Уплотнение грунта земляного полотна

Уплотнение грунта земляного полотна производят послойно при оптимальной влажности за несколько проходов по одному следу. Грунты являются трехфазными системами: грунтовый скелет, вода и воздух. Пористость и влажность решающим образом влияют на его состояние: с увеличением плотности пористость уменьшается, а прочность возрастает; деформируемость, водопроницаемость, набухание и морозное пучение уменьшаются, что повышает прочность и устойчивость земляного полотна.

Цель уплотнения – достичь требуемой плотности, прочности и устойчивости (модуль упругости, коэффициент трения и сцепления), минимума морозного пучения. Уплотнение обеспечивает ровность и плотность дорожных одежд. Надлежащее уплотнение позволяет уменьшить толщину дорожной одежды, обеспечить ее работу в пределах упругой стадии, независимо от сезона. Стоимость уплотнения составляет около 0,5 % полной стоимости строительства и затраты на уплотнение полностью окупаются за счет повышения долговечности дорожных одежд.

Основной характеристикой уплотнения является средняя плотность (δ), которую можно определить по формуле:

, где (3.3)

ρ – плотность минеральных частиц скелета грунта;

W- влажность, %;

ν- объем воздуха, который остается в порах после уплотнения;

δ,W,ν- зависят от генезиса грунта, степени его дисперсности, нагрузки и др.

Чем дисперснее грунт, тем больше влияние влажности. При малой влажности вода обволакивает частицы грунта, образует пленки, которые находятся в зоне действия межмолекулярных сил притяжения. При уплотнении происходит взаимное перемещение частиц грунта и более плотная их укладка. Увеличение влажности приводит к увеличение толщины пленок, уменьшению плотности и вязкости. Уменьшение силы трения при уплотнении улучшает уплотняемость, но понижает модуль упругости и сопротивление сдвигу. Когда влажность достигнет границы текучести, появляется свободная влага, грунт переходит в текучее состояние. Влажность (W_опт), соответствующая наибольшей плотности грунта (δ_наиб), достигнутой с наименьшей затратой энергии на уплотнение, называется оптимальной (рис. 3.12).

Уплотнение земляного полотна характеризуют коэффициентом уплотнения:

, где (3.4)

δ_тр– требуемая плотность;

δ_наиб– наибольшая плотность.

К_уплдолжен составлять 0,95…0,98.я (стр. 120)

Рис. 3.12 График зависимости плотности грунта от влажности.

При уплотнении земляного полотна используются следующие способы:

- Укатка. Используются катки на пневматических шинах с балластом 25 т. Кулачковые катки массой до 10т используются как для связных, так и несвязных грунтов, а на пневмошинах рекомендуются для супесчаных и суглинистых грунтов.

- Трамбование с помощью падающей плиты с использованием экскаватора или крана.

- Вибрирование с использованием виброкатков, рекомендуется при несвязных грунтах.

3.3 Строительство дорожных одежд

0. Устройство подстилающего слоя

Строительство дорожных одежд начинается с устройства подстилающего слоя и установки бортовых камней. На рис. 3.13 представлены некоторые типы дорожных одежд. Перед устройством подстилающего слоя необходимо установить готовность земляного полотна: оно должно иметь проектные отметки и уклоны (продольные, поперечные), а также хорошо спланировано и уплотнено. Если подстилающий слой является одновременно и дренирующим, его устраивают из песка. Последовательность операций: доставка песка в корыто, распределение и планировка песка слоем заданной толщины, увлажнение (W < W опт.) и уплотнение. Разравнивание производится бульдозером, автогрейдером. Толщину слоя принимают с учетом К_упл= 1,1. Уплотнение производят легкими катками, виброкатками. При использовании топливных шлаков К_уплдостигает 1,6…1,7. Иногда подстилающий слой выполняется из укрепленных грунтов.

Рис 3.13 Типы дорожной одежды: 1 – Верхний слой асфальтобетона; 2 - Нижний слой асфальтобетона; 3 – Битумоминеральная смесь; 4 – Щебень; 5 – Тощий бетон; 6 – Песчаный подстилающий слой; 7 – Поверхностная обработка; 8 – Активированная золошлаковая смесь.

Для отвода воды из корыта служит продольный дренаж мелкого заложения (рис. 3.14). В корыте под лотками проезжей части роют специальным навесным оборудованием к автогрейдеру ров трапециидального сечения высотой 0,3м и шириной 0,2 м. На дне устраивают стяжку из бетона М50. По стяжке укладывают асбестоцементные трубы D=80…100 мм. Боковая и верхняя поверхности труб должны иметь перфорацию – круглые отверстия или поперечные пропилы. Трубчатый дренаж засыпают щебнем твердых пород. Взамен труб применяют дренажные трубофильтры из беспесчаного керамзитобетона. Такие трубы укладываются на грунт, не требуют обсыпки фильтрующим материалом. Затем устраивают песчаный подстилающий слой.

Рис.3.14 Устройство дренажа мелкого заложения: 1 – Подстилающий слой; 2 – Гранитный щебень; 3 – Асбестоцементная труба; 4 – Стяжка из тощего бетона; 5 – щебеночное основание; 6 – двухслойное асфальтобетонное покрытие.