"ОДМ 218.3.032-2013. Отраслевой дорожный методический документ. Методические рекомендации по усилению конструктивных элементов автомобильных дорог пространственными георешетками (геосотами) (проект - вторая редакция)"
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 21.03.2013 N 321-р)

1. Разработан Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский дорожный научно-исследовательский институт" ФГУП "РОСДОРНИИ" (канд. техн. наук Фомин А.П., Мерзликин А.Е., инж. Никанычева Е.В., Косарев Ю.И., Труфанова О.В.) при участии Ким А.И. (ОАО "494 УНР"). При разработке учтены данные исследований 26 ЦНИИ МО РФ, ОАО "СоюздорНИИ", ОАО "494 УНР".

2. Внесен Управлением строительства и проектирования автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3. Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от __________ N _______.

4. Имеет рекомендательный характер.

5. Введен впервые.

1.1. Настоящий отраслевой методический документ (далее - ОДМ) устанавливает рекомендации по применению пространственных георешеток (геосот) для усиления элементов автомобильных дорог при их строительстве, реконструкции и ремонте.

1.2. ОДМ содержит рекомендации по материалам, методам проектирования, технологии производства работ для основных областей применения георешеток (укрепление откосов, устройство дорожных одежд, возведение земляного полотна в сложных условиях строительства, укрепление сооружений поверхностного водоотвода).

1.3. Положения настоящего ОДМ предназначены для применения организациями, выполняющими работы по проектированию и строительству автомобильных дорог, в том числе городских улиц и дорог, автомобильных дорог промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Они также могут использоваться производителями пространственных георешеток (геосот) при разработке, производстве, контроле качества материалов и разработке документов соответствия (стандартов организаций).

В настоящем ОДМ использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 1.5-2001. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению

ГОСТ 9.048-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов

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

ГОСТ 7502-98. Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 11262-80. Пластмассы. Метод испытания на растяжение

ГОСТ 25607-2009. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия

ГОСТ 26433.1-89. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления

ГОСТ Р 1.4-2004. Стандарты организаций. Общие положения

ГОСТ Р 1.5-2004. Стандарты национальные Российской Федерации. Правила построения, изложения, оформления и обозначения

ГОСТ Р 52608-2006. Материалы геотекстильные. Методы определения водопроницаемости

ГОСТ Р 53238-2008. Материалы геотекстильные. Метод определения характеристики пор.

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями, а также обозначения и сокращения:

3.1. Пространственная георешетка или геосотовый материал (далее - георешетка): геосинтетический материал пространственной "сотовой" или схожей с ней ячеистой конструкции по рисунку 1, образованной из соединенных между собой геополос, выпускаемый в виде складывающегося модуля и поставляемый в виде пакетов в сложенном состоянии (международное обозначение в соответствии с ISO 10318 [1] - GCE, обозначение в соответствии с ОДМ 218.5.005-2010 [2] - ГСТ).

3.2. Геополоса: узкий геосинтетический материал в форме полосы шириной, как правило, 50 - 200 мм, используемый, в том числе, при производстве георешеток, для образования пространственной конструкции высотой (h), равной ширине геополосы.

3.3. Перфорированная геополоса: геополоса, имеющая отверстия диаметром, как правило, 6 - 10 мм, обеспечивающие дренирование и увеличение сопротивления сдвигу по контакту с материалом, заполняющим георешетку.

3.4. Рифленая геополоса: геополоса, имеющая рифление произвольной формы, способствующее увеличению сопротивления сдвигу по контакту с материалом, заполняющим георешетку.

3.5. Пакет георешетки: единичный элемент георешетки минимальных размеров в сложенном состоянии.

3.6. Модуль георешетки: единичный элемент георешетки минимальных размеров в растянутом состоянии.

3.7. Анкер: металлический или пластиковый элемент, предназначенный для крепления георешетки к грунтовой поверхности с целью обеспечения монтажа георешетки (монтажный анкер) или увеличения сопротивления георешетки с заполнителем сдвигающим нагрузкам (несущий анкер при укреплении откосов).

3.8. Ячейки георешетки: объемные элементы георешетки в растянутом состоянии, образованные соединенными между собой геополосами, служащие для заполнения грунтом и строительными материалами.

3.9. Длина A (ширина B) модуля: расстояние между крайними точками плана модуля в направлении растяжения и перпендикулярном ему направлении (в плане).

3.10. Длина (ширина ) пакета: расстояние между крайними точками плана пакета в направлении растяжения и перпендикулярном ему направлении (в плане).

3.11. Размер ячейки по длине (a) и ширине (b): расстояние по диагонали между осями швов, соединяющих геополосы георешетки, в направлении растяжения и перпендикулярном ему направлении (в плане).

3.12. Размер стороны ячейки: расстояние вдоль полосы между осями швов для ячейки в растянутом состоянии .

4.1. Георешетки предназначены для объемного армирования грунта или материала заполнителя с целью образования композитного слоя "грунт (материал) плюс георешетка", обладающего улучшенными по отношению к заполнителю эксплуатационными свойствами. Композитный слой обладает повышенной жесткостью, прочностью, распределяющей способностью, стойкостью к воздействию динамических нагрузок, поверхностному размыву, воздействию неравномерных деформаций. При заполнителе из укрепленных неорганическим вяжущим материалов или грунтов георешетки обеспечивают регулируемое трещинообразование, что позволяет повысить трещиностойкость дорожной конструкции.

4.2. Основные области применения георешетки при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог:

- укрепление подтопляемых и неподтопляемых откосов, склонов взамен традиционных типов укрепления или в сочетании с ними;

- образование усиленных конструктивных слоев дорожных одежд (несущих оснований, дополнительных слоев оснований, покрытий переходного типа);

- возведение земляного полотна в сложных условиях строительства (наличие слабых грунтов в основании насыпи, связных грунтов повышенной влажности в основании земляного полотна, стесненные условия строительства и необходимость возведения насыпей с откосами повышенной крутизны) и усиление рабочего слоя земляного полотна;

- укрепление сооружений поверхностного водоотвода.

4.3. Выбор конкретной разновидности георешетки определяется областью и условиями ее применения. В зависимости от них предъявляются требования к геометрическим параметрам и другим свойствам георешеток, изложенным в разделе 5 настоящего ОДМ. Положения методики проектирования раздела 6 относятся к техническим решениям, предусматривающим применение георешеток, отвечающих требованиям раздела 5. В полной мере положения разделов 5, 6, 7 настоящего ОДМ относятся к геосотовым материалам, образуемым из пластмассовых геополос, соединенных между собой сваркой (геосотовым материалом пластмассовым скрепленным в определении ОДМ 218.5.005-2010 [2]) с толщиной полос не менее 1,2 мм. Георешетки, образованные из геотекстильных геополос, и георешетки, не складывающиеся в модули, могут быть применены при укреплении откосов, но требуют отдельной регламентации в части технологии производства работ и уточнения методов проектирования.

4.4. Применение георешеток возможно при наличии:

- утвержденных и введенных в действие стандартов организаций. Изложение, построение и оформление стандартов организаций должно соответствовать положениям ГОСТ Р 1.4, ГОСТ Р 1.5, ГОСТ 1.5. Содержание стандартов организаций должно соответствовать положениям ГОСТ 1.5, относящимся к содержанию стандартов технических условий. Стандарты организаций должны содержать требования к составу сырья, геометрическим параметрам георешеток, показателям их физико-механических свойств по пп. 5.5 - 5.8 настоящего ОДМ, форме поставки, упаковке, маркировке, требования безопасности и охраны окружающей среды, правила приемки, методы контроля, транспортирования и хранения, указания по применению (эксплуатации), гарантии изготовителя. Положения стандартов организаций не должны противоречить положениям настоящего ОДМ;

- пояснительной записки к стандарту организации в соответствии с п. 8.6.1 ОДМ 218.1.002-2010 [3];

- данных экспертизы стандарта организации в соответствии с п. 4.15 ГОСТ Р 1.4;

- сертификата соответствия, выданного в специализированных системах добровольной сертификации на основе протоколов испытаний;

- санитарно-эпидемиологического заключения Роспотребнадзора;

- заключения (заключений) или иных документов, регламентирующих область применения рассматриваемой марки георешеток и подтверждающих соответствие параметров свойств георешеток отраслевым требованиям, согласованным или разработанным организациями, представляющими отрасль потребителя.

