Влияние климата на строительство дорог

Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в сложных природно-климатических условиях

Генеральный директор ЗАО «МК Индор» Людмила Суслова

Восточно-Сибирский регион является территорией,относящейсяк 1-й дорожно-климатической зоне (1 ДКЗ),которая характеризуется сложными природно-климатическими условиями,разрушающимидорожную одежду, земляное полотно, деформирующими и затрудняющимиработу искусственных сооружений. В результате ухудшаются эксплуатационные характеристики дорог, снижается безопасность движения автотранспорта, возрастают финансовые и материальные затраты на содержание и ремонт автодорог.

Конструкции дорог должны соответствовать интенсивности и составу движения, а также учитывать региональные и климатические особенности.

Особенности 1-й дорожно-климатической зоны(1 ДКЗ)

Специфика 1ДКЗ требует совершенствования действующей нормативной базы. Сегодня проектировщику для обоснования проектных решений нужны инструменты количественного описания, моделирования процессов изменения влажности, глубины промерзания – оттаивания земляного полотна и дорожной одежды в зависимости от атмосферного воздействия, основанныена анализе напряженно-деформированного состояния.

В соответствии с ОДМ 218.1.001-2010 «Рекомендации по разработке и применению документов технического регулирования в сфере дорожного хозяйства» и ОДМ 218.1.002-2010 «Рекомендации по организации и проведению работ по стандартизации в дорожном хозяйстве» для совершенствования и качества производства сами предприятия разрабатывают в установленном порядке стандарты организаций (СТО, ТУ) на полученные в результате научных исследований инновации, в которых отражаются нерешенные вопросы в национальных стандартах и сводах правил.

Строительство автомобильных дорог в 1 ДКЗ практически не обходится без применения тех или иных геосинтетических материалов, выбор которых зависит от конструктивных решений. Например, в армогрунтовых конструкциях земляного полотна используются тканые, сетчатые геосинтетики, геокомпозиты, георешетки в сочетании с нетканым геотекстилем или геокомпозитом.

Известно, что для реального учета работы различных комбинаций геосинтетических материалов в конструкциях усиления дорожных одежд, стабильных и нестабильных слоев насыпей и слабых оснований в последние годы были проведены многочисленные натурные испытания, в процессе которых определялись коэффициенты армирования Ка для различных вариантов и схем армирования, в комбинациях различных геосинтетических материалов с наиболее распространенными материалами их заполнителей: щебень, шлак, песчано-гравийные смеси, песок, различные грунты, в том числе и укрепленные. Благодаря этим исследованиям разработаны технические отраслевые документы для Минобороны, нефтегазовой, аэродромной, железнодорожной отраслей по назначению и применению полученных эмпирических значений коэффициентов армирования Ка для расчетов, в том числе по понижению до допустимой величины осадки слабого основания или обеспечению общей устойчивости дорожных конструкций (насыпей).

Но в дорожной отрасли, кроме методики армирования дорожной одежды, подобные документы отсутствуют. Так, не разработан метод расчета устойчивости армированного откоса, а добавление к удерживающим силам прочности геоматериала в существующих расчетах не самый корректный способ учета геосинтетической прослойки. При том что они изготовлены из разного сырья, имеющего различные прочностные и деформационные свойства, которые необходимо учитывать в расчетах, а критерием разрушения армированного откоса может быть не только разрыв прослойки, но и большие деформации вследствие ее удлинения.

Также имеющимися расчетными методиками невозможно рассчитать общую совокупность эффектов, в том числе сроки сокращения консолидации и величину сокращения допустимых осадок слабых оснований, от применяемых различных геосинтетик в виде совмещенных геотекстилей и плоских или объемных георешеток, геосеток, дренажных композитов и т.д.

Оценка экономической эффективности

Для выполнения оценки экономической эффективности и увеличения сроков эксплуатации при внедрении инноваций используется методика ОДМ «Руководство по оценке экономической эффективности использования в дорожном хозяйстве инноваций и достижений научно-технического прогресса», которая заложена в основу программного продукта «ЭффектИнвест». В методике сопоставляются капвложения и приведенные затраты в планируемые сроки эксплуатации традиционного и инновационного решений.

Как правило, объем капвложений в инновацию значительно больше объема капвложений в традиционные решения. В части определения объема капвложений на внедрение инноваций существует проблема: новые технологии разработаны, а сметных нормативов нет.

