СССР

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

УТВЕРЖДАЮ Зам. директора института

Г.Д.Хасхачих 30 а «густа 1989 г

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МОРСКОМ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Согласовано ГКТУ Морречстроя

Москва 1?89

уда 627.26(047.3)

Всесоюзный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский институт транспортного строительства,1989

Таблица 5

Название материала Прочноеть,Н/5 см Уменьшение прочности, /0 до испытаний после испытаний Дорнит: с преобладанием лавсановых волокон 695 685 1,4 с преобладанием капроновых волокон 1529 1495 2,2 МНВ 126 55 61

2.16. У материалов, содержащих полиамидные волокна, в атмосферных условиях в течение 20 лет наблюдается снижение прочности на 30-40 %»

Материалы, содержащие полиэфирные волокна,с повышением температуры и влажности воздуха незначительно торягт прочность, (табл. 6).

Таблица 6

t, °с	Относительная влажность воздуха, %
	10	20	40	60	80	100
40	0,0045	0,009	0,027	0,063	0,15	0,18
60	0,022	0,045	0,13	0,3	0,75	0,85
80	0,1	0,2	0,62	1,4	3,5	4,1
100	0,5	I	3	7	17	20

2.17. Нетканые материалы устойчивы к химическим средам, морской воде, органическим раствори теляти. Изменение прочности и массы приведены в табл.7 (по результатам зарубежных исследований,

- повышение, - уменьшение показателя). Повышение веса материалов связано с их набуханием.

II

Таблица 7

Химический реагент Прочность,Н/5см Изменение, % до воз- после прочное- массы действия тл

Материал с преобладанием лавсановых волокон

Соловой раствор 467 -16,4 -0,5 Морская вода 619 +10,7 +10,7 Керосин 559 586 +4,8 -0,5 Кислая среда (рП=5) 531 -5,0 -0,8 Щелочная среда (рН=9) 584 +4,5 +0,3

-Материал с преобладанием капроновых волокон

Солевой раствор 1574 +2,5 -1.2 Морская вода 1507 -1,4 +8,5 Керосин 1529 1513 -1,0 +0,5 Кислая среда (pH=5) 1459 -3.6 -1,6 Щелочная среда (рН=9) Материал из полиэтил 1365 ена -10,7 -0,5 Морская вода 126 114 -9,5 +1,84 Кислая среда ПО -12,6 -0,13

2.18.    Стойкость геотекстиля к пробиванию каменным материалом необходима в строительный период при отсыпке камня или щеб-ня из самосвалов, грейферов, транспортеров на расположенное на песке полотно. Полотно во время действия динамических нагрузок может быть или в свободном состоянии (начало сброса), или иметь участки, защемленные по контуру (типа мембран), образующиеся в процессе отсыпки.

2.19.    Стойкость к пробиванию определена экспериментально по потере гео такстилем прочности при сбрасывании бетонного куба разной массы с разной высоты на материал, расположенный на сухом, влажном и мерзлом песке. В экспериментальной установке куб всегда был ориентирован так, чтобы внедрение его в геотекстиль происходило вершиной (наихудшее условие соударения).

12

Средняя потеря прочности геотекстилем отечественного производства составляет 50 % при энергии падающего тела до ЗОСО Дж 000кг*м)при трехкратном соударении в одной и той же точке (рис.1, кривая I). При однократном ударе по геотекстилю он более устойчив и снижение прочности определяется по кривой 2, рис.1.

2,21, При соударении куба с песчаным основанием при температуре вше минус 2 °С внедрение вершины может определяться по известной формуле Д.Менара или по зависимостям, данным на рис,2. Экспериментами установлено, что при наличии на основании слоя геотекстиля глубина внедрения у , см, несколько уменьшается и формула Л.Менара будет иметь вид

у - k\/m н ~ ;

где m - масса груза, т;

Н - высота сбрасывания, м;

13

к - экспериментальный коэффициент для песчаных грунтов (0,59-(yi при свободно лежащем слое геотекстиля; 0,45-0,56 при слое геотекстиля, защемленном по контуру).

