Загальні положення технології ущільнення ґрунту
Ущільнення ґрунту, з якого споруджують земляне полотно, є важливим технологічним процесом, завдяки якому досягають розрахункової міцності, стійкості і стабільності дорожньої конструкції.
Спорудження насипів без пошарового ущільнення ґрунтів (укочуванням, трамбуванням і т.п.) дозволяється лише в особливих випадках: на болотах (нижче поверхні болота), у водоймах (підводна частина). У перерахованих випадках в проекті повинно бути вказано, яким методом замість пошарового ущільнення забезпечують потрібну щільність насипного ґрунту.
Ущільнення ґрунту оцінюють коефіцієнтом ущільнення kущ, який є відношенням фактичної щільності сухого ґрунту до найбільшої стандартної щільності сухого ґрунту згідно з ГОСТ 22733.
У земляному полотні автомобільних доріг щільність сухого ґрунту не повинна бути менше значень, наведених у робочому проекті, а коефіцієнти ущільнення – менше значень, наведених у ДБН В.2.3-4. У дорожньо-кліматичній зоні У-ІV проектом може бути передбачене ущільнення шарів насипу більше від найбільшої стандартної щільності сухого ґрунту.
Відсипання ґрунту в насип здійснюють, як правило, від країв до середини шарами на всю ширину земляного полотна, включаючи укісні частини. З метою кращого ущільнення ґрунтів в укісних частинах, ширина відсипання може бути більшою проектного контуру насипу на 0,3-0,5 м з кожного боку. Безпосередньо перед початком робіт з укріплення укосу зайвий ґрунт знімають при плануванні укосів і переміщують для досипання узбіч, улаштування з’їздів, рекультивації смуги відведення.
Насипи не розширюють при спорудженні їх з великоуламкових і піщаних ґрунтів, а також при спорудженні насипів, для яких ущільнення укосів передбачене як окрема операція, або насипів з укосами 1:2 і більш пологих.
Кожний шар розрівнюють з урахуванням поздовжнього уклону поверхні насипу. У поперечному перетині поверхню шару планують під односхилий або двосхилий профіль з уклоном до брівки 20-40 о/оо. Поверхня кожного шару повинна бути вирівняна так, щоб після ущільнення на ній не було заглиблень або опуклостей більше 0,05 м і щоб під час дощу не утворювались калюжі. Рівність поверхні перевіряють рейкою або нівелюванням.
Наступні проходи ущільнюючої машини по одному сліду не можна робити доти, поки вся ширина земляного полотна не буде перекрита слідами попереднього проходу (на насипах шириною більше 20 м дозволяється поздовжній розподіл захваток). Особливу увагу приділяють ущільненню ґрунту на ділянках з’їздів і в’їздів на дорогу (на довжині 15-20 м), на кінцевих ділянках, в місцях примикання до ділянок, які споруджені при виконанні зосереджених робіт.
Для ущільнення зв’язних ґрунтів застосовують котки на пневматичних шинах, кулачкові і гратчасті самохідні та причіпні; для ущільнення незв’язних ґрунтів потрібно використовувати вібраційні і віброударні машини або котки на пневматичних шинах.
Інтервали відносної вологості (в долях від вологості верхньої межі пластичності) при якій ґрунти різних видів можуть бути ущільнені з певними коефіцієнтами ущільнення наведені у таблиці 8.1.