4.5. Выбор конструктивных решений выполняют на основе технико-экономического сопоставления вариантов, включающих традиционные решения. Следует учитывать технический эффект при применении георешеток, в частности:

- высокую технологичность и низкую материалоемкость решений, поскольку используются складывающиеся в пакеты модули, объем которых составляет несколько процентов от объема в "рабочем" состоянии;

- высокую универсальность решений за счет использования различных сочетаний типов георешеток, вариантов их заполнения, в том числе с использованием местных грунтов и материалов;

- повышение надежности, работоспособности решений, качества выполняемых работ за счет применения в качестве основы элемента заводского изготовления.

4.6. Отдельные положения настоящих Рекомендаций могут уточняться на основе опыта строительства с учетом региональных особенностей, новых данных исследований, обобщенных применительно к конкретным маркам георешеток в соответствующих технических документах, утвержденных в установленном порядке.

4.7. В качестве основы при составлении сметной документации могут быть использованы дополнения в часть 1 ГЭСН-2001 [4].

5.1. Дополнительные требования к материалам не предъявляются, однако следует соблюдать соотношения между максимальной крупностью зерен заполнителя георешетки и геометрическими размерами ее ячейки, приведенные в таблице 1.

При использовании георешеток для усиления рабочего слоя земляного полотна в качестве заполнителя применяют местные непучинистые или слабопучинистые грунты, имеющие влажность не выше допустимой.

5.2. При использовании в сочетании с георешетками нетканых геотекстильных материалов, уложенных непосредственно под георешетки, следует руководствоваться рекомендациями по свойствам, вводимым документами технического регулирования применительно к этим материалам. При отсутствии такой регламентации рекомендуется выбирать водопроницаемые (коэффициент фильтрации по ГОСТ Р 52608 не ниже 10 м/сутки) геотекстильные материалы по параметру прочность при растяжении (п. 7.1 ОДМ 218.5.006-2010 [5]) в зависимости от материала заполнителя:

- заполнитель из зернистых фракционированных материалов (щебень, шлак и другие) - не менее 12 кН/м;

- заполнитель из щебеночно-песчаных, гравийно-песчаных и щебеночно-гравийно-песчаных смесей - не менее 8 кН/м;

- заполнитель - песок, связные грунты без включений крупнофракционных материалов - не менее 6 кН/м;

- заполнитель - растительный грунт, торфопесчаная смесь - не менее 4 кН/м.

При применении георешеток для укрепления подтопляемых откосов рекомендуется учитывать значения параметров нетканых геотекстильных материалов по п. 6.1.5.

5.3. Георешетки должны отвечать требованиям по наличию технической документации (п. 4.4), перечню определяемых показателей свойств и методам их оценки (пп. 5.5 - 5.8), значениям показателей свойств и других регламентируемых параметров (пп. 5.9 - 5.13).

5.4. Должны быть определены показатели свойств георешеток, характеризующие их стойкость к агрессивным воздействиям (погодно-климатическим и технологическим), геометрические параметры и форма поставки, механические свойства.

5.5. Стойкость к агрессивным воздействиям должна характеризоваться:

- стойкостью к действию химических агрессивных сред (оценивается по п. 8.3 ОДМ 218.5.006-2010 [5]);

- биостойкостью (оценивается по п. 8.4 ОДМ 218.5.006-2010 [5] с учетом шкалы оценки ГОСТ 9.048);

- стойкостью к воздействию ультрафиолетового излучения (оценивается по п. 8.2 ОДМ 218.5.006-2010 [5]);

- морозостойкостью (оценивается по п. 8.5 ОДМ 218.5.006-2010 [5]);

- гибкостью (оценивается по ГОСТ 2678 с учетом положений п. 8.6 ОДМ 218.5.006-2010 [5]).

5.6. Геометрические параметры и форма поставки георешетки характеризуются:

- массой пакета георешетки (взвешивание с точностью +/- 0,1 кг);

- толщиной геополосы (в соответствии с ГОСТ 2678);

- отклонением направления швов (соединений) геополос от перпендикуляра (в соответствии с ГОСТ 26433.1);

- высотой георешетки (по измерениям с точностью не менее +/- 1 мм);

- размером георешетки в сложенном (пакет) и растянутом (модуль) состоянии (в соответствии с ГОСТ 2678);

- размером стороны ячейки георешетки, шириной и длиной ячейки в плане по диагонали (рулеткой по ГОСТ 7502 с ценой деления 1 мм);

- количеством ячеек по длине и ширине модуля и их общим количеством в модуле;

- общей площадью модуля (по размеру модуля) и площадью ячейки модуля (общая площадь модуля, деленная на их общее количество в модуле).

5.7. Механические свойства георешетки характеризуются:

- прочностью (кН/м) и относительным удлинением (%) геополосы при растяжении при максимальной нагрузке и при разрыве (по ГОСТ 11262 с учетом положений раздела 7 ОДМ 218.5.006-2010 [5]);

- прочностью (кН/м) перфорированной геополосы (по ГОСТ 11262 с учетом положений раздела 7 ОДМ 218.5.006-2010 [5]);

- прочностью шва георешетки, кН/м - принимается по минимальному значению, полученному по результатам испытаний по трем схемам (рисунок 2): отрыв, сдвиг и растяжение по пп. 7.4, 7.6 ОДМ 218.5.006-2010 [5] с учетом следующих уточнений - зажимная длина образцов 200 мм с расположением шва в центральной их части, - ширина образцов соответствует, как правило, высоте ячейки h (ширина геополосы), - при обработке результатов дополнительно определяется условная прочность шва с учетом количества швов на 1 п.м георешетки (соответствует прочности шва, умноженной на количество швов в 1 пог. м; количество швов в 1 пог. м определяется с точностью до десятых долей);

- условной длительной прочностью шва - выдерживание шва под постоянной нагрузкой, соответствующей половине прочности шва (схема испытаний по рисунку 2 а, размеры образца - как в испытаниях по оценке прочности шва).

5.8. Параметры "стойкость к действию химических агрессивных сред", "биостойкость" и "стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения" могут оцениваться только при постановке продукции на производство и далее при изменении состава сырья для георешеток из полиэтилена. Параметры "условная длительная прочность шва", "относительное удлинение при максимальной нагрузке и разрыве", "морозостойкость", "гибкость" оцениваются не реже одного раза в год. Остальные параметры подлежат контролю производителя при приемо-сдаточных испытаниях каждой партии георешетки. Параметр "условная длительная прочность шва" оценивается для случая применения георешеток при укреплении откосов.

5.9. Значения параметров свойств и других регламентируемых параметров следует принимать в зависимости от области применения, принятых конструктивных решений с учетом условий применения. Если производителем без ограничений обозначаются все области применения и условия применения, документация производителя (стандарт организации) должна гарантировать соблюдение следующих общих требований:

- возможность эксплуатации георешеток в температурном диапазоне от минус 40 °C до плюс 50 °C при показателе кислотности окружающей среды pH от 4 до 11;

- возможность обеспечения гарантированного срока службы не менее 40 лет (20 20 лет при укреплении откосов).

5.10. Рекомендации по показателям, характеризующим стойкость к агрессивным воздействиям - рекомендуемые значения (в скобках - минимальные значения):

- показатель стойкости к действию химически агрессивных грунтовых сред - 90% (80%);

- биостойкость - не ниже (по ГОСТ 9.048);

- показатель стойкости к действию ультрафиолетового излучения - 80% (70%);

- показатель морозостойкости - 90% (80%);

- гибкость при низких температурах - отсутствие повреждений при температуре минус 40 °C.

Показатели морозостойкости и гибкости могут быть скорректированы при предъявлении проектных требований в зависимости от региона применения.

5.11. Рекомендации по геометрическим параметрам и форме поставки:

- масса пакета георешетки не должна превышать, как правило, 70 кг;

- толщина геополосы георешетки - не менее 1,2 мм;

- отклонение направления швов (соединений) геополос от перпендикуляра - не более +/- 5 мм;

- размер модуля георешетки - не менее (длина x ширина) 3500 x 2400 мм;

- высота георешетки - назначается в зависимости от области и условий применения (таблица 2), но не ниже 5 см;

- размер ячейки по диагонали - назначается в зависимости от области и условий применения, но в пределах от 200 до 500 мм (таблица 2).

