Пункт 3. Армування основ. 
Застосування сучасних геосинтетичних матеріалів

Армування — один з найбільш перспективних методів посилення грунтів. З початком застосування армування в фундаментобудуванню вперше з’являється можливість цілеспрямовано змінювати властивості грунту, отримувати основи з наперед заданими характеристиками міцності. З використанням армування відпадає необхідність проводити трудомісткі і тривалі заходи щодо посилення всієї товщі грунту.

Початок цього напрямку було покладено завдяки роботам французького інженера Henri Vidal. У 60-х роках ХХ століття Henri Vidal запропонував при зведенні насипів використовувати сталеві стрічки як армуючі елементи. Взаємодія між грунтом і армуючим елементами забезпечувалася за рахунок тертя по контуру «грунт-арматура». Офіційно визнане і запатентоване нове поняття армований грунт (армогрунт) знайшло широке застосування в дорожньому будівництві, при влаштуванні насипів, гребель, дамб, підвалин мостів, при зведенні підпірних стін та створенні штучних підстав.

В даний час в якості армуючих елементів виступає велика кількість різних матеріалів. Використання в будівельній практиці металевої арматури у вигляді смуг або сіток в якості армуючих елементів вимагає застосування дорогих антикорозійних заходів, тому останнім часом металеву арматуру практично витіснили синтетичні матеріали (геосинтетики). До основних типів геосинтетичних матеріалів можна віднести геотекстильні матеріали, георешітки, геосітки, геомембрану.

Значний внесок у вивчення роботи армованого підстави внесла Л.М. Тимофєєва.

У роботах автора розглянуті основні види армованих основ:

• — з одношаровим армуванням горизонтальними прошарками;
• — з багаторядним армуванням горизонтальними прошарками;
• — з армуванням вертикальних і похилих палями;
• — зі змішаним армуванням тривимірних, двомірний та одномірних елементів різної орієнтації.

Л.М. Тимофєєва запропонувала три основні розрахункові схеми армогрунтових конструкцій:

континуальну — при дисперсному армуванні частинками і короткими волокнами, лінійному і двомірному армуванні з частим розташуванням волокон; дискретну і дискретно-континуальну — при рідкісному розташуванні включень, взаємодією яких можна знехтувати.

Досвід Л.М. Тімофєєвої показав що завдяк включенню в грунт армуючого матеріалу цілеспрямовано можна замінити міцність и деформатівність основи, знизити нерівномірність осідань.

Накопичений досвід по підвищенню характеристик міцності в слабких грунтах за допомогою пальових фундаментів, штучних основ або сучасний геосинтетичних матеріалів дозволив ооюєднати і вдосконалити деякі з методів, відомих науці.

Улаштування земляного полотна на піщаних палях з геотекстильною оболонкою «RINGTRAC», що володіє високою міцністю на розтяг, знайшло широке застосування в Німеччині. Фірма J. Mobius запропонувала виготовляти і встановлювати в слабких глинистих підставах палі особливої конструкції, яка сприймає вертикальне навантаження і передає їх на нижні шари з низькою деформованістю. У грунтову основу віброспособом занурюють сталеву трубу з попередньо сформованим у вигляді рукава геотекстилем. Внутрішній обьем рукава заповнюють грунтом, витягають трубу і ущільнюють засипаючи грунтом. Палі діаметром 0,8 м розташовуються рядами, відстань між рядами — близько 2 м, відстань між сусідніми палями коливається в діапазоні 1,7−2,4 м, довжина в реалізованих проектах дорівнює 8−15 м .

Ефективність зниження деформованості слабких основ, посилених палями з щебеню, армованими по контуру міцним синтетичним полімером, відзначається в багатьох роботах. Використання щебеню замість піску аргументується тим, що зсувна міцність щебеню вище, ніж піску, в результаті чого бічне розтягнення і осьова деформація при стисненні палі з піску більше, ніж при стисненні палі з щебеню. Мінусом даної конструкції є застосування дорогого матеріалу (щебеню) в конструкції палі і значна осьова жорсткість геосинтетичної оболонки, яка може викликати складності в технології пристрою палі.

Д.М. Антоновський, головний інженер представництва HUESKER Synthetic GmbH (ФРН) в Росії, зазначає, що піщані палі повинні спиратися на несучий шар грунту, модуль деформації якого повинен, щонайменше, на порядок перевищувати модуль деформації слабкого, армуючого палями ґрунтового шару основи. У своїх роботах автор описує два принципових способи пристрою піщаних паль. Перший спосіб передбачає виїмку грунту основи під піщані палі і найчастіше застосовується у відносно благополучних грунтово-геологічних умовах при непоганій несучій здатності всіх грунтів основи. При використанні методу екскавації грунту основи під палю (особливо у випадках, коли піщані палі виконують конструктивну функцію вертикальних дренажних елементів) допускається використання геооболонок зі швами, виконаними за спеціальною технологією. Другий спосіб заснований на принципі бічного стискання грунту основи при влаштуванні піщаних паль. При виборі другого способу геосинтетична оболонка для піщаних паль практично у всіх випадках повинна бути проведена за безшовною технологією. Приклад улаштування піщаних армованих паль компанії HUESKER наведено на рис. 2.

Рис. 2. Приклад улаштування бетонних армованих паль компанії HUESKER:

• а) занурення обсадної труби в основу;
• б) кріплення геооболонки;
• в) оголовок піщаної палі після заповнення;
• г) загальний вигляд ділянок пристрою піщаних армованих паль.