Геотекстилът в пътното строителство

Когато пътните настилки пропадат, в платната се образуват коловози или по повърхността се задържа вода, вината обикновено се търси в суровия климат или натоварения трафик. Истината е, че тези проблеми основно се дължат на некачествено изпълнение и могат да се избегнат с използване на геотекстили. На това и другите приложения на този перспективен строителен материал е посветена настоящата статия.

При изграждане на пътища и настилки немалко внимание трябва да се обърне и на основата и връзката на конструкцията с лежащите под нея земни пластове. Недобре подготвената основа сляга неравномерно след размръзването, което довежда до напукани настилки, неравности и разместени тротоарни плочки. Затова е важно земната основа да е укрепена, заздравена и да се създават добри условия за отводняване. Това може да стане чрез полагане на геотекстилен слой под съоръжението.

Геотекстил
Геотекстилите са пропускливи технически плоскостни текстилни синтетични материали, които, използвани в комбинация с почва, помагат за по-доброто сепариране на слоевете и филтриране на почвените води, като същевременно могат да заздравяват, предпазват или отводняват. Те ускоряват движението на водата и забавят движението на почвата в геоложкия пласт, като така способстват за заздравяването му. Поради многообразието от полезни за строителството функции, геотекстилът намира и широко приложение в строителното инженерство – пътища, аеродруми, железопътни линии, подпорни конструкции, резервоари, водохранилища, тунели, язовирни стени, канали и съоръжения за брегова защита.

Генерално геотекстилите могат да се разделят на тъкани и нетъкани, като тъканите могат да бъдат еднонишкови и многонишкови, а нетъканите - иглонабити или термофиксирани. Чрез тези процеси се постига много компактна тънка триизмерна структура, с висока якост и добри дренажни свойства Технологията на производство определя до голяма степен качествата на материала и съответно сферата му на приложение.

Основните функции и на двата вида мембрани са разделителна, стабилизираща, филтрираща, защитна и заздравителна, но в зависимост от почвените условия трябва да се избере най-подходящият геотекстил. За временно армиране на твърди почви, например, се предпочита тъканият, докато, при необходимост от по-добра химична и биологична устойчивост, следва да се използва нетъкан.

Практиката е доказала, че най-подходящите материали за производство на геотекстили са синтетичните полимери – полипропилен, полиетилен, полиестер и полиамид. Трудно може да се говори за “идеален” геотекстил, но когато става въпрос за якост или еластичен модул, най-добри показатели има полиестерът. За сметка на това, устойчивостта на биоагенти и алкални съединения при него е най-малка, в сравнение с другите три вида.

Функции на геотекстила
Геотекстилите са проектирани, за да разделят различни почвени слоеве, като по този начин се подобрява стабилността, носещата и дренажната способност на земния масив. Ако е поставен между почвени слоеве с различни фракции, той създава бариера и възпрепятства смесването на почвените частици. Когато разделяните слоеве са пръст и чакъл, както е в традиционното пътно строителство, разделянето, осъществено от геотекстила, помага на чакъла да запази положението и изчислителната си носеща способност през целия експлоатационен живот. Здравата основа на пътното съоръжение означава по-здрава настилка, защото напукването и компроментирането на асфалтовия или асфалтобетонния слой се дължи основно на изменение на състоянието на почвените слоеве. Освен че гарантира по-бързи пътища, геотекстилът спомага за отличното дрениране, понеже не позволява дребните почвени частици да запълват празнините между чакълените зърна.

Най-важните критерии за избор на геотекстил за разделяне на почвени слоеве са здравината и пропускливостта. Разделителната мембрана трябва да позволява движение на водата между разделените пластове, като поддържа скоростта й равна или малко по-голяма от тази в съседните почвени пластове. Затова трябва да е съобразена с минималния размер на почвените частици, за да не се създадат рискове от запушване и затлачване.

Характеристики на геотекстила
Освен якостните характеристики, геотекстилите трябва да имат и значителна устойчивост на пробиване и устойчивост на ултравиолетови лъчи. Това гарантира здравина и запазване на проектното положение по време на полагането и изграждането на съоръжението. А когато те са осигурени, животът на конструкцията е гарантиран, стига геотекстилът да има добра химическа стабилност и устойчивост на гниене.

Друга важна функция на геотекстилите е филтрирането – тяхната структура задържа фините почвени частици, но позволява свободно преминаване на водата. Така се предотвратява изнасянето на почвени частици от бързи напорни води.

При съвместна употреба на хидроизолационни мембрани и геотекстили, последните помагат за запазване на целостта на мембраните, като ги предпазват от корени и остри камъни. По този начин се гарантира сигурност на фундамента на сградата или съоръжението от проникване на вода.

