Геосинтетические материалы находят широкое применение в свайных технологиях, что связано с высокой экономичностью и технологичностью их использования.
Текстильно-песчаные (текстильно-щебеночные) сваи
Одной из наиболее перспективных свайных технологий на сегодняшний день является устройство текстильно-песчаных (щебеночных) свай в геосинтетической оболочке. Данная технология позволяет возводить насыпи автомобильных и железных дорог, грунтовые платформы и площадки (в том числе в гидротехническом строительстве и портовых сооружениях) на слабых и очень слабых основаниях, в том числе обводнённых. При этом значительно снижается величина осадки, а консолидация завершается чаще всего еще на стадии строительства, поскольку текстильно-песчаные сваи также эффективно работают и в качестве вертикальных дрен. Бесшовные геооболочки производятся на круглоткацком оборудовании из высокомодульных полимерных волокон. В песчаной свае они играют не только роль разделяющей прослойки между грунтом основания и минеральным заполнителем сваи, но и выполняют армирующую функцию за счет активизации расчетных тангенциальных усилий в геосинтетической оболочке.
Для обеспечения устойчивости насыпных сооружений на текстильно-песчаных сваях требуется применение гибкого ростверка из высокопрочных георешёток и тканых (вязаных) геополотен. Обычно в насыпных сооружениях используется два армирующих геосинтетических слоя – в поперечном и продольном направлениях, нижний из которых укладывается на уровне оголовков текстильно-песчаных свай (или на высоте 5-15 см над оголовками поверх выравнивающего подстилающего слоя, уложенного на разделяющий нетканый иглопробивной геотекстиль), второй армирующий слой в перпендикулярном направлении – на высоте 25 – 50 см над первым. Геосинтетические материалы воспринимают переменные нагрузки и нагрузку от собственного веса и перераспределяют соответствующие напряжения на текстильно-песчаные сваи, в результате чего происходит активизация тангенциальных усилий в армирующей геосинтетической оболочке. В конечном счете нагрузка передаётся на нижележащий несущий слой грунтового основания.
Технологические ограничения. Боковые нагрузки на текстильно-песчаные сваи недопустимы, поскольку они работают по принципу вертикальной колонны и не могут воспринимать значительные боковые воздействия (поэтому при использовании песчаных свай в причальных сооружениях требуется использование шпунтового ограждения с целью восприятия нагрузок от навала судов, волновых и ледовых нагрузок). Помимо этого, технология текстильно-песчаных свай предусматривает определённую величину осадки (расчётная величина, обычно в пределах 5 — 30 мм на каждый погонный метр текстильно-песчаной сваи) вследствие доуплотнения минерального заполнителя свай от собственного веса возводимого насыпного сооружения, из-за чего применение текстильно-песчаных свай в промышленно-гражданском строительстве ограничено. Кроме этого, недопустимо использовать текстильно-песчаные сваи в качестве висячих свай. Для предотвращения потери устойчивости насыпного сооружения вследствие возникающих усилий распора, его откосная часть также должна устраиваться на свайном основании. Для предотвращения дополнительных напряжений геооболочки после извлечения обсадной трубы необходимо обеспечить соответствие внутреннего диаметра трубы расчетному (до наступления напряжённо-деформированного состояния материала) диаметру армирующей геооболочки.
В остальном, данная технология находит широкую область применения благодаря своей универсальности и широкому диапазону допустимых для эффективного применения параметров грунтов основания.
В зависимости от несущей способности грунтов основания, текстильно-песчаные сваи могут быть устроены как способом вибропогружения обсадной трубы, так и способом выемки с помощью шнека грунта основания под обсадную трубу.
Буронабивные сваи в технологической геосинтетической оболочке (геоопалубке)
Относительно новой, но уже хорошо зарекомендовавшей себя технологией с экономической и экологической точки зрения является использование геосинтетических оболочек при устройстве буронабивных бетонных свай. Данное решение помогает устраивать однородные бетонные сваи заданной прочности за счет предотвращения растекания бетонного раствора по слабым слоям грунтового основания. Кроме экологических преимуществ (предотвращение загрязнения грунтовых вод), устройство буронабивных свай в геосинтетической оболочке является также экономически целесообразным, поскольку предотвращает потери бетонного раствора при устройстве свай. Поскольку в данной ситуации время работы геооболочки минимально (до набора расчетной прочности бетона в свае), наиболее экономичным является использовать шовные геооболочки, поскольку долговременные характеристики геосинтетической оболочки здесь не играют особой роли. Тип и марка геосинтетических оболочек определяется на основании расчётных данных (исходя из разницы давлений снаружи и внутри оболочки в подошве сваи), а также исходя из физико-механических параметров тканого геополотна. Компания Tele Textile использует уникальный шестистрочный шов из высокомодульных полимерных нетей при производстве шовных геооболочек, что даёт минимальный понижающий коэффициент на швы, стыки и нахлёсты.
Геосинтетический ростверк насыпных сооружений на бетонном основании
Возведение насыпных сооружений на бетонных сваях также достаточно часто встречается в дорожном, аэродромном и железнодорожном строительстве. В качестве гибкого ростверка здесь также используются высокопрочные армирующие геосинтетические материалы (георешётки и тканый/вязаный геотекстиль). Обычно в насыпных сооружениях используется два армирующих геосинтетических слоя – в поперечном и продольном направлениях, нижний из которых проходит непосредственно по оголовкам свай, второй армирующий слой в перпендикулярном направлении – на высоте 25 – 50 см над первым. Геосинтетические материалы воспринимают переменные нагрузки и нагрузку от собственного веса и перераспределяют соответствующие напряжения на бетонные сваи, которые, в свою очередь, передают напряжения на нижележащий несущий слой грунтового основания.
Для предотвращения потери устойчивости насыпного сооружения вследствие возникающих усилий распора, его откосная часть также должна устраиваться на свайном основании. Минимальная высота насыпи над оголовками песчаных свай составляет 1,5 – 2,0 м (без учёта толщины дорожной одежды или верхнего строения железнодорожного пути) с целью обеспечения устойчивости против локальных просадок верха насыпи в межсвайном пространстве.
