Задать вопрос
Задать вопрос

Главная | Полезные материалы | Современные методы определения срока службы дорожных одежд, укреплённых геосинтетикой

Современные методы определения срока службы дорожных одежд, укреплённых геосинтетикой

Геосинтетические материалы используются в мировой практике дорожного строительства уже на протяжении нескольких десятилетий. Однако широкое применение в нашей стране они нашли не так давно, в связи с чем часто возникает путаница в названиях, методиках применения, определении качества и расчёте эксплуатационного срока. В нашей статье мы постараемся исправить это положение, проведя развёрнутый анализ нормативных актов, регулирующих использование геосинтетики.

Гост Р 53225-2008

Документ носит название «Геотекстильные материалы. Терминология и основные определения». Он содержит сведения о ключевых понятиях геотекстильной отрасли, информацию о способах изготовления различных видов продукции, а также принцип её работы в различных конструкциях. В документе также приведён подробный перечень геотекстильных материалов и их классификация.

ОДМ 218.5.002-2008

Документ называется «Практические рекомендации по использованию георешеток с целью укрепления слоёв дорожных одежд». Этот нормативный акт даёт исчерпывающую информацию о методах усиления покрытий так называемого переходного типа и дорожных одежд, сооружённых из зернистых материалов. Он также даёт общие рекомендации по расчёту конструкции и выбору той или иной технологии осуществления работ.

ОДМ 218.5.001-2009

Нормативный акт носит название «Практические рекомендации по армированию усовершенствованных видов покрытий плоскими георешетками и геосетками». Им руководствуются при капитальном ремонте автодорог. В ОДМ приведена вся необходимая информация для внедрения в асфальтобетонные слои геосеток и георешеток. Подробно приведена методика проектирования дорожных одежд, дан способ расчёта нагрузок и выявления приблизительного срока службы. Нормативный акт также устанавливает порядок испытания вышеуказанных дорожно-строительных материалов.

ОДМ 218.5.003-2010

Нормативный акт называется «Методические рекомендации по применению современных геосинтетических материалов при сооружении автодорог и их последующем ремонте». В нём изложены основные положения по использованию тканого и нетканого геотекстиля, разного рода геоячеек, геооболочек и геокомпозитов при ремонте автомобильных магистралей, оборудовании дренажей и водоотводных систем, укреплении крутых склонов. В документе приведён подробный перечень геосинтетических материалов с примерами их использования в тех или иных конструкциях.

ОДМ 218.5.005-2010

Документ называется «Использование геосинтетических материалов в дорожном хозяйстве и их классификация». Он знакомит читателя с основными терминами и приводит развёрнутую классификацию геосинтетиков согласно ISO 10318:2005. Нормативный акт подробно разбирает функции каждого отдельно взятого геосинтетического материала и указывает возможные варианты их применения в различных дорожных конструкциях.

ОДМ 218.3.032-2013

Акт называется «Рекомендации по применению геосот с целью укрепления и продления эксплуатационного срока конструктивных элементов автодорог». В документе собраны полезные рекомендации, опирающиеся на реальный опыт применения объемных георешеток в дорожно-строительной отрасли. Кроме того, именно этот нормативный акт впервые утвердил в России единую методику расчёта дорожных одежд с использованием геосот. Принцип этой методики заключается в том, чтобы плюсовать к значению модуля упругости дорожных слоёв значение модуля упругости геосинтетических материалов, наполненных гравием или песком. Окончательное значение рассчитывается по формуле и зависит от выбранного заполнителя.

Нормативный акт заостряет внимание на том, что применение геосот позволяет существенно сократить расходы компании на дальнейшее содержание автомобильной дороги. При этом толщина армированных дорожных одежд уменьшается в сравнении с неармированными.

Как вы, вероятно, уже успели заметить, один и тот же геосинтетический материал может называться по-разному в зависимости от нормативного акта, в котором он упоминается. Так, объемную георешетку часто называют геоячейкой, пространственной георешеткой или геосотовым материалом. Это вносит определённые трудности в классификацию. Помимо этого ситуация усложняется ещё и противоречивыми рекомендациями касательно применения данного материала. ОДМ 218.5.003-2010, к примеру, предполагает армирование георешеткой оснований, в то время как нормативный акт ОДМ 218.5.005-2010 рекомендует использовать её исключительно для оборудования дренажей и армирования откосов насыпей. При этом существуют также документы более широкого профиля (два из них приведены ниже). Они также зачастую приводят неоднозначные рекомендации касательно использования геосинтетических дорожно-строительных материалов.

ОДН 218.046-01

Документ «Расчёт нежестких дорожных одежд» даёт общие рекомендации по проектированию и оборудованию слоёв подстилающего грунта. Как известно, пласты, состоящие из различных типов грунта, подвержены сдвигам. Предложенный способ расчёта позволяет учесть влияние уложенной между ними геосинтетики и определить конечную прочность дорожной конструкции. Для упрощения задачи был введён специальный коэффициент Кд, меняющийся в зависимости от типа используемых материалов.

