Geotextile selection methods for the Lithuanian road and street structures

Abstract

The structural strength of roads and streets as well as the uniformity of strength are ensured by a design strength of subgrade, sub-base and pavement layers, characterized by a deformation modulus, the value of which depends on the properties of materials used for the pavement structural layers and thickness of the layers. During construction of road or street pavement structure and its operation the continuous static and dynamic vehicle loads may cause the intermixing of the subgrade soil with the frost blanket course. Analogical process could happen between the frost blanket course and the sub-base constructed from the large particles of aggregate. Eventually, the intermixed materials of the different structural layers of road or street can have the impact on the strength and durability of the whole structure. In order to prevent the aggregates of different structural layers from becoming intermixed during road or street construction or in the phase of operation the geotextile inter-layers have been world-widely used in the recent 15 years. Based on the recommendations of U.S. researchers the geotextiles used for the separation of structural layers should be selected according to the existing formulas. However, these formulas are valid only for the road structures without asphalt concrete pavement. Another method for selecting geotextiles – specifications and recommendations of different countries. At present there are no generally accepted European specifications regulating the selection of geotextiles intended for separating road or street pavement layers. The reason is that different European countries have different climatic and geological conditions. Thus, each or several countries, where these conditions require separation of pavement structural layers by the geotextile, have their own normative documents or recommendations. Lithuania has only been using geotextiles in road and street construction and reconstruction during the last decade. In 1998 Lithuanian Road Administration adopted the temporary regulations on Using Geotextiles and Geogrids for Road Construction, which are still being used by road designers and suppliers of geosynthetics. The regulations are based on the German experience and their specifications for the use of geotextiles on roads. However, when adapting these regulations no experimental research was carried out or evaluation of their suitability to Lithuanian conditions. In recent five-year period the increased number of vehicle ownership and the growth of traffic volume on Lithuanian roads and streets caused the need to construct new roads and streets. To ensure the durability of new roads and streets, safety and comfort for the road users it is necessary to apply new advanced technologies. One of them – separation of structural layers by using geotextiles. The need for the use of geotextiles and the need to identify a suitable method of geotextile selection for the Lithuanian roads and streets determines the topicality of this work.

Įrengiant automobilių kelio ar gatvės dangas ant žemės sankasos bei vėliau jas eksploatuojant dėl nuolatos pasikartojančių statinių bei dinaminių transporto priemonių apkrovų gali prasidėti žemės sankasos grunto bei apsauginio šalčiui atsparaus sluoksnio medžiagų sąmaiša. Analogiškas procesas gali vykti ir tarp apsauginio šalčiui atsparaus sluoksnio bei dangos pagrindo medžiagų. Ilgainiui kelio ar gatvės konstrukcijos sluoksnių medžiagų tarpusavio sąmaiša mažina dangos stiprį bei tvarumą. Siekiant išvengti atskirų konstrukcijos sluoksnių mineralinių medžiagų tarpusavio susimaišymo, tiesiant kelius ar gatves bei juos eksploatuojant, pastaruosius 15 metų pasaulyje plačiai taikomi geotekstilės tarpsluoksniai. Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkai geotekstiles parinkti rekomenduoja naudoti skaičiavimus pagal formules, tačiau jos tinka tik keliams be asfaltbetonio dangos. Kitas geotekstilių taikymo būdas – atskirų šalių sukurtos normos bei rekomendacijos. Europoje nėra vieningų norminių dokumentų, reglamentuojančių geotekstilių naudojimą automobilių kelių bei gatvių konstrukcijos sluoksniams atskirti. Tai galima pagrįsti tuo, kad Europos valstybėse yra skirtingos klimatinės bei geologinės sąlygos. Taigi kiekviena ar keletas valstybių, kurioms pagal jų sąlygas aktualu kelio konstrukcijos sluoksnius atskirti geotekstilėmis, turi savo normas ar rekomendacijas. Lietuvoje geosintetinės medžiagos tiesiant ir rekonstruojant automobilių kelius bei miestų gatves naudojamos tik pastarąjį dešimtmetį. 1998 metais Lietuvos automobilių kelių direkcija išleido laikinuosius nurodymus „Geotekstilės ir geotinklų naudojimas tiesiant kelius“, kuriais iki šiol vadovaujasi projektuotojai ir geosintetinių medžiagų tiekėjai. Šie nurodymai yra parengti vadovaujantis Vokietijos specialistų patirtimi ir jų parengtais dokumentais geosintetinėms medžiagoms naudoti tiesiant kelius. Pritaikant šiuos nurodymus nebuvo vykdomi eksperimentiniai tyrimai, bei nustatomas tinkamumas Lietuvos sąlygoms. Lietuvoje pastaraisiais metais ženkliai išaugo naujų kelių ir gatvių tiesimo bei rekonstrukcijos apimtys. Kelių ir gatvių tvarumui, eismo dalyvių saugumui bei komfortabilumui užtikrinti, būtina taikyti naujas pažangias technologijas. Viena tokių technologijų yra kelio ar gatvės konstrukcijos sluoksnių atskyrimas geotekstilėmis. Geotekstilių naudojimo reikalingumo bei tinkamo parinkimo būdo nustatymo poreikis Lietuvos automobilių keliams ir gatvėms lemia šio darbo aktualumą.