Дренаж основания дорожного полотна
Нетканый геотекстиль для фильтрации в дренажных системах дорожного полотна
Обзор проекта
Проект расширения шоссе Нортридж, протяженностью 18 километров, проходящий по холмистой местности, подверженной сезонным сильным дождям, столкнулся с серьезными проблемами устойчивости земляного полотна и заболачивания. Грунт земляного полотна состоял из мелкого песка и илистой глины, склонных к вымыванию частиц и засорению дренажных систем при воздействии воды. Для защиты конструкции земляного полотна, предотвращения эрозии почвы и обеспечения долгосрочной эффективности дренажа в качестве основного фильтрующего решения для боковой дренажной сети проекта были использованы нетканые полипропиленовые геотекстили.
Выбор геотекстиля и технические требования.
После анализа состава грунта и испытаний гидравлических характеристик в рамках проекта были выбраны иглопробивные нетканые геотекстильные материалы плотностью 300 г/м² со следующими ключевыми свойствами:
• Проницаемость: ≥5×10⁻³ см/с (обеспечивает быструю инфильтрацию воды)
• Эффективный размер отверстия (ЭЗО): 0,15-0,25 мм (задерживает мелкие частицы почвы, обеспечивая при этом поток воды)
• Предел прочности: ≥18 кН/м (MD/TD) (выдерживает осадку земляного полотна и строительные нагрузки)
• Химическая стойкость: Устойчивость к почвенным кислотам, щелочам и микробному разложению.
Сценарий применения и процесс внедрения
Геотекстиль в основном использовался в дренажных траншеях для бокового стока автомагистрали (уложенных вдоль обочин) и под щебеночным основанием, в соответствии со следующими этапами:
1. Подготовка траншей: Вырытые дренажные траншеи (шириной 50 см × глубиной 60 см) были выровнены и уплотнены для удаления острых камней и мусора.
2. Геотекстильная облицовка: Нетканый геотекстиль был уложен таким образом, чтобы полностью облицовать траншеи, с нахлестом в 20 см по швам во избежание зазоров. Геотекстиль выступал на 15 см за края траншей, покрывая прилегающую поверхность основания.
3. Укладка заполнителя: поверх геотекстиля был уложен щебень фракции 40 см (размер частиц 10-20 мм) в качестве дренажного материала, обеспечивающий равномерное распределение без повреждения геотекстиля.
4. Герметизация и обратная засыпка: Геотекстиль был сложен поверх слоя гравия, образуя структуру в виде «мешочка», предотвращающую проникновение частиц грунта в заполнитель. Затем траншеи были засыпаны уплотненным грунтом основания.
Результаты проекта и преимущества в производительности
С момента открытия автомагистрали в 2022 году система фильтрации на основе геотекстиля показала выдающиеся результаты:
• Эффективное удержание грунта: Засорения гравийного дренажного слоя не обнаружено. После проверки было установлено, что геотекстиль успешно удерживает 99% мелких частиц грунта, обеспечивая при этом беспрепятственный поток воды.
• Повышенная эффективность дренажа: система бокового дренажа снижает содержание воды в грунте на 65% в течение 24 часов после сильного дождя, предотвращая затопление и минимизируя риск размягчения грунта.
• Улучшенная устойчивость основания: армирующий эффект геотекстиля (снижение смещения грунта) уменьшил осадку дорожного покрытия на 80% по сравнению с участками без геотекстильной фильтрации, что, по оценкам, продлевает срок службы автомагистрали на 10 лет.
• Экономия средств: Благодаря отказу от обслуживания дренажной системы и ремонта основания, проект сэкономил приблизительно 420 000 долларов за первые два года эксплуатации, а долгосрочное снижение затрат на протяжении всего жизненного цикла составило 30% по сравнению с традиционными методами фильтрации (например, соломенные маты или нефильтрованный гравий).
Заключение
Этот пример подчеркивает жизненно важную роль нетканых геотекстилей в фильтрации и дренаже дорожного полотна. Эффективно отделяя частицы грунта от дренажной среды, геотекстиль обеспечивает устойчивую эффективность дренажа, защищает целостность основания и приносит значительные экономические и эксплуатационные выгоды. Он служит воспроизводимой моделью для инфраструктурных проектов в районах с проблемными грунтами и высоким уровнем осадков.