• Сегодня: Пятница, Сентябрь 20, 2019

Применение технологии Терре Арме при строительстве дорог: опыт применения в мире и в России

Применение технологии Терре Арме при строительстве дорог: опыт применения в мире и в России

Аннотация

В условиях пересеченной местности и тесной городской застройки конструкции из механически стабилизированных и модифицированных грунтов являются передовым решением при строительстве мостов, автомагистралей и железных дорог, а также при устройстве территорий промышленных объектов. Эта технология, разработанная компанией Терре Арме (Terre Armеe), основана на свойствах уплотненной насыпи, армированной геосинтетическими лентами, которые соединены с облицовочными панелями. В статье рассматриваются основные этапы процесса монтажа, инженерные характеристики отдельных элементов конструкции и приводятся примеры успешной реализованных проектов, в том числе при подготовке к Зимней Олимпиаде в Сочи.


Строительство сооружений из механически стабилизированных и модифицированных грунтов (или армированных насыпей «обжатого» профиля) является одной из передовых технологий в области транспортного и гражданского строительства. На сегодняшний день эта технология уже успешно примененяется при строительстве дорог, подпорных стен, мостов и успешно развивается дальше.

Если говорить более конкретно, то технология применяется при строительстве:

  1. мостов, автомагистралей и дорог;
  2. железных дорог;
  3. водных заграждений и дамб;
  4. защитных ограждений;
  5. общественных зданий и сооружений;
  6. сборных конструкций и сходов и пр.

Также она может быть применена при обустройстве территории промышленных объектов.

Технология разработана компанией Терре Арме (Terre Armеe) и находится на стыке геотехники и строительства. Она основана на сочетании свойств уплотненной насыпи, армированной геосинтетическими лентами (арматурой), которые соединены с облицовочными панелями. Панели могут быть сетчатыми и бетонными. Сетчатая облицовка применяется тогда, когда необходимо обеспечить интенсивное дренирование и на промышленных объектах.

Сборные бетонные панели используются одновременно для облицовки, укрепления стенки и предотвращения эрозии грунтового массива обратной засыпки и обеспечивают законченный и привлекательный, вид всей конструкции.

Схема укрепления грунта при строительстве дороги
Схема укрепления грунта при строительстве дороги

Грунты, заполняющие застенное пространство, могут быть дополнительно армированы геосеткой или геотекстилем. Заполнитель варьируется в зависимости от дренирующих и прочностных характеристик дорожного полотна.

Общий вид полимерного армирующего элемента
Общий вид полимерного армирующего элемента

При необходимости в условиях крутых верховых откосов, где длины анкерной арматуры недостаточно, для работы в условиях трения арматура крепится к грунтовым анкерам, заделанным в откос.

Облицовочные панели притягиваются к полотну дороги или откосу регулярными тягами, расположенными по всей высоте и длине сооружения. Тяги крепятся к анкерным точкам с обратной стороны панели. В случае использования геосинтетической арматуры, её анкеровка в панели осуществляется через фирменное запатентованное соединение ГеоМега (GeoMega) методом протягивания через соединение с последующим обратным выпуском тяги (арматуры). Это позволяет исключить контакт геосинтетической арматуры с бетоном внутри облицовочной панели. Тяги изготавливаются из прочных материалов, стойких к коррозии (гальванизированная сталь или полимеры).

Внешний вид панелей
Внешний вид панелей

Варианты армирующих элементов:

  • полоса;
  • Полоса Терре Арме
  • армирующая тяга;
  • Армирующая тяга Терре Арме
  • решетка из гальванизированной стали
  • Решетка из гальванизированной стали Терре Арме

Уплотненная обратная засыпка обжимает тяги со значительным трением, которое обеспечивает их прочную заделку в теле насыпи или откосе склона. Это позволяет распределять удерживающие усилия по всей высоте сооружения и выдерживать значительные динамические и статические нагрузки.

Важным преимуществом является также то, что требования к составу и качеству грунта обратной засыпки остаются одинаковыми по всему объему насыпи.

Установка Терре Арме

Поскольку нагрузки на различных участках стен неоднородны, панели могут изготавливаться с разным количеством анкерных точек. Сами панели также могут иметь разную прочность за счет внутреннего армирования. При этом внешний вид панелей остается одинаковым. Использование разных типов плит и тяг позволяет решить любые вопросы, связанные с локальной прочностью на различных участках стены. Такая оптимизация и адаптация каждого элемента системы является основой «инженерной системы».

Конструкция, материал и способ установки панелей гарантируют отвод дренажных вод по всей высоте стенки по специальным каналам в торцах панели, которые обеспечивают выход застенной воды наружу и стекание воды к основанию стенки без образования потеков на поверхности плит, что очень важно для стен с большой поверхностью. Кроме того, размеры и сечение каналов позволяют компенсировать расширение воды при замерзании без воздействия на саму панель. Стандартные решения предусматривают также продольный дренаж застенного пространства.

