Требования к плотности грунтов

В настоящее время одной из основных задач дорожного строительства является повышение норм плотности, особенно в южных районах, где земляное полотно работает в благоприятных условиях увлажнения и где практически не наблюдается морозного пучения.

Максимальную плотность грунтов ρмакс можно определить расчетом или методом стандартного уплотнения. Для определения ее значения расчетом необходимо знать оптимальную влажность Wо, плотность сухого грунта рек и объем воздуха V, остающийся в его порах после уплотнения. При предварительных расчетах иногда пользуются следующими злачениями оптимальной влажности Wо (в долях от границы текучести Wт):
Супеси легкие................. . 0,73
Суглинки пылеватые легкие............. 0, 2
Суглинки тяжелые пылеватые, пылеватые глины . . . 0,55
Глины....................... 0,55
Тяжелые суглинистые черноземы .......... 0,6

Пользуясь этими данными можно рассчитать плотность рек по методу стандартного уплотнения. Если в грунтах содержатся зерна крупнее 5 мм, то это учитывают путем умножения вычисленных значений ρск,макс на соответствующие коэффициенты. При содержании 5 % зерен поправочный коэффициент (по проф. Н. Н. Иванову) составляет 1,02, а при 20% — 1,08. Значения оптимальной влажности, наоборот, снижаются.

Коэффициент уплотнения грунта. Плотность грунта земляного полотна должна соответствовать действующим напряжениям. Анализ эпюры вертикальных составляющих напряжений (рис. 11.5) показывает, что максимальные напряжения от автомобильных нагрузок возникают в верхней части полотна; в нижней его части преобладают напряжения от массы грунта, которые при насыпях высотою до 10—12 м всегда меньше, чем в верхней их части. Поэтому при возведении насыпи, особенно высокой, нет необходимости уплотнять грунт на всю ее высоту до максимальной плотности ρmax. В СССР чаще всего ограничиваются меньшей плотностью, характеризуемой относительным коэффициентом уплотнения Ко = ρф/ ρmax, где ρф — фактическая плотность сухого грунта земляного полотна.

Рис. 11.5. Эпюра вертикального давления Р по глубине Z земляного полотна и рекомендуемое в СССР значение коэффициента уплотнения К0

В выемках и местах с. нулевыми отметками грунт следует уплотнять на глубину рабочего слоя, но не менее (3,5...4)D от низа одежды, где D — диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса расчетного автомобиля до значения Ko≥1. Однако грунт ненарушенной структуры до этой плотности можно уплотнить на такую глубину лишь мощными вибраторами или трамбующими машинами.

Если земляное полотно проходит в насыпи, то требования к значению Ко снижают (табл. 11.1). Более низкие чем в других странах, требования к плотности обусловлены недостаточной изученностью влияния Ко на морозное пучение грунтов, что особенно важно для районов, расположенных севернее III дорожно-климатической зоны. В более южных районах с незначительным морозным пучением, где происходит разуплотнение грунтов, целесообразно добиваться плотности грунтов 1,05 Ко, и даже 1,1 Ко.

Исследованиями Ю. М. Васильева (Союздорнии) установлено, что при Ко>0,98 ровность дорожных одежд нежесткого типа удовлетворяет транспортно-эксплуатационным требованиям автомобильного движения (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Влияние коэффициента уплотнения К0 связного грунта земляного полотна на ровность асфальтобетонных покрытий 1 — разрушенное покрытие; 2 — незначительные деформации; 3 — нет разрушений

Независимо от дорожно-климатической зоны и профиля земляного полотна в СССР рекомендуется уплотнять грунт на глубину 0,5 м (относительно дна корыта) до коэффициента Ко≥1. Этот слой, хорошо уплотненный и однородный по плотности, с коэффициентом вариации Cv по плотности не более 0,06, теперь рассматривают как конструктивный слой дорожной одежды.