ДРЕНАЖНО-АРМИРУЮЩИЙ ГЕОКОМПОЗИТ РУЛОННОГО ТИПА

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к геокомпозитам, предназначенным для армирования и фильтрации воды с ее отводом в таких сооружениях как: автомобильные дороги, железнодорожные пути, полигоны технико-бытовых отходов, хвостохранилища, дамбы, склоны и откосы, выемки, береговые линии и русла водоемов и т.п., где требуются высокие и стабильные показатели прочности, долговечности и безопасности эксплуатации возводимых сооружений и особенно в районах, характеризующихся глубоким сезонным промерзанием грунтов и высоким уровнем грунтовых вод.
Геокомпозиты используют в качестве воспринимающих нагрузку, разделительно-фильтрующих элементов во многих землеустроительных сооружениях при различном конструктивном их исполнении.
Известны армирующие геокомпозиты, выполненные в виде георешетки на основе соединенных между собой точечной сваркой полиэтиленовых лент, образующих при растяжении в одном или в двух взаимно перпендикулярных направлениях объемные ячейки. Соседние секции георешеток соединяют между собой с возможностью образования больших площадей решетчатой конструкции. Ячейки объемной георешетки могут быть заполнены как дискретным, так и монолитным материалом: растительным грунтом с посевом трав, каменным материалом, бетоном, в северных условиях - торфопесчаной смесью. Георешетка с заполнителем работает как защитный и изолирующий экран, воспринимающий и поглощающий температурные воздействия атмосферы на грунт, изолируя поверхностные слои грунта от впитывания атмосферных осадков, (см., например, патент RU №2152480, публ. 10.07.2000).
Данные объемные георешетки имеют ограниченные технологические возможности их использования вследствие не эффективного дренажа даже при наличии ограниченного гидравлического давления воды, при этом стенки ячеек объемных георешеток не обладают надлежащей прочностью при растяжении, что приводит к их разрыву, процесс эксплуатации нарушается.
Известны дренажно-армирующие геокомпозиты рулонного типа, полотно которого, содержит георешетку, ячейки которой образованы стренгами взаимно-пересекающимися в направлении основы и утка, и закрепленные на противолежащих поверхностях георешеток фильтрующие слои из тканого или/и нетканого материала (см патенты RU №61725, публ. 10.07.2000 г, №135656, публ.).
В техническом решении по патенту №61725, ячейки образованы взаимно-пересекающимися стренгами в виде прутков цилиндрической формы при трехуровневой структуре их размещения, а в георешетке по патенту №135656 (ближайший аналог полезной модели) стренги в местах пересечения стренг основы и утка имеют утолщения с выпуклой криволинейной поверхностью.
Однако данные геокомпозиты вне зависимости от структурного построения взаимно пересекающихся стренг их георешеток неэффективны по дренажно-фильтрующим свойствам при ограниченном гидравлическом давлении и нулевом уклоне, и имеют низкую эксплуатации надежность при использовании их в климатических зонах с высоким уровнем грунтовых вод.
Вместе с тем, известно техническое решение по патенту №2718805, публ. 14.04. 2020 г., в соответствии с которым в системе обустройства почвогрунтовых строительных сооружений используют дренирующий геокомпозит, состоящий из двух слоев нетканого геотекстиля, между которыми расположены полимерные перфорированные дренажные трубки с перфорацией в верховой части, при этом слои нетканого геотекстиля в дренирующем геокомпозите скреплены между собой. Отвод воды из дренирующего геокомпозита производится в водоприемный коллектор, устроенный вблизи концевой части трубок с последующим сбором в пруд-отстойник.
Однако данный дренирующий геокомпозит эксплуатационно ненадежен в условиях обустройства слабых оснований дорожных конструкций для автостоянок, нефтяных терминалов, при разделении конструктивных слоев дорожного покрытия автодорог в различных геологических и климатических условиях, при обустройстве складов, стоянок большегрузных машин, терминалы под контейнеры, при эксплуатации которых на систему обустройства оснований дорожных конструкций действуют значительные силовые нагрузки, которые дестабилизируют технологически заданное расположение дренирующего геокомпозита с нарушением водоотвода.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эксплуатацией надежности геокомпозита путем улучшения его водопропускной способности при стабилизации его расположения в конструктивных слоях почвогрунтовых покрытий и особенно в сложных условиях при высоком уровне стока вод.
Для решения поставленного технического результата предлагается дренажно-армирующий геокомпозит рулонного типа, полотно которого содержит георешетку, ячейки которой образованы стренгами взаимно-пересекающимися в направлении основы и утка, и закрепленные на противолежащих поверхностях георешетки геотекстильные фильтрующие слои из тканого или/и нетканого материала, согласно полезной модели, между поверхностью георешетки и обращенным к ней верхним слоем фильтрующего материала расположены ориентированные в направлении стренг основы, выполненные из полимерного материала гофрированные трубки с радиально ориентированными к продольной оси отверстиями, при этом шаговое расстояние между продольными осями трубок не менее 1,5 D, где D - наружный диаметр трубки.
Согласно полезной модели, слой фильтрующего материала с противолежащей стороны поверхности георешетки, контактирующей с гофрированными трубками, имеет с внешней его стороны скрепленный с ним слой геомембраны из плоского водогазонепроницаемого геосинтетического материала.
Согласно полезной модели, наружный диаметр трубки не более 30 (мм).
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению и обеспечивающему описанный выше технический результат, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям полезной модели «новизна», «промышленная применимость».
При промышленной реализации полезной модели используют традиционно известные технологические процессы и геоматериалы для производства различных геокомпозитов, в том числе, для дренирующе-армирующих геокомпозитов.
