2.4. Грунты для сооружения земляного полотна.

Особенности их применения

Физические и физико-механические свойства грунтов оказы- мают существенное влияние на конструкцию земляного полотна, с пособы производства работ и в конечном итоге на стоимость мссй автомобильной дороги.

Грунты, используемые для возведения насыпей, по размерам »ерен подразделяют на четыре основные группы:

• скальные, добываемые путем разрушения естественных сплош­ных или трещиноватых скальных массивов;

• крупнообломочные, залегающие в естественных условиях в миде аллювиальных и делювиальных отложений;

• песчаные;

• глинистые.

По физико-механическим свойствам различают следующие миды грунтов, залегающих в верхней части земной коры:

• щебенистый — неокатанные остроугольные разрушенные горные породы с размерами зерен до 200 мм, насыпной плотно­стью 1 750... 1 900 кг/м³, естественной влажностью 2...6 % и коэф­фициентом разрыхления 1,3... 1,4;

• гравелистый — обломочная горная порода, состоящая из не­сцементированных окатанных зерен размерами до 70 мм. Ока­танные зерна размерами 70...200 мм называют галькой. Насып- пая плотность гравелистого грунта составляет 1 700... 1 900 кг/м³, естественная влажность — 2...8 % и коэффициент разрыхления — 1,14...1,28;

• песок — рыхлая горная порода, состоящая из обломков раз­личных минералов и пород в виде зерен размерами 0,1... 5 мм. Пе­сок подразделяют на крупный, в котором преобладает фракция с размерами зерен 0,5...5 мм, средней крупности — 0,25...0,5 мм и мелкий с содержанием частиц размерами 0,1 ...0,25 мм более 50 %. Песок, в котором преобладает фракция с размерами частиц ме­нее 0,1 мм, называют пылеватым. Насыпная плотность песка со­ставляет 1 500... 1 600 кг/м³, естественная влажность — 8... 12 % и коэффициент разрыхления — 1,0... 1,1;

• супесь — глинисто-песчаная рыхлая горная порода, содержа­щая 30...50 % песчаных частиц с насыпной плотностью 1500... I 600 кг/м³, естественной влажностью 10... 15 %, коэффициентом разрыхления 1,2... 1,3 и числом пластичности 1 ...7;

• глина представляет собой осадочную горную породу, которая состоит в основном из алюмосиликата, содержащего глинозем, кремнезем, примеси песка, извести и других веществ, а также химически связанную воду. Более 30 % частиц глины имеют раз­меры менее 5 мкм. Если содержание таких частиц в глине превы-

Вид грунта	Содержание частиц, % массы сухого грунта (при их размерах, мм, не менее)	Содержание песчаных частиц, % массы сухого грунта	Число пластич­ности	Пригодность грунтов для отсыпки земляного полотна
	Крупнообломочные грунты
Щебенистый (неокатанные зерна)	Более 50 (10)	—	—	Пригоден
Гравел истый (окатанные зерна)	Более 50 (10)	—	—	»
Дресвяный (при преобладании окатанных зерен — гравел истый)	Более 50 (2)			»
Песчаные грунты
Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	Более 25 (2)		_	Пригоден
	Более 50 (0,5)	—	—	»
	Более 50 (0,25)	—	—	»
	Более 75 (0,1)	—	—	Пригоден, но менее устойчив
	Более 75 (0,05)	—	—	Малопригоден
-
Глинистые грунты
Супесь: легкая крупная легкая пылеватая тяжелая пылеватая	—	Более 50	1...7	Пригодна
	—	20...50	1...7	»
	—	Менее 20	1...7	Малопригодна
Суглинок: легкий легкий пылеватый тяжелый тяжелый пылеватый		Более 40	7...12	Пригоден
	—	Менее 40	1... 12	»
	—	Более 40	12... 17	»
	—	Менее 40	12...17	Малопригоден
Глина: песчанистая пылеватая полужирная жирная	—	Более 40	17...27	Пригодна
	—	Не нормируется	17...27	Малопригодна
	—	То же	Более 27	Непригодна

тает 60 %, то ее называют тяжелой. Плотность глины при есте­ственной влажности 20...30 % составляет 1 500... 1 600 кг/м³, ко­эффициент разрыхления — 1,15... 1,30, а число пластичности в за­висимости от содержания глинистых частиц изменяется в преде­лах 17...27;

• суглинок — глинисто-песчаная рыхлая горная порода, содер­жащая 10...30% глинистых частиц. Плотность суглинка при ес­тественной влажности 14... 19 % составляет 1 500... 1 600 кг/м³, а коэффициент разрыхления — 1,2... 1,3. Суглинок с числом плас­тичности 7... 12 называют легким, а при значениях этого числа 12... 17 — тяжелым;

• грунт растительного слоя содержит 4... 22 % гумуса и по ме­ханическим свойствам приближается к тяжелым суглинкам. При влажности 20... 25 % плотность составляет 1200... 1 300 кг/м³, а ко­эффициент разрыхления — 1,3... 1,4.

Пригодность грунта для сооружения земляного полотна оп­ределяется его дорожно-строительными свойствами (табл. 2.1).

Для возведения насыпей используют грунты, состояние кото­рых под действием природных факторов не изменяется или пре­терпевает изменения, не оказывающие влияния на их прочность и устойчивость в земляном полотне. К таким грунтам относятся скальные неразмягчаемые породы, крупнообломочные и песча­ные грунты (кроме мелких и пылеватых) и крупные легкие супе­си. Глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, а также размяг­чаемые скальные грунты находят ограниченное применение.