5.12. Рекомендации по механическим свойствам георешеток:

- прочность геополосы при растяжении - не ниже 17 кН/м;

- относительное удлинение геополосы при максимальной нагрузке - не более 35%;

- относительное удлинение геополосы при разрыве - не менее 100% (при применении для укрепления откосов);

- прочность перфорированной геополосы - не ниже прочности шва;

- прочность и условная прочность шва георешетки назначается в зависимости от условий и области применения (таблица 2);

- условная длительная прочность шва (при укреплении откосов) - не ниже 30 суток.

5.13. Рекомендуемые основные параметры георешеток (высота h, размеры ячейки по диагонали a и b, прочность шва и условная прочность шва ) приведены в таблице 2 (могут быть уточнены для конкретных марок георешеток и областей их применения при соответствующем техническом обосновании).

6.1. Укрепление откосов

6.1.1. Тип конструкции укрепления откосов следует назначать в зависимости от физико-механических свойств грунтов, слагающих откос, и грунтов основания насыпи (выемки), погодно-климатических факторов, гидрологического режима подтопления, геометрии (высоты, величины заложения откосов) насыпи (выемки) с учетом наличия местных материалов для укрепительных работ. При назначении конструкции укрепления следует руководствоваться положениями действующих документов, в частности [6, 7, 8], и положениями настоящего ОДМ в части особенностей назначения и расчетного обоснования конструкций укрепления с применением георешеток. Основные варианты конструктивных решений представлены на рисунках 3 - 6.

6.1.2. При назначении конструкции укрепления следует руководствоваться следующими общими положениями:

- для монтажа и крепления решетки применяют анкера (раздел 7 ОДМ). Минимальное (стандартное) количество и расстановка анкеров по технологическим соображениям (монтажные анкера) предполагает их установку в каждую крайнюю ячейку начала и конца модуля по направлению его растяжения, через крайнюю ячейку в противоположном направлении, а также равномерно по площади модуля через 1,0 - 1,2 м. При высоте неподтопляемого откоса более 6 м и его заложении круче 1:1,75, а также при укреплении подтопляемого откоса рекомендуется увеличивать количество анкеров от стандартного, снижая расстояние между анкерами, распределенными по площади, до 0,6 - 0,8 м. Длина анкеров - не менее 0,60 - 0,65 м при высоте георешетки 75 - 100 мм и 0,85 - 0,90 м при высоте георешетки 150 - 200 мм (для подтопляемых откосов - не менее 1,0 - 1,2 м);

- дополнительная фиксация георешетки на поверхности откоса создается выведением георешетки за пределы бровки откоса в верхней части и созданием упора в нижней части, что рекомендуется во всех случаях для подтопляемых откосов и в некоторых случаях для неподтопляемых (п. 6.1.3);

- в сложных грунтово-гидрологических условиях под георешеткой рекомендуется создавать защитный слой (обратный фильтр) из геотекстильных (как правило, нетканых) материалов. Создание такого слоя обязательно при укреплении подтопляемых откосов, а также при укреплении неподтопляемых откосов, сложенных неустойчивыми, легкоразмываемыми грунтами, при наличии выклинивающихся водоносных горизонтов в мокрых выемках;

- назначаемые конструктивные решения по укреплению подтопляемых откосов должны основываться на соответствующих гидравлических расчетах. Рекомендуется уточнять конструктивные решения неподтопляемых откосов с учетом методики расчета, представленной в Приложении А настоящего ОДМ в случае заложения откосов круче 1:1,75 (размер ячейки георешетки более 350 мм), 1:1,5 (размер ячейки более 250 мм) при высоте насыпи более 3 м, а также при отсутствии надежного упора для георешетки в нижней части откоса (связные грунты в основании откоса с относительной влажностью более 0,85);

- допустимая (неразмывающая) скорость течения воды для несвязных минеральных материалов и грунтов может быть повышена при применении их в качестве заполнителя георешеток в 1,3 раза.

6.1.3. При укреплении неподтопляемых откосов высотой до трех метров применяют решение по рисунку 3 а. При высоте откосов более трех метров рекомендуется выводить георешетку за бровку откоса для ее крепления в пределах обочины по рисунку 3 б, чем также достигается одновременное укрепление прибровочной полосы обочины. Укрепление прибровочной и остановочной полос обочин в качестве самостоятельного решения целесообразно в случае наличия эрозионных деформаций обочин при выполнении ремонтных работ. Если предусматривается устройство кюветов, следует рассмотреть целесообразность одновременного их укрепления с укреплением откосов по рисунку 3 б. Параметры применяемых георешеток могут быть уточнены с учетом расчета по Приложению А настоящего ОДМ, но не ниже параметров, приведенных в п. 1 таблицы 2.

6.1.4. В сложных грунтовых условиях, когда возможности создания надежного упора для георешетки у подошвы откоса за счет ее заглубления ограничены, например, на участках распространения вечномерзлых грунтов и возможного подтопления насыпи в отдельные периоды года, рекомендуются конструктивные решения по рисунку 4. В зависимости от уровня подтопления применяют вариант по рисунку 4 а (подтопление менее 0,3 м) или 4 б (подтопление более 0,3 м). Параметры применяемых георешеток: высота не менее 100 мм (150 мм, если откос сложен мелкозернистыми одномерными песками), рекомендуемый размер ячейки от 200 до 300 мм.

6.1.5. Варианты укрепления подтопляемых откосов представлены на рисунке 5. В этом случае обязательно создание надежного упора у подошвы насыпи и закрепление георешетки в прибровочной зоне, а также устройство под георешеткой защитной прослойки из нетканого геотекстильного материала. Дополнительным элементом крепления георешетки может служить установка тросового крепления - полимерный трос пропускается через специально устраиваемые отверстия в стенках ячеек георешеток (обычно расположенных по центру модуля) и поджимается дополнительными анкерами в ячейке к поверхности грунта откоса (обычно через 3 - 4 ячейки). Целесообразно применение комбинированного укрепления с разными материалами-заполнителями в зоне подтопления и над ней. В этом случае применяют георешетки высотой от 150 до 200 мм с размерами ячейки от 200 до 260 мм. Ориентировочные условия применения конструкций укрепления указаны в таблице 3 (уточняются на основе гидравлических расчетов).

6.2. Дорожные одежды

6.2.1. Проектирование дорожных одежд выполняют в соответствии с положениями действующих документов технического регулирования, в частности, ОДН 218.046-01 [9] и Методических рекомендаций по проектированию жестких дорожных одежд [10], учитывая особенности создаваемого на основе георешетки слоя дорожной одежды в соответствии с положениями настоящего ОДМ.

6.2.2. При проектировании дорожных одежд, включающих создаваемые на основе георешеток слои, следует руководствоваться следующими общими положениями:

- фиксация георешетки на поверхности основания достигается применением монтажных анкеров по разделу 7, не выполняющих несущих функций (монтажные анкера) в отличие от случая укрепления откосов. Рекомендуется предусматривать их установку в каждую крайнюю ячейку начала и конца модуля по направлению его растяжения, через ячейку в противоположном направлении. Высота анкеров - высота георешетки плюс 0,4 м;

- в качестве заполнителя решетки могут быть использованы различные материалы - местные непучинистые или слабопучинистые грунты, щебень фракций от 10 до 20 мм, от 20 до 40 мм, гравий, щебеночно-песчаные, гравийно-песчаные, щебеночно-песчано-гравийные смеси, грунты и материалы, укрепленные вяжущим;

- модуль упругости композитного слоя "материал плюс георешетка" может быть увеличен, а прочностные его характеристики обеспечивают сдвигоустойчивость слоя, что позволяет снизить толщины слоев дорожной одежды;

- при использовании в качестве заполнителя грунтов и материалов, укрепленных неорганическим вяжущим, создается блочная конструкция (обеспечивается регулируемое трещинообразование в слое в период строительства). Это позволяет ограничить появление "отраженных" трещин на покрытии в период эксплуатации дорожной конструкции и создать возможность расширенного применения более жестких заполнителей на основе неорганического вяжущего при создании несущего основания дорожной одежды, однако требует применения специальных решений по исключению "клавишного эффекта" (п. 6.2.4);

- при устройстве композитного слоя непосредственно на поверхности земляного полотна или при крупнофракционном материале заполнителя на поверхности песчаного дополнительного слоя основания рекомендуется устраивать под композитным слоем защитную (разделяющую) прослойку из нетканого геотекстильного материала;

- предпочтительно применение георешеток с текстурированной поверхностью геополос, а при отсутствии перфорации - обязательно применение георешеток с текстурированной поверхностью геополос, поскольку повышение сдвигоустойчивости на контакте геополос (ячеек) с окружающим заполнителем существенно влияет на эффективность применения георешеток; при водопроницаемом заполнителе применяют, как правило, перфорированные георешетки.

