ПРИМЕНЕНИЕ АРМО-ГРУНТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

Application of аrmo-soil structures of the roadbed on highways

Аннотация

Проведено исследование применения армогрунтовых конструкций земляного полотна автомобильных дорог с учетом отечественного и зарубежного опыта. Проведен анализ существующих методов расчета грунтовых стенок. Предложены способы совершенствования этих методов.

Ключевые слова: автомобильная дорога, земляное полотно, подпорная стенка, геосинтетический материал, деформативные свойства

Abstract

The study of the application of аrmo-soil structures of the roadbed of highways taking into account domestic and foreign experience is carried out. The analysis of existing methods of calculation of soil walls is carried out. Methods for improving these methods are proposed.

Keywords: road, earthen cloth, retaining wall, geosynthetic material, deformative properties

Армирование откосов насыпей геосинтетическими материалами целесообразно при применении для устройства насыпи связных грунтов, при необходимости повышения крутизны откосов, по сравнению с рекомендуемыми нормативными документами, при устройстве высоких насыпей на подходах к искусственным сооружениям (в городских условиях) и в других случаях.

Конструкции с армированными откосами крутизной до 900  (армогрунтовые стенки) являются альтернативным решением подпорным стенкам из камня или железобетона.

Идея применения в строительстве различных материалов для армирования (упрочнения) грунтовых сооружений не нова, однако, только в последние 40 лет, в связи с с появлением на рынке различных геосинтетических материалов, стало возможным широкое применение перечисленных выше конструктивных решений, прежде всего в дорожном строительстве.

Применение геосинтетических материалов (решеток и тканых) для армирования массивов грунта основано на совместной работе прослоек и грунта и частичном восприятии ими растягивающих напряжений, стремящихся вызвать оползание откоса.

Методика расчета армогрунтовых откосов состоит из двух этапов, на которых решаются разные задачи:

Этап 1: определение общей - внешней устойчивости откоса.

Как правило, для расчета коэффициента устойчивости применяется метод круглоцилиндрических поверхностей. При проверке армированного откоса или стенки на общую устойчивость гарантируется устойчивость откоса как целого массива от сдвига, сползания, опрокидывания и других деформаций. Согласно действующим нормативным документам в РФ, устойчивость земляного полотна считается обеспеченной, если требуемый коэффициент устойчивости:

                                                                            тр

                                                    K     >= 1,3

                                                      уст

Этап 2: проверка на внутреннею устойчивость откоса, обеспечиваемую достаточной прочностью самого армирующего материала.

При необеспеченной внутренней устойчивости геосинтетический материал может быть в процессе эксплуатации частично или полностью разорван, выдернут из устойчивой части тела насыпи или получить недопустимый прирост деформаций  . При расчете предполагают, что одинаково вероятны все механизмы потери внутренней устойчивости.

Таким образом, оценка внутренней устойчивости заключается в определении расстояния между армирующими элементами, ширины их заделки в грунтовый массив и прочностных характеристик арматуры.

Наиболее оптимальным расположением арматуры в грунтовых конструкциях с вертикальными стенками является горизонтальное направление, совпадающее с вектором растягивающих напряжений. Это направление на практике, как правило, и принимается в армогрунтовых конструкциях.

Прочностные свойства армированного грунта зависят от прочности арматуры Pр и шага S между горизонтальными рядами арматуры.

 

Упрощенная формула для определения усилия в арматуре P_maxi на каждом уровне i, полученная на основе решений теории упругости методом конечных элементов, имеет вид [1]:

P_maxi=0,35Р_i S,

где h_i – i-ый уровень, считая от поверхности насыпи, на котором распложена арматура;

Р_i = γhi – нагрузка на i-ом уровне.

Возрастание прочности армированного грунта не пропорционально числу армирующих элементов. Начиная с некоторой величины шага S, как правило, меньшего 0,4 м, прочность грунта почти не увеличивается.