Насыпи сооружают из пригодного грунта, который получают при разработке выемок, грунтовых карьеров или боковых резер­вов. Кроме грунтов природного происхождения для возведения насыпей используют отходы промышленного производства: отва­лы горнодобывающей промышленности, золошлаковые и другие материалы.

Объем грунта V_T, необходимого для насыпи,

V = V К

где V_H — объем возводимой насыпи; К_упл — коэффициент уплот­нения, К_упл = 5_тр/5_е; 6_тр — требуемая плотность грунта в теле насы­пи; 5_е — плотность грунта в естественном состоянии.

По трудности разработки дорожными машинами грунты под­разделяют на четыре группы (табл. 2.2), причем трудность возра­стает с увеличением номера группы.

В пределах глубины промерзания часто встречаются разнооб­разные грунты. В связи с этим при возведении земляного полот­на необходимо знать, какие грунты в какую часть насыпи целе­сообразно уложить, чтобы не допустить образования висячих го­ризонтов воды в теле насыпи. При правильном расположении

1 ^именование и краткая характеристика грунта	Группы грунтов по трудности их разработки
	одно­ковшо­выми экскава­торами	скрепе­рами	бульдо­зерами	автофей­дерами	грейдер- эле вато- рами
Галька и гравий всех видов с размерами час­тиц до 80 мм, без ва­лунов (более 80 мм — с валунами)	1,Н	II	II	II
Глина: насыпная жирная и мягкая слежавшаяся всех видов, твердая (без примесей) с примесью шебня, гальки или гравия (10% и более) моренная (с содер­жанием валунов до 30 %) тяжелая ломовая (юрская)	II	11	II	II, III	II
	III	—	II	III	—
	III	—	11	III	—
	IV	—	III	—	—
	III	II	III	Ill	III
Грунт растительного слоя: без корней и валунов с примесью щебня и гравия	I	I	I	I	I
	11	—	III	—	—
Песок: всех видов естествен­ной влажности	I	II	II	II	III
сухой сыпучий с примесями	I	II	III	—	—

Окончание табл. 2.2

Наименование и краткая характеристика грунта	Группы грунтов по трудности их разработки
	одно­ковшо­выми экскава­торами	скрепе­рами	бульдо­зерами	автогрей­дерами	грейдер- элевато­рами
Скальные грунты: предварительно разрыхленные не требующие разрыхления	IV	—	III	—	—
	IV	—	IV	—	—
Суглинок: легкий лессовидный тяжелый слежавший­ся с примесью щеб­ня, гравия и строи­тельного мусора супеси всех видов мерзлые предвари­тельно разрыхлен­ные песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые грунты	I	I	I	I	I
	II	II	11	II	II
	I	II	II	11	II
	И — IV	III, IV	III

грунтов в насыпи их плотность и влажность будут примерно оди­наковыми, снизится морозное пучение и не возникнут неравно­мерные просадки дорожного покрытия.

При вынужденном возведении насыпи из связных грунтов с влажностью, значительно превышающей оптимальную, в земля­ном полотне рекомендуется создавать прослойки из песка толщи­ной h > h_K, где h_K — высота капиллярного поднятия. На участках 2-го или 3-го типа по условиям увлажнения с высотой насыпи до 1,2... 1,5 м переувлажненные грунты необходимо предварительно осушить или заменить. Эти операции производят при значении коэффициента консистенции В_к > 0,75. Его рассчитывают по формуле где W_t — естественная влажность грунта, %;IV_P — влажность, со­ответствующая границе раскатывания, %; М_п — число пластич­ности.

Земляное полотно включает в себя следующие элементы: верх­няя часть (рабочий слой), нижняя часть (при высоте насыпи бо­лее 1,5 м), основания насыпи и выемки, устройства для поверх­ностного водоотвода, понижения и сброса грунтовых вод, а так­же поддерживающие и защитные гидротехнические сооружения.

Верхняя часть земляного полотна — слой, располагающийся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды до уров­ня, соответствующего 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.

Основание насыпи — это массив грунта в условиях естествен­ного залегания, находящийся ниже насыпного слоя, а при невы­соких насыпях — и ниже границы рабочего слоя.

Земляное полотно следует проектировать с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи, глубины выем­ки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, способов производства работ по возведению земляного полотна, природ­ных условий района строительства и особенностей инженерно- геологических условий.

Возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод, а также над поверхностью зем­ли на участках с необеспеченным поверхностным стоком следу­ет выбирать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02—85*.

При сооружении дренирующего слоя его возвышение над рас­четным уровнем грунтовых и поверхностных вод, поверхностью земли в откосах насыпи и расчетным уровнем воды в кюветах или дном безрасчетных кюветов (глубиной 0,3 м) должно составлять не менее 0,2 м.

Во время подготовительных работ необходимо снять и сохра­нить слой плодородной почвы с последующим применением его по согласованию с землепользователем.

Во II дорожно-климатической зоне рабочий слой, отсыпаемый из непучинистых и слабопучинистых грунтов, должен иметь тол­щину не менее 1,2 м для цементобетонных покрытий и не менее 1,0 м — для асфальтобетонных, а в III зоне — не менее 1,0 и 0,8 м соответственно.

Классификация грунтов по степени пучинистости при замер­зании приведена в табл. 2.3, где К_пуч — коэффициент морозного пучения.