6.3. Уплотнение грунта земляного полотна и материала дорожных одежд

Уплотнение грунтов производят укаткой, тромбованием, вибрацией, вибротромбованием. Для этого применяют следующие уплотняющие средства: катки статического действия, катки вибрационного действия, виброплиты, трамбовочные машины.

К каткам статического действия относятся гладкие, кулачковые, ребристые, решетчатые и на пневматических шинах. По способу передвижения катки бывают прицепные, полуприцепные и самоходные; по массе и удельному давлению – легкие, средние и тяжелые; по ходовой части – колесные и гусеничные (табл. 6.1).

Таблица 6.1.

Классификация катков по массе, т.

Тип катков	Самоходные с гладкими катками	Кулачковые	На пневмошинах
			Прицепные	Самоходные
Легкие Средние Тяжелые	0,6…4 6…8 10…18	8…9 16…18 28…30	4…12,5 8…25 16…50	10 20 30

При строительстве лесных дорог для уплотнения грунтов применяют в основном пневмокатки (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Полуприцепной каток на пневмошинах ДУ-16В:

1 – тягач; 2 – дышло; 3 – бункер

Уплотнение грунта желательно производить в период, когда влажность его приближается к оптимальной. Грунт следует уплотнять сразу вслед за его отсыпкой слоями заданной толщины. Длина уплотняющего слоя должна быть не менее 100…200 м. Очередной проход катка по данному следу не рекомендуется производить до тех пор, пока вся ширина насыпи не будет перекрыта следами предыдущего прохода на ширину 15…20 см.

Уплотнение свежеотсыпанной насыпи нужно начинать вдоль оси дороги от края насыпи к середине, отступив от бровки земляного полотна не менее 0,3 м, чтобы не произошло сдвига грунта в сторону откоса. Например, при укатке земляного полотна 8…10 м пневмокатками первый и второй проходы катка следует выполнять на расстоянии 2…2,5 м от бровки насыпи, а следующие смещать на 1/3…1/4 ширины катка в сторону бровки, уплотняя края насыпи. После укатку выполняют круговыми проходами (по кольцевой схеме) от края к середине насыпи с перекрытием (таким же) каждого прохода катка (рис. 6.10). Скорости движения катка следующие: первый и два последних совершаются на малых скоростях (2…2,5 км/ч), а все промежуточные – на больших (8…10 км/ч).

Степень уплотнения грунта принято оценивать объемной массой его скелета (плотность грунта). Требуемая плотность грунтов назначается в зависимости от величины их максимальной плотности, определяемой методом стандартного уплотнения с учетом нормативного коэффициента уплотнения k_у, т. е. в долях от максимальной стандартной плотности, величина которого в зависимости от типа покрытия, состава грунта и глубины расположения слоев в земляном полотне равной 0,90…0,98.

Укатываемый участок

Рис. 6.10. Схема движения пневмоколесного катка при уплотнении насыпи шириной 8…10 м: 1…10 − последовательность прохода катка

В табл. 6.2 приведены значения оптимальной влажности и максимальной плотности скелета грунтов.

Таблица 6.2

Оптимальная влажность и максимальная плотность

Тип грунта	Оптимальная влажность, %	Удельная масса, г/см3	Максимальная плотность при стандартном уплотнении, г/см3
Песчаный Супесчаный Пылеватый супесчаный Суглинистый Тяжело-суглинистый-пылеватый Глинистый	6…10 10…14 14…18 16…20 18…22 20…25	2,65 2,67 2,66 2,70 2,72 2,74	1,85…2,05 1,80…2,00 1,65…1,80 1,70…1,80 1,65…1,75 1,60…1,72

Эффективность уплотнения грунта зависит от времени воздействия уплотняющих средств и времени воздействия на грунт. Рекомендуется следующее давление в шинах катков на пневмоколесном ходу: для песков – 0,2; супесей – 0,3…0,4; суглинков и глин – 0,5…0,6 МПа. Если удельное давление выше предела прочности грунта, то происходит разрушение структуры и образование волн грунта перед вальцами.

Необходимое число проходов по одному следу в зависимости от требуемой степени уплотнения и типа машин (пневмокатки) определяется по формуле

, (6.7)

где β – коэффициент, зависящий от массы катка (для катков массой более 20 т равен 0,3, а менее 20 т – 0,25); δ_max – максимальная плотность грунта; δ_н – объемная масса грунта в начале уплотнения; δ_тр – требуемая плотность грунта.

Уплотнение обеспечивает требуемую прочность и устойчивость земляного полотна, в частности, требуемые значения модуля упругости, угла внутреннего трения и сцепления. Уплотнение является наиболее простым, доступным и эффективным способом улучшения свойств грунта.