ОДМ 218.2.017-2011

«Рекомендации по обустройству и обслуживанию покрытия для низкозагруженных автодорог». В этом отраслевом документе даны общие рекомендации по выбору геосинтетических материалов для укрепления дорожных одежд так называемого облегчённого типа. Здесь также даны советы по приданию насыпи большей устойчивости.

Как вы смогли убедиться, за 10 лет использования геосинтетических дорожно-строительных материалов в нашей стране было составлено множество отраслевых дорожных методических документов (ОДМ). Однако часто мы можем наблюдать несоответствие приведённой в них информации. На сегодняшний день очень остро стоит задача по подведению научного обоснования под каждую рекомендацию, так как пока что все они опираются скорее на практический опыт применения, нежели на научно-техническую составляющую. После этого все документы необходимо привести в полное терминологическое соответствие друг с другом. При этом должны соблюдаться все положения закона № 184-ФЗ, касающиеся безопасности использования геосинтетических дорожно-строительных материалов.

В одном из приведённых выше нормативных актов говорится, что положительный эффект от использования геосинтетики в дорожном строительстве может выражаться в увеличении временных промежутков между плановыми ремонтными работами либо в уменьшении толщины дорожных одежд. Это действительно так, однако ОДМ 218.5.001-2009 настоятельно не рекомендует уменьшать толщину всех или отдельных слоёв дорожных одежд, прибегая к использованию геосинтетических материалов. Это сведёт на нет весь положительный эффект их применения и со временем увеличит расходы на содержание такого покрытия. Одноразовая экономия на строительных материалах и заполнителе того не стоит.

Как вы знаете, эксплуатационный срок дорожной одежды — это временной промежуток с момента сдачи участка в эксплуатацию и до первого капремонта. Однако геосинтетические материалы вносят некоторые изменения в определение срока службы дорожной одежды. В связи с этим нормативный акт ОДМ 218.5.001-2009 рекомендует пользоваться для расчёта эксплуатационного срока следующей формулой:

Формула для расчета эксплуатационного срока службы дорожной одежды согласно ОДМ 218.5.001-2009

где Трдг — кол-во расчётных дней (см. таблицу, приведённую в нормативном акте ОДН 218.046-01); Tдоп — показатель увеличения эксплуатационного срока по причине использования георешетки; Np — интенсивность движения автотранспорта по дорожному покрытию; q — зависимость интенсивности движения от периода эксплуатации дорожного покрытия; kn — коэффициент отклонения показателя загруженности участка от среднего значения (см. таблицу 3.3, приведённую в документе ОДН 218.046-01); kNp — коэффициент коррекции показателя усталостных процессов в связи с армированием дорожного покрытия геосинтетическими материалами (см. таблицу 1).

Таблица 1: значения коэффициента kNp

Прочность дорожной геосетки
(двухосной георешетки)
RLR (RTR), кН/м
Относительная деформация
при разрыве
εLRmaxTRmax), %
kNp
Менее 40 не более 4 1,00
более 4
40 не более 4 0,80–0,90
более 4 0,90–1,00
80 не более 4 0,50–0,75
более 4 0,75–0,90
150 и более не более 4 0,25–0,50
более 4 0,60–0,75

Рассчитывая эксплуатационный срок участка дороги, необходимо также принимать во внимание приказ Министерства транспорта Российской Федерации № 157 от 1 ноября 2007 года. Расчётный эксплуатационный срок дорожного полотна не должен быть меньше указанных в данном документе значений.

Если дорожно-строительная компания выбирает вариант проведения работ, при котором общая толщина дорожных одежд или отдельных её слоёв не уменьшается, она вполне может принять эксплуатационный срок покрытия по приложению №3 к изданному Министерством транспорта приказу №157, немного увеличив его. Увеличение коррелирует с типом георешетки, используемой в целях армирования.

  • Георешетка, обладающая прочностью 40-80 kN/m, увеличивает срок службы покрытия на 6-9%.
  • Георешетка, обладающая прочностью 80-150 kN/m, увеличивает срок службы покрытия на 9-11%.
  • Георешетка, обладающая прочностью 150 kN/m и выше, увеличивает срок службы покрытия на 11-13%.

При расчёте эксплуатационного цикла дорожного участка он округляется до целых годовых значений.

Равномерное распределение нагрузки по дорожным одеждам — залог качества автомобильной дороги и длительного срока её службы. А чтобы это распределение оставалось равномерным как можно дольше, на асфальтобетонном покрытии должно быть как можно меньше трещин и колей. Геосинтетические материалы замедляют образование колей и трещин, способствуя равномерному распределению нагрузок от проезжающего транспорта и увеличению жизненного цикла дорожного участка.

Предложенный выше метод расчёта эксплуатационного срока автодорог, усиленных геосинтетическими материалами, не единственный. Так, ОДМ 218.5.002-2008 «Практические рекомендации по укреплению георешетками дорожных одежд из зернистых субстанций» предлагает в качестве альтернативы использовать следующую формулу:

Формула для расчета эксплуатационного срока службы дорожной одежды согласно ОДМ 218.5.002-2008

в которой Kc — это коэффициент суммирования, а в знаменателе представлено суммарное кол-во нагрузок за расчётный эксплуатационный период, помноженное на lg q.