6.2.3. Варианты конструкций дорожных одежд переходного типа приведены на рисунке 7. В этом случае композитный слой может выполнять функции покрытия с созданием над ним поверхностной обработки или защитного слоя из втапливаемого щебня (рисунки 7 а, б, г) или иного защитного слоя. Учитывая, что определяющим расчетным критерием прочности часто оказывается сдвигоустойчивость песчаного дополнительного слоя основания, при технико-экономическом сравнении может оказаться целесообразным усиление дополнительного слоя основания по рисунку 7 в.

6.2.4. Варианты конструкций нежестких дорожных одежд капитального и облегченного типов приведены на рисунке 8. В этом случае композитный слой может выполнять функции несущего основания (рисунок 8 а), нижнего слоя несущего основания (рисунок 8 в - создание жесткого блочного слоя), дополнительного слоя основания или его части (рисунок 8 б - обязательно применение перфорированной георешетки). Решение по рисунку 8 б целесообразно, если определяющим расчетным критерием является сдвигоустойчивость песчаного грунта дополнительного слоя основания.

Решение по рисунку 8 в обеспечивает создание жесткого и, в то же время, блочного слоя, что позволяет отойти от ограничений п. 2.9 ОДН 218.046-01 [9] по наименьшей толщине слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее; применение такого решения должно сопровождаться специальными конструктивными мероприятиями, исключающими появление "клавишного эффекта" (вертикального смещения заполнителя отдельных ячеек друг относительно друга под воздействием транспортной нагрузки). В качестве таких мероприятий может быть использовано решение, аналогичное решению по рисунку 8 в с устройством двухслойного композитного несущего основания и смещением слоев георешеток при их укладке на половину размера ячейки по ширине проезжей части или применение георешеток с горизонтальными углублениями в геополосах в пределах каждой из ячеек, обеспечивающих объединение по типу шпунтового (например, георешеток по типу [11]).

Решение по рисунку 8 г целесообразно, если определяющим расчетным критерием является сдвигоустойчивость грунта верхней части рабочего слоя земляного полотна.

6.2.5. Расчет нежестких дорожных одежд капитального и облегченного типов выполняют в соответствии с ОДН 218.046.01 [9] с учетом особенностей, изложенных в Приложении Б настоящего ОДМ. Расчет дорожных одежд переходного и низшего типов выполняют в соответствии с Приложением В настоящего ОДМ.

6.2.6. Варианты конструкций жестких дорожных одежд приведены на рисунке 9. При их расчетном назначении расчет по сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев (п. 3.35 Методических рекомендаций [10]) выполняют с учетом положений п. 6.2.5 настоящего ОДМ.

6.3. Земляное полотно в сложных условиях строительства

6.3.1. Улучшенные характеристики композитных слоев, прежде всего повышенная их жесткость, могут быть использованы в условиях возможности возникновения больших по величине и неоднородных по площади деформаций дорожных конструкций. Возникновение таких деформаций характерно в случае возведения земляного полотна на участках распространения связных грунтов повышенной влажности, возведения насыпей на слабых основаниях и в районах распространения вечномерзлых грунтов.

6.3.2. Георешетки могут быть применены в сложных условиях возведения низких насыпей, насыпей в выемках, когда в их основаниях расположены грунты повышенной влажности. Помимо снижения неравномерности деформирования при заполнении георешеток крупнофракционным дренирующим материалом (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь) создается капилляропрерывающий слой. В этом случае может быть применено конструктивное решение - по рисунку 10 а (применение разделяющей прослойки из геотекстильного материала под георешеткой обязательно). В этом случае рекомендуется применение георешеток высотой от 150 мм до 200 мм с размером ячейки от 200 мм до 260 мм.

6.3.3. Основная цель применения георешетки в условиях слабых оснований - армирование нижней части насыпи с повышением ее жесткости и устойчивости (повышением допустимой нагрузки на слабое основание). Решаемые в этом случае задачи: расширение возможностей возведения насыпей на слабом основании без выторфовывания или с частичным выторфовыванием; снижение объемов земляных работ; снижение неравномерности осадки; сокращение сроков до устройства покрытия. Основные конструктивные решения, представленные на рисунке 10 б, в включают:

- укладку георешетки непосредственно на слабое основание по рисунку 10 б с устройством разделяющей (или разделяющей и армирующей) прослойки из геотекстильного материала под ней с укладкой его полотен в поперечном оси насыпи направлении (рекомендуется при общей величине осадки до 50 см);

- устройство дополнительных прослоек в теле насыпи по рис. 10 в, что позволяет в большей степени снизить неравномерность осадок и повысить общую устойчивость откосов.

При назначении конструктивных решений с применением георешеток в насыпях на слабых грунтах рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

- возможны иные конструктивные решения, предусматривающие комбинацию различных методов строительства на слабых грунтах, в частности, применение георешеток возможно в составе гибкого ростверка свайных конструкций в сочетании с другими армирующими геосинтетическими материалами;

- применение георешеток следует обосновывать специальными расчетами, изложенными, в частности, в Пособии по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах [12], при этом следует учитывать блочный характер создаваемого композитного слоя (наличие ослабленных с позиций работы на растяжение зон в местах примыкания отдельных модулей георешеток);

- при укладке георешетки по рисункам 10 б, в количественно среднее снижение осадки (разницы осадок по оси и у краев насыпи) в этом случае может быть оценено в 15%, а при расчете периода консолидации требуемая степень консолидации может быть снижена до значения ;

- при возведении насыпей на слабых грунтах применяют георешетки минимальной высотой 150 мм с размером ячейки от 200 мм до 260 мм с прочностью шва от 12 кН/м.

6.3.4. Георешетки могут быть применены для обеспечения устойчивости откосов повышенной крутизны - конструктивное решение по рисунку 11. Цель такого решения - обеспечение строительства в стесненных условиях, сокращения площади отводимых земель, объемов земляных работ. В этом случае композитный слой "дренирующий грунт + георешетка" обеспечивает устойчивость поверхностной зоны откоса в пределах ширины B или длины A модуля от поверхности откоса. Если общая устойчивость не обеспечивается, применяют конструктивное решение по рисунку 11 б (дополнительное применение армирующих прослоек из тканого геотекстильного материала, армирующих материалов сетчатой структуры).

Ячейки георешеток заполняются несвязным дренирующим материалом. Ближайшие к поверхности откоса ячейки могут быть заполнены растительным грунтом, крупнофракционными материалами, материалами и грунтами, укрепленными вяжущими. Применяют георешетки высотой 200 мм, размером ячейки от 200 до 260 мм с прочностью шва от 12 кН/м (условная прочность шва не менее 70 кН/м). Расчетное обоснование решений по повышению общей устойчивости откосов при их крутизне до 70° может базироваться в этом случае на положениях раздела 11 ОДМ 218.5.003-2010 [8] или Пособия [12]. Устройство армогрунтовых конструкций с откосами крутизной выше 70° требует отдельной регламентации с оценкой внешней и внутренней устойчивости.

6.3.5. Назначение и расчетное обоснование конструктивно-технологических решений, предусматривающих применение георешеток в условиях слабых оснований, при возведении откосов повышенной крутизны, а также при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов, рекомендуется выполнять в рамках работ по индивидуальному проектированию с научным сопровождением.

