ГЕОСЕТКА С ПЕРЕКРЕСТНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Полезная модель относится к разработке и изготовлению дорожных армирующих геосеток, преимущественно, предназначенных для укрепления слабого грунта при создании буровых и промышленных строительных площадок, подвергаемых высоким и интенсивным нагрузкам от воздействия колес грузового транспорта и строительной техники, подъездов к строительным площадкам, а также для армирования слоев дорожных одежд, как при строительстве новых, так и при ремонте и реконструкции уже существующих автодорог и площадок для парковки транспортных средств.
Геосетка представляет собой плоский сетчатый текстильный материал, образованный наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка со скреплением мест пересечения нитей прошивкой, провязыванием или проклеиванием.
Из уровня техники известна защитная строительная сетка в виде плоского материала ячеистой структуры, образованного путем наложения двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка. Сетка выполнена из полимерных комплексных нитей с перекрестным армированием по основе и по утку. Шаг армирования составляет 9-10 кратное расстояние по отношению к стороне ячейки сетки. Описанная сетка предназначена для защиты от падения кусочков цемента с потолка и стен бетонных сооружений, например, таких, как мосты и тоннели. (Заявка Японии JP 2008184716, опубликованная 14.08.2008, D04B 21/12). Данная строительная сетка не является геосеткой, она не предназначена для армирования грунта от воздействия колес автотранспорта на строительных и других промышленных площадках. Перекрестное армирование сетки выполнено при больших расстояниях между армирующими нитями, что направлено на обеспечение достаточной ее водопроницаемости, а не на повышение несущей способности.
Из уровня техники также известны технические решения, направленные на повышение несущей способности грунтовых дорог, которые также могут использоваться при строительстве промышленных строительных площадок и подъездов к ним.
Известно «временное покрытие грунтовых дорог», описанное в авторском свидетельстве СССР №1595986 A1, МПК: E01C 9/08 от 30.09.1990. Покрытие грунтовой дороги содержит сетку, зафиксированную в грунте посредством анкерных элементов. Ячейки сетки выполнены разновеликими по ширине покрытия с минимальным размером ячеек в местах расположения колесопроводов и с увеличением размеров ячеек в межколлейном пространстве и за пределами колесопроводов на боковых участках дорожного покрытия. Временное покрытие решает задачу повышения прочности дороги при рациональном размещении материала геосетки по ширине покрытия. Однако в конструкции геосетки не учтено, что автомобильный транспорт является высокоманевренным, при своем перемещении он многократно поворачивает и отклоняется в стороны от основной линии передвижения. При любом отклонении от заданной колеи транспортное средство попадает на незащищенные или на слабо защищенные участки дороги. Таким образом, недостатком данного технического решения является слишком узкая полоса армирования геосетки.
Из уровня техники известно «дорожное покрытие», содержащее геосетку из стеклонитей, раскрытое в описании патента RU 2124089 C1, МПК: E01C 7/32, опубликованного 27.12.1998. Сущность известного решения заключается в том, что в дорожном покрытии использована нитепрошивная сетка из стеклонитей, уложенная эквидистантно поверхности покрытия так, что направление укладки сетки совпадает с направлением движения транспортных средств, а размеры ячеек сетки выбраны исходя из соотношения 1≤а/в≤2, где «а» - размер стороны ячейки, совпадающий с направлением движения; «в» - размер стороны ячейки, перпендикулярной направлению движения транспортных средств. При этом размер ячейки а≈с, где «с» - максимальная длина пятна контакта между поверхностью дорожного покрытия и шиной колеса транспортного средства в направлении, перпендикулярном оси колеса. Как указано в описании изобретения, благодаря использованию геосетки, выполненной с соблюдением заданного соотношения размеров ячеек, в дорожном покрытии образуется слой, обладающий повышенной несущей способностью. Повышение несущей способности достигается за счет соотношения, определяющего размер ячейки при условиях равнопрочности основы и утка сетки при воздействии сдвиговых и растягивающих деформирующих усилий. Недостатком данного технического решения является относительно редкое расположение нитей геосетки по отношению к площади пятна контакта колеса транспортного средства, поскольку сторона ячейки равна максимальной длине пятна контакта шины колеса с поверхностью дорожного покрытия. Получается, что пятно контакта колеса может попадать между нитями геосетки, воздействуя на незащищенный грунт, что снижает эффективность использования геосетки.
