Ведомственные строительные нормы ВСН 49-86
"Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожных одежд с применением синтетических материалов"
(утв. Минавтодором РСФСР 2 апреля 1986 г.)
Срок введения 1 января 1987 г.
1. Общие положения
2. Требования к рулонным синтетическим материалам дорожного
назначения
2.1. Основные виды синтетических материалов и их общая
характеристика
2.2. Требования к рулонным синтетическим материалам
2.3. Методы контроля (испытаний) синтетических материалов
3. Применение синтетических материалов для усиления земляного
полотна и нижних слоев дорожной одежды
3.1. Конструктивные решения
3.2. Методика расчета
3.3. Особенности технологии производства работ
4. Применение синтетических материалов для обеспечения устойчивости
откосов
4.1. Конструктивные решения
4.2. Методика расчета общей устойчивости откосов при их
армировании прослойками из синтетических материалов
4.3. Особенности технологии производства работ
5. Применение синтетических материалов для дренирования грунтов
5.1. Конструктивные решения
5.2. Методика расчета
5.3. Особенности технологии производства работ
6. Техника безопасности при применении синтетических материалов
7. Технико-экономическая эффективность применения синтетических
материалов
Приложение N 1. Методы испытаний рулонных синтетических материалов
Приложение N 2. Таблицы значений коэффициентов
Приложение N 3. Примеры расчета дорожных конструкций с прослойками из
синтетических материалов
Приложение N 4. Пример расчета технико-экономического эффекта от
применения СМ
Приложение N 5. Основные характеристики отечественных рулонных СМ
Приложение N 6. Устройство защитных прослоек из рулонных бумажных
материалов
1. Общие положения
1.1. Настоящие Указания предусматривают применение рулонных синтетических материалов (СМ) для создания армирующих, дренирующих и защитных прослоек в активной зоне земляного полотна, нижних конструктивных слоях дорожных одежд, на обочинах, в основании насыпей и на откосах, в дренажных устройствах строящихся или ремонтируемых автомобильных дорог общей сети, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, временных автомобильных дорог, подъездных путей.
1.2. Под рулонными синтетическими материалами (называемыми в некоторых случаях также синтетическими текстильными, геотекстильными) подразумеваются тонкие, гибкие полотна, получаемые путем соединения волокон или нитей из синтетического (полиэфир, полиамид, полипропилен) или вторичного сырья, включающего в том числе несинтетические компоненты, механическими (плетение, иглопробивание), химическими (склеивание) или физическими (сплавление) способами.
1.3. Создание прослоек из СМ позволяет уменьшить расход традиционных дорожно-строительных материалов, снизить объемы земляных работ, материалоемкость дорожной конструкции, сократить сроки строительства, энергозатраты на строительных и ремонтных работах, транспортные расходы, повысить эксплуатационную надежность и сроки службы дорожной конструкции или отдельных ее элементов. Это достигается за счет выполнения СМ следующих функций:
армирования (усиление дорожных конструкций в результате перераспределения СМ возникающих в грунтовом массиве при действии нагрузок от транспортных средств и собственного веса напряжений);
дренирования (ускорение отвода воды) или гидроизоляции (уменьшение притока в земляное полотно поверхностных вод рассматривается, если СМ одновременно выполняют функции защиты или армирования);
защиты (предотвращение или замедление процесса эрозии грунтов, предотвращение взаимопроникания материалов контактирующих слоев, в том числе работа в качестве фильтра).
1.4. Возможность пополнения СМ перечисленных в п.1.3 функций определяется соответствием их свойств требованиям п.2.2. Эффективность применения дорожных конструкций с прослойками из СМ оценивают путем их технико-экономического сравнения с традиционными конструктивными решениями (п.7). Общая характеристика основных областей применения СМ, рассматриваемых в настоящих Указаниях, дана в табл.1.1.