Таблиця 8.1. Інтервали відносної вологості при ущільнені ґрунтів різних видів
| Ґрунти | Відносна вологість W/WL при якій можливе ущільнення з kущ | |||
| ³1,0 | ³0,98 | ³0,95 | ³0,90 | |
| Пісок пилуватий, супіски | 0,50-0,60 | 0,48-0,67 | 0,42-0,75 | 0,32-0,85 |
| Суглинки легкі | 0,51-0,58 | 0,49-0,62 | 0,43-0,68 | 0,34-0,77 |
| Суглинки важкі | 0,52-0,56 | 0,49-0,58 | 0,43-0,63 | 0,36-0,72 |
| Глини пісні | 0,51-0,54 | 0,48-0,56 | 0,43-0,60 | 0,38-0,67 |
| Глини масні | 0,50-0,53 | 0,47-0,54 | 0,44-0,57 | 0,40-0,62 |
| Примітка. Рекомендації з технології спорудження земляного полотна із ґрунтів з підвищеною вологістю наведені у розділі 7. |
Сухі, незв’язні і слабозв’язні ґрунти рекомендується дозволожувати у відсипаному шарі незадовго перед ущільненням. Зв’язні ґрунти, в яких перерозподіл вологи відбувається повільніше, краще дозволожувати на місці розробки (в кар’єрі, виїмці, резерві) після їх розпушування. Для дозволоження ґрунту необхідно застосовувати поливомийні машини, розливаючи воду за декілька разів. При дозволоженні на місці ущільнення верхній зволожений шар перед ущільненням потрібно перемішати оранкою або глибоким боронуванням.
У місцях виконання земляних робіт в районах із систематичним дефіцитом вологи в проекті повинні бути передбачені заходи з накопичення води в ґрунті (снігозатримання, водозбори) та заходи із забору її для поливу (улаштування свердловин, підготовка водойм, встановлення помп).
При інтенсивних короткочасних дощах, які призводять до перезволоження ґрунту, відсипання і ущільнення зв’язних ґрунтів потрібно припиняти до їх просихання. У цьому випадку вживають заходи для прискорення просушування ґрунту (розпушування, перевалка грейдерами, бульдозерами). Дозволяється видаляти верхній перезволожений після дощу шар ґрунту у відвал з подальшим його використанням в інших місцях.
Перед перервою в роботі поверхня і укоси насипу повинні бути ущільнені і сплановані так, щоб не відбувалось перезволоження ґрунту через застій води на поверхні незакінченого насипу. При перезволоженні в окремих місцях, ґрунт повинен бути просушений до поновлення робіт або замінений ґрунтом оптимальної вологості.
При розширенні земляного полотна існуючих автомобільних доріг шляхом досипання насипу, необхідно заздалегідь засипати старі кювети і пошарово ущільнити цей ґрунт, щоб уникнути осідання проїзної частини через нерівномірну міцність земляного полотна. Щільність ґрунту зворотної засипки старих кюветів та інших западин повинна дорівнювати щільності ґрунту насипу на такому ж рівні від поверхні.
Для визначення оптимальної товщини ущільнюваного шару і необхідного числа проходів (ударів) ущільнюючих машин по одному сліду, перед початком робіт з улаштування насипу здійснюють пробне укочування ґрунтів.
Результати пробного укочування включають до технологічних карт на спорудження земляного полотна і їх дотримання є обов’язковим.
Виконання пробного укочування дозволяє замінити поопераційний контроль, методами інструментальних вимірювань щільності і вологості, технологічним контролем за відповідністю показників складу і стану ґрунтів, та дотриманням товщини шару, числа проходів і рівномірністю їх розподілу.
Найкращого ущільнення можна досягти коли ґрунт в процесі його екскавації, транспортування і розрівнювання в шарі щонайбільше розпушується і подрібнюється (тобто чим більше руйнується його природна структура). Цим умовам щонайкраще відповідають легкі зв’язні ґрунти з числом пластичності Ір<12.
Особливу увагу потрібно приділяти попередньому розпушенню перед екскавацією зв’язних ґрунтів з Ір³12.
Найкращого розпушення дозволяють досягти такі машини як грейдер, бульдозер, екскаватор.
Найгірше розпушуються важкі зв’язні ґрунти при їх розробленні та транспортуванні скреперами.
Разом з тим повинна приділятись увага збереженню вологості розпушеного ґрунту, особливо влітку. Це досягається або введенням у ґрунт додаткової кількості води поливомийними машинами, або за рахунок переміщення необхідної кількості ґрунту для відсипання шару в найкоротший термін.