Рис. 2. Зависимость глубины внедрения куба от ударных нагрузок: I - при свободном грунте; 2 - при грунте, находящемся под слоем геотекстиля, защемленного по контуру

При энергии более 500-1000 Дж интенсивность внедрения сбрасываемого груза резко падает, так как энергия в значительной степени расходуется на уплотнение грунта, а не на его переформирование.

2.22. При внедрении камня в грунт при свободно лежащем слое геотекстиля в последнем не возникают большие деформации растяжения в плоскости материала, у зажатого между песком и камнем гео-текстиля уменьшается толщина.

При защемленном по контуру геотекстиле, когда камень падает при отсыпке в отдельные просветы, геотекстиль облегает внедряемое тело, и в нем происходит неравномерное растяжение на контакте камень-поверхность воронки. На площадках поверхности внедряемого камня нормальных к направлению движения возникают большие нормальные давления и соответственно силы трения между материалом, песком и камнем. На этих участках в геотексткле нет растягивающих напряжений и деформаций. На других площадках нормальное давление и силы трения снижены, деформации растяжения увеличиваются в направлении к заделке (краям воронки).

Из описанной схемы деформаций геотекстиля предполагается, что при энергии удара около 2000 Дж(200кгс*м) участки геотекстиля, прилегающие к защемлению, растягиваются до 8 , равного 50

Дальнейшее увеличение энергии и заглубления недопустимы, так как материал к периметру воронки теряет свою сплошность.

2.23.    Потеря прочности геотекстилам при сбрасывании на него сосредоточенных масс с большой энергией может быть снижена устройством подушки поверх геотексткля из щебня или мелкого камня слоем 20-50 см.

2.24.    Стойкость гоотекстиля к продавливаят необходима при расположении его между песком и каменно-щебеночным материалом при наличии нормального давления на контакте в период эксплуатации сооружения или в процессе строительства при движении по набросному материалу строительное машин и т.д.

2.25.    На контакте двух сред с резко отличающимися размерами фракций (песок и щебеночный материал) геотексткль опирается на выступы крупных фракций с расстояниями между ними I и прогибается под давлением интенсивностью от грунта (песка) мелких фракций. Прогиб образовавшейся цепной линии не должен достигать низа лунки, иначе относительные деформации будут иметь значения около 100 % и превзойдут возможности гео текстиля.

2.26.    По опытным данным для разных фракций набросного материала расстояние I между выступами имеет следующие значения:

Размер фракций щебня, мм    Расстояние    между    высту

пами, т

10-20.......................... Т!,3

20-40 .......................... 29,1

20-70 .......................... 37,3

40-70 .......................... 55,1

70-120 ......................... 60,6

100-120 ......................... 70 _#0

2.27.    Допустимое удлинение при образовании цепной линии не должно превышать 50 % фактического предельного значения для иглопробивных материалов. При этом растягивающие усилия в материале на выступа- составляют 30 % от. разрывного усилия. В этих условиях прогиб цепной линии остается постоянным в течение многих лет.

2.28.    Зависимость между расстояниями I, растягивающими усилиями р и давлением нагрузки а представлена на рис.З.

15

Для имеющегося в наличии набросного материала по соответствующему расстоянию I и давлении cj, на контакте определяется возникающее в геотекстиле усилие. Это значение, увеличенное

в 3,3 раза,соответствует разрывному усилию геотекстиля, по которому его подбирают.

Если в наличии имеется геотекстиль, то по значению усилия р , равному 30 % от его разрывного, для соответствующего нормального давления между слоями определяется допустимое наибольшее расстояние между вершинами I и далее назначается размер фракции набросного материала на контакте.

2.29. При воздействии на геотекстиль абразивной среды, к нему предъявляется требование стойкости к истиранию. Геотекстиль в открытых швах между элементами в защитных конструкциях, в конструкциях мембранного типа и других подвергается абразии от водного штока. Поток может образовываться от волнения, при действии движителей судов у причалов, эащита основания у которых включает гео текстиль. При воздействии абразивной среды у геотекстиля уменьшается поверхностная плотность в овязи о его деструкцией, выносом отдельных волокон, нарушается оплошность материала в отдельных местах.

