Виды грунтов для строительства дорог
Материалом для сооружения земляного полотна автомобильных дорог служит грунт. Поверхностный слой грунтов — почвенный или растительный слой — плохой строительный материал и поэтому при устройстве земляного полотна используется в незначительных количествах. Основным строительным материалом служит грунт естественного залегания, разрабатываемый с помощью землеройных и землеройно-транспортных машин.
Грунты. По составу грунты делятся на песчаные, пылеватые, суглинистые, глинистые, лёссовые, торфяные и скальные.
Свойства грунтов зависят в основном от размеров их частиц, измеряемых в миллиметрах, и от количественного соотношения в грунтах частиц различных размеров.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Главные свойства грунтов — связность, водопроницаемость, во-допоглощение, разрыхляемость, способность держаться на откосах и уплотняться. Эти свойства в значительной мере определяют прочность земляного полотна.
Связность грунта характеризуется величиной усилия, необходимого для разъединения сцепленных между собой частиц. Наибольшей связностью обладают скальные и глинистые грунты.
Водопоглощение грунта — это способность впитывать воду, не пропуская ее. Такими свойствами обладает глина. Грунты, содержащие до 5% воды, относятся к сухим, до 30%— к влажным и более 30% — к мокрым.
Водопроницаемостью называется свойство грунтов, например песчаных, пропускать воду.
Разрыхляемостью грунта называется способность его увеличивать свой объем при разработке. Отношение объема разрыхленного грунта к объему в плотном теле называется коэффициентом разрыхления. Наибольшую разрыхляемость дают глины и суглинки (26—32%).
Если разрыхленный грунт уложить в насыпь, то его откосы будут иметь определенный угол, характерный для каждого вида грунта и его влажности. Этот угол называется углом естественного откоса грунтов. Например, для песчаных грунтов угол естественного откоса составляет от 15 до 30°, а для суглинков от 25 до 50°, причем меньшие значения углов соответствуют мокрым грунтам.
Уплотняемость грунтов характеризует способность их плотно укладываться в насыпи.
Плотность характеризуется массой единицы объема вещества, например 1 м3 грунта в плотном состоянии. Измеряется плотность в кг/м3.
Хорошим материалом для сооружения земляного полотна являются песчаные и суглинистые грунты. Глинистые грунты для этой цели малопригодны. При механизированной обработке глинистые грунты сильно комкуются, отдельные комья плохо уплотняются при укладке, что приводит к образованию пустот в насыпи.
Все грунты по трудоемкости разработки автогрейдерами разделяются на три группы. Чем больше номер группы грунта, тем выше трудоемкость его.
Группы грунтов в зависимости от трудности разработки их автогрейдерами
Группы разрабатываемых, грунтов существенно влияют на производительность автогрейдера, поэтому их учитывают при планировании и организации работы на объекте.
Помимо разработки грунтов при устройстве земляного полотна автогрейдеры используются при работе с различными дорожностроительными материалами, применяемыми для смешивания с грунтом. Смеси грунта с органическими и минеральными материалами позволяют устроить проезжую часть дороги с повышенной устойчивостью против разрушения от колес движущегося транспорта или подготовить основание под усовершенствованное покрытие.
Строительные материалы. Наиболее распространенные минеральные строительные материалы — гравий, щебень и песок.
Гравий — это обломочная горная порода, состоящая из окатанных зерен размером от 2 до 40 мм, с примесью песка, пыли и глины. Используют гравий для устройства гравийных покрытий или оснований под усовершенствованное покрытие.
Щебень — это раздробленные горные породы из неокатанных остроугольных зерен от 5 до 75 мм.
Песок — продукт разрушения горных пород. Размер зерен песка 0,05—2 мм. Примесь пылеватых частиц до 15%, глинистых до 3%.
Щебень и песок применяют для оснований под усовершенствованное покрытие.
Для укрепления грунтов используют как органические (битум и деготь), так и неорганические (цемент и известь), вяжущие материалы. Частицы битума, получаемого из отходов нефти или дегтя в виде эмульсии с водой, перемешивают с грунтом проезжей части дороги.