В переработанных и введенных в действие Минрегионом в 2009–2010 году государственных сметных нормативах по-прежнему отсутствуют нормы на новые технологии с использованием новых материалов и высокопроизводительных машин либо учитываются отдельные технологии, не учитывающие комплекса всех работ. Так, например, существуют расценки на сборку габионных конструкций из сеток, а на их устройство из готовых конструкций отсутствуют, в связи с чем в ресурсной части расценок увеличены трудозатраты и при больших объемах превышение затрат значительное. Также в расценке по армированию дорожной одежды учитывается только геосетка (тогда как в ОДМ «Классификация, термины, определения геосинтетических материалов применительно к дорожному строительству» присутствуют геокомпозиты, геоячейки, георешетки и т.д.), что также не позволяет реально определить ресурсы расценки.

Введенный Минрегионом порядок разработки и утверждения сметных нормативов при бюджетном финансировании не учитывает индивидуальные и отраслевые сметные нормативы. Кроме того, в составе сметной стоимости не учтены дополнительные затраты на научное сопровождение проектирования и строительства для внедрения новых технологий, на оплату услуг специализированных организаций на разработку и утверждение новых сметных нормативов. Возможно, проводимая реформа ценообразования приведет к изменению ситуации, но в настоящее время проблемы оценки стоимости новых технологий остаются без решений.

Инновации приходят в дорожную отрасль

В отличие от традиционных технологий, внедренные инновационные решения еще не имеют достаточного срока жизни, чтобы говорить об их эффективности. Методики расчетов прогнозных сроков, представленные в ОДМ 218.5.001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог», носят эмпирический характер. Практически проектировщик опирается на предлагаемые поставщиками сроки эксплуатации инновационной продукции, полученные в лабораторных условиях, которые являются декларативными.

В связи с этим очень важно в отрасли создать условия, которые позволили бы широкомасштабно внедрять инновации, а именно: обеспечить развитую информированность о преимуществах геосинтетических материалов с учетом их свойств и областей применения, создать систематизированную базу нормативных документов, для обоснования применения геосинтетиков дать проектировщикам недостающие методики расчетов.

Температурный режим

Специфические условия работоспособности дорожных покрытий определяются суровым и резко континентальным климатом 1 ДКЗ, с одной стороны, с низкими отрицательными температурами от -22 до -63 °С, а с другой стороны, поверхность покрытия в жаркие летние дни может нагреваться до высоких положительных температур. Так, расчетная температура сдвигоустойчивости покрытия, то есть максимально возможная средняя температура его поверхности, определенная по методике Я.Н. Ковалева на основе температуры воздуха, радиационного и теплового баланса асфальтобетонного покрытия, его альбедо (коэффициент отражения) и скорости ветра, колеблется в среднем от 55 до 62 °С. Таким образом, температурный интервал, в котором работает покрытие, достигает 117 °С.

Как сохранить работоспособность покрытий?

В потоке автомобилей значительную часть составляют грузовые, которые и определяют повышенные динамические воздействия на покрытия, увеличивая амплитуду прогиба, провоцируя усталостные процессы и ускоряя накопления пластических деформаций и микротрещин.

Применяемое ПБВ должно сохранять работоспособность покрытий во всем диапазоне эксплуатационных температур: не переходить в хрупкое состояние при низких отрицательных и в текучее – при высоких положительных температурах, характерных для проектного региона.

Очевидно, что подрядным организациям, имеющим собственные ресурсные развитые индустриальные базы и ориентирующимся на технические требования к материалам для полимерасфальтобетонов, необходимо очень тщательно, с привлечением науки выполнять подборы смесей для определения конкретного оптимального состава высокоплотных полимерасфальтобетонов.

Опыт проектирования показывает, что сметная стоимость полимерасфальтобетона в 1 ДКЗ до 1,6 раза выше стоимости АБС типа А. Но с учетом технико-экономического сравнения, выполняемого по приведенным затратам согласно рекомендаций ОДМ 218.2.028-2012 «Методические рекомендации по технико-экономическому сравнению вариантов дорожных одежд», в котором декларативно указано, что срок эксплуатации дорожной одежды с покрытием из полимерасфальтобетона увеличивается в 1,5–2 раза, приведенная стоимость дорожной одежды с полимерасфальтобетонным покрытием значительно (в 1,2–1,4 раза) меньше стоимости с покрытием из АБС типа А. Таким образом, преимущества применения полимерасфальтобетона очевидны.