6.4. Сооружения поверхностного водоотвода

6.4.1. Цель применения георешеток - защита поверхности водоотводных канав (кюветов), русел у водопропускных труб от размыва. Решаемые с помощью георешеток задачи: замена традиционных типов укреплений или применение в сочетании с ними для повышения надежности укрепления; повышение технологичности при строительстве.

6.4.2. Конструктивные решения назначают в зависимости от грунтово-гидрологических условий в соответствии с действующими документами и с учетом следующих положений:

- при укреплении водоотводных сооружений применяют георешетки с размером ячейки от 200 до 260 мм с рифленой поверхностью, как правило, перфорированные, высотой от 75 до 100 мм при заполнении растительным грунтом и от 150 до 200 мм при заполнении крупнофракционным или укрепленным вяжущим материалом;

- допустимая (неразмывающая) скорость течения воды при заполнении георешеток несвязными материалами, растительным грунтом может быть повышена на 30% по отношению к заполнителю (значение повышения может быть уточнено на основе экспериментальных данных);

- материалы, обработанные вяжущим, в том числе бетонные смеси, при применении в сочетании с георешетками образуют более надежное укрепление с повышенным сроком службы, особенно в сложных грунтовых условиях - наличие в основании укрепления пылеватых пучинистых грунтов, грунтов с повышенной влажностью. Повышение надежности достигается в результате повышенной стойкости такого укрепления к возникающим деформациям.

6.4.3. Основные конструктивные решения по укреплению сооружений поверхностного водоотвода представлены на рисунке 12. При анкерном креплении георешеток следует руководствоваться положениями п. 6.1.2, дополняя крепление установкой анкеров в местах перелома продольного профиля канав (кюветов). Краевые части георешеток должны быть выведены за пределы бровок кюветов (водоотводных канав) и надежно закреплены.

7.1. Особенности производства работ

7.1.1. При применении георешеток особенности выполнения работ связаны с подготовкой основания под укладку, установкой георешетки, заполнением ячеек георешетки, формированием композитного слоя.

7.1.2. Поверхность основания перед укладкой георешетки должна быть выровнена и уплотнена. При необходимости устраивают разделяющую прослойку из нетканого геотекстильного материала в соответствии с ОДМ 218.5.003-2010 [8] и с учетом положений п. 5.2, раздела 6. При укреплении откосов создают требуемые проектным решением условия для крепления концевых частей модуля у подошвы (доуплотнение грунта основания земляного полотна у подошвы, создание упора у подошвы при необходимости) и у бровки откоса (выравнивание и уплотнение грунта в прибровочной зоне обочины, создание ровика в этой зоне при необходимости).

7.1.3. Перед установкой георешетки выполняют разметку границ укладываемых модулей с учетом паспортных данных по геометрическим размерам модуля и принятому направлению его укладки, фиксируют углы модуля. Как правило, растяжение модуля (в направлении длины модуля) при укладке на откосе выполняют от бровки к подошве откоса, при устройстве дорожной одежды - вдоль оси насыпи.

7.1.4. Для установки и крепления георешетки к основанию используют анкера из арматуры или специальные, в том числе пластиковые, анкера. При укреплении откосов монтажные анкера одновременно выполняют функции несущих, противодействующих сдвиговым деформациям, и в необходимых случаях предусматривается установка дополнительных несущих анкеров. Рекомендуемое стандартное размещение и параметры анкеров представлены на рисунке 13 и в таблице 4.

7.1.5. При укреплении откосов выполняют с учетом проведенной разметки границ забивку анкеров, располагаемых по ширине модуля в его начале и конце с недозаглублением на 15 - 20 см. Крайние ячейки начала модуля надевают на анкера и окончательно забивают анкера. Растягивают модуль и надевают крайние ячейки конца модуля на анкера, окончательно забивают анкера. Устанавливают анкера в крайние ячейки по длине модуля с недозаглублением на 15 - 20 см. Устанавливают равномерно распределенные по площади анкера. Аналогичным образом устанавливают смежный модуль, после чего окончательно забивают анкера на границе модулей, объединяя их смежные ячейки. Окончательное скрепление смежных модулей выполняют с помощью степлера в каждой ячейке в нескольких местах по ее высоте через 2,5 см. Если предусмотрено дополнительное крепление с помощью тросов, перед началом растяжения георешетки через отверстия в ее стенках протягивают полимерные тросы, после чего растягивают георешетку, крепят анкерами, а трос через 3 - 4 ячейки поджимают к основанию анкерами.

7.1.6. При укладке георешетки на горизонтальную поверхность выполняют разметку границ модулей, в продольном направлении (параллельно оси земляного полотна) устанавливают по одной стороне временные монтажные анкера по рисунку 13 б.

Крайние ячейки георешетки надевают на анкера, растягивают георешетку и закрепляют на противоположной стороне временными монтажными анкерами. Соседние модули также предварительно скрепляют монтажными анкерами (установка анкеров в поперечном направлении), после чего выполняют окончательное скрепление специальными скрепками при помощи степлера в каждой ячейке в нескольких местах по ее высоте примерно через 2,5 см. Заполнение ячеек каркаса рекомендуется выполнять в два этапа:

- на первом этапе крайние ячейки каждой секции заполняют вручную, после чего монтажные анкера могут быть удалены;

- на втором этапе остальные ячейки заполняют по способу "от себя", перемещая материал заполнителя автопогрузчиком или разравнивая подвезенный материал бульдозером. При этом перемещение строительной техники возможно после заполнения ячеек с избытком - более 5 см над георешеткой, то есть, с созданием защитного слоя. Толщина этого слоя после уплотнения должна быть не менее 5 см при заполнении щебнем и 3 см при заполнении песком. Уплотнение заполнителя выполняют, как правило, виброкатками или катками на пневмошинах.

При использовании в качестве заполнителя ячеек материала, укрепляемого неорганическим вяжущим, заполнение можно вести сухой смесью с последующим увлажнением.

7.1.7. При выполнении работ по разметке границ модулей рекомендуется использовать шаблоны (рисунок 14 а), а укладку георешеток на кривых рекомендуется выполнять за счет разного растяжения наружных и внутренних ячеек (рисунок 14 б).

7.2. Контроль качества

7.2.1. Перед укладкой георешеток грунтовое основание должно быть выровнено и уплотнено, его проектные параметры (уклоны, размеры) должны быть проверены и приняты в установленном порядке [13, 14].

7.2.2. Георешетка должна иметь сопроводительные документы, подтверждающие ее марку и качество (паспорт на партию, стандарт организации).

7.2.3. Визуально проверяют внешний вид георешетки. Полосы и сварные швы георешетки не должны иметь разрывов, расслоений. Замеряют геометрические размеры георешетки, контролируя их соответствие сопроводительным документам.

7.2.4. В процессе монтажа георешеток контролируют расположение отдельных модулей друг относительно друга, соответствие проекту количества, мест расположения и длины анкеров, устанавливаемых в местах соединения соседних модулей, а также скрепок. Несовпадение смежных ячеек соседних модулей по высоте не должно превышать 1 см. При скреплении соседних секций скрепками расстояние между ними должно быть не более 2,5 см.

7.2.5. В процессе заполнения ячеек георешетки материалом контролируют высоту падения материала заполнителя, которая не должна превышать 1,0 м (для песка и песчано-гравийной смеси) и 0,5 м для крупнофракционных материалов (щебень). При заполнении ячеек крупнофракционным материалом максимальный размер крупных фракций не должен превышать значений, указанных в таблице 1.

7.2.6. При производстве работ зимой контролируют наличие в ячейках георешетки снега. Возможна засыпка георешетки при условии, что ячейки заполнены снегом не более чем на 20% их объема.

7.2.7. Результаты входного, операционного и приемочного контроля заносят в журналы работ, а также акты освидетельствования скрытых работ и приемки ответственных конструкций [15].

7.3. Техника безопасности

7.3.1. К работам допускаются работники, имеющие соответствующую квалификацию, прошедшие медицинский осмотр, инструктаж и проверку знаний по вопросам охраны и техники безопасности труда в объемах, соответствующих занимаемой должности, обученные безопасным методам и приемам работы.

7.3.2. В процессе производства работ необходимо выполнять требования пожарной безопасности, правила по охране труда при строительстве, реконструкции, ремонте и содержании автомобильных дорог, а также правила по технике безопасности [16, 17]. Машинисты машин и механизмов должны неукоснительно выполнять требования, изложенные в инструкциях по эксплуатации соответствующих машин и механизмов.