Из уровня техники также известны решения, в которых учтено, что при использовании геосеток в грунтовых дорогах динамическая нагрузка от колес транспортного средства на нити основы, расположенные по ходу движения транспорта гораздо выше, чем на нити утка, расположенные поперек дорожного покрытия. Такое упрочнение (армирование) нитей основы применяется, например в геосетках марки «Fornit» фирмы «Huesker». Геосетка «Рогпп» выполнена в виде плоского материала ячеистой структуры, образованного путем наложения двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка со скреплением места их пересечения провязыванием. Геосетки данного типа имеют равномерно расположенные квадратные ячейки, при этом все нити основы армированы, то есть, выполнены в 2-3 раза толще, чем нити утка.
См.: http://www.huesker.com/poccnr/geokunststoffe/produkte/fornitsuprsup (сведения размещены на сайте в 2009 году). Данное решение выбрано за прототип.
Недостатком данного технического решения является повышенный расход материала нитей основы на изготовление геосетки. При использовании геосетки марки «Fornit» в пятно контакт колеса с дорогой попадает до восьми упрочненных нитей основы геосетки, что приводит к значительному перерасходу геотекстильного материала на строительство временной дороги.
Кроме того, особенностью армирования грунта при создании промышленных строительных площадок, в частности, при строительстве площадок для буровых установок, является то, что отсутствует выделенное направление движения грузового автотранспорта. В процессе строительства вся площадка подвергается высоким и интенсивным нагрузкам от колесной и гусеничной техники. Таким образом, если использовать при создании промышленной строительной площадки геосетку типа «Fornit», то чтобы обеспечить защиту слабого грунта от разрушения колесами машин во всех направлениях надо укладывать геосетку по меньшей мере в два слоя. Один слой вдоль, другой поперек строительной площадки. Получается высокая себестоимость, большие трудозатраты и значительный перерасход материала.
Заявленная полезная модель направлена на устранение недостатков прототипа.
Задачей полезной модели является создание геосетки, обеспечивающей снижение материалоемкости и трудозатрат при повышении качества подготовки поверхности грунтовой площадки под движение строительной техники. Повышение качества достигается за счет повышения несущей способности грунта, при использовании заявленной геосетки в условиях строительства буровых и иных промышленных площадок, подвергаемых высоким и интенсивным нагрузкам колес грузового транспорта, а также подъездов к строительным площадкам и мест парковки техники.
Техническим результатом полезной модели является повышении прочности и несущей способности геосетки с обеспечением повышения качества при снижении материалоемкости и трудозатрат на строительство буровых и иных промышленных площадок.
Для решения поставленной задачи заявлена геосетка, выполненная в виде плоского материала ячеистой структуры, образованного путем наложения двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка со скреплением места их пересечения. При этом для образования перекрестного армирования по основе и по утку дополнительно проложены армирующие нити с линейной плотностью, повышенной в 1,2-5,0 раз, по сравнению с линейной плотностью остальных нитей основы и утка, причем армирующие нити по основе и по утку проложены через расстояние больше ширины ячейки, но менее ширины протектора шины транспортного средства.
Заявленная геосетка характеризуется тем, что нити основы и утка проложены равномерно через расстояние, соответствующее стороне ячейки геосетки, а армирующие нити с повышенной линейной плотностью проложены по основе и по утку через расстояние кратное стороне ячейки геосетки, но меньшее ширины протектора шины транспортного средства.
Геосетка выполнена с квадратными ячейками со стороной от 2,5×2,5 мм до 70×70 мм.
Скрепление места пересечения нитей основы и утка в заявленной геосетке выполнено с помощью прошивных нитей или проклеиванием.
Нити основы и утка геосетка выполнены из полимерных синтетических или из природных минеральных нитей некрученых и/или подкрученных, и/или пневмосоединенных.
