Геосинтетические элементы дренажных систем: возможности и границы их применения

  1. Общие положения
   В предыдущем десятилетии наряду с геосинтетическими фильтрующими, армирующими и уплотнительными элементами активно применялись геосинтетические строительные элементы.

   Особенно широко использовались геосинтетические элементы дренажных систем. Геосинтетические элементы дренирования состоят из фильтрующего элемента (фильтрующий слой нетканого материала) и объемного дренажного ядра/накопителя (рис. 1). В соответствии с видом материала дренажные наполнители могут быть подразделены на различные группы по своим гидравлическим и механическим характеристикам.
   Применяемые материалы различаются прежде всего следующими свойствами:
   • водопроницающая способность вследствие различной пространственной геометрии пор (толщина и материал дренажного ядра);
   • деформация под действием нагрузок, перпендикулярных (нормальных) к поверхности материала;
   • упругость (эластичность) при растяжении.
   В данной статье автор хотел рассмотреть структуру геосинтетических дренажных элементов, возможности их использования и обратить внимание на границы их применимости. Ставилась также цель сравнить различные дренажные элементы между собой.

2. Классификация дренажных элементов

На рис. 2 представлены три различных вида наиболее часто применяемых дренажных элементов (материалов наполнителя). Их основное различие состоит в строении и функциональном назначении.
   В табл. 1 приведены минимальные и максимальные значения параметров этих дренажных элементов.
   Сравнивая дренажные элементы между собой, можно сказать следующее:
   • ядро из гофролиста (материала с неоднородной пространственной структурой) – характеризуется высокой водопроницаемостью при нагрузках на поверхность материала sn до 20 кПа; плохое прилегание к неровностям поверхности;
   • ядро из неориентированно расположенных волокон – значение водопроницаемости сильно падает при увеличении нагрузки sn; при значениях нагрузок sn до 50 кПа величина водопроницаемости достаточна для многих случаев применения; хорошее прилегание к неровностям поверхности;
   • ядро из сотового наполнителя – водопроницаемость низкая, однако она слабо зависит от нагрузок sn; плохое прилегание к неровностям поверхности.

   Влияние долговременной нагрузки по нормали к поверхности sn на значение водопроницаемости при гидравлическом перепаде/градиенте i = 1 можно оценить по результатам лабораторных исследований, проводившихся в течение двух лет.
   Снижение водопроницаемости дренажного ядра в течение 50 лет в зависимости от приложенной нормальной нагрузки sn пропорционально его водопроницаемости в момент приложения нагрузки

3. Функциональное назначение

Геосинтетические дренажные элементы могут выполнять в строительных сооружениях следующие функции (рис. 3): защита – фильтрация – дренаж – сепарация.
   Качественная оценка функций дренажных материалов приведена в табл. 2.
   Функция фильтрации зависит не только от дренажного ядра, но и от технических характеристик дополнительного фильтрующего слоя нетканого материала, и потому она не указана в табл. 2.

4. Возможности применения
   Возможности применения геосинтетических дренажных элементов определяются их функциональным назначением. Можно рекомендовать следующие области их применения:
   • под верхним слоем откосов;
   • для внешних сторон фундаментов и стен подвалов при наличии дренажных труб у оснований фундаментов зданий (рис. 4)
   • для защиты внешних сторон опорных конструкций, располагаемых в земле;
   • под спортивными площадками;
   • вокруг прилегающих к земле элементов туннелей;
   • между скальной породой и внешней оболочкой туннеля для туннелей в горах;
   • прочие.

5. Технология монтажа
   Монтаж геосинтетических дренажных элементов не представляет сложности и может быть выполнен небольшим числом рабочих, без значительных затрат на использование специальных технических устройств. Главное, чтобы стыки и сопряжения с другими строительными элементами, в первую очередь с дренажными стоками, были выполнены тщательно. Речь идет о принципе “чем точнее подогнаны элементы, тем устойчивей они к повреждениям”. Наибольшие нагрузки геосинтетические элементы дренажных систем испытывают на этапе монтажа.
   Главными достоинствами использования геосинтетических дренажных элементов прежде всего являются:
   • промышленное изготовление и соответственно точность размеров и высокое качество;
   • малый объем, что особенно важно при перевозках на большие расстояния и в сложных условиях доставки, например, в труднодоступные районы с помощью тяжелой грузовой техники;

   • простота и надежность укладки дренажных элементов даже в сложных строительных ситуациях;
   • значительный объем строительных работ, выполняемых в любую погоду.
   Недостатками применения геосинтетических дренажных элементов являются жесткие требования к сохранению эксплуатационных свойств в течение длительного периода времени.

6. Выводы
   В прошлом был накоплен большой позитивный опыт использования геосинтетических дренажных элементов. Их применение повысило надежность и работоспособность дренажа, эксплуатируемого длительное время.
   Работа по обеспечению качества при компетентном контроле за выполнением работ не приводила до сих пор к каким-либо серьезным проблемам и, в частности, к дефектам изготовления.