Геотекстилът има и много добра заздравяваща функция – чрез поставянето му може да се увеличи носещата способност на почвата. Например, когато е поставен върху пясък, той спомага за равномерно разпределение на напрежението и намалява вероятността за образуване на коловози. Това тяхно свойство е от особена полза за пътностроителния сектор, защото, когато почвата под пътното съоръжение е тинеста или с високо водно съдържание, тя често е с недостатъчна носеща способност.

Геотекстилът държи конструктивните слоеве от долното строене разделени от земната основа и същевременно преразпределя напрежението, позволявайки сигурност и здравина на пътната настилка при обичайното динамично натоварване от превозни средства.

Възможности за приложение
Гетекстилът може да се използва при изграждането на различни обекти на промишленото, гражданското и инфраструктурното строителство. Както беше споменато, при изграждането на пътища те осигуряват здравина на основата, независимо от вида на почвата. Така настилките постигат по-дълъг живот и разходите за поддръжката им намаляват драстично. Предотвратяват се проблемите с пропадане на настилката и нуждата от ремонтни дейности, нарушаване на ритъма на движението и всички други съпътстващи неприятности.

В тази връзка, и при ремонтни дейности в пътни участъци, след необходимата обосновка, може да се постави разделителен слой от геотекстил, за да се предотвратят бъдещи нарушения на настилката. Освен пътните настилки, железопътните също страдат от проблеми с основата. А запазването на геометрията на долното и съответно горното строене е решаващо за ефикасното им използване. Това важи с най-голяма сила за високоскоростните железници, при които дори най-малката неравност води до нарушаване на транспортния ритъм и бързо влошаване на състоянието на релсите и машината.

С използване на геотекстили се постига двоен ефект – едновременно с разделянето и заздравяването на основата се постига и странично отводняване на конструктивните слоеве. Чрез нетъкани текстили, под основата на съоръжението се гарантира понасяне на товарите, за които то е проектирано. Високоякостните тъкани текстили, от своя страна, могат да се използват за подсилване на слаби почвени основи, като с тяхна помощ се намалява количеството на необходимия насип.

Друго много интересно приложение на геотекстилите е при подпорни стени. Използването на този модерен материал намалява почти наполовина разходите по построяване на стената. Освен това, чрез тях се улеснява конструирането и построяването, защото необходимият труд е значително по-малко. Подобна употреба имат геотекстилите и при насипи, диги и др. Алтернативен материал за изпълнението на такива предпазни съоръжения са геосинтетичните материали, но в повечето случаи този вариант излиза по-скъп.

Повърхностните дренажи също са част от сферата на приложение на геотекстилите. Геотекстилите се използват за отводняване на автомобилни и жп пътища, хвостохранилища, сметища, жилищни и стопански обекти. Водата или газовете се отвеждат през порите на материала във вертикално и хоризонтално направление. Те заместват, изцяло или частично, хоризонталните или вертикални дренажни слоеве, изпълнени с инертни фракции. В сравнение с последните, те предлагат предимствата на еднородния и напрекъснат филтър, за изграждането им са необходими по-малко изкопни дейности, конструкцията е опростена, което води неизменно и до по-малки материални разходи. За дрениране на стабилни, едрозърнести почви с еднакъв успех се използват и тъканите, и нетъканите геотекстили.

Предотвратяването на разрушителното действие на течащите води също може да стане с използване на геотекстили. Приложенията включват отводнителни канали, брегови линии и системи за защита на подпори и устои на мостове от ерозия. Без геотекстилния филтър, движещата се вода разрушава земната основа и може да подкопае носещите елементи на съоръжението. За избора на най-подходящ материал за защита от ерозия, трябва да се вземат предвид изискванията за достатъчна носимоспособност, пропускливост, устойчивост на дълготрайно действие на течаща вода, химическа стабилност и устойчивост на гниене.

Полагане на геотекстил
Преди полагането на геотекстила, земната основа трябва да е добре почистена от всякакви остри предмети, клони и строителни отпадъци. Почвената повърхност се изравнява, за да се създадат необходимите условия за водоотвеждане. Когато основата е готова, геотекстилът се разстила върху нея, като при необходимост се прикрепя с дюбели, камъни и др. Върху така поставения геотекстил се изсипва чакълът или съответният алтернативен повърхностен слой, кoйто обикновено се разтоварва директно от самосвала и се разстила върху готовата повърхност.

Специално внимание трябва да се обърне на уплътняването на чакъла. Геотекстилът е достатъчно здрав, за да понесе движението на тежката техника отгоре си, но под натиска на гумата, самата тъкан може да се нагъне.

Когато се налага препокриване на слоевете геотекстил, то трябва да бъде минимум 30cm. За да се осигури това разстояние, след полагане на чакъла или какъвто друг повърхностен материал е избран, се препоръчва да се изпълни припокриване от минимум 60cm.