В качестве полимерного синтетического материала нити основы и утка геосетки могут быть выполнены, например, из полиэфирных или из полиамидных, или из полипропиленовых нитей.
В качестве природных минеральных нитей нити основы и утка геосетки могут быть выполнены из стеклонитей или из базальтовых нитей.
В зависимости от особенностей назначения нити основы и утка могут быть выбраны из разнородных полимерных синтетических или природных минеральных материалов.
Армирующие нити основы и утка геосетки могут быть выбраны одинаковой или различной по величине линейной плотности.
Заявленная геосетка для повышения уровня физико-механических свойств выполнена с пропиткой синтетическими сополимерами.
Перекрестное армирование геосетки предпринято для противодействия нагрузки на грунт от колес транспортных средств.
Поскольку размер шин автомобилей стандартизирован, рассчитаем оптимальное расстояние L для дополнительного армирования геосетки, исходя из норм, указанных в ГОСТ P 52899-2007 на «Шины пневматические для грузовых механических транспортных средств и прицепов». Легкие грузовые шины (радиальные и диагональные) имеют ширину профиля 154-228 мм. Грузовые шины большегрузных машин имеют ширину профиля от 213 до 425 мм. Шины грузового автомобиля взаимодействуют с покрытием грунтовой строительной площадки пятном контакта, ширина которого равна ширине протектора шины. Ширина протектора для большинства типов шин составляет величину равную 07,-0,8 от ширины профиля шины. Таким образом, оптимальное расстояние L по основе для армирования при расчете на нагрузку от легких грузовых шин выбрано не более 108 мм (154×0,7=108 мм).
Дорожная геосетка изготавливается из высокопрочных нитей, стойких к воздействию природных факторов: солнца, воды, колебания температур, а также кислотности или щелочности почвы. Исходя из условий эксплуатации геосетки, в качестве нитей основы и утка выбирают нити из полимерных синтетических или из природных минеральных материалов. Нити из натуральных волокон для изготовления заявленной геосетки не подходят, поскольку быстро разрушаются в природной среде.
Если геосетку изготавливают из полимерных синтетических материалов, то нити основы и утка выбирают, преимущественно, из полиэфирных, полиамидных, или из полипропиленовых нитей. Указанные нити являются химическими комплексными нитями, которые состоят из элементарных нитей. Комплексные нити неподкручены или подкручены и содержат 20-50 кручений на метр, или пневмосоединены и содержат 5-50 соединений на метр.
Если геосетку изготавливают из природных минеральных материалов, то нити основы и утка выбирают, преимущественно, из стеклонитей или из базальтовых нитей. Комплексные стеклонити и комплексные базальтовые нити используют некрученые в виде ровинга либо - подкрученные.
В другом варианте геосетку можно изготовить путем комбинирования по основе и по утку разнородных нитей из полимерных или из природных минеральных материалов.
Полезная модель иллюстрируется фигурой 1 и примерами.
На фигуре 1 показана структура заявленной дорожной геосетки выполненной с перекрестным армированием, образованной наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы 1 и утка 2 с получением плоского сетчатого материала с квадратными ячейками, например, размером 25×25 мм. Для дополнительного армирования в продольном направлении через расстояние 100 мм кратное четверной ширине ячейки проложены нити 3 с повышенной линейной плотностью по отношению к остальным нитям основы геосетки, а в поперечном направлении проложены нити 4 с повышенной линейной плотностью по отношению к остальным нитям утка геосетки.
Над изображением геосетки и с правой стороны от него показано условное изображение шины 5 колеса транспортного средства, оказывающего продольное и поперечное воздействие на дорожное покрытие. При этом учтено, что ширина профиля 6 шины больше, чем ширина протектора 7 этой шины.
Расстояние 100 мм между нитями 3 основы с повышенной линейной плотностью меньше минимальной ширины протектора 7 шины 5 транспортного средства (которая составляет 154×0,7=108 мм для легкой диагональной шины грузового автомобиля).
Пример 1.
Изготовили геосетку для укрепления слабого грунта при строительстве площадки для буровой установки на газовом месторождении. Площадка подвергается высоким и интенсивным нагрузкам грузового автотранспорта, строительной и бурильной техники и нуждается в армировании грунтового покрытия.
Геосетку с ячейкой 50×50 мм изготовили с использованием основовязальной машины в виде плоского сетчатого материала, образованного наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка, с провязыванием мест пересечений нитей основы и утка с помощью прошивных нитей. В качестве нитей основы и утка использовали вытянутые полиэфирные нити толщиной 167 текс, трощеные в 6 сложений с получением комплексной нити толщиной 167×6=1002 текс, а в качестве прошивных нитей использовали полиэфирные текстурированные и/или пневмосоединенные нити толщиной 37,2 текс. Нити основы и утка проложены равномерно через расстояние, соответствующее стороне ячейки геосетки 50 мм.
При этом для дополнительного армирования в продольном и в поперечном направлении через расстояние 100 мм (кратное двойной ширине ячейки) проложены нити основы и утка с повышенной в 2 раза линейной плотностью 2004 текс.(1002×2=2004 текс). Расстояние 100 мм менее ширины протектора диагональной шины грузового автомобиля выбрано по ГОСТ P 52899-2007. (Согласно указанному ГОСТ Р 52899-2007 ширина профиля легкой диагональной грузовой шины составляет от 154 до 218 мм).
Применение геосетки заявленной структуры показало повышение прочности и несущей способности покрытия буровой площадки весенний и осенний период эксплуатации.
Пример 2
Изготовили дорожную геосетку для укрепления грунтовой поверхности при подготовке промышленной строительной площадки, подвергаемой высоким и интенсивным нагрузкам грузового автотранспорта и строительной техники. Геосетку изготовили с использованием основовязальной машины в виде плоского сетчатого материала с квадратными ячейками 32×32 мм, образованного наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка, с прошивкой места пересечения нитей основы и утка с помощью прошивных пневмосоединенных нитей толщиной 17,7 текс. В качестве нитей основы и утка использовали вытянутые полипропиленовые нити толщиной 111 текс, трощеные в 9 сложений и подкрученные с получением комплексной нити толщиной 999 текс. Нити основы и утка проложены равномерно через расстояние, соответствующее ширине ячейки геосетки 32 мм.
При этом для дополнительного армирования в продольном направлении через расстояние 96 мм (32×3=96 мм) проложены нити основы с повышенной в 3 раза линейной плотностью 2997 текс.(999×3=2997 текс). Расстояние 96 мм менее ширины протектора диагональной шины грузового автомобиля выбрано по ГОСТ P 52899-2007. (Согласно указанному ГОСТ Р 52899-2007 ширина профиля легкой диагональной грузовой шины составляет от 154 до 228 мм. Минимальная ширина протектора, взаимодействующего с дорожным покрытием, составляет 154×0,7=107,8 мм). Геосетку использовали для армирования грунтовой насыпи промышленной строительной площадки под возведение складских помещений на переувлажненных грунтах. Применение геосетки заявленной структуры показало повышение прочности и несущей способности покрытия стройплощадки при круглогодичной эксплуатации.
Пример 3
Изготовили геосетку для укрепления грунтового покрытия буровой площадки и для реконструкции разрушенных паводком подъездов к ней.
Геосетку изготовили с использованием основовязальной машины в виде плоского сетчатого материала с квадратными ячейками 20×20 мм, образованного наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка, с проклейкой места пересечения нитей основы и утка. В качестве нитей основы и утка использовали стеклонити толщиной 136 текс, трощеные в 6 сложений с получением комплексной нити толщиной 816 текс.(136×6=816 текс). Нити основы и утка проложены равномерно через расстояние, соответствующее ширине ячейки геосетки 20 мм.
При этом для дополнительного армирования в продольном и поперечном направлении через расстояние 100 мм (равное пятикратной ширине ячейки) проложены нити основы с повышенной в 1,5 раза линейной плотностью (816×1,5=1224 текс). Расстояние 100 мм менее ширины протектора диагональной грузовой шины автомобиля выбрано по ГОСТ P 52899-2007. (Согласно указанному ГОСТ P 52899-2007 минимальная ширина профиля легкой грузовой шины составляет 154 мм, а ширина протектора - 108 мм).