Сложность приготовления ПБВ заставляет подрядчиков применять покупной ПБВ. Но в малоосвоенных Сибирском и Дальневосточном регионах практически отсутствует индустриальное производство ПБВ, поэтому в условиях ограниченных возможностей приобретения подрядчиками качественного ПБВ очень часто применение ПБВ в проектных решениях пересогласовывается на битум БНД с вводом различных добавок непосредственно на АБЗ.

В последние годы наблюдалась тенденция, когда органы государственной экспертизы исключали применение модифицированных добавок в битумы типа А, Б, так как в ФЕРы и ТЕРы включены ПАВ.

В настоящее время в проекты включаются подробные обоснования необходимости применения добавок. Так, ПАВ в качестве адгезионных добавок применяются для повышения сцепления битума с минеральными материалами. Согласно петрографическому строению, чем прочнее порода, тем она кислее. Поэтому при применении в составе АБС высокопрочного щебня необходимо указывать в ПД о целесообразности применения ПАВ (по справке от поставщика щебня).

Зарубежный опыт

В настоящее время автодорожное сообщество активно занимается изучением зарубежного опыта для получения асфальтового покрытия с наилучшими эксплуатационными характеристиками.

Руководитель Росавтодора Роман Старовойт на межотраслевой конференции – форуме «Битум и ПБВ: актуальные вопросы 2013 года», состоявшейся в Санкт-Петербурге, отметил реальность перспектив применения в отечественных условиях стандартов ряда методик, заложенных в зарубежных системах. Именно стимулирование активного использования высококачественных вяжущих материалов позволитулучшить качество отечественных дорог. Как говорится, будем надеяться.

«Транспортная стратегия XXI век», №30, 2015 г.

Источник

Воздействие природных факторов на дорогу

Транспортные средства воздействуют на дорогу обычно одновременно с факторами, зависящими от природно-климатических условий (водой, температурой, ветром, солнечной радиацией).

Из всего разнообразия природно-климатических факторов наибольшее влияние на состояние дорог и на условия движения автомобилей оказывают грунтово-геологические и гидрологические условия, рельеф и ландшафт местности, а также погодно-климатические условия или факторы.

Из грунтово-геологических и гидрологических факторов выделяют тип и характеристики грунтов земляного полотна и подстилающих слоев, глубину промерзания, глубину и характер залегания грунтовых вод, условия стока поверхностных вод.

К погодно-климатическим факторам относятся: атмосферное давление, солнечная радиация, температура и влажность воздуха, осадки (дождь, снегопад, ветер, метель, гололед, туман), а также сочетание этих факторов. Воздействие погодно-климатических факторов формирует водно-тепловой режим земляного полотна (ВТР), под которым понимают закономерные сезонные изменения в полотне и слоях одежд влажности и температуры.

В дорожной конструкции (дорожная одежда + земляное полотно) происходят сложные процессы: нагревание, охлаждение, промерзание, оттаивание, испарение, конденсация, сублимация, облимация. В результате в дорожной конструкции систематически происходят диффузионные процессы тепла и влаги, называемые тепломассопереносом или тепловлагообменом (ТВО), обусловливающие колебание влажности и температуры.

Изменение характеристик ВТР существенно влияет на прочность, долговечность полотна и дорог, приводит к снижению транспортно-эксплуатационных свойств дорог.

Степень действия среды на дорогу в конечном итоге определяется видом и мощностью источников увлажнения дорожной конструкции и интенсивностью температурных воздействий.

Дорожная одежда и земляное полотно (рис. 4.16) должны быть запроектированы таким образом, чтобы даже весной, т.е. в самый неблагоприятный для службы дорог период расчeтного года, обеспечивалась требуемая по условиям движения прочность конструкции (К_ПР³1,0) и наряду с этим она обладала необходимой морозоустойчивостью (наибольшее зимнее поднятие — пучение поверхности покрытия — примерно равно 40 мм).

Рис. 4.16. Схема круглогодичного цикла водно-теплового режима и состояния конструкции дорожной одежды
во II дорожно-климатической зоне:

1 – уровень подземных вод; 2 – ход промерзания конструкции; 3 – ход оттаивания конструкции; 4 – зимнее пучение; 5 – осадка покрытия при оттаивании конструкции; 6 – изменение влажности W_ОТН грунта земляного полотна (в долях W_Т );
7 – то же, степени плотности К_ПЛ; 8 – то же, модуля упругости Е_У; 9 – то же, сцепления С; 10 – изменение коэффициента прочности дорожной одежды К_ПР; 11 – асфальтобетон; 12 щебень; 13 – песок средней крупности;
14 – лeгкий пылеватый суглинок (цифры в кружках обозначают величины угла внутреннего трения грунта в градусах)

