СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОДОРОГ НА БОЛОТАХ

Российские дорожники за последние три десятилетия накопили богатый опыт решения технических задач, обусловленных «тяжёлой» геологией, среди которых следует выделить строительство на слабых грунтах. Решать данную проблему проектировщикам и строителям приходится достаточно часто, поскольку участки со слабым основанием имеются на значительной территории Европейской части России и Западной Сибири. Нередко проблема слабых грунтов становится определяющей для сроков и стоимости строительства. Однако, несмотря на имеющийся опыт, оптимизировать конструктивные решения, с точки зрения технологичности, долговечности и цены, становится возможным, благодаря новым технологиям, только сейчас.

Поиск в этом направлении начался давно, так в 1977 году в Минтрансстрое СССР было проведено специальное совещание, на котором подробно обсуждались проблемы укрепления грунтов. Это событие положило начало широкому применению в дорожном строительстве нетканых геотекстилей, позволяющих сохранить физико-механические свойства сыпучих строительных материалов. Однако, дальше использования «Дорнита» в СССР не продвинулись. Следующим импульсом для развития темы укрепления слабых грунтов послужила международная конференция «Еврогео», проходившая в 1996 году в Маастрихте (Голландия). После этой конференции, на которой присутствовала группа российских специалистов, расширились контакты с ведущими зарубежными фирмами, работающими в области геосинтетических материалов, и постепенно началось использование новых материалов и технологий у нас. Сегодня эти технологии становятся все более популярными, и в связи с этим возникает вопрос – на сколько целесообразно применение армирующих геосинтетиков в отечественной практике строительства.

Для объективной оценки эффективности таких материалов наибольший интерес представляют крупные объекты (более 1 млн. м² материалов), реализованные в регионах с характерным именно для России климатом. Таким примером является строительство в 2003-2004 гг.  49-ти километрового отрезка дороги, соединяющего группу Салымских нефтяных месторождений с федеральной трассой Тюмень – Нефтеюганск (ХМАО). Геология этого района представлена подзолистыми и торфяными грунтами, 1 – 3А типов.  Общая протяженность болот (II-IIIA) глубиной от 1 до 7 м в полосе землеотвода под дорогу составляет 31,5% из 49 км, участок пересекается руслами рек пять раз. Категория дороги – пятая, с нежестким покрытием, но с расширенной проезжей частью – 8 м, высота профиля – 1,2 – 3,0 м, откосы – 1:3 (Рис. 1). В период строительства дорога должна была выдержать трафик,  соответствующий третьей категории автодорог (500х2 самосвалов в сутки), при осевых нагрузках 100 кН.

Помимо геологических и климатических трудностей, строительство было осложнено дополнительными требованиями заказчика:

-               обеспечить в период строительства непрерывный проезд техники;

-               обеспечить до завершения полного профиля дороги провоз тяжелого бурового оборудования;

-               обеспечить высокие темпы строительства (не менее 300 м в сутки);

Наиболее ценным в этом проекте, с научно-практической точки зрения, было то, что применялось три технологических варианта укрепления основания дороги на болотистых участках, а за состоянием конструкции осуществлялся постоянный мониторинг, включающий в себя геодезические наблюдения за осадкой. Первый вариант: замена грунтов основания (выторфовка), укладка геоткани, и затем отсыпка самой насыпи. Второй вариант: устройство лежневого настила из бревен, отсыпка выравнивающего слоя из местного грунта, укладка геоткани, отсыпка насыпи. Третий вариант: отсыпка выравнивающего слоя из песка, далее армирование основания насыпи геотканью.

На третьем варианте, который являлся основным, остановимся подробнее. В качестве армирующего материала был выбран тканый высокопрочный геотекстиль Geolon, хорошо зарекомендовавший себя при работе в низкотемпературных условиях. Поставками этого геотекстиля в Россию, а также инженерным сопровождением объектов, в которых применяется Geolon, занимается компания «Геостройкомплекс», г. Москва.

Прочность материала подбиралась по расчету, с учетом худших характеристик грунтов (5 кПа) и максимальной транспортной нагрузки. Сама армированная конструкция представляла собой замкнутую форму, образованную обратными заворотами геоткани. Это обеспечивало повышение стабильности основания насыпи. Высота армированного слоя составила 0,5 м. В местах, где ожидалась значительная осадка, армирование осуществлялось в два слоя, первый (нижний) – основной слой; второй – защитный, выполнялся только по краям насыпи (на Рис. 1 не показан). В этом случае общая высота армирования была 1 м. Идея проектировщиков состояла в том, что помимо армирующей и разделительной функции геоткань должна была обеспечить дополнительную защиту основания насыпи от разрушения в весенний период. Для формирования вертикальной стенки армированного слоя применялись передвижные опалубки или промороженный песчаный валик.

Большим плюсом для проекта явилась предложенная производителем Geolon, компанией Ten Cate Nicolon, технология сшивания отдельных полотен геоткани в листы 22х25,6 м. Это позволило повысить производительность работ и значительно сократить расход геоткани на перехлесты.  На всех низменных и болотистых участках были применены оригинальные конструкции водопереходов, армированные геотканью.

Геодезические наблюдения за осадкой насыпи на участках, где использовались различные варианты укрепления основания, показали явные преимущества третьего варианта. Там, где применялась одна геоткань, осадка была очень равномерной, а её величина меньше прогнозируемой.

На основании сметных данных от генподрядной организации был проведён экономический сравнительный анализ указанных трех технологических вариантов. В стоимость первых двух вариантов вошли все работы и материалы, не считая затрат на геоткань. В стоимость третьего варианта включены все материалы, в том числе геоткань, и работы, включая подготовку и монтаж Geolon. Разница в пользу новой технологии оказалась весьма существенной (Рис. 2).

Для оценки технологичности тех же вариантов укрепления основания объективным фактором является скорость строительства. На Рис. 3 показаны среднестатистические показатели скорости работ по возведению земляного полотна на болотистых участках. Темпы строительства с применением армогрунтовой конструкции оказались более чем в три раза выше по сравнению со скоростью строительства с использованием привычных технологий укрепления основания.

Таким образом, ответить на поставленный вопрос о целесообразности применения в России геосинтетических материалов для укрепления слабых оснований можно так: использование армирующих геосинтетиков в транспортном строительстве, в частности высокопрочных тканей Geolon, разумно и необходимо, и обусловлено это, прежде всего, экономическими и технологическими преимуществами таких решений.

На момент написания статьи была получена информация о состоянии наиболее критичных участков дороги, которые переживают вторую весну. Отзывы представителей эксплуатационного подразделения самые высокие – «насыпь стоит отлично».