Таблица 1.1
"Таблица 1.1"
┌────┬────────────┬─────────────────┬──────────────┬────────────────────┐
│ N │ Область │Получаемый эффект│ Схема │Основные функции СМ │
│п/п │ применения │ │ применения │ │
├────┼────────────┼─────────────────┼──────────────┼────────────────────┤
│ I │Земляное │ │ │ │
│ │полотно и│ │ │ │
│ │нижние слои│ │ │ │
│ │дорожной │ │ │ │
│ │одежды │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ А │Активная │Сокращение │ │Усиление грунта, в│
│ │зона │объемов │ │том числе за счет│
│ │земляного │используемых │ │снижения бокового│
│ │полотна │дренирующих │ │распора (обойма),│
│ │ │грунтов, │ │предотвращение │
│ │ │повышение сроков│ │заиления │
│ │ │службы и│ │дренирующего слоя,│
│ │ │эксплуатационной │ │повышение │
│ │ │надежности дорог │ │эффективности │
│ │ │ │ │дренирования │
│ │ │ │ │ │
│ Б │Нижние слои│Сокращение │ │Усиление дорожной│
│ │дорожных │объемов │ │одежды, сохранение│
│ │одежд │матриалов, │ │свойств материалов│
│ │ │используемых в│ │слоев за счет│
│ │ │нижних слоях│ │снижения степени их│
│ │ │дорожных одежд,│ │взаимопроникания при│
│ │ │повышение │ │строительстве и│
│ │ │эксплуатационной │ │эксплуатации дорог │
│ │ │надежности и│ │ │
│ │ │сроков службы│ │ │
│ │ │дорог │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ В │Обочины │Повышение │ │Усиление конструкции│
│ │ │эксплуатационных │ │укрепления, │
│ │ │характеристик и│ │замедление водной│
│ │ │сроков службы,│ │эрозии обочины и│
│ │ │сокращение │ │откоса, повышение│
│ │ │расходов │ │прочности земляного│
│ │ │традиционных │ │полотна за счет│
│ │ │материалов │ │снижения притока│
│ │ │ │ │поверхностных вод │
│ │ │ │ │ │
│ Г │Земляное │Сокращение сроков│ │Ускорение │
│ │полотно │до устройства│ │консолидации │
│ │постоянных │покрытия, │ │основания насыпи за│
│ │дорог в│повышение │ │счет улучшения│
│ │сложных │эксплуатационной │ │условий отвода воды,│
│ │грунтовых │надежности, │ │сохранение │
│ │условиях │сокращение потерь│ │механических свойств│
│ │(слабые │традиционных │ │материалов за счет│
│ │основания) │материалов, │ │предотвращения │
│ │ │улучшение условий│ │взаимопроникания │
│ │ │производства │ │грунта насыпи и│
│ │ │работ, сокращение│ │материалов │
│ │ │объемов привозных│ │основания, усиление│
│ │ │грунтов │ │основания │
│ │ │ │ │ │
│ II │Откосы │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ А │Общая │Повышение общей│ │Армирование откосов │
│ │устойчивость│устойчивости, │ │ │
│ │откосов │сокращение │ │ │
│ │ │объемов земляных│ │ │
│ │ │работ, площади│ │ │
│ │ │отводимых земель │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ Б │Местная │Сокращение │ │Замена (защита)│
│ │устойчивость│объемов │ │обратного фильтра,│
│ │откосов │применяемых │ │снижение напора│
│ │ │материалов, │ │выклинивающихся │
│ │ │повышение │ │грунтовых вод,│
│ │ │эксплуатационной │ │предотвращение │
│ │ │надежности и│ │эрозии откоса │
│ │ │сроков службы│ │ │
│ │ │конструкций │ │ │
│ │ │защиты откосов │ │ │
│ │ │ │ │ │
│III │Дренирование│ │ │ │
│ │грунтов, │ │ │ │
│ │дренажные │ │ │ │
│ │устройства │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ A │Дренирование│Сокращение сроков│ │Ускорение │
│ │нижней части│до устройства│ │консолидации │
│ │земляного │покрытия, объемов│ │земляного полотна за│
│ │полотна из│традиционных │ │счет улучшения│
│ │грунтов │материалов и│ │условий отвода воды,│
│ │повышенной │приводных │ │защита песчаных│
│ │влажности │грунтов, │ │прослоек │
│ │ │улучшение условий│ │ │
│ │ │производства │ │ │
│ │ │работ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ Б │Дренажные │Сокращение │ │Фильтр, повышение│
│ │устройства │объемов │ │эффективности │
│ │ │применяемых │ │дренирования │
│ │ │традиционных │ │ │
│ │ │материалов, │ │ │
│ │ │повышение сроков│ │ │
│ │ │службы дренажных│ │ │
│ │ │устройств │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ IV │Временные │Повышение │ │Усиление основания,│
│ │дороги │эксплуатационных │ │предотвращение │
│ │ │качеств дороги,│ │взаимопроникновения │
│ │ │сокращение │ │грунта насыпи и│
│ │ │объемов │ │основания │
│ │ │применяемых │ │ │
│ │ │традиционных │ │ │
│ │ │материалов, │ │ │
│ │ │улучшение условий│ │ │
│ │ │производства │ │ │
│ │ │работ, увеличение│ │ │
│ │ │сроков службы,│ │ │
│ │ │обеспечение │ │ │
│ │ │проезда на период│ │ │
│ │ │строительства │ │ │
└────┴────────────┴─────────────────┴──────────────┴────────────────────┘
Примечание. 1 - рулонный синтетический материал; 2 - дорожная одежда; 3 - песчаный дренирующий слой; 4 - бетонные плиты.
