32.17.4. Оценка прочности грунтового основания

Тип грунта основания в большей степени определяется местностью, по которой проходит дорога, но в местах, где грунты вдоль трассы дороги значительно различаются по прочности, от точки к точке, желательно устраивать дорожную одежду поверх более прочных грунтов, если это не противоречит другим ограничениям. При исследовании (изучении) площадки надо определить места залеганий наиболее подходящих материалов, и технические условия должны быть составлены таким образом, чтобы строитель был обязан тщательно выбирать цифры при строительстве насыпи.

Прочность дорожных грунтовых оснований обычно определяется в виде CBR (California Bearing Ratio) или по упругому модулю (часто вычисляемому по CBR), которые зависят от типа грунта, его плотности и влагосодержания.

При проектировании толщины дорожной одежды прочность грунта должна рассчитываться с учетом максимального влагосодержания, которая может быть в грунтовом основании после пуска дороги в эксплуатацию. Самый легкий метод определения расчетного влагосодержания – это измерение влагосодержания в грунтовых основаниях под существующими битумными покрытиями в аналогичных условиях во время года, когда водное зеркало достигает самого высокого уровня. Образцы надо брать не из-под обочины, а из-под покрытия минимум 0,5м от края. Выбранные отрезки дороги не должны быть чрезмерно растрескавшимися. Допуск на изменение грунта можно сделать путем измерения предела пластичности или влагосодержания. Отношение влагосодержания к пределу эластичности должно быть, примерно, одинаковым в одинаковых условиях. Во время строительства есть вероятность повышения влажности грунта основания до того, как его покроют влагонепроницаемым слоем дорожного покрытия. В случае, когда грунт основания – тяжелая глина, при проектировании надо предусматривать более высокое влагосодержание.

Другой метод основан на помещении образцов уплотненного грунта на всасывающую пластину (плиту) – устройства, на котором можно имитировать давление перегрузки дорожного покрытия и отрицательное водяное поровое давление на площадке. Этот метод дает самое точное измерение влагосодержания испытываемого грунта.

При уровне грунтовых вод ниже уровня земляного полотна более чем на 3 м, даже в сезон их наивысшего уровня, можно допустить, что влагосодержание в этом месте приближается к оптимальному, полученному в результате теста на уплотнение по легкому стандарту (Проктора).

Там, где существует вероятность сезонного затопления дороги паводком или поднявшимся уровнем грунтовых вод, которые не могут быть выпущены через дренаж, за основу расчета нужно брать условия максимальной влажности.

Рассчитав наихудшее вероятное влагосодержание, можно определить соответствующее расчетное значение CBR при определении плотности. Обычно рекомендуется уплотнить, примерно, 250 мм верхней части грунтового основания до относительной плотности 100% от максимальной сухой плотности, достигнутой в ходе теста на легкое уплотнение (для непластичного гранулированного материала плотность лучше всего измерять при проведении тестов на уплотнение вибрацией, т.к. они дают плотности, сравнимые с полевыми).

Тесты CBR выполняются с грунтом, уплотненным в формах CBR при расчетном влагосодержании, до нужной полевой плотности. В других случаях, более полную картину соотношения между плотностью, влагосодержанием и CBR в грунтовом основании можно получить путем измерения CBR образцов, уплотненных при разных влагосодержаниях и при двух уровнях уплотнения. Расчетный CBR получают затем путем интерполяции. Этот метод предпочтительнее, так как позволяет сделать расчет CBR грунтового основания при различных плотностях и вычислить воздействие разных уровней сжатия при строительном проектировании.

Получив все полевые и лабораторные измерения соответствующих значений CBR, целесообразно нанести их на график рядом с сетью участков дороги, если это возможно. Используя визуальный осмотр или нанося на график перемещающиеся средние величины, можно выбрать явно однородные отрезки. Для каждого гомогенного отрезка можно вычислить среднее CBR. Однако если бы проектирование основывалось на средних величинах без какого-либо применения коэффициента безопасности, то к концу расчетного срока службы можно было бы ожидать разрушения 50% дорожного покрытия. Отбросив все вероятно низкие и высокие значения, которые по данным экспертизы являются посторонними, рекомендуется при проектировании брать значение 10-процентной обеспеченности, т.е. значение, превышенное на 90% данных.

В руководстве по проектированию дорожных одежд AASHTO используются средние значения прочности грунтовых оснований, но затем в расчетах применяется коэффициент безопасности путем введения коэффициента надежности.