Наиболее слабым, неорганизованным и несистематизированным звеном в море существующих геосинтетических материалов, конструкций и технологий на их основе является нормативно-техническая база, которая весьма медленно создаётся для условий отечественного дорожного строительства.

Вместе с тем, хотя в настоящее время есть все необходимые предпосылки для её создания, анализ функционирования зарубежных норм показывает, что такие нормы, правила, требования, рекомендации по применению и использованию в строительстве геосинтетических материалов различного назначения очень тесно корреспондируются с существующими во всех странах мира нормативными базами для отдельных отраслей строительства и, более того, с аналогичными структурами в каждой из них, что не характерно для России.

В связи с указанным, разработка и создание нормативной базы в области рассматриваемых материалов должна в известной степени ускорить процесс гармонизации общих норм, в частности, для дорожного строительства.

В зарубежных странах, странах Объединённой Европы в настоящее время осуществляется разработка единой нормативной базы, включая и требования, и правила применения геосинтетических материалов в грунтовых и других средах из известных строительных материалов.

Еврокод (так будут называться будущие нормы стран ЕС), как правило, разрабатываются общественными комитетами путём сопоставления, анализа и гармонизации уже существующих норм таких стран, как Германия, Франция, Великобритания. При этом за основу приняты немецкие «Дины» и ряд положений Британского стандарта. В связи с этим в рамках будущих европейских норм ниже рассмотрены некоторые требования этих норм. Кроме того, имеются также американские нормы.

Например, на первой Международной конференции Объединенной Европы по геосинтетике и геопластике США представили 40 стандартов, в основном, направленных на методы испытаний. Эти стандарты касаются сплошных геотекстилей и геомембран. Из их числа можно отметить следующие, которые характерны для общих принципов стандартизации методов испытаний, принятых в США, по определению:

• биологического засорения геотекстильных материалов в системе «грунт - геотекстильный материал в качестве фильтра»;
• потенциала кольматации систем «геотекстильный материал - грунт» по отношению к гидравлическим градиентам;
• фильтрующей способности и средней скорости потока в геотекстильном материале, применяемом в качестве противозаиливающей завесы для грунта с конкретного участка строительства;
• номинальной толщины геотекстилей под нормальной статической нагрузкой;
• относительного коэффициента фильтрации системы «грунт - геотекстильный материал»;
• модуля деформации полиэтиленовой геомембраны при нагрузке, соответствующей 2 %-ной деформации;
• характеристик неустановившейся ползучести при растяжении для геосинтетиков;
• коэффициента трения на границе раздела сред «грунт - геосинтетика» или «геосинтетика - геосинтетика» методом чистого сдвига;
• а также проведение полевых испытаний геосинтетики.
Как видно из приведенной выборки, американские стандарты имеют широкий диапазон, касающийся именно методов испытаний сплошных геотекстильных материалов, а также геомембран, широко применяемых за рубежом.

Немецкие правила более дифференцированы, с точки зрения рассмотрения различных аспектов регламентации при использовании геосинтетических материалов. Они включают полный спектр, начиная от технических характеристик геосинтетических материалов, областей их применения, указаний по расчёту требуемых параметров, методов проверки и испытаний, указаний по выбору и по оформлению договора поставки. В данной обзорной информации рассматриваются только некоторые их них в связи с ограниченностью его объёма.
В разделе проверки и испытаний уже в общих положениях отмечается, что испытуемые и проверяемые параметры геосинтетических материалов должны быть представлены средними величинами, стандартным отклонением и коэффициентом вариации. При количестве проб менее 5 их индивидуальные значения должны быть приведены полностью. Проверяются следующие механические характеристики.

Масса на единицу площади (удельная плотность, г/см2). Пробная величина 100 см2, пробный формат - окружность или квадрат, количество проб - 10.

Номинальная прочность при растяжении. Ширина пробы 200 мм, свободная длина натяжения 100 мм, скорость деформации 50 мм/мин. Количество проб по 10 вдоль и поперёк.