Будьте внимательны: применять этот метод рекомендуется лишь в тех случаях, когда предполагается строительство покрытий так называемого переходного типа с преобладанием зернистых материалов в дорожных одеждах.

Следует иметь в виду, что предложенные выше способы расчёта эксплуатационного срока покрытий принимают в расчёт только заданные вами значения и не учитывают их возможные отклонения, которые случаются довольно часто. Подобные расчётные методы называются детерминированными, и к полученным с их помощью значениям необходимо относиться как к наиболее вероятным, но не как к точным на 100%. На практике полученные подобными методами результаты нередко расходятся с реальными показателями, так как параметры дорожных одежд не имеют чётких значений и формируются непосредственно в ходе строительства полотна.

При оценке дорожной конструкции в обязательном порядке должен учитываться аспект безопасности. Согласно Федеральному закону № 184-ФЗ, риск для человека должен быть полностью минимизирован, равно как и вредное воздействие на окружающую среду.

Для получения более точного показателя эксплуатационного срока дорожного покрытия рекомендуется применять вероятностный подход. Только при рассмотрении входящих параметров как вероятностных значений возможно получить наиболее объективные показатели жизненного цикла автодороги.

На сегодняшний день разработано несколько вероятностных методов вычисления эксплуатационного срока автомобильного покрытия, однако все они не учитывают внедрение в структуру дорожных одежд геосинтетических материалов. Автором этих методов является доктор технических наук В. Столяров. Он подошёл к проблеме рационально и просто: по его методу сперва рассчитывается риск повреждения слоёв дорожных одежд за определённый период эксплуатации дорожного покрытия, а затем этот риск сопоставляется с предельно допустимой величиной, диктуемой нормативами. Если хотя бы в одном из случаев показатель риска за определённый временной промежуток (для удобства расчёта обычно берётся год) оказывается больше предельно допустимого, эксплуатационный период дорожной одежды по теории риска считается истёкшим.

Итак, фактический эксплуатационный срок дорожного покрытия — это временной промежуток, укладывающийся в нормативно допустимую величину риска:

Формула для расчета нормативно допустимой величины риска

где Ем — это критический модуль упругости, вероятность повреждения конструкции при котором близка к 50%; Еэт — усреднённый показатель упругости, согласованный с расчётной температурой и назначаемый на каждый последующий подотчётный период (как правило, на один год); g — усреднённый коэффициент потери однородности (доктор технических наук, профессор кафедры транспортного строительства Кокодеева Наталия в своих работах вывела числовые значения коэффициентов, коррелирующие с типом грунта и его влажностью); σм — усреднённый показатель отклонения модуля упругости от референсных значений; υ — значение ФЛ (функции Лапласа); Cvэт — коэффициент вариации Eэт (модуля упругости). При расчёте последнего коэффициента всегда принимается во внимание качество возведения дорожных одежд. В качестве вспомогательного руководства можно использовать разработанную профессором Семёновым методику. Рекомендованные им значения приведены в таблице ниже.

Таблица 2: значения коэффициента вариации Еэт, рассчитанные по методике В. А. Семёнова

Качество строительства дорожной одежды Отличное Хорошее Удовлетворительное Неудовлетворительное
Коэффициент вариации эквивалентного модуля упругости <0,12 0,12–0,20 0,20–0,27 >0,27

Примечание: при проектировании нежестких дорожных одежд качество строительства дорожной одежды рекомендуется принимать с оценкой «отлично».

До недавнего времени для прогнозирования износа дорожного покрытия применялся другой метод. Однако он подходил лишь для нежёстких дорожных одежд, укреплённых геосинтетическими материалами. Спрогнозировать возникновение трещин и просчитать эксплуатационный цикл геосинтетики можно было только в монолитных слоях. Со временем этот метод был усовершенствован, так как появилась необходимость изучения поведения геоматериалов в слоях других типов. Разработка новых методов ведётся и по сей день.


Возврат к списку


Акции Сотрудничество с «Гео-Альянс»

Бесплатные консультации по вопросам применения георешетки и геотекстиля
Новости
10 Ноября 2017 Компания «Гео-Альянс» переехала в новый офис

В связи с расширением бизнеса мы увеличили штат сотрудников и, как следствие, переехали в новый офис. Новое помещение полностью удовлетворяет потребностям нашего коллектива и создаёт комфортную рабочую атмосферу.

14 Сентября 2017 Завершилось строительство военного полигона в Подмосковье

Работы по укреплению откосов на одном из крупнейших военных полигонов в Подмосковье успешно завершены, а сам объект в ближайшее время будет введён в эксплуатацию. При строительстве полигона были использованы объемная георешетка и геотекстиль, поставленные нашей компанией.

23 Мая 2017 «Гео-Альянс» на TGG-2017

Являясь одним из крупнейших российских производителей геосинтетических материалов, компания «Гео-Альянс» приняла участие в мероприятии, оценив высокий уровень его организации и актуальность затронутых проблем.