Требования, предъявляемые к земляному полотну.

Земляное полотно является наиболее объемным и сложным по конструкции элементом автомобильной дороги. В зависимости от категории автомобильной дороги и типа дорожной одежды на 1 км требуется десятки тысяч м³ грунта.

От качества проектирования земляного полотна и дорожной одежды в большей степени зависят строительная стоимость автомобильной дороги и эксплуатационные расходы в процессе работы дороги.

Земляное полотно проектируют с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи и глубины выемки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, природных условий района строительства. Проектировать земляное полотно необходимо совместно с конструкцией дорожной одежды как единое инженерное сооружение. Геометрические элементы земляного полотна и дорожной одежды должны соответствовать расчетной скорости движения и обеспечивать удобное и безопасное движение автомобилей.

Одним из основных требований, предъявляемых к земляному полотну, является обеспечение прочности и устойчивости всех его элементов.

Под прочностью земляного полотна понимается его способность сохранять при действии нагрузки от автомобилей и природных факторов приданные ему при строительстве форму и размеры.

Для обеспечения устойчивости земляного полотна его сооружают из пригодных грунтов и предусматривают отвод поверхностных и грунтовых вод.

На конструкцию земляного полотна влияют местные природные условия. Степень увлажнения земляного полотна зависит от количества выпадающих осадков по месяцам, толщины снегового покрова, температуры воздуха и почвы, степени заносимости дороги снегом. Исходя из этого, проектируют определенную форму земляного полотна для насыпи: при высоте насыпи до 2-3 м откосы выполняют пологими с коэффициентами заложения 1:3 или 1:4; с увеличением высоты, форма земляного полотна меняется и откосы выполняют более крутыми, с заложением 1:1,5.

Для обеспечения снегонезаносимости выемки проектируют раскрытыми, с пологими откосами.

Рельеф местности влияет на характер стока воды и степень увлажнения местности около земляного полотна. На открытых участках земляное полотно просыхает быстрее и водно-тепловой режим более благоприятный. При прохождении дороги через лес, кустарник, на участках высоких насыпей и глубоких выемок просыхание земляного полотна происходит медленнее, водно-тепловой режим значительно сложнее. На таких участках насыпь необходимо проектировать из устойчивых грунтов с тщательным уплотнением в процессе строительства.

На высоту насыпи и тип укрепления земляного полотна влияют гидрологические условия, которые характеризуются стоком воды по поверхности земли в пределах полосы отвода. В равнинной местности сток затруднен, предусматривают боковые и водоотводные канавы. В пересеченной местности вода стекает быстрее, возникают большие скорости, происходит размыв существующих русл, оврагов, канав. Конкретно в каждом случае решают вопросы по укреплению земляного полотна и проектированию водоотводных сооружений.

При необеспеченном стоке воды увеличивают высоту насыпи над уровнем стояния воды.

При проектировании земляного полотна по косогорным участкам решают вопросы по устойчивости земляного полотна, возможности проектирования в полунасыпи-полувыемке с мероприятиями по укреплению подошвы насыпи или проектирования подпорной стенки.

Правильно построенное земляное полотно служит очень долго и должно сохранять проектное очертание в течение срока службы.

В результате воздействия нагрузок от земляного полотна и движущегося транспорта, поверхностных и грунтовых вод могут происходить деформация земляного полотна, потеря правильных геометрических очертаний. Грунт теряет свою несущую способность и обрушается от собственного веса. Причинами деформаций в земляном полотне могут быть: применение непригодных грунтов, повреждение откосов земляного полотна из-за недостаточного укрепления и большой крутизны, образование пучинистых участков, деформация земляного полотна на слабом основании.

Требуемая плотность грунтов в насыпях и в выемках нормируется по коэффициенту уплотнения грунта - отношению плотности скелета δ_П грунта - конструкции земляного полотна к максимальной плотности скелета δ_max этого же грунта при стандартном уплотнении в лабораторных условиях при оптимальной влажности, т. е. k= δ_П / δ_max

В связи с различными условиями работы грунтов в верхней части земляного полотна, при высоких насыпях в средней и нижней частях коэффициент уплотнения грунта назначают в зависимости от дорожно-климатической зоны, положения слоя грунта по высоте насыпи и типа покрытия (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Элементы земляного полотна	Глубина расположения слоя, м	Наименьший коэффициент уплотнения грунта в разных климатических зонах
I	II, Ш	IV, V
Рабочий слой, насыпи	До 1,5
Неподтапливаемая часть насыпи	От 1,5 до 6
Более 6
Подтапливаемая часть насыпи	От 1,5 до 6
Более 6
Рабочий слой выемки ниже зоны сезонного промерзания	До 1,2	-		-
До 0,8	-	-
Примечание: В числителе даны значения коэффициентов уплотнения грунтов при устройстве одежд капитального типа, в знаменателе - облегченного. Большие значения относятся к цементобетонным покрытиям и основаниям

При проектировании резервов фактический объем требуемого грунта для устройства насыпи определяется по следующему выражению:

V_H = k₁V, м³ (4.1)

где к₁ — коэффициент относительного уплотнения; V — объем насыпи в плотном теле.

Таблица 4.2

Ориентировочное значение коэффициента относительного уплотнения устанавливают по табл. 4.3 в зависимости от принятого коэффициента уплотнения и вида грунта земляного полотна.

Фактические объемы грунта необходимы для обмера при приемке земляных работ, определения сменной выработки землеройных машин и механизмов