Сборный железобетон потеснит монолит?

В Республике Беларусь за последние 5-6 лет проведена большая работа по внедрению европейских стандартов в строительстве. Это касается и технологий проектирования и строительства транспортной инфраструктуры, а именно технологий применения сборного железобетона.

В странах с развитой строительной отраслью производство сборного железобетона является главным в строительстве жилья, производственных зданий, а также строительства дорог и инженерных сооружений.

Сборные системы имеют существенное преимущество перед монолитными конструкциями — они позволяют внедрять в строительство прогрессивные методики изготовления железобетонных конструкций на заводах с использованием современной техники в идеальных условиях для затвердевания бетона.

Компания «ДБС Эльта» с 2011 года является ведущим производителем сборных бетонных систем дорожных ограждений, которые успешно применяются на дорогах, мостах и транспортных развязках Республики Беларусь.

Однако в данной статье речь пойдет о применения сборного железобетона при возведении стен в сочетании с армированием грунта.

Технология армирования грунта была изобретена и запатентована знаменитым французским инженером и архитектором Анри Видалем, который полвека назад основал компанию «Терре Арме». Именно Терре Арме первой в мире реализовала идею армогрунтовых стен и на сегодняшний день ее опыт проектирования этих конструкций превышает пять десятилетий.

Технология Терре Арме основана на простой идее. По исходному замыслу автора, французского инженера и архитектора Анри Видаля, при попеременной укладке грунта и арматуры, за счет трения в местах их соприкосновения возникает постоянная связь, образуя уникальный композитный строительный материал.

В конструкциях Терре Арме используются геосинтетические (либо стальные) ленты, армирующие массив грунта, и модульная система облицовки, обычно состоящая из готовых железобетонных панелей (разнообразной конфигурации) или панелей из сварной стальной арматуры. Такое сочетание создает надежную, удерживаемую собственной массой конструкцию, которая помимо собственного веса может выдерживать значительные постоянные или переменные нагрузки, создаваемые постройками или транспортными средствами.

Лицевые панели выполняют задачи по предотвращению эрозии грунта обратной засыпки, и отводу дренажных вод из тела насыпи, исключая образование подтеков на лицевой грани стен. Установка панелей очень проста и не требует применения дорогостоящей техники, а потому возведение подпорных стенок могут выполнять даже небольшие строительные организации.

Железобетонные лицевые панели могут изготавливаться с разным количеством анкерных точек (точек присоединения геосинтетических лент). Кроме этого, они могут отличаться по прочности за счет внутреннего армирования, причем их внешний вид остается неизменным.

Исполнение и внешний вид лицевых панелей могут быть различными.

Вертикально или горизонтально ориентированные железобетонные панели отливаются в опалубке с дополнительными вкладышами, что позволяет придавать лицевой грани облицовки различную текстуру.

 

Классическая лицевая панель имеет крестообразную форму. Долгое время с 60-х годов ХХ века такая панель доминировала среди всех решений по фасадам армогрунтовых стен Терре Арме. Она актуальна и сейчас.

 

Выбор типа армирующего элемента для армогрунтовой системы (металл или геосинтетика) определяется особенностями проекта:

• Обратная засыпка, к механическим и химическим свойствам которой могут предъявляться жесткие требования.

• Потенциально опасные техногенные воздействия: вибрация, химическое загрязнение. Например при рН среды менее 5 или более 10 необходимо использовать геосинтетичесие армирующие ленты.

• Нагрузки, действующие на армогрунтовую систему. Чем выше проектные нагрузки, тем больше вероятность, что выбор падёт на армирование насыпи металлическими элементами.

Геосинтетические ленты GeoStrap® изготавливаются из высокопрочных волокон полиэстера (PET), заключённых в оболочку из полиэтилена (LDPE). Такие ленты особенно хорошо подходят для армирования грунта в случае воздействия на армогрунтовые сооружения хлоридов или сульфатов, а также в средах с низким значением показателя pH (кислотные среды). Иногда в качестве засыпки используется стабилизированный грунт из переработанного бетона или извести (либо цемента). В таком случае необходимо применять геосинтетические ленты EcoStrap®, состоящие из арматурных пучков из поливинилового спирта (PVA), заключенных в оболочку из полиэтилена. Такие ленты идеально подходят для среды с высоким значением показателя pH (щелочные среды). Полимерные ленты EcoStrap® также обладают дополнительными преимуществами с точки зрения жесткости и способности выдерживать высокие температуры. В случае, когда для создания насыпи используются песчаные грунты с большой долей мелкой фракции (тонкозернистые) необходимо дополнительно повысить сцепление геосинтетической ленты в грунте, и для этой применяются лента HA GeoStrap®, которая имеет фигурный профиль.

Ленты различаются по прочности на разрыв: основные используемые типы — Geostrap 50 кН и Geostrap 37,5 кН, но есть и другие варианты, ещё более прочные. Отличительной особенностью технологии Терре Арме является возможность комбинирования различных лент в пределах насыпи, чем достигается максимальная оптимизация стоимости сооружения.