Грунты, укрепленные цементом, называют цементно-грунтовы-ми смесями. Такая смесь под действием разливаемой воды и уплотнения через 1—2 ч твердеет и образует устойчивое покрытие.
Виды грунтов для строительства дорог
ГРУНТЫ И ИХ ДОРОЖНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
Грунтом называют любую горную породу, образующую верхний слой земной коры, изменившуюся под влиянием внешних природных факторов и представляющую собой смесь минеральных частиц различной крупности. Верхний слой грунта, изменившийся под влиянием воздуха, воды, тепла и микроорганизмов, называют почвой, которую, как правило, для дорожного строительства не используют.
Грунты являются самым распространенным дорожно-строительным материалом. Из них возводятся насыпи, дамбы, бермы, банкеты, дорожные одежды. Грунты являются также основанием для всех дорожных конструкций и сооружений. Знание свойств грунтов и их умелое использование — основа устойчивости сооружений. ,
Горные породы в зависимости от того, как они образовались, делят на магматические (затвердевшая магма), метаморфические (видоизмененные магматические и осадочные горные породы в результате действия больших давлений и температур) и осадочные. К магматическим породам относятся граниты, сиениты, базальты, диабазы и др., к метаморфическим — кварциты, мраморы, гнейсы, сланцы, к осадочным — песчаники, туфы, мергели, мел, доломит, известняки и рыхлые горные породы, образовавшиеся от разрушения магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Известно более 1000 горных пород, но наиболее часто встречаются 20 . 25.
В зависимости от степени разрушения горной породы грунты разделяют на следующие виды:
скальные— магматические, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами в виде сплошных массивов с прочностью на сжатие более 5 МПа. При прочности менее 5 МПа их называют полускальными;
крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие по массе более 50 % частиц крупнее 2 мм;
песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойствами пластичности (число пластичности меньше 1) и содержащие обломки крупнее 2 мм менее 50 %;
глинистые — тонкозернистые грунты, обладающие большой влагоемкостью, пластичностью при увлажнении и связностью в сухом состоянии.
Строители дорог большей частью имеют дело с рыхлыми горными породами, состоящими из минеральных частиц и обломков различной крупности. В зависимости от их размеров различают: валуны — размер более 200 мм, гальку 70 . 200, гравий 2. 70, песчаные частицы 0,05. 2, пылеватые 0,05. 0,005 и глинистые частицы размером менее 0,005 мм. В основу классификации частиц грунтов по крупности положены их важ-нейшие свойства, прежде всего изменение свойств при увлажнении. Валуны, галька, гравий, песчаные частицы имеют округлую форму, сыпучи, при увлажнении своих свойств не изменяют, так как хорошо пропускают воду.
Совсем по-другому ведут себя пылеватые и глинистые частицы. Пылеватые частицы имеют сферическую форму и очень малый размер. При насыщении водой связность между частицами теряется, в результате чего образуется подвижная грунтовая масса, которую называют плывуном. При высыхании пылеватые грунты становятся связными, плотными и твердыми.
Глинистые частицы имеют самые маленькие размеры. Форма частиц в виде чешуек. При увлажнении молекулы воды как бы расклинивают чешуйки, поэтому объем глинистых частиц значительно увеличивается, связность между ними уменьшается. Грунт в таком состоянии становится водонепроницаемым, липким и не способным нести нагрузку.
В большинстве своем грунты таежной зоны в районах интенсивных лесозаготовок представляют собой смесь песчаных, пылеватых и глинистых частиц. Поры между частицами заполнены воздухом и водой, поэтому грунты рассматривают как многофазные (двух- и трехфазные) системы, состоящие из твердой, газообразной и жидкой фаз.
Свойства грунтов во многом зависят от того, какие частицы в их составе преобладают. Например, при преобладании в грунтах пылеватых частиц при увлажнении они становятся неустойчивыми, неспособными нести нагрузку и нередко превращаются в подвижную массу.
Для установления вида грунта необходимо знать, сколько в грунте частиц различной крупности. Относительное содержание в грунте частиц разной крупности, выраженное в процентах от общей массы грунта в воздушно-сухом состоянии, называют зерновым (гранулометрическим) составом грунта.