7.3.3. Лица, связанные с производством работ, должны быть обеспечены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты глаз и кожных покровов.

7.3.4. Отходы производства должны собираться раздельно и утилизироваться в установленном порядке. В процессе выполнения работ следует также соблюдать положения стандартов организаций (СТО) на конкретные марки георешеток, изложенные в разделе "Правила применения (эксплуатации)".

А.1. Параметры конструктивных решений неподтопляемых откосов

Параметры конструктивных решений неподтопляемых откосов могут быть уточнены на основе расчетной оценки условий предельного равновесия поверхностной зоны откоса, укрепленной георешеткой. Оценка выполняется, исходя из коэффициента запаса местной устойчивости , определяемого по зависимости (А.1):

где - сумма сил, удерживающих конструкцию укрепления на откосе в расчете на требуемое количество модулей по высоте откоса и один модуль георешетки по длине земляного полотна;

- сдвигающее усилие от веса конструкции укрепления в расчете на требуемое количество модулей по высоте откоса и один модуль георешетки по длине земляного полотна, определяемое по зависимости (А.2):

где - удерживающее усилие, создаваемое трением и сцеплением по поверхности скольжения;

- дополнительное усилие сопротивления, возникающее в узлах с анкером, назначаемых по технологическим соображениям (п. 6.1.2 настоящего ОДМ);

- величина пассивного отпора при упоре конструкции укрепления в основание земляного полотна;

- удерживающее усилие за счет крепления конструкции с помощью дополнительных несущих анкеров, определяемое по зависимости (А.3):

где N - число модулей геосотового материала в конструкции укрепления определяется по формуле (А.4):

при высоте укрепляемого откоса L определяемой по графику на рисунке А.1 справочных данных подраздела А.2;

h' - высота заполнителя с учетом его избыточной толщины (3 - 5 см) над георешеткой высотой h;

- объемный вес материала-заполнителя;

A - длина модуля в растянутом состоянии в направлении растяжения;

a - длина ячейки в растянутом состоянии в направлении растяжения;

b - ширина ячейки в растянутом состоянии;

- угол заложения откоса, принимаемый по величине заложения откоса по таблице А.1 справочных данных подраздела А.2;

- количество ячеек в каждом модуле определяется по формуле (А.5):

при количестве ячеек по длине модуля в направлении растяжения, определяемом по формуле (А.6):

при количестве ячеек по ширине модуля, определяемом по формуле (А.7):

При угле заложения откоса проектируемого земляного полотна большем, чем угол естественного откоса заполнителя , следует уточнять принимаемую высоту решетки по зависимости (А.8):

где при следует принимать ;

- максимальная крупность зерен материала-заполнителя. Для песчаных, глинистых, растительных, торфяных грунтов ;

- угол естественного откоса материала-заполнителя. В первом приближении, при отсутствии данных лабораторных испытаний, может быть принят по таблице А.2 справочных данных подраздела А или по условию , где - угол внутреннего трения материала-заполнителя.

По формулам (А.9 - А.14) определяем:

где , c" - соответственно значения угла внутреннего трения и сцепления грунта (материала-заполнителя) по поверхности скольжения (откоса).

где , , , - соответственно значения угла внутреннего трения и сцепления грунта (материала) деятельного слоя откоса земляного полотна и материала-заполнителя георешетки.

При укладке георешетки на геотекстильный материал принимают пониженные значения прочностных параметров для поверхности скольжения, принимаемые по формулам (А.15, А.16):

где - прочность шва георешетки;

- коэффициент, учитывающий возможные повреждения при строительстве и длительное воздействие нагрузок (рекомендуемое значение );

- минимальное количество заанкеренных узлов в каждом модуле, назначаемое по технологическим соображениям в соответствии с п. 6.1.2 настоящего ОДМ.

При отсутствии упора у подошвы насыпи (для конструктивного решения по рисунку 3 а) величина минимального значения пассивного давления естественного основания может быть определена по зависимости (А.17):

где - угол внутреннего трения грунта основания в естественном состоянии.

При наличии упора у подошвы насыпи, выполненного с использованием решетки без заглубления в подошву (для конструктивных решений по рисункам 3 б, 4) величина может быть определена по зависимости (А.18):

При наличии упора, заглубленного в подошву и выполненного в виде решетки с заполнителем, бетонного блока или каменной засыпки (для конструктивных решений по рисункам 5, 6), величина может быть определена по зависимости (А.19):

где - суммарная ширина упора, приходящаяся на длину одного модуля георешетки;

- глубина заглубления упора в грунт земляного полотна;

- объемный вес материала упора;

- площадь поперечного сечения упора;

- объемный вес грунта основания земляного полотна;

- угол внутреннего трения грунта основания.

При устройстве упора на геотекстильном материале принимают пониженное значение угла внутреннего трения грунта основания в соответствии с зависимостью А.15.

При оценке местной устойчивости конструкции укрепления на откосе за счет дополнительных несущих анкеров, располагаемых по площади откоса или на бровке откоса, расчет проводят по зависимостям А.20 - А.28 в следующей последовательности:

- определяют нагрузку, воспринимаемую несущими анкерами, которая определяется по величине избыточной сдвигающей нагрузки по формуле (А.20):

- определяют несущую способность единичного анкера по условиям прочности материала анкера на разрушающую нагрузку сдвиг (срез) по зависимости (А.21) или по условию прочности шва георешетки по зависимости (А.22):

По формуле (А.23) принимают:

где - сопротивление материала анкера разрушению при сдвиге (срезе);

1,4 - коэффициент запаса по материалу анкера;

- площадь поперечного сечения анкера.

При отсутствии данных в первом приближении ориентировочное значение несущей способности для анкеров различных материалов может быть определено по таблице А.3 справочных данных подраздела А.2;

- по зависимости (А.24) определяют максимальную требуемую глубину забивки анкера :

где - ширина (диаметр) анкера;

- касательное сопротивление грунта. Для крупнообломочных грунтов земляного полотна ; для песчаных и гравелистых грунтов земляного ; для супесчаных, суглинистых и глинистых грунтов ;

- определяют усилие от нагрузки, воспринимаемое грунтом земляного полотна от единичного анкера. Для анкеров, равномерно расположенных по плоскости откоса, усилие определяется по зависимости (А.25), для анкера на бровке земляного полотна - по зависимости (А.26):

где - угол наклона анкера от нормали к плоскости скольжения откоса.

При установке анкера перпендикулярно поверхности скольжения ; при установке анкера на обочине - угол наклона между анкером и поверхностью бровки обочины откоса;

- по формуле (А.27) определяем предельную критическую силу, которую может выдержать анкер перед разрушением грунта земляного полотна:

где , , - коэффициенты, определяемые по таблице А.4 справочных данных подраздела А.2 по величине коэффициента внутреннего трения грунта земляного полотна.

При следует увеличить глубину или угол забивки несущего анкера;

- определяют требуемое количество несущих анкеров по формуле (А.28):

А.2. Справочные данные к расчету конструкции укрепления неподтопляемых откосов

Длина откоса L в зависимости от высоты насыпи H и величины заложения откоса 1:m определяется по рисунку А.1.

Справочные данные к расчету конструкции укрепления неподтопляемых откосов приведены в таблицах А.1 - А.4.

Для одиночного анкера из композитной неметаллической стеклопластиковой или базальтопластиковой арматуры вне зависимости от ее диаметра .

А.3. Пример расчета

Требуется назначить конструкцию укрепления поверхностной зоны неподтопляемого откоса и оценить надежность данной конструкции. Земляное полотно автомобильной дороги отсыпано из несвязных легкоразмываемых песчаных грунтов и располагается на основании из глинистых грунтов повышенной влажности при W/Wт > 0,85. Укрепление откоса предполагается выполнить при помощи конструкции, включающей объемную георешетку, расположенную для предотвращения размывов и выноса грунта земляного полотна, на нетканом геосинтетическом полотне. В качестве заполнителя предполагается использование песчано-гравийной смеси.

Исходные данные. Характеристики земляного полотна и естественного основания.

Параметры конструкции укрепления.

А.3.1. Последовательность расчета

А.3.1.1. По таблице А.1 Приложения В при величине заложения откоса 1:1,3 определяем угол заложения откоса .

А.3.1.2. По графику на рис. А.1 Приложения А.2 - при высоте насыпи H = 10 м и величине заложения откоса 1:1,3 определяем длину укрепляемого откоса L = 16,4 м.

А.3.1.3. Поскольку угол заложения откоса больше угла естественного откоса , следует проверить принятую высоту георешетки по условию . По формуле А.8 определяем минимальное расчетное значение высоты ячейки георешетки: .

Т.е. для конструкции укрепления требуемая высота решетки не должна быть менее 87,5 мм. Принимаем решетку высотой h = 100 мм. Тогда с учетом избыточной толщины заполнителя над георешеткой h' = h + 30 = 100 + 30 = 130 мм.

А.3.1.4. Определяем по формуле А.4 требуемое количество модулей решетки по высоте укрепляемого откоса .

А.3.1.5. В соответствии с п. 6.1.2 определяем минимальное количество монтажных анкеров (минимальное количество заанкеренных узлов), назначаемое по технологическим соображениям, приходящееся на один модуль георешетки при высоте анкера (глубине забивки анкера) .

Количество монтажных анкеров по верхней и нижней граням модуля при условии установки анкера в каждую крайнюю ячейку составляет , по боковым граням модуля при условии установки анкера через ячейку с учетом устройства смежного модуля, внутри модуля при шаге между анкерами 0,8 м .

Суммарное требуемое количество монтажных анкеров на модуль составляет .

А.3.1.6. По формуле А.3 определяем величину сдвигающего усилия от веса конструкции укрепления на откосе

А.3.1.7. По формуле А.9 определяем удерживающее усилие, создаваемое силами трения и сцепления по поверхности скольжения. При принимаем . При принимаем . Поскольку в конструкции укрепления под георешеткой на поверхности откоса предусмотрено устройство геотекстильной прослойки, в соответствии с формулой А.15 принимаем пониженное значение величин сцепления и угла внутреннего трения по поверхности скольжения , . Тогда:

А.3.1.8. По формуле А.16 определяем дополнительное усилие сопротивления, возникающее в заанкеренных узлах при коэффициенте на повреждения при строительстве и длительность воздействия нагрузок :

А.3.1.9. При отсутствии упора в основании земляного полотна по формуле А.17 определяем величину пассивного давления естественного основания:

А.3.1.10. По формуле А.2 определяем суммарное усилие, удерживающее конструкцию укрепления на откосе:

Суммарное сдвигающее усилие составляет:

Определяем расчетный коэффициент запаса местной устойчивости:

Т.е. условие устойчивости выполнено.

Рассмотрим случай, когда величина сдвигающего усилия составила и . То есть в данном случае требуется рассмотреть дополнительные мероприятия по повышению устойчивости конструкции укрепления на откосе.

А.3.2. Расчет упорного блока, заглубленного в грунт подошвы земляного полотна

А.3.2.1. В качестве мероприятия, повышающего устойчивость конструкции укрепления на откосе, рассмотрим установку упорного блока в основании земляного полотна. В качестве упорного блока предполагают установку бетонного блока, заглубленного в грунт основания земляного полотна.

Параметры блока.

А.3.2.2. Расчет проводим в следующей последовательности:

А.3.2.2.1. Площадь поперечного сечения прямоугольного упорного блока составляет:

А.3.2.2.2. Суммарная ширина упора, приходящаяся на ширину одного модуля георешетки: при количестве упорных блоков:

А.3.2.2.3. Величина пассивного отпора:

тогда и .

Т.е. устройство упора из бетонного блока, заглубленного в грунт основания земляного полотна, повышает коэффициент устойчивости конструкции укрепления, но не является достаточным.

Рассмотрим вариант увеличения устойчивости конструкции укрепления на откосе при помощи несущих анкеров. В качестве несущих анкеров предполагается использование стальной арматуры диаметром при несущей способности единичного анкера .

А.3.2.3. Расчет несущего анкера

А.3.2.3.1. Величина избыточной сдвигающей нагрузки в соответствии с формулой 20 составляет:

При восприятии данной нагрузки несущими дополнительными анкерами будет удовлетворяться условие устойчивости, т.е. при , , и .

Определим требуемое количество анкеров и необходимую глубину забивки в грунт земляного полотна.

А.3.2.3.2. Несущая способность единичного анкера по прочности шва георешетки по формуле А.22 составляет .

Поскольку , в соответствии с А.23 принимаем .

А.3.2.3.3. По формуле А.24 определяем максимальную требуемую глубину забивки анкера в грунт: при для песчаных грунтов земляного полотна.

А.3.2.3.4. По формуле А.25 определяем величину нагрузки, воспринимаемой грунтом от единичного анкера при его расположении на откосе и забивке перпендикулярно поверхности скольжения :

А.3.2.3.5. По формуле А.27 определяем предельную критическую силу, которую может выдержать анкер перед полным разрушением грунта при коэффициентах ; ; , определяемых по таблице А.4:

Поскольку , можно уменьшить глубину забивки анкера до величины , при которой .

А.3.2.3.6. По формуле А.28 определяем требуемое количество анкеров:

По расчету принимается следующая конструкция укрепления: георешетка с прочностью шва , высотой ячейки h = 100 мм, длиной модуля A = 3000 мм, шириной модуля B = 2000 мм с заполнением ячеек гравийно-песчаной смесью с крупностью зерен не более 40 мм. Количество модулей по высоте откоса N = 6 при общем количестве монтажных анкеров при глубине их забивки в грунт откоса 0,65 м и общем количестве несущих анкеров , расположенных по площади откоса с глубиной забивки 2 м. Георешетка устраивается на нетканом геосинтетическом материале.

Б.1. В зависимости от капитальности дорожные одежды со слоями из композита, состоящего из пространственных георешеток, заполненных крупнообломочным материалом (щебень, гравий или шлак) или песком, необходимо рассчитывать, учитывая следующие положения:

- капитального типа - по трем критериям прочности в соответствии с методикой ОДН 218.046-01 [9], не учитывая влияния георешетки на модуль упругости заполнителя; при назначении толщин слоев (без снижения толщин слоев; получаемый эффект - увеличение межремонтных сроков эксплуатации);

- облегченного типа - по трем критериям прочности в соответствии с методикой ОДН 218.046-01 [9] с учетом влияния георешетки на модуль упругости заполнителя;

- в расчетах по критерию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев сдвигоустойчивость композитного слоя считают обеспеченной. При расположении композитного слоя в верхней части песчаного дополнительного слоя основания или рабочего слоя земляного полотна в практических расчетах в состав верхнего слоя двухслойной расчетной модели по п. 3.31 ОДН 218.046-01 [9] включают композитный слой.

Б.2. Порядок расчета дорожных одежд облегченного типа по трем критериям прочности соответствует методике ОДН 218.046-01 [9]. Влияние георешетки на модуль упругости заполнителя следует учитывать в соответствии с последующими пунктами Приложения А.

Б.3. При расчете дорожных одежд облегченного типа в целом по допустимому упругому прогибу и на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе нормативные значения модулей упругости композита допускается принимать в соответствии с таблицей Б.1.

Б.4. При расчете дорожных одежд облегченного типа по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев условные нормативные значения модулей упругости композита допускается принимать в соответствии с таблицей Б.2.

Слой из композита при расчете дорожной одежды следует считать сдвигоустойчивым, т.е. предполагается, что за весь срок службы в композите не накапливаются недопустимые остаточные деформации формоизменения.

Защитный слой композита толщиной 2,5 - 5 см следует считать неотъемлемой частью композита и обладающим деформационными свойствами композита.

Б.5. Пример расчета дорожной одежды облегченного типа на прочность

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне I подзоне;

- категория автомобильной дороги - 3;

- заданная надежность ;

- расчетная осевая нагрузка - 100 кН;

- суммарное приложение расчетной осевой нагрузки за срок службы - 1000000 ед.;

- назначение участка дороги - перегон проезжей части;

- тип местности по рельефу - равнинные районы;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3.

Расчет дорожной одежды следует считать завершенным при обеспечении трех условий прочности (пп. 3.27, 3.32 и 3.39 ОДН 218.046-01 [9]).