2.30. При определении стойкости на истирание исследовалось воздействие на геотекстиль абразивной среды, образованной включением в водный поток 7 % кварцевых частиц диаметром 0,5-1,0 мм, со окоростъю 1,5 м/с в течение 0,5-300 ч.

ПРЕДИСЛОВИЕ

настоящие Рекомендации разработаны в развитие СНиП 2.06.01-86 "Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования" и СНиП 3.07.02-87'Гидротехнические морские и речные транспортные сооружения". Они позволят проектным и строительным организациям более обоснованно включать в состав сооружений новый строительный материал - геотекстиль.

Геотекстиль - новый строительный материал, повышающий несущую способность сооружений при снижении материалоемкости отдельных его элементов и снижающий стоимость сооружений из-за сокращения трудоемкости работ и сроков строительства.

Некоторые из выпускаемых нетканых синтетических материалов можно применять в морском гидротехническом строительстве в качестве геотекстиля после надлежащего обоснования, так как выпускаемые материалы разрабатывались без учета специфических условий воздействия на них грунта и водной среды в период строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений.

Рекомендации разработаны на основании теоретических, лабораторных и технологических исследований, выполненных в ЩШСе в лаборатории постройки речных сооружений и Одесской научно-исследовательской лаборатории, а также опыта строительства берегоукрепительных стенок и причальных сооружений трестами Черноморгид-рострой и Балтморгидрострой.

В Рекомендациях приведены конструктивные решения сооружений, в которых отдельные элементы конструкций выполнены из геотекстиля. Рассмотрены вопросы проектирования сооружений, даны рекомендации по технологии и производству работ на объекте строительства.

Рекомендации рассмотрены и согласованы главным инженером ГКТУ Морречстроя Д.Ф.Черевачем (письмо 2307-22а от 22,08.89г.).

Рекомендации разработаны кандидатами техн.наук Л.Н.Юдиным,

А.С.Марченко и инх. Т.А.Лагутиной.

3

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Геотвкстилыше материалы в морских гидротехнических сооружениях могут использоваться в причальных, берегоукрепительных сооружениях, при защите дна у причалов от размыва судовыми винтами, при образовании плавающих оснований. В этих сооружениях они выполняют функции:

запиты грунта от суффозии;

разделения слоев грунта, отделения грунта от водного потока;

армирования и перераспределения нагрузок в грунте;

дренирования грунта.

1.2.    Тип сооружения, в котором его элементы комбинируются с геотекстилем, выбирают на основании технико-экономических сравнений вариантов, учитывая стоимость транспортирования материалов к объекту строительства, продолжительность сроков возведения сооружений.

1.3.    Геотекстиль в сооружениях в качестве составного конструктивного элемента обеспечивает надежность и долговечность сооружения при достаточно полном учете его несущей способности

и воздействующих на него нагрузок.

1.4.    Применение геотекстиля ограничено в условиях непосредственного ультрафиолетового облучения. Для сохранения им несущей способности должны применяться различные экранирующие мероприятия: покрытие грунтовым слоем, нанесение битум-полимерных мастик и др. Геотекстиль долговечен в условиях, когда его эксплуатация происходит внутри грунтовых массивов (в погребенном состоянии).

1.5.    В конструкциях геотекстиль должен быть максимально защите* от прямого облучения солнечными лучами, истирания интенсивным абразивным потоком, влекомыми в потоке телами, от разрушения корневищами крупной растительности, а также деятельности человека и животных.

1.6.    Исследования гео текстильного материала оставляют открытым один из важных вопросов - вопрос о его кольматации при контакте с грунтами, не обладающими суффозионной стойкостью. Выпускаемые отечественной промышленностью геотекотильные материалы практически имеют одинаковые гидравлические характеристики, что не позволяет подбирать их в зависимости от размеров фракций грунта, влекомых фильтрационным потоком. Ориентировочно по дан-

4

ным отдельных исследований отечественные материалы длительное время сохраняют фильтрационную способность при размере влекомых фильтрационным потоком частиц не менее 0,05 мм.

2. МАТЕРИАЛЫ

Номенклатура отечественных геотекстильнкх материалов

2.1.    Гео текстильные материалы получают из синтетических волокон, используя две группы полимеров - полиолефины и линейные полиэфиры. Наиболее широкое применение нашли волокна из полиолефинов: полиэтилена, полипропилена, полиамида.