Для всех геосеток дополнительно действуют следующие требования: образцы в разрывной машине зажимаются, как минимум, тремя перемычками. Ширина пробы - максимум 200 мм. При этом рекомендуется, чтобы, как минимум, один ряд узлов с поперечными перемычками располагался между зажимами. При проверке отдельных полос или ровингов их количество увеличивается на 10. Прочность узлов геосеток определяется десятью пробами в каждом направлении. Поперечные перемычки зажимаются таким образом, чтобы узлы оставались свободными до образования поперечных рёбер.

Проверка прошивки (сшивки) и других видов механических соединений. Такая проверка связана с определением номинальной и длительной прочности соединяемых поверхностей геосинтетических материалов.

Свойства усталости (деформация и длительная прочность). Перед выполнением испытаний устанавливаются степени нагрузки от краткосрочной (номинальной) прочности, например, 80, 60, 40, 20 %. Кривую «деформация - нагрузка» необходимо при этом начертить для каждого испытания до 5 лет или до полной потери прочности.

Особое значение приобретают испытания геосинтетических материалов для оценки несущей способности и технологических свойств. В немецкой системе норм к ним относятся следующие.

Определение силы продавливания материала специальным цилиндром. Пробы отбираются в двух плоскостях (вдоль и поперёк), количество проб - не менее 5 для каждого направления. Натяжение при испытании пробы - круговое, диаметр 150 мм, интенсивность подачи нагрузки 60±10 мм/мин. Кроме силы продавливания цилиндром, измеряются также свободный ход подачи штампа (цилиндра) до возникновения реакции материала и силы продавливания.

Реакция на нагрузку падения конуса (пирамиды) на пробу геосинтетического материала. Нагрузка представляет собой трехгранную пирамиду с равными углами, массой 2500 г; высота падения - 500 мм; натяжение пробы материала - круговое, диаметр 150 мм. Основанием пробы служит смесь глицерина и бетонита в соотношении 45:55. Количество испытываемых проб - 10. Для каждого испытания необходимо зафиксировать: максимальную глубину проникания пирамиды, максимальную реакцию (силу) с материалом и без него, остаточную прочность при продавливании.

Повреждения при укладке. Предполагается некоторое моделирование условий строительства. Исследуемая искусственная площадка должна состоять из нижнего уплотнённого слоя грунта или грунта естественного основания. Геосинтетический материал, предусмотренный для дальнейшего строительства, укладывается на подготовленный грунт и засыпается либо грунтом с проектной гранулометрией, либо дроблёным известняком размером 0-45 мм. Толщина этого слоя должна быть не менее 25 см или не менее требуемой толщины слоя для исследуемой технологии. После укладки крупнообломочного материала поверх геосинтетического, распределения и уплотнения последний извлекается из конструкции и проверяется. Минимальная величина пробы 1 м2. Перед последующими испытаниями описывается картина повреждений: количество дыр и проколов на 1 м2. Повреждения следует классифицировать по величине, форме и другим возможным видам. В лаборатории определяются остаточная прочность по силе продавливания цилиндрическим штампом или при растяжении в разрывной машине, а также степень изменения номинальной прочности при растяжении. Указанные показатели заносятся в лабораторный журнал в процентах к кратковременной прочности или несущей способности геосинтетического материала.

Испытание на выдёргивание геосинтетического материала из грунтовой среды. Для этого используются сдвиговые каретки размером 300300 мм, геосинтетический материал (продукт) при двустороннем контакте с грунтом; ступенчатое приложение нагрузки в диапазоне от 10 до 200 кПа. Испытание осуществляется в стандартизированном грунте.

В процессе опыта строится диаграмма зависимости сдвиговой нагрузки при заданном напряжении от деформации. Определяется также сила выдёргивания.

Весьма существенными являются требования к определению гидравлических характеристик геосинтетических материалов, к которым относятся: эффективный диаметр пор (О90W, мм), водопроницаемость сквозь геосинтетическую поверхность (Кv, м/с), в том числе и в горизонтальной плоскости.
Кроме номенклатуры и требований к испытаниям, в немецких нормах содержатся указания по выбору и параметрам, согласно которым этот выбор и осуществляется для различных условий строительства.