В зависимости от зернового состава крупнообломочные грунты разделяют на следующие основные виды: глыбоватый (при преобладании окатанных камней — валунный) с массой камней крупнее 200 мм более 50 %; щебенистый (при преобладании окатанных частиц — галечный) с массой частиц крупнее 10 мм более 50%; дресвяный (при преобладании окатанных частиц — гравийный) с массой частиц крупнее 2 мм более 50%.
Песчаные грунты разделяют следующим образом: песок
гравелистый — масса частиц крупнее 2 мм более 25%; песок крупный — масса частиц крупнее 0,5 мм более 50%; песок средней крупности — масса частиц крупнее 0,25 мм более 50 %; песок мелкий — масса частиц крупнее 0,1 мм более 75 %; песок пылеватый — масса частиц крупнее 0,1 мм менее 75%.
Вид глинистого грунта также может быть определен по содержанию в нем глинистых частиц: легкая супесь 3. 8%, тяжелая супесь 8. 12, легкий суглинок 12. 18, тяжелый суглинок 18. 25, песчанистая глина 25. 40 и жирная более 60 %. Песок имеет глинистых частиц менее 3 % (табл. 3.1).
В зависимости от содержания растительных остатков грунтам присваивается дополнительное наименование. При содержании остатков до 10 % грунт с примесью растительных остатков, 10 . 60 % — заторфованный грунт и более 60 % — торф.
3.1. виды глинистых ГРУНТОВ
* О числе пластичности смотри на с. 91.
Торфы в некоторых случаях подстилаются илистыми грунтами или илами. Илы представляют собой осадочные отложения, образующиеся в стоячей воде в результате микробиологических процессов. При содержании в илах минеральных частиц менее 30% их называют сапропелями (органические илы).
Типы грунтов, используемые при строительстве дорог
Первым этапом строительства дорог является геодезическая разработка и разбивка трассы. На этом этапе дорожных работ происходит создание земляного полотна, в процессе которого происходит выемка грунта, который впоследствии используется для организации насыпей.
Оптимальные виды грунтов для дорожных работ
Прочность насыпи зависит от эксплуатационных показателей сыпучих материалов. Оптимальные типы грунтов при строительстве дорог:
- крупнообломочные;
- песчаные;
- супесчаные виды грунтов.
Использование глинистых земель не приветствуется, так как они плохо переносят заморозки и сложно поддаются укладке.
Организация насыпи
В зависимости от данных геодезической разведки, составляется карта возведения насыпи, рассчитываются толщина слоев и последовательность укладки различных видов земляного материала.
Толщина одного слоя грунта может варьироваться от 0,5 до 1 метра. Сразу после его отсыпания происходит тщательно разравнивание и уплотнение слоя. Дорожные работы по строительстве насыпи проходят с использованием тяжелой техники: бульдозеров, скреперов, грейдеров. Вся необходимая техника есть в составе автопарка компании «БиК».
Дополнительное уплотнение грунта
Для того, чтобы отсыпанный слой земли отличался большей прочностью проводятся дорожные работы по его уплотнению, с целью добиться необходимой влажности грунта, исключить его пересыхание, добиться его однородности.
Для получения максимальной плотности нужно, чтобы процент защемленного воздуха в нем составлял 4-6%, при большем или меньшем показателе устойчивость грунта будет нестабильной. Сухой грунт будет разбухать при большом количестве осадков и разрушать дорожное полотно. Влажный грунт также приводит к быстрому разрушению дорожной одежды.
Дорожные работы по уплотнению грунта
Трамбование грунта ведется послойно, а при недостаточной влажности, предварительно производится равномерный разлив воды, после чего происходит тщательное уплотнение слоя. Когда достигается необходимая величина происходит отсыпание следующего слоя и снова его уплотнение.
При дорожных работах на грунтах с высокой влажностью, наоборот, добиваются их высушивания.
Методами уплотнения являются: укатка, вибрирование и трамбование. Компания «БиК» занимается разработкой схем по созданию насыпей и уплотнению грунтов на профессиональном уровне. Мы занимаемся точными расчетами, на основании которых проводим дорожные работы с использованием тяжелой техники.