Предварительно назначаем конструкцию и значения расчетных параметров:

Источники назначения значений расчетных параметров следующие:

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с грунта земляного полотна, по номограмме рисунка 3.1 ОДН 218.046-01 [9]:

Общий расчетный модуль упругости конструкции . Минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции с учетом требуемого коэффициента прочности - . Таким образом, дорожная одежда в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба по условию на 495 x 100%/312 - 100% = +59%.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе. Приводим конструкцию к двухслойной модели. При этом условный материал верхнего слоя имеет модуль упругости и относительную толщину , а модуль упругости материала нижнего слоя . Вычисляя модуль упругости материала нижнего слоя модели, модуль упругости композита "Геоячейки + Щебень трудноуплотняемый фракционированный 20 - 40 мм (ГОСТ 25607) с заклинкой мелким щебнем" приняли равным 460 МПа. Максимальное растягивающее напряжение верхнего слоя, определенное с помощью номограммы рисунка 3.4 ОДН 218.046-01 [9], равно . Прочность асфальтобетона, расположенного в опасной зоне модели, с учетом требуемого коэффициента прочности . Таким образом, при прогибе дорожной одежды напряжения в асфальтобетоне под действием повторных кратковременных нагрузок в течение заданного срока службы не приводят к образованию трещин от усталостного разрушения, так как выполнено условие на 100% - 1,01 x 100%/1,09 = +7%.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте. Приводим конструкцию к двухслойной модели. Условный материал верхнего слоя имеет модуль упругости и относительную толщину , а материал нижнего слоя - модуль упругости и угол внутреннего трения . Вычисляя модуль упругости материала верхнего слоя модели, модуль упругости композита "Геоячейки + Щебень трудноуплотняемый фракционированный 20 - 40 мм (ГОСТ 25607) с заклинкой мелким щебнем" приняли равным 1400 МПа. В соответствии с номограммой рисунка 3.3 ОДН 218.046-01 расчетное активное напряжение сдвига от действующей нагрузки равно T = 0,0065 МПа. Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя с учетом требуемого коэффициента прочности равно . Таким образом, под действием кратковременных нагрузок в подстилающем грунте за весь срок службы не накапливаются недопустимые остаточные деформации формоизменения, так как выполнено условие на 100% - 0,0065 x 100%/0,0065 = +0%.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песке. Приводим конструкцию к двухслойной модели. Условный материал верхнего слоя имеет модуль упругости и относительную толщину , а материал нижнего слоя - модуль упругости и угол внутреннего трения . В соответствии с номограммой рисунка 3.4 ОДН 218.046-01 [9] расчетное активное напряжение сдвига от действующей нагрузки равно T = 0,0075 МПа. Предельное активное напряжение сдвига в песке с учетом наличия разделяющей геотекстильной прослойки и требуемого коэффициента прочности равно . Таким образом, под действием кратковременных нагрузок в песчаном слое за весь срок службы не накапливаются недопустимые остаточные деформации формоизменения, так как выполнено условие на 100% - 0,0075 x 100%/0,03 = +75%.

В.1. Методика расчета дорожных одежд переходного и низшего типов со слоями из композита, состоящего из пространственной георешетки, заполненной крупнообломочным материалом или песком, включает оценку прочности с учетом сдвиговых напряжений, возникающих в грунте земляного полотна и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.

В.2. В задачу расчета входит определение толщин слоев износа , композита и нижнего слоя основания или выбор материалов с соответствующими прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.

В.3. В качестве расчетной схемы нагружения дорожной конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной p.

В.4. Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности дорожной конструкции за срок службы определяют по формулам п. 3.23 ОДН 218.046-01 [9].

В.5. Расчетное значение прочностной (сдвиговой) характеристики грунта допускается принимать равным его нормативному значению (см. приложение 2 ОДН 218.046-01 [9]), отвечающему расчетному значению относительной влажности грунта, устанавливаемому по методике, изложенной в приложении 2 ОДН 218.046-01 [9] при уровне проектной надежности .

В.6. Относительную суммарную толщину дорожной одежды (слоев износа, композита и нижнего слоя основания) следует определять по формуле (В.1):

где - относительная суммарная толщина дорожной одежды, зависящая от прочностной (сдвиговой) характеристики грунта и глубины ячейки георешетки и определяемая по номограмме рисунка В.1;

- поправка на назначенную толщину слоя износа, устанавливаемая следующим образом:

- поправка на соотношение угла внутреннего трения зернистого заполнителя и угла сопротивления сдвигу между зернистым заполнителем и стенкой ячейки георешетки , устанавливаемая по номограмме рисунка В.2 и формуле (В.2):

где - максимальное значение поправки на соотношение углов трения , определенное по номограмме рисунка В.2.

Допускается приближенно принимать значения соотношений углов трения для георешеток из полиэтилена и щебеночно-гравийно-песчаных смесей и песков по данным таблицы В.1;

- поправка на площадь ячейки в рабочем состоянии, устанавливаемая следующим образом:

В.7. Толщину нижнего слоя основания следует определять по формуле (В.3):

В.8. Пример расчета дорожной одежды переходного типа на прочность

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во 2 подзоне II дорожно-климатической зоны;

- категория автомобильной дороги - V;

- заданная надежность ;

- расчетная осевая нагрузка - 100 кН;

- суммарное приложение расчетной осевой нагрузки за срок службы - 55000 ед.

Предварительно назначаем конструкцию и значения расчетных параметров:

Определяем нормативное значение сцепления легкого суглинка в зависимости от расчетной влажности и расчетного числа приложений расчетной нагрузки по таблице П.2.4 приложения 2 ОДН 218.046-01 [9] - .

Для определения относительной суммарной толщины дорожной одежды по номограмме рисунка В.1 устанавливаем значения:

- относительного сцепления грунта земляного полотна - ;

- относительной глубины ячейки - .

По номограмме рисунка В.1 определяем .

Значение поправки на назначенную толщину слоя износа .

Для определения устанавливаем входящие параметры для номограммы рисунка В.2: по таблице В.1 соотношение ; .

По номограмме .

Учитывая формулу В.2, поправка на соотношение угла внутреннего трения зернистого заполнителя и угла сопротивления сдвигу между зернистым заполнителем и стенкой ячейки георешетки равна:

Поправка на площадь ячейки в рабочем состоянии .

Учитывая поправки , и , относительная суммарная толщина дорожной одежды или .

В соответствии с формулой (В.3) толщина нижнего слоя основания .

Таким образом, в предварительно назначенной конструкции следует увеличить толщину нижнего слоя основания на 10 см.

[1] ISO 10318:2005. Geosynthetics - Terms and definitions (Геосинтетические материалы. Термины и определения)

[2] ОДМ 218.5.005-2010. Классификация, термины, определения геосинтетических материалов применительно к дорожному хозяйству

[3] ОДМ 218.1.002-2010. Рекомендации по организации и проведению работ по стандартизации в дорожном хозяйстве

[4] ГЭСН-2001, дополнения в часть (2010 г.) (таблицы ГЭСН 01-02-035, ГЭСН 01-02-036, ГЭСН 01-02-037, ГЭСН 01-02-038). Укрепление откосов насыпных сооружений, конусов мостов и путепроводов геоячейками типа "Прудон-494"

[5] ОДМ 218.5.006-2010. Рекомендации по методикам испытаний геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной отрасли

[6] Методические рекомендации по выбору конструкций укрепления конусов и откосов земляного полотна. Технология и механизация укрепительных работ. СоюздорНИИ, М., 1981

[7] Конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования. Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Серия 3.503.9-78, выпуск 0

[8] ОДМ 218.5.003-2010. Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог

[9] ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд

[10] Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд (взамен ВСН 197-91), М., 2003

[11] Патент на изобретение N 2151843 от 24.12.1999. А.Е. Мерзликин "Решетка для локализации материалов"

[12] Пособие по проектированию земляного полотна на слабых грунтах: М., 2004

[13] СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги (свод правил)

[14] СНиП 3.06.03-85*. Автомобильные дороги (свод правил)

[15] СНиП 12.01-2004. Организация строительства

[16] СНиП 12-03-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования

[17] СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.