В качестве критерия (или основы) для выбора геосинтетического материала того или иного типа (тканые, нетканые, геосетки, георешётки и т.п.) прежде всего должны быть установлены и определены ожидаемые нагрузки на «продукт». В связи с тем, что количество параметров достаточно велико, установлен их необходимый рейтинг с целью рационального выбора. Такой рейтинг или своеобразная классификация предназначена для стандартных (штатных) ситуаций и содержит средние величины для предполагаемого выбора. В других случаях, когда необходима повышенная надёжность, могут быть соответствующие отклонения.

При использовании такой классификации (или рейтинга) решающим для выбора материала является непосредственное определение расчётных параметров: важно - достаточно, чтобы граничные величины соблюдались; менее важно - граничные величины должны соблюдаться; никакого влияния на выбор нет - не принимать во внимание.

Основные параметры, по которым осуществляется выбор материала, следующие: предел прочности при растяжении; деформативность; реакция на продавливание цилиндрическим штампом; реакция на пробивание конусом; реакция на длительную нагрузку; трение на контакте «грунт - продукт» или «продукт - продукт»; устойчивость к химическим воздействиям; устойчивость к атмосферным условиям; механическая эффективность фильтрации; водопроницаемость. Из числа перечисленных параметров остановимся только на некоторых из них.

Устойчивость к атмосферным условиям определяется остаточной прочностью при соответствующей нагрузке в течение шести месяцев свободного атмосферного воздействия, которые приняты в немецких нормах типичными для средней Европы.

Класс остаточной прочности - это средняя величина остаточной прочности минус стандартное отклонение.
Защитой, причём наиболее оптимальной, является надёжное покрытие грунтом или другим дорожно-строительным материалом.

Механическая эффективность фильтрации. Считается достаточной, если эффективный диаметр пор находится в диапазоне 0,06  О90W  0,2 мм. При других ситуациях и отклонениях эффективный диаметр должен быть 0,06  О90W  0,4 мм.
В нормативы, свод правил, рекомендации в обязательном порядке включены указания по оформлению договора: требования к геосинтетическим материалам, цель использования, объём строительства, объём и виды контроля, условия поставки. Немаловажное значение имеет гарантия качества. Для этих целей служит система исследований на пригодность «продукта», собственный контроль и контрольные проверки. Для специальных продуктов, например, производимых с целью армирования, рекомендуется контроль сторонних организаций.

Исследования на пригодность необходимы для доказательства пригодности того или иного материала согласно предусмотренной цели его использования в соответствии с требованиями строительного договора. Необходимо предъявить заказчику результаты исследования до передачи заказа. Исследования на пригодность могут проводиться независимым институтом, имеющим соответствующую технику и персонал, одобренный заказчиком. Все исследования проводятся на отдельных частях проб с учётом типа грунта или другого строительного материала.

Собственный контроль - исследования юридического лица, принимающего заказ, или по его поручению (например, собственный контроль производителя), чтобы убедиться, соответствуют ли товарные характеристики «продукта» и готовый результат требованиям договора.

Контрольная проверка - это проверка заказчика, который осуществляет контроль на месте строительства в присутствии подрядчика. Заказчик или кто-либо по его поручению своевременно перед началом строительства отбирает пробы «продукта» в присутствии подрядчика. Количество проб зависит от занимаемой площади и устанавливается заказчиком.

Далее кратко остановимся на таком фундаментальном документе, как Британский стандарт ВS 8006 «Свод правил по армированию грунтов естественного залегания и насыпных грунтов». Этот стандарт включает правила и требования ко всем видам армирования, в том числе и при использовании геосинтетики. В нём содержатся материалы, которые предназначены как для информации, так и для практического руководства. Причём они дают возможность разрабатывать практические рекомендации на достаточно высоком профессиональном уровне.

Британский стандарт реализует опыт инженеров, длительно работавших в области проектирования и строительства армогрунтовых сооружений, и предназначен для специалистов с определённым знанием предмета в качестве основы для проектирования подобных конструкций. Этот стандарт в наибольшей степени отражает взаимосвязь между геотехникой, механикой грунтов и требованиями к современной геосинтетике.

Стандарт разработан из принципов предельных состояний, а основные рекомендации сформулированы на основе запасов прочности с использованием соответствующих коэффициентов запаса материалов и нагружения для различных случаев использования геосинтетики и проектирования сооружений. В последние годы Британский стандарт нашёл своё применение и в отечественной практике, например, при разработке проектных решений по конструкциям земляного полотна для КАД вокруг Санкт-Петербурга. В других странах Европы, таких, как Италия, Финляндия, Франция, этот документ в той или иной степени принят в качестве основополагающего при расчётах, конструировании, организации работ и разработке технологических регламентов для армогрунтовых сооружений. Как следует из краткого анализа в области зарубежных нормативных документов, в ближайшее время должны появиться документы Объединённой Европы, гармонизированные на основе прежде всего немецких норм, а также Британского стандарта, французских, итальянских и, возможно, швейцарских разработок по данному вопросу.

Отечественная практика отстаёт в этом направлении довольно существенно. Нормативная база, хотя бы в рамках отдельного свода правил по использованию геосинтетических материалов для дорожного строительства, в настоящее время отсутствует. Поэтому в ближайшее время, возможно, встанет вопрос о принятии европейских норм (Еврокод) с учётом, конечно, особенностей грунтовых и климатических условий России. С другой стороны, подобное решение неизбежно потянет за собой гармонизацию норм для других материалов и, прежде всего, для грунтов.

Немецкие «Дины» по геосинтетическим материалам и грунтам чётко корреспондируются между собой.

Вместе с тем, нельзя не отметить, что в отечественной практике всё же есть определённые разрозненные документы, посвящённые отдельным конструктивным и технологическим решениям. К их числу относятся:
• нормы по проектированию нефтепромысловых дорог в Западной Сибири, где был использован основной объём геосинтетических материалов, в частности нетканых;
• методические рекомендации по строительству автомобильных дорог из грунтов повышенной влажности;
• рекомендации по армированию дополнительных слоев из щебёночных материалов с помощью стеклосеток;
• рекомендации по использованию базальтовых сеток для армирования асфальтобетонных покрытий;
• руководство по укреплению конусов и откосов земляного полотна автомобильных дорог с использованием геосинтетических материалов и металлических сеток.

Нельзя здесь не отметить ряд документов, подготовленных и выпущенных Росдорнии в рамках бывшего Минавтодора РСФСР. К ним относятся ВСН 49-86, которые ко времени написания данного обзора перерабатываются, рекомендации по оптимальным конструкциям дорожных одежд с геосинтетическими прослойками, типовые решения по борьбе с пучинами. Этот блок документов разработан для ремонта и содержания автомобильных дорог. В рамках сопровождения проектирования и строительства таких объектов, как реконструкция МКАД, третье транспортное кольцо, МКАД - Кашира, «Дон», «Крым» и ряд других, Союздорнии разработал и передал подрядчикам соответствующие рекомендации для обоснования конкретных проектных решений и новых технологий с использованием геосинтетических материалов различного типа.

На основе накопленной базы данных по геосинтетическим нетканым материалам, объёмным дренажным композитам Союздорпроект включил геосинтетические материалы в ряд своих Альбомов по типовым решениям, прежде всего связанных с земляным полотном, конструкциями укрепления откосов, дренажными сооружениями, которые действуют и по настоящее время.

Анализ объёма отечественных документов в дорожном деле, которые в той или иной степени связаны с использованием геосинтетики и геопластики, показывает, что в них в основном даны общие рекомендации по использованию в конструкциях, а также области применения. Отсутствуют требования, обусловленные характером работы материала в конструкциях, особенно в различных средах дорожных сооружений. Недостаточно определены условия функционирования систем «грунт - геотекстильный материал», «асфальтобетон - геосинтетика (геопластика)».

Поскольку первоначальные отечественные документы базировались на необходимости и возможности применения российских материалов, таких, как Дорнит; Каменск-Шахтинского производства из расплава полиамида, Кемеровского производства, а также изготавливаемого в то время в Венгрии - Терфила, то практически все отечественные производители ориентировались на те требования и технические условия, которые были приняты для этих материалов. Появились даже такие термины: типа Дорнит, а для импортных материалов - типа Бидим, что, безусловно, запутывало взаимоотношения между производителями и потребителями. Этот факт в достаточном объёме отражён в разработанных технических условиях на отечественные нетканые геосинтетические материалы.