Дренажно-армирующий геокомпозит при реализации полезной модели повышает эффективность водоотвода со всей площади армирования под соответствующие строительные сооружения. Наличие в составе дренажно-армирующего геокомпозита гофрированных дренажных трубок, контактирующих с поверхностью георешетки, обеспечивает равномерное распределение силовых нагрузок на нижний слой почвогрунтового сооружения, действующих со стороны верхних слоев формируемой системы и возможность образования между гофрами трубок рабочего пространства для беспрепятственного водоотвода воды вдоль трубок, в том числе, при наличии ограниченного гидравлического давления или при уклоне 0° и при эксплуатации геокомпозита в сложных условиях при высоком уровне стока вод. Использование при реализации полезной модели слоя геомембраны предотвращает поступление грунтовых или наружных вод в зону водоотвода, что особенно существенно при эксплуатации дренажно-армирующего геокомпозита на полигонах технико-бытовых отходов, хвостохранилищах, при строительстве дамб.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на:
Рис. 1 показан фрагмент полотна дренажно-армирующего геокомпозита
Рис 2 - фрагмент дренажно-армирующего геокомпозита (в аксонометрии)
Рис. 3. - тоже, что на рис. 1 со слоем изолирующего материала.
Дренажно-армирующий геокомпозит содержит георешетку 1, ячейки которой образованы стренгами взаимно-пересекающимися в направлении основы и утка. Предпочтительно, при реализации полезной модели используют двуосные георешетки ячеистой структуры, стренги которых образованы из волокон полимерных материалов с акриловой, полимерной или полимерно-битумной пропиткой, расположенных перпендикулярно по отношению друг к другу и соединенных между собой. Размерность ячеек георешетки, предпочтительно, 15-100 (мм).
На противолежащих поверхностях георешетки закреплены фильтрующие геотекстильные слои 2, 3 из тканого или/и нетканого материала, для изготовления которых используют синтетические или природные полимеры, или неорганические вещества (см ГОСТ 33068-2014) путем:
направленно или произвольно ориентированных волокон скрепленных в единую структуру механическим и/или термическим, или /и химическим способом;
упорядоченного переплетения во взаимно перпендикулярных направлениях текстильных нитей, лент.
Между поверхностью георешетки 1 и обращенным к ней верхним слоем 2 фильтрующего текстильного материала расположены ориентированные в направлении стренг 4 основы, выполненные из полимерного материала, предпочтительно из полипропилена или ПВХ, гофрированные трубки 5 с радиально ориентированными к продольной оси отверстиями 6. Шаговое расстояние «t» между продольными осями трубок 5 не менее 1,5 D, где D -наружный диаметр трубки. Номинальный наружный диаметр трубок 5-30 (мм), и предпочтительно, 15-25 (мм), что оптимально по условиям эксплуатации геокомпозита при высоком уровне стока вод, по условиям скручиваемости дренажно-армирующего геокомпозита в рулон, материалозатратам и трудоемкости выполняемых работ при строительстве геотехнических сооружений.
Заданное шаговое расстояние «t» между продольными осями трубок 5 оптимально по условиям формирования на полотне геокомпозита полостей для фиксированного размещения в них гофрированных трубок и по условиям снижения трудозатрат при скреплении (прошивка, склеивание) слоев геотекстильных фильтрующих материалов между собой при изготовлении дренажно-армирующего геокомпозита.
Слой фильтрующего геотекстильного материала с противолежащей стороны поверхности георешетки, контактирующей с гофрированными трубками, имеет с внешней его стороны скрепленный с ним слой геомембраны 7, из плоского водогазонепроницаемого геосинтетического материала, предотвращающего поступление грунтовых или поверхностных вод при эксплуатации дренажно-армирующего геокомпозита, например, на полигонах технико-бытовых отходов, хвостохранилищах, при строительстве дамб. В качестве сырья для изготовления геомембраны 7, используют полиэтилен высокого давления (ПВД), поливинилхлорид (ПВХ) или полиэтилен низкого давления (ПНД), что определяется условиями эксплуатации геокомпозита. Использование того или иного сырья для изготовления геомембраны определяется его техническими характеристиками. Так ПВХ и ПВД отличается эластичностью и применяется на строительных объектах, отягощенных сложностью произведения работ, а ПНД имеет высокие показатели прочности, что позволяет использовать материал в местах, где велика вероятность механических повреждений.
Дренажно-армирующий геокомпозит используется в качестве разделительной системы между нижними и верхними слоями обустройства геотехнических сооружений под различные строительные конструкции, обеспечивая при этом стабилизированное армирование с эффективным принудительным отводом воды или газа за пределы строительной конструкции в специально подготовленные для этой цели накопительные системы. Использование в составе дренажно-армирующего геокомпозита гофрированных дренажных трубок, контактирующих с поверхностью георешетки, обеспечивает равномерное распределение силовых нагрузок на нижний слой геотехнического сооружения, действующих со стороны верхних слоев формируемой системы и возможность образования между гофрами трубок рабочего пространства для беспрепятственного водоотвода воды вдоль трубок, в том числе, при наличии ограниченного гидравлического давления или при уклоне 0°, что в целом снижает просадку нижних слоев покрытий и их усадку, стабилизируя тем самым технологически заданное расположение георешетки в соответствии с требованиями строительства геотехнических сооружений в различных геологических и климатических условиях.
Дренажно-армирующие геокомпозиты поставляются в рулонах с укладкой их на обустраиваемое геотехническое сооружение по утвержденному проекту в соответствии с требованиями их строительства в различных геологических и климатических условиях.