненного грунта. Однако с ростом озабоченности по поводу загрязнения и требованиями законодательства, использование геосинтетиков быстро возросло. В частности, в настоящее время используются незащищенныегеомембраны, геомембраны с грунтовым защитным слоем и бентонитовые маты с грунтовым защитным слоем. Кроме того, для защиты/пропуска газа применяются геокомпозиты геотекстиль/геосетка. 37 www.meaplast.ru Защитные дезодорирующие покрытия отходов животноводства Растущее число ученых и официальных специалистов системы здравоохранения прослеживают разнообразие проблем со здоровьем в связи с огромным количеством концентрированных отходов животноводства, которые испускают токсичные газы, такие как сероводород и аммиак. Защитные дезодорирующие покрытия могут быть недорогими, выполненными из геомембраны или ткани с поверхностным покрытием или же более дорогими, оборудованными плавающими геокомпозитными защитными покрытиями, в зависимости от конструкции и критичности хранилища. Подача воды Геосинтетики и особенно геомембраны десятилетиями использовались для сохранения и транспортировки чистой воды для сельскохозяйственных целей. Подача воды через системы канав, боковых и главных каналов к посевным культурам настолько же обычна, насколько и внутрихозяйственные емкости и искусственные водоемы для хранения воды. Однако, вода становится все более дефицитной и дорогой, особенно в связи с засушливыми условиями во многих частях света. Фильтрационных потерь драгоценной воды в каналах и канавах, составляющих приблизительно от 30 до 50%, можно избежать за счет применения геосинтетиков в качестве экранирующих систем. Как в новых, так и старых реконструируемых каналах широко используются экраны как из незащищенных геомембран, так и геомембран с защитным грунтовым слоем. Кроме того, старые растрескавшиеся бетонные облицовки каналов потеряли свою эффективность за годы эксплуатации и в настоящее время заменяются или ремонтируются геомембранами. В системах подачи воды вместе с геомембраной используются другие геосинтетики, такие как защитные геотекстили, геокомпозиты и георешетки. Хранение воды Минимизация фильтрационных потерь при хранении воды для сельскохозяйственного использования в искусственных водоемах и бетонных резервуарах, особенно в удаленных хранилищах, не менее важна, чем при подаче воды. Для сооружения новых и реконструкции старых хранилищ применяются геомембраны с защитным грунтовым слоем и бентонитовые маты. Незащищенные геомембраны используются для перелицовки старых бетонных резервуаров для воды или облицовки новых ирригационный канал. Метантенки Метантенки используются для быстрого разложения отходов животноводства в регулируемых условиях, что позволяет отобрать и использовать богатый метаном биогаз. Биогаз используется в качестве топлива для комбинированных теплоэлектрогенераторов, которые вырабатывают для хозяйства электрическую энергию, тепло и горячую воду. Технология является жизнеспособным методом обращения с отходами, поскольку применяются как подстилающая изолирующая система, так и гибкая верхняя защитная система. В каждом построенном метантенке геосинтетики используются или для облицовки анаэробного отстойника или в покрытии отстойника для сбора биогаза. Во всем мире быстро растет количество метантенков, поскольку бюджетное финансирование становится доступным для оборудования фермерских хозяйств. 38 www.meaplast.ru