Если рассмотреть блок нормативных документов, соответствующих требований к геосинтетике и геопластике, которые используют производители отечественных материалов, то он весьма скуден. Во-первых, отсутствуют требования к различным типам материалов, исходя из условий, расчетных схем их работы в конструкции при достижении предельных состояний, во-вторых, стандарты на методы испытаний существуют не на все виды, а, кроме того, они в достаточной степени устарели, поскольку вся «стандартная», если можно так выразиться, методология была привязана к другим отраслям, применявшим первоначально тканые и нетканые синтетические материалы. Эти отрасли не были напрямую связаны с дорожным строительством. В связи с этим в последние годы производители стали ориентироваться на зарубежные требования в основном для сплошных геотекстилей и геосеток, а типичными документами, характеризующими выпускаемую продукцию в настоящее время, являются технические условия, которые сами производители составляют, согласовывая с каким-либо одним потребителем, предлагая свою продукцию согласно этим условиям всем остальным потребителям. Следует отметить, что до сих пор отсутствуют технические требования на поставку геосинтетики и геопластики.

Резюмируя краткий анализ состояния дел в области нормативно-технической базы, необходимой при использовании геосинтетики и геопластики в дорожном строительстве, можно отметить следующее:

1. Зарубежный опыт представлен значительным объемом документов, начиная со стандартов и кончая отдельными инструкциями. Имеются две группы стандартов и документов - американские и европейские, которые в настоящее время гармонизируются для Объединённой Европы. На их основе выпускаются специальные каталоги по геосинтетике и геопластике. Отдельные фирмы-изготовители различных материалов приводят в своих каталогах их характеристики, требования, области использования, а в некоторых случаях и методики расчетов. Имеются технические условия и требования на поставку и т.д.

2. Отечественная практика характеризуется фрагментарным объемом и номенклатурой документов, которые недостаточно увязаны между собой, в большинстве случаев имеют давний срок издания и лишь в первом приближении могут послужить некоторой приблизительной основой для создания нормативно-технической базы.

Вместе с тем, в настоящее время остро ощущается отсутствие нормативной базы в области потребления и производства геосинтетики и геопластики. Такая база, по мнению автора обзора, должна гибко войти в систему нормативных и методических документов дорожного хозяйства. Её разработка должна быть комплексной с участием, как потребителей, так и производителей на основе следующих принципов:

• создания общей классификации геосинтетики и геопластики для дорожного строительства с разграничением областей применения и использования различных материалов отечественного и зарубежного производства в дорожных конструкциях;
• разработки требований к материалам, исходя из условий их работы в дорожной конструкции, расширения областей применения для изменения существующих технологий, обоснования расчетных данных;
• подготовки стандартов и методов на различные виды испытаний геосинтетики и геопластики согласно существующим требованиям с последующим созданием технических условий для их производства;
• разработки документов нормативного, инструктивного и методического характера, определяющих технические и технологические принципы работы геосинтетики и геопластики в дорожных конструкциях;
• создания типовых проектных решений с использованием геосинтетики и геопластики;
• подготовки специальных документов, определяющих условия поставки потребителям отечественных и зарубежных материалов;
• объединения всех указанных (и не указанных, т.е. еще не учтенных) позиций в общую систему, гибко согласующуюся с нормативными документами потребителей и производителей;
• на основе единой нормативно-технической базы создание системы сертификации отечественных и зарубежных материалов.

С анализом российского рынка геосинтетических материалов Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:

Рынок нетканого геотекстиля в России
Рынок тканого геотекстиля в России
Рынок геосеток из ПЭФ нитей в России
Рынок объемных нетканых георешеток в России
Рынок геоячеек из полиэтиленовых лент в России

Ю.М. ЛЬВОВИЧ    «ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИЕ И ГЕОПЛАСТИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ»

www.newchemistry.ru