2.2.    В Советском Союзе нетканые материалы изготовляют по двум технологиям: иглопробиванием и термоскреплением расплавленных экструдированных волокон.

В полотне нетканого материала отдельные волокна расположены хаотично и связаны между собой за счет трения при технологии игле пробивания или сваркой при формировании волокон и полотна непосредственно из расплава полимеров. Марка нетканых материалов исходное сырье и изготовитель приведены в табл. I.

Таблица I

Марка нетканых материалов	Исходное сырье	Изготовитель
Дорнит Ф-1	Смесь отходов синто-	Предприятия
	тических волокон	Союзглаввтор-
		ресурсов
Дорнит Ф-2	То же	То же
Дорнит Ф-3	_ it _	it
Лргодор-1	Отходы текстильных
	волокон
Армодор-2	Поливинилхлоридные	и
	отходы
волокнистый)	л CLlSlXJlcXij амида, полиэтиле-	A KilO LAJ а и Л W ПО "Химволокно"
	на	Калининский
		комбинат строй-
		материалов

2.3. Наиболее широкое распространение по технологии изготовления и внедрению получил материал дорнит, выпускаемый (T7-2I-29-8I-BI) способом иглопробивания на предприятиях Союз-

5

главвторсырье. Этот материал содержит значительное количество (40 % и более) отходов полиамидных волокон "капрон". Эксплуатационные свойства капрона из-за низкой хемостойкости в кислой среде (начиная с рН-5) снижаются. В качестве добавок при изготовлении дорнита используют промышленные отхода нитрона(15-40 %) _га также регенерированные волокна из тканей и трикотажа бытовых изношенных изделий (10-15 %) или смесь текстильную из регекирирован-ных волокон и нитей (20 %).

2.4.    Геотекстильный материал для объектов транспортного строительства предусматривает использование промышленных отходов лавсановых волокон и нитей, состав которых в смесях варьируется от 40 до 75 % (ТУ-6-06-20-2-82 Могилевского ПО " Хлмволокно") и из полипропиленовых волокон (ТУ-6-06-С254-88 Каменского ПО "Хим-волокно").

Свойства сырья для нетканых материалов приведены в табл.2.

2.5.    Материал типа дорнит иглопробивной выпускается в СССР основными предприятиями: Ростокинская фабрика г.Москвы (выпускает 4 типа), Ленинградская, Антрошшшская (Ленинградская обл.), Тбилисская фабрика нетканых материалов.

2.6.    Материал нетканый волокнистый МНВ выпускается комбинатом с тройма териалов (г. Калинин).

2.7.    Стоимость отечественных нетканых материалов типа дорнит составляет 2 руб/м², а нетканых материалов из полипропиленовых волокон - 1,10 руб/м².

Стандартные характеристики

2.8.    Стандартные характеристики ряда марок нетканых материалов в соответствии с техническими условиями приведены в табл. 3 (материалы исследованы в лаборатории постройки речных сооружений ЦНИИСа). Все материалы(за исключением МНВ)изготовлены по технологии иглопробивания. МНВ изготовлен с помощью сварки экструдированных волокон непосредственно при формировании полотна.

2.9.    Толщина, прочность и деформативность нетканых геотек-стильных материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, имеют отклонения от требований технических условий. При проектировании необходимо учитывать фактические показатели материалов*

Таблица 2

Вик волокна Сохра нение соста ва Устойчивость к облучению Устойчивость к влаго-насыще-нию и хэшеа-. там Разливное усилие волокна. н Набухание, % Ползучесть Размягчение,оплавление, °С Плот ность. г/см3 Высыхание Лолиакрял ПАН + +-► ♦ 2,4-4,0 Низкое Назначите лысая 220-230 250 2.1 Низкое Полиамид ПА ♦ 4,0-8,0 10 * в сравнении с сухим То же Перлон I80-2CC 218 неГлон 220-235 256 М 4 Незначи тельное Полиэдр ПЕБ ++ -t-+ ♦+ 4,0-8,0 Нет 230-24С 255-260 1,38 То ле Полиэтилен низкого давления TIE ♦ f +-* 2,5-5,0 в •• в •• 105-120 125-135 0,95 И Лолидрогги- ЛОН Ш — — ++ 4,0-6,0 Сильная I5C-I6C IG0-I65 0,Х «•

Примечания. 1. 3 таблице знаками ">+" и * опечек»- очень хорогпс и хорооие свойства материалов; знаками "—" и - - очонь плохие и плохие.