 

Стальные полосы обладают высоким сцеплением в грунте, не растягиваются и обеспечивают конструкционную надежность. Расчетный срок службы стальной арматуры для грунта, оцинкованной горячим способом, в сочетании с правильно подобранной засыпкой, при необходимости может достигать 100 и более лет. На обеих сторонах стальных полос с высоким сцеплением (или стальных полос HA) имеются перпендикулярные ребра. Этот тип арматуры для грунта в технологии Терре Арме используется намного чаще других. По всему миру построено более 40 миллионов квадратных метров сооружений с подобным армированием насыпи. Стальные полосы HA идеально подходят для высоких статических и динамических расчетных нагрузок. Зачастую это единственный разумный выбор для сложных сооружений, таких как стены высотой 20 м и более, крупные подпорные стенки для зданий или подпорные стены на железных дорогах, а также сопряжения мостов с подходами, которые считаются одними из самых важных и сложных конструкций. Уникальная прочность и способность к распределению нагрузки, присущие технологии Терре Арме, позволяют удовлетворять этим требованиям самым экономичным и конструктивно эффективным способом.

При проектировании и строительстве мостовых сооружений на территории республики Беларусь все силы направлены на принятие оптимальных решений, ведущих к экономии бюджетных средств. Сокращение длины мостовых сооружений, путем исключения крайних пролетов за счет устройства необсыпных устоев или опор стенок с применением откосных крыльев, существенно снижает затраты на строительство и содержание сооружения, а именно: 

- приводит к уменьшению или полному исключению тротуаров, так как при малых длинах мостов допускается не устраивать технологические проходы и тротуары; 

- есть возможность исключить открытые водостоки (исключается необходимость в устройстве подвесного закрытого водоотвода и отвода поверхностного стока за пределы сооружения); 

- исключение больших площадей, укрепленных сборным или монолитным железобетоном, конусов, которые необходимо обслуживать в процессе эксплуатации ручным способом; 

-  уменьшение или полное исключение деформационных швов, являющихся самым слабым местом мостовых сооружений, что значительно снижает стоимость эксплуатации и ремонта таких сооружений; 

- уменьшение затрат на устройство сопряжения моста с насыпью подхода. 

В свою очередь, все перечисленные факторы приводят к увеличению срока эксплуатации сооружения.

Не так давно были реализованы несколько проектов, а именно строительство путепроводов на объекте «Вторая кольцевая автомобильная дорога вокруг г.Минска» с применением схем мостовых сооружений с исключением крайних пролетов и устройством железобетонных необсыпных устоев с обратными стенками в монолитном исполнении. Данные проекты были разработаны ведущей белорусской проектной организацией Государственным предприятием «Белгипродор». В процессе строительства подрядчики столкнулись с проблемой обеспечения качественной лицевой поверхности устоев, выполненных из монолитного железобетона. Применение сборных железобетонных лицевых панелей позволит значительно повысить качество поверхности устоев, ускорить производство работ по возведению сооружения, а так же позволит создавать любую геометрию необсыпных устоев и откосных крыльев, не волнуясь за качество и эстетический вид сооружения.

Таким образом, для многих автомобильных и железнодорожных мостов опоры пролётных строений можно укладывать непосредственно на армированный грунт, без массивных фундаментов и свай. Такие решения идеально подходят для грунтов с высокой прочностью. Если прочность грунта в основании высока, применение мер по улучшению грунта в сочетании с технологией Терре Арме намного дешевле примыканий с использованием свай и бетонных работ на месте строительства.

Если по условиям проекта необходимы сваи (например на очень слабых грунтах), армирующие полосы можно укладывать между ними, так как полосу легко отвести в сторону. При этом во всех конфигурациях небольшая глубина фундамента, типичная для конструкций Терре Арме, а также ограниченный объем бетонных работ на строительной площадке значительно сокращают сроки и стоимость строительства.

 

Армогрунтовые подпорные стены Терре Арме (технология армированного грунта) широко используется при строительстве дорог и автомагистралей в городах, пригородах, сельской и горной местности. Её преимущества очевидны на грунтах с низкой несущей способностью и в случае ограниченной полосы отчуждения, например в зонах плотной городской застройки. Большинство случаев применения на автодорогах связано с сооружением подпорных стенок (как одиночных, так и многоярусных): сложные многоуровневые дорожные развязки, уширение проезжей части.

 

Белорусская компания «ДБС Эльта» в ближайшее время планирует начать освоение технологии возведения подпорных стен с армированием грунта Терре Арме. Техническую поддержку окажет один из мировых лидеров в области строительства инженерных коммуникаций «FREYSSINET». В процессе внедрения новой для отечественного рынка технологии также будет использован опыт коллег из компании Terre Armее в России (https://terre-armee.ru).

Технологии сборного железобетона, применяемые в области развития проектирования и строительства транспортной инфраструктуры, пока еще недостаточно развиты на территории Республики Беларусь, но уже начинают заявлять о себе на отечественном рынке. Мы уверены, что в ближайшее время инновации в данной области надежно закрепят свои позиции и подтвердят конкурентные преимущества по сравнению с аналогами, которые сейчас используются.