В большинстве случаев расстояние между армирующими элементами принимается одинаковым, хотя известно, что под действием вертикальной нагрузки от транспорта и собственного веса грунтового массива в нем возникают разные по величине напряжения: большие в нижних частях откоса (стенки) и меньшие ближе к поверхности откоса. В этой связи расстояния между рядами и прочностные характеристики армирующих элементов должны приниматься различными по высоте стенки.

Исследования показали, что более прочная арматура с большим шагом является эффективней, чем менее прочная арматура с меньшим шагом. Хотя выбор расхода арматуры – задача технико-экономическая, поскольку с увеличением прочности арматуры увеличивается и ее стоимость.

Методика расчета внутренней устойчивости в настоящее время носят приближенный характер, так как не в полной мере учитываются особенности работы армирующего материала в грунте и его механические и деформативные свойства.

Совершенствование метода расчета армогрунтовых насыпей, на наш взгляд, должно проводиться в направлении повышения уровня соответствия расчетной схемы реальным условиям работы армирующих прослоек в конструкции.

Внутренняя устойчивость армированного откоса во многом зависит от величины коэффициента трения между грунтом и армирующим элементом.

Поскольку сам грунт практически на растяжение не работает, основное назначение армирующего элемента - геосинтетической прослойки в грунте - восприятие растягивающих усилий. В армированном массиве грунта арматура включается в работу не сразу, а по мере роста сдвигающих напряжений в грунте, предающихся на арматуру. Более прочная связь имеет место между георешеткой и крупнобломочным грунтом, менее прочная - между геотканью и тонкодисперсным (связным) грунтом.

Для оценки степени сцепления арматуры с грунтом в работе [1] предложен параметр - коэффициент взаимодействия при выдергивании 𝑓в, определяемый по формуле:

                                                     𝑓в= tg𝜑𝑠 /tg𝜑

где tg𝜑𝑠 – коэффициент внутреннего трения на поверхности «грунт – геосинтетический материал» при его выдергивании;

tg𝜑 – коэффициент внутреннего трения грунта.

В первом приближении для определения коэффициента взаимодействия «арматура – грунт» могут быть рекомендованы следующие эмпирические формулы [2]:

- для одноосной экструдированной георешетки Tensar 120 RE

𝑓в = 0,031_𝜑 s − 0,3193;

- для двухосной тканой георешетки из высокомодульных полиэфирных нитей Fortrac 80/80 Т

𝑓в = 0,021_𝜑 s − 0,0414;

- для геоткани из высокопрочных полиэфирных нитей Стабиленка 120/120

𝑓в = 0,037_𝜑 s − 0,07647.

Армогрунтовые конструкции, как правило, защищают от воздействия внешних погодных факторов (ультрафиолетового облучения, микроорганизмов и др.) ограждающими конструкциями: из бетонных блоков различной конфигурации, габионов или геокаркосов, заполненных крупнообломочным материалом, и др.

 

Согласно отечественного и зарубежного опыта, при применении армогрунтовых стенок   на автомобильных дорогах и городских улицах обеспечивается уменьшение трудозатрат и снижение стоимости строительства не менее чем в 1,5–2,0 раза.

 

Литература:

 

1. Джоунс, К.Д. Сооружения из армированного грунта: перевод с английского В.С. Забавина, под ред. д-ра техн. наук В.Г. Мельника. – М.: Стройиздат., 1989. – 279 с.

2. Семендяев, Л.И. Методика расчета насыпей, армированных различными материалами / Л.И. Семендяев / УНР 494. – М., 2001. – 44 с.

 

 

Автор: Денисенко Денис (Denisenko Denis)

+7 (812) 982-72-17

главная

блог

контакты

Услуги

о компании

еще статьи:

Благотворительность

190005, Санкт-Петербург,

Измайловский пр-т, д.31, Лит.А, офис 2 (вход со двора)

Доверяйте профессионалам!

Все права защищены © 2018

Политика конфиденциальности