2. По светостойкости материалы мокио расположить т. такой последовательности ГС5> ПЕ > ПП.

Нестандартные механические и гидравлические характеристики

2.Ю. При использовании гео текстиля для защиты грунта от суффозии и дренажа грунта основными характеристиками материала являются фильтрационная и водопроводящая способность, а также достаточная пористость, исключающая его кольматацию. Могут предъявляться требования стойкости материала к пробиванию при наброске на него камня крупноразмерных фракций (технологические условия) и требования стойкости к дродавливаниго при разделении песчаной и щебеночной сред.

2.11.    При применении геотекстиля для разделения слоев грунта между собой, разделения грунтовой среды и водного потока (создание мембран), армирования грунта и перераспределения напряжений на контактах сред, основными характеристиками материала являются прочность, деформативность, стойкость к продавливанию

и абразии.

Требования к фильтрационной стойкости могут предъявляться при наличии гидравлических градиентов.

2.12.    При анализе перечисленных функций общими в работе морских гидротехнических сооружений являются такие нестандартные характеристики как прочность на растяжение, прочностная устойчивость, стойкость к пробиванию, истиранию, величина трения строительных материалов о геотекстиль, фильтрационная способность.

2.13.    Прочностная устойчивость характеризуется постоянством значений показателей при различных условиях: в мокром и мороженном состоянии, после дозы облучения ультрафиолетовыми лучами, после контакта с химическими реагентами.

2.14.    Показатели прочности, деформативности и влагонасыше-

ния геотекстильных материалов во влажных условиях представлены в табл. 4. При влагонасыщении прочность уменьшав-гея    на 10 -

60 % для материалов о малым количеством прошивок в объеме материала. МНВ с термическим типом скрепления волокон не изменяет первоначальную прочность во влажных условиях.

2.15.    Доркит, защищенный от ультрафиолетового облучения, снижает прочность с меньшей скоростью, чем в естественном состоянии.

Экспериментально установлено, что в климатической каморе в течение 670 ч (табл. 5) прочность дорнита не снижается, а прочность МНВ резко уменьшается.

Карайте рисг.гхи геотехоткля	2динк-Ш измерения	Лорки? (Росто кино)	:.зш (Калинин)	СВТОСС-1 (Росто кино)	Лопни? (Ленин град)	JH-4QC (Росто кино)	СВТЕКС-Л (ГЬсто- кино)	Дорнит (Аитроп- ппно)	2орнит (Тбилиси)
Прочность на разрыв: вдоль волокна: сухого насыщенного изменение срочности	Н/5см cf /»	-14	78 80 0	1060 1160 +10	Ш -69	720 280 -61	430 580 +35	720 640 -10	79 65 -18
поперек волокна: сухого		245	76	580	180	44G	270	640	450
насыщонного		220	60	485	97,5	205	315	575	30
изменение прочное та	%	-II	-21	-17	-45	-53	+13	-10	-33
Дефоркагибкость: вдоль волокна: сухого		60	49	80	58	83	56	64	65
насыщенного		96	76	ПО	160	80	70	90	92
изменение дефор-мативассти	%	+20	+55	+37	+150	-3	+25	+40	+41
поперек волокна: сухого		82	38	86	112	103	74	58	63
насыщенного		■00	64	80	146	92	106	80	90
изменение деформа тявноств	%	+28	+68	-7	+30	-10	+44	+38	+42
Jacca образца: сухого	Г	6,22	8,34	4,28	6,05	3,20	5,04	5.13	5,05
насыщенного		25,2	32,5	45,5	65,3	44^2	61 ;s	63,5	40,5
влагонасыден- вость	*	25	25	92	93	88	81	82	125