2. Требования к рулонным синтетическим материалам дорожного назначения
2.1. Основные виды синтетических материалов и их общая характеристика
2.1.1. Область, эффективность и целесообразность применения синтетических рулонных материалов определяются их свойствами, которые зависят от состава сырья и технологии производства.
2.1.2. Общая характеристика СМ по наиболее распространенному сырью для изготовления (полиамид, полиэфир и полипропилен) приведена в табл.2.1.
Таблица 2.1
┌────────────────────────────┬──────────────────────────────────────────┐
│ Показатели │ Сырье │
│ ├────────────────┬────────────┬────────────┤
│ │ Полиэфир │ Пилиамид │Полипропилен│
├────────────────────────────┼────────────────┼────────────┼────────────┤
│Водостойкость │Хорошая │Снижение │Хорошая │
│ │ │прочности на│ │
│ │ │величину до│ │
│ │ │30% при│ │
│ │ │увлажнении │ │
│ │ │ │ │
│Биостойкость │ " │Хорошая │ " │
│ │ │ │ │
│Стойкость к действию│Снижение │Снижение │ " │
│кислотных и щелочных сред,│прочности в│прочности │ │
│возможных в условиях│щелочной среде│при рН среды│ │
│эксплуатации концентраций │(гидроокись │менее 5,5 │ │
│ │кальция) │ │ │
│ │ │ │ │
│Светостойкость │Хорошая │Плохая │Плохая │
│ │ │ │ │
│Механические свойства│Хорошие │Хорошие │Низкая │
│волокон │ │ │длительная │
│ │ │ │прочность │
└────────────────────────────┴────────────────┴────────────┴────────────┘
Предпочтительным видом сырья для изготовления СМ дорожного назначения является полиэфир. Следует ограничивать применение полиамидных СМ в кислотных средах (рН<5,5), полипропиленовых - в условиях длительного действия значительной по величине нагрузки, полиэфирных - на контакте со слоями, содержащими известь, цемент.
2.1.3. Для изготовления СМ дорожного назначения может применяться вторичное сырье, в том числе содержащее несинтетические компоненты, при условии соответствия вырабатываемых на их основе рулонных материалов требованиям п.2.2.
2.1.4. По технологии производства СМ разделяют на тканые и нетканые. Тканые СМ имеют регулярную структуру, повышенную прочность, высокий модуль упругости, но не обладают достаточной водопроницаемостью в плоскости полотна. Такие материалы целесообразно применять в случаях, когда прослойки СМ должны выполнять функции армирования, защиты, но не дренирования.
2.1.5. Свойства нетканых СМ, представляющих собой хаотичное переплетение коротких или длинных волокон, зависят от способа упрочнения (соединения волокон). Нетканые СМ упрочняют механическим, термическим или химическим способами.
Механические упрочненные (иглопробивные) нетканые синтетические материалы (типа дорнит) отличаются достаточной прочностью, высокой деформативностью, защитными свойствами, водопроницаемостью в плоскости полотна и направлении, ей нормальном. Их основные функции - дренирование и защита, в отдельных случаях при возникновении больших деформаций - армирование (например, при укладке в основание тонкой насыпи временной дороги). Термически упрочненные нетканые СМ имеют небольшую деформативность, применимы в качестве фильтров. При химическом упрочнении (склеивании) свойства получаемых полотен определяются видом связующего. Обычно такие материалы подвержены быстрому старению в условиях эксплуатации и применимы как временные элементы дорожных конструкций.
2.2. Требования к рулонным синтетическим материалам
2.2.1. Синтетические материалы должны поставляться, как правило, в рулонах массой до 80 кг, предпочтительно с длиной полотна не менее 40 м и шириной не менее 1,5 м. Исключение могут составить синтетических материалы, применяемые в дренажных конструкциях или для укрепления обочин. Рулоны необходимо транспортировать и хранить в закрытой светонепроницаемой упаковке.
2.2.2. СМ не должны иметь разрывов, вырывов и других нарушений сплошности. Максимальные отклонения от нормируемых значений по однородности (плотность и толщина), ровности кромок, ширине полотна не должны превышать 5% (не более 5 см по ширине) в сторону уменьшения от среднего значения.
2.2.3. Вид исходного сырья и структура СМ по возможности должны обеспечивать соединение отдельных полотен механическим, тепловым или другим технологически простым способом, в том числе и непосредственно на месте производства работ.