Панели в основном поднимаются при помощи мини-экскаватора или колесного погрузчика, который имеется на площадке. Вес панелей легко это позволяет.

Колесный погрузчик устанавливает панель
Колесный погрузчик устанавливает панель

К преимуществам технологии Terre Armee относится следующее:

  1. сокращение стоимости и сроков при высоком качестве строительства за счет использования:
    • элементов заводского изготовления;
    • доступной дорожной техники;
    • местных грунтов.
  2. надежность конструкций в условиях сейсмической активности, подтопления и вечной мерзлоты;
  3. возможность применять решения с вертикальными откосами в условиях тесной городской застройки;
  4. универсальные решения для мостов, насыпей, подпорных стен и водопропусков;
  5. отличные декоративные свойства и разнообразие фасадных элементов;
  6. простой демонтаж, повторное использование элементов, рекультивация земель.

Технология армированного грунта может быть применена как выгодная альтернатива стенам из монолитного железобетона, стенам из сборных элементов > 4 м, технологиям укрепления грунта геотекстилем (Tensar и Textomur); габионам.

Примеры применения технологии Терре Арме при строительстве дорог

Дорога 910 – путепровод на обходе г. Фолькемон, Франция

Тип облицовки – TerraTrel
Общая длина – 982 метра
Максимальная высота – 8,72 метра
Площадь поверхности – 3885 м3
Сроки строительства – 2002-2003 годы

КОМПЛЕКС БЕРЕГОВЫХ ПОДПОРНЫХ СТЕНОК НА УЧАСТКЕ СОВМЕЩЕННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ И ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ АДЛЕР — «АЛЬПИКА- СЕРВИС», РОССИЯ

Дорога A75 – Лодев. Подпорные стены в районе скал Сумон, Франция

Тип облицовки – TerraClass
Общая длина – 362 метра
Максимальная высота – 35 метров
Площадь поверхности – 9050 м3
Сроки строительства –2003 год

Дорога A75 – Лодев. Подпорные стены в районе скал Сумон, Франция

Комплекс береговых подпорных стенок на участке совмещенной автомобильной и железной дороги «Адлер – «Альпика-Сервис», Россия

Тип облицовки – TerraClass
Общая длина – 418 метра
Максимальная высота – 12 метров
Площадь поверхности – 4700 м2
Сроки строительства – 2012-2013 годы

Комплекс береговых подпорных стенок на участке совмещенной автомобильной и железной дороги «Адлер – «Альпика-Сервис», Россия

Поскольку это один из первых проектов в России, расскажем о нем более подробно.

Проект выполнен в рамках проектирования и строительства совмещенной автомобильной и железной дороги «Адлер – Горноклиматический курорт «Альпика-Сервис».

На данном участке железная дорога идет вдоль реки Мзымта (практически над рекой), а автомобильная дорога должна пройти вплотную к береговому откосу реки, т.е. зажата между ж/д эстакадой и склоном. Кроме того, дорогу пересекают два мощных водотока. Также к трассе примыкает оползневой склон и ранее построенный тоннель.

Типовые решения, предусматривающие подрезку склона, в данном случае использовать невозможно, так как это может привести к разрушению действующего тоннеля. В такой ситуации необходимо использовать технологии, не требующие подрезки склона.

При выборе решения, кроме Terre Armee, рассматривалось еще несколько вариантов: эстакада и подпорная стенка на буронабивных сваях в два яруса. После тщательного сравнения была выбрана технология Terre Armee. Вот основные аргументы:

1. Конструкция прислонена к склону и выполняет функцию дополнительного подпора.
2. Грунтовой массив армируется в объеме и сразу облицовывается декоративными панелями.
3. Простое сопряжение с водопропускными сооружениями (трубами).
4. Прочность / предварительное натяжение:
a. Прочность на разрыв у ленты нормирована на ее единичное сечение, натяжение производится на каждой ленте независимо и в любом направлении. Это особенно важно в том случае, если поверхность стенки имеет изгибы, и необходимо обеспечить равномерное натяжение лент по всей длине.
b. Гарантированное предварительное натяжение отдельных лент для обеспечения правильной работы всей конструкции даже без заполнения грунтом тыльной части на всю высоту (за счет массы панели). При этом отсутствует смещение (затягивание) блоков внутрь насыпи.
c. Прочность соединения с плитой у ленты во много раз выше, чем у альтернативных вариантов. Анкеровка выполняется для каждой плиты в нескольких местах. Это позволяет исключить локальную потерю прочности.
d. Вероятность повреждения ленты при монтаже (укладке и трамбовании) намного ниже, чем у других вариантов из-за их большего сечения и защищенности.
e. Конструкция армирующей ленты имеет двойную структуру, где прочный линейный элемент (ПП) дополнительно защищен слоем инертного и химически стойкого материала (ПНД), которому дополнительно приданы свойства повышенного трения в грунте.
5. Скорость/производительность монтажа/стоимость материалов:
a. Скорость монтажа стеновых панелей звеном 3 человека (2 на монтаже и 1 на лентах) с использованием 1 экскаватора или крана составляет около 30 штук в смену, т.е. более 65 м2 стены. Это дает объем засыпки 650 м3 при ширине насыпи 10 м. Согласно расчетам скорость монтажа подпорной стены по технологии Terre Armee оказалась примерно в 5 раз выше, чем у альтернативного варианта.
b. Трудозатраты на погрузку-разгрузку 1 панели звеном из 3 человек (2 стропальщика и 1 оператор крана/экскаватора) составляют 0,6 человеко-часа. Итого на 30 штук панелей в смену приходится18 человеко-часов. Альтернативный вариант обходился в 6 раз дороже.
c. Совокупные затраты на возведение 1 м2. стены глубиной армирования 8 м оказались ниже альтернативного варианта примерно на 37%. При этом у Terre Armee отсутствовали дополнительные трудозатраты на перегрузки.
6. Сопротивление неоднородным нагрузкам по высоте стенки:
При одинаковых внешних размерах стеновые панели имеют модификации с разным количеством анкерных точек и разной прочностью панелей за счет внутреннего армирования. Это позволяет комбинировать разную плотность анкеровки, ленты и панели различной прочности в зависимости от нагрузок. При этом требования к составу и качеству грунта обратной засыпки остаются одинаковыми и менее жесткими по всему объему насыпи. Использование разных типов плит и лент позволяет решить любые вопросы, связанные с локальной прочностью на различных участках стены. Внешний же вид плит остается одинаковым.
7. Дренажные свойства:
Конструкция, материал и способ установки панелей гарантируют отвод дренажных вод по всей высоте стенки по специальным каналам в торцах панели, которые обеспечивают выход застенной воды наружу и стекание воды к основанию стенки без образования потеков на поверхности плит, что очень важно для эстетического вида стен с большой поверхностью. Кроме того, размеры и сечение каналов позволяют компенсировать расширение воды при замерзании без воздействия на саму панель.
8. Долговечность и стойкость к агрессии:
a. Материалы сертифицированы по европейским нормам и стандартам (CEN). Качество и происхождение всех материалов контролируется на всех стадиях до установки в конструкцию.
b. Комбинированная структура ленты имеет более высокую стойкость, в том числе против окисления и других химических воздействий за счет меньшей поверхности, большего сечения и защитного слоя. Долговечность анкерных лент и узлов соединения с панелью имеют гарантированный срок службы 120 лет с учетом процессов деструкции полимеров.

Предложенное решение в виде подпорных стенок из армированных насыпей работает как контрбанкет и защищает автомобильную дорогу от оползневых явлений. В силу своей конструкции стенка возводится тремя ярусами. Подпорные стенки пропускают два водотока, пересекающих дорогу. Для защиты от обвально-скальных явлений по склону установлены сетчатые заграждения.

Таким образом, в проекте совмещены функции подпора оползневого склона, эффективный водопропуск и дренирование склоновых вод. Решение позволяет обеспечить необходимое планово-высотное положение автодороги в сочетании с крутым (вертикальным) низовым откосом.

Монтаж осуществлялся с помощью манипулятора либо фронтальным погрузчиком (вес панелей – около 300 кг).

Качество и происхождение всех материалов контролировалось на всех стадиях, вплоть до их установки в конструкцию.

Необходимо отметить, что производство элементов заводского изготовления, технология возведения, подбор и применение приборов и датчиков контроля качества при строительстве и последующем мониторинге полностью адаптированы к российским требованиям.

Для мониторинга состояния подпорной стенки в тело насыпи были заложены оптоволоконные датчики, вплетенные в геотекстильную ткань. Датчики позволяют одновременно измерять температуру и пространственные перемещения. Температурные изменения позволяют судить о появлении протечек, которые могут приводить к эрозии почв. С помощью измерения пространственных перемещений обнаруживаются первые этапы сдвижения почвы, ее осадка или обрушение. Одновременное определение мест изменения температуры при протечках и измерение сдвижения почвы увеличивают вероятность получения первых признаков опасности.

Следует также добавить, что выполнять возведение подпорных стенок Terre Armee могут даже небольшие дорожно-строительные организации, поскольку установка панелей очень проста и не требует применения дорогостоящей техники. А производство всех комплектующих локализовано и хорошо поддается импортозамещению.

Тимур Кудакаев

Генеральный директор
ООО «Алькомп-Европа»