Применение геосетки заявленной структуры показало повышение прочности и несущей способности грунтового покрытия при круглогодичной эксплуатации площадки и подъездных путей.
Пример 4
Изготовили дорожную геосетку для ремонта бывшей в эксплуатации площадки для парковки большегрузного автотранспорта и гусеничной строительной техники.
Геосетку изготовили с использованием основовязальной машины в виде плоского сетчатого материала с ячейками 45×45 мм, образованного наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка, с провязыванием места пересечения нитей основы и утка. В качестве нитей основы использовали базальтовые нити толщиной 675 текс, трощеные в 9 сложений с получением комплексной нити толщиной 675×9=6075 текс. В качестве нитей утка используют полиэфирные нити такой же толщины 675×9=6075 текс. Нити основы проложены равномерно через расстояние, соответствующее ширине ячейки геосетки 45 мм.
При этом для дополнительного армирования в продольном и в поперечном направлении через расстояние 90 мм проложены нити с повышенной в 2 раза линейной плотностью (6075×2=12150 текс). Расстояние 90 мм менее ширины протектора диагональной грузовой шины автомобиля выбрано по ГОСТ Р 52899-2007. (Согласно указанному ГОСТ Р 52899-2007 минимальная ширина профиля легкой диагональной грузовой шины составляет 154 мм, а ширина протектора - 108 мм).
Применение геосетки заявленной структуры показало после ремонта площадки грунтовой парковки повышение ее прочности и несущей способности при круглогодичной эксплуатации.
Пример 5
Изготовили дорожную геосетку со стороной ячейки 15 мм для укрепления грунтовой поверхности вокруг площадки под установку перекачивающего оборудования при прокладке газопровода. Площадка подвергается высоким и интенсивным нагрузкам грузового автотранспорта и строительной техники. Геосетку изготовили, как описано в примере 1.
При этом для дополнительного армирования в продольном и в поперечном направлении через расстояние 90 мм проложены нити основы с повышенной в 5 раз линейной плотностью 3340 текс.(668×5=3340 текс). Расстояние 90 мм менее ширины протектора диагональной шины легкого грузового автомобиля выбрано по ГОСТ P 52899-2007, минимальная ширина которой составляет 154 мм, а соответствующая ширина протектора - 108 мм.
Применение геосетки заявленной структуры показало эффективное повышение прочности и несущей способности грунтового покрытия в весенний и осенний период эксплуатации.
Пример 6.
Изготовили дорожную геосетку с перекрестным армированием для грунтового покрытия вдольтрассовой дороги, проложенной вдоль промыслового трубопровода. Дорожное покрытие рассчитано на передвижение большегрузного транспорта.
Геосетку изготовили с использованием основовязальной машины в виде плоского сетчатого материала, образованного наложением двух взаимно пересекающихся систем нитей основы и утка, с провязыванием места пересечений нитей основы и утка с помощью прошивных нитей. В качестве нитей основы и утка использовали вытянутые полиэфирные нити толщиной 167 текс, трощеные в 4 нити с получением комплексной нити толщиной 167×4=668 текс, а в качестве прошивных нитей использовали полиэфирные текстурированные и/или пневмосоединенные нити толщиной 37,2 текс. Нити основы проложены равномерно через расстояние, соответствующее ширине ячейки геосетки 2,5 мм.
При этом для дополнительного армирования в продольном направлении через расстояние 100 мм (равное 40-кратной ширине ячейки) проложены нити основы с повышенной в 4 раза линейной плотностью 2672 текс.(668×4=2672 текс). Расстояние 100 мм менее ширины протектора диагональной шины грузового автомобиля выбрано по ГОСТ Р 52899-2007. (Согласно указанному ГОСТ P 52899-2007 грузовые шины большегрузных машин имеют ширину профиля от 213 до 425 мм).
Геосетку использовали для армирования насыпи грунтовой дороги, возведенной на переувлажненных грунтах.
Применение мелкоячеистой геосетки армированной структуры показало повышение прочности и несущей способности дорожного покрытия в весенний и осенний период эксплуатации при использовании большегрузного транспорта.