2.2.4. CM должны обладать стойкостью к воздействию воды, химически и биологически активных сред, температуры (в диапазоне - 30 - +40°С), солнечного света при его действии в течение 10 ч. Под стойкостью понимается сохранение свойств СМ во времени или их снижение до величин, обеспечивающих работоспособность конструкции на заданные сроки эксплуатации. При отсутствии данных изменение прочности СМ в процессе эксплуатации за период Т (лет) в средних грунтовых условиях может быть ориентировочно оценено путем умножения начального ее значения на поправочный коэффициент, принимаемый по табл.1 приложения 2 или рассчитываемый по формуле
1
K = ─────────, (2.1)
в
а Т + 1
где
а, в - параметры, зависящие от вида сырья СМ (при изготовления СМ на
основе полиэфира и полипропилена а = 0,09, в=0,5; полиамида
а = 0,4, в = 1).
2.2.5. Применяемые при строительстве и ремонте дорог СМ должны отвечать требованиям по следующим основным свойствам:
предел прочности на растяжение R_p;
условный модуль деформации (упругости) при растяжении Е_д(см) (Е_см);
общее относительное удлинение при разрыве эпсилон_о;
сопротивляемость местным повреждениям;
коэффициент фильтрации К_ф;
фильтрующая способность;
стойкость к агрессивным воздействиям;
сопротивление сдвигу на контакте с грунтом.
2.2.6. При разработке и предварительном выборе новых видов СМ за основу могут быть взяты показатели их свойств, приведенные в табл.2.2. Окончательный выбор СМ для данной области применения осуществляется с помощью расчетов, приведенных в соответствующих пунктах Указаний.
Таблица 2.2
┌──────┬─────────────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│N п/п │ Область применения, │ Показатели (по п.2.2.5) │
│ │ функциональное назначение │ │
│ │ ├───────────┬───────────┬───────────┬────────────┬─────────── ┤
│ │ │R_p, Н/см, │эпсилон_о, │ Е_д(см) х │Е_см, Н/см, │К_ф, м/сут,│
│ │ │ не менее │ % │Н/см, Н/см,│ не менее │ не менее │
│ │ │ │ │ не менее │ │ │
├──────┼─────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼────────────┼────────────┤
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │
├──────┼─────────────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼────────────┼────────────┤
│ 1 │Активная зона земляного│ │ │ │ │ │
│ │полотна, нижние слои дорожных│ │ │ │ │ │
│ │одежд дороги с покрытиями: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ А │усовершенствованными: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │армирование (пп.2.3.2, 3.2.2)│ 50 │ <30* │ 350 │ 450 │ - │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │дренирование (пп.5.1.5,│ 40 │ <70* │ 70* │ 100* │ 100 │
│ │5.2.5) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │защита (пп.2.3.2, 3.1.8,│ 50 │ <70* │ 150 │ 200 │ 20* │
│ │3.2.3, 5.2.5) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ Б │переходными и низшими: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │армирование (пп.2.3.2, 3.2.2)│ 50 │ <50* │ 250 │ 350 │ - │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │защита (пп.2.3.2, 3.1.8,│ 50 │ <70* │ 100 │ 150 │ 20* │
│ │3.2.3, 5.2.5) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 2 │Обочины: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │армирование и защита│ 50 │ <70* │ 250 │ 350 │ - │
│ │(пп.2.3.2, 3.2.2, 3.2.3) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │дренирование и защита│ 40 │ <70* │ 100* │ 150* │ 40 │
│ │(пп.2.3.2, 3.2.3, 5.1.5,│ │ │ │ │ │
│ │5.2.5) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 3 │Слабые основания насыпей: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │армирование и защита│ 70 │ <50 │ 150 │ - │ 20* │
│ │(обеспечение устойчивости│ │ │ │ │ │
│ │основания и откосов,│ │ │ │ │ │
│ │пп.3.2.8, 3.2.9) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │дренирование и защита│ 50 │ 70-120 │ 70* │ - │ 100 │
│ │(ускорение консолидации│ │ │ │ │ │
│ │основания, п.3.1.11) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 4 │Откосы: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │армирование (обеспечение│ 100 │ <50 │ 300 │ 400 │ - │
│ │общей устойчивости, п.4.2.4) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │защита │ 30 │ >30* │ - │ - │ 20* │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 5 │Земляное полотно из грунтов│ │ │ │ │ │
│ │повышенной влажности: │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │дренирование (п.5.1.3) │ 30 │ 60-120* │ 70* │ 100* │ 100 │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │защита (п.5.1.2) │ 30 │ 70* │ 100* │ 150* │ 20 │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 6 │Траншейный дренаж, защита и│ 30 │ >30* │ - │ - │ 50 │
│ │дренирование (п.5.2.5) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ 7 │Временные дороги на слабых│ 60 │ 70-120* │ 100 │ - │ 40 │
│ │основаниях, армирование и│ │ │ │ │ │
│ │защита (п.3.2.10) │ │ │ │ │ │
└──────┴─────────────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴────────────┴────────────┘</50></50>
|
