Проектування земляного полотна автомобільних шляхів.
1. Вимоги до ґрунту та до його укладки в земляне полотно.
Земляне полотно, як правило, споруджують із ґрунтів, які задовольняють вимогам за міцністю і стійкістю. Будівельні властивості ґрунтів визначаються гранулометричним та хімічним складом, пористістю, пластичністю фільтраційної здатністю, вологістю тощо. Перевага яких-небудь із перелічених показників визначає придатність ґрунту для зведення земляного полотна автомобільних доріг. Наприклад, чим більше в ґрунті піщаних часток і чим вони крупніше, тим менше вони змінюють свої властивості під дією вологи та морозу. Глинисті і особливо пилуваті ґрунти з високою пористістю достатньо інтенсивно реагують на перезволоження та замерзання аж до втрати своїх будівельних властивостей. Тому не всякий грунт може бути придатним для земляного полотна. Тому правильний вибір ґрунту поряд з урахуванням кліматичних умов, місця прокладки траси в значній мірі визначають якість автомобільної дороги та можливість її безперебійної експлуатації.
Багаторічною практикою проектування і будівництва автомобільних доріг установлені обмеження на використання ряду ґрунтів, які не можуть зберігати свої основні фізико-механічні показники в умовах експлуатації земляного полотна. Так, для земляного полотна не можна використовувати ґрунти, які мають підвищену осадку та високий коефіцієнт водонасичення: це мулисті ґрунти, мул, мілкий (дрібний) пісок з домішками мулу чи торфу, жирні глини з домішками мулу. Не можна використовувати ґрунти до складу яких входить дерн і інші елементи рослинного покриття: не дренуючі ґрунти з швидкорозчинними солями; торфи і ґрунти з домішками торфу; ґрунти, що включають в себе опоки, мергель, гіпс, слюдяні глини, які при дії вологи втрачають міцність і розмиваються.
Для заболоченої (болотистої) місцевості при улаштуванні земляного полотна допускаються лише водостійкі гравелисті (гравійні), піщані та супіщані ґрунти і для засолених ділянок привізні незасолені ґрунти. Засолені ґрунти дозволяється використовувати лише в тому випадку, коли сумарний відсотковий вміст солей в ґрунті(% від маси) не перевищує 5-8 % (для різних солей різний %).
Оцінку типу і властивостей ґрунту з точки зору придатності для улаштування земляного полотна повинна проводити дорожньо – ґрунтова лабораторія. Однак, при спорудженні земляного полотна із привозного ґрунту виникає необхідність безпосередньо на місці визначати тип ґрунту.
Одним з основних факторів, що визначає якість укладки ґрунту в земляне полотно та його деформативні і міцністні характеристики (модуль пружності, кут внутрішнього тертя, зчеплення) є вологість.
Згідно з дослідженнями для різновидностей ґрунтів характерні постійні граничні значення вологості, при яких досягається їх максимальне ущільнення: для піщаних 8-12 %, супіщаних 9-14, суглинків 12-20, пилуватих 16-22 і глинистих ґрунтів 20-25. Таким чином, вологість збільшується по мірі зменшення вмісту в ґрунті піщаних часток. Реальні ґрунти мають достатньо різну вологість, що не співпадає з її оптимальним значенням. Враховуючи це, складені спеціальні таблиці, які для різних ґрунтів при коефіцієнті ущільнення 0,95-0,98 дають максимально допустимі відхилення вологості, при яких ще можна досягти задану щільність укладки ґрунту.
Правильний вибір ґрунту та його оптимальної вологості – перша необхідна умова, що визначає якість земляного полотна. Другою умовою є правильна укладка ґрунтів, особливо різнорідних. При недотриманні такої вимоги, як правило, створюється підвищена вологонакопичення з наступним промерзанням земляного полотна, що викликає підвищене і нерівномірне осідання, місцеві просадки, випучуваня і руйнування ділянок дороги.
Ґрунти необхідно відсипати горизонтальними шарами зразу на всю ширину земляного полотна з обов’язковим ущільненням кожного шару, дотримуючи певний порядок розташування шарів (див. рис.: а – вірно, б – не вірно; 1 – дренуючий ґрунт, 2 – не дренуючий ґрунт).
При уширені земляного полотна, ґрунт, що використовується, повинен бути аналогічним раніше використаному, або мати кращі дренуючі властивості. Уширення земляного полотна супроводжується влаштуванням уступів на укосі старого насипу (для покращення умов сумісної роботи). Ґрунт при цьому досипають також горизонтальними шарами з обов’язковим ущільненням.