Основные источники увлажнения дорожной конструкции (рис. 4.17): атмосферные осадки, просачивающиеся через трещины в покрытии, обочины (особенно в местах сопряжения с проезжей частью); вода, застаивающаяся на поверхности полотна, в боковых резервах и кюветах вследствие затрудненного поверхностного стока и увлажняющая грунт земляного полотна в процессе молекулярного и капиллярного передвижения; подземная вода, поднимающаяся по капиллярам, особенно при промерзании конструкции и близком к поверхности дороги залегании подземных вод; парообразная вода, перемещающаяся от тeплых слоев к более холодным. Зимой при промерзании конструкции вода может передвигаться снизу вверх и концентрироваться у фронта промерзания, повышая влажность грунта.

Рис. 4.17. Схема источников увлажнения дорожной конструкции:

1 – атмосферные осадки; 2 – вода в канавах; 3 – подземная вода ; 4 – песчаное основание

Интенсивность температурных воздействий. Степень опасности водно-теплового режима по этому виду воздействий характеризуют продолжительностью морозного периода в днях Т_Х, равного периоду между датами перехода температуры воздуха через 0 осенью и весной; минимальной t_{MIN b} или средней температурой воздуха за холодный период; среднемаксимальной температурой воздуха t_{MAX b} в наиболее жаркие месяцы, а также комплексными температурными показателями морозным индексом SТ_Xt_b в град-днях и размахом R_t=t_MAX–t_MIN. Чем выше значения морозного индекса (изменяются от 50 до 2000), размаха R_t, Т_Х, тем опаснее морозное воздействие среды на дорогу [13].

Физическая теория тепловлагообмена в дорожных конструкциях. Воздействие факторов внешней среды на дорогу вызывает тепловлагообмен в полотне и слоях одежды. Этот процесс является сложным, взаимосвязанным. Изменение температуры вызывает миграцию (медленное движение) влаги. Влагонакопление и переход в иную форму влаги способствует теплообмену. Поэтому процесс тепло- и влагообмена необходимо рассматривать во взаимосвязи.

Установлено, что грунты и слои одежд воздухопроницаемы, поры в них между собой сообщаются. Следовательно, в земляном полотне и слоях одежды имеются условия для массообмена: воздухообмена и парообмена. Обмен возможен в случае, если влажность грунта меньше его полной влагоемкости, то есть W>W_ПВ. При полной влагоeмкости все поры грунта заполнены жидкой фазой и воздухо- и парообмен прекращается.

В водоненасыщенных грунтах влага содержится в двухфазном состоянии: W_п — водяной пар всегда в насыщенном состоянии (d»100 %, где d — относительная влажность внутрипорового воздуха) и W_Х — жидкая фраза. Соотношение фаз постоянно изменяется и зависит от общей влажности грунта.

В мeрзлых грунтах дополнительно возникает твердая фаза — лед, количество которой пропорционально величине . При температуре грунта t_Г ниже 0 не вся жидкая фаза переходит в лед вследствие частичного засоления и действия молекулярных сил, исходящих от грунтовых частиц. Температура льдообразования t_Л в зависимости от минералогического состава грунта от –0,5 О С для песков до –2,5 О С для глин. Даже при очень низкой температуре грунта при t_Г от –20 до –50 О С часть жидкой фазы не промерзает. Поэтому в течение всего морозного периода происходит диффузия водяного пара, миграция жидкой фазы и льдообразование. Жидкая фаза испаряется и замерзает, водяной пар конденсируется на жидкой или твeрдой фазе.

Теплообмен в дорожных конструкциях происходит за счeт трeх составляющих. Основная часть тепла передается от частицы к частицам за счeт теплопроводности (кондукции). Вторая по удельному весу составляющая теплообмена — это тепло фазовых превращений при промерзании–оттаивании, конденсации–испарении, облимации–сублимации. Третья, конвективная составляющая теплообмена незначительная — 2—3 % и ею можно пренебречь.

Влагообмен протекает за счeт наличия потенциалов концентрации жидкой фазы и тепла. Водяной пар диффундирует от мест с большим парциальным давлением P₁ в места с меньшим давлением Р₂. Поскольку водяной пар находится в насыщенном состоянии и Р=f(t_г), то он диффундирует от тeплых мест к холодным. Это процесс термодиффузии.

Жидкая фаза мигрирует за счeт наличия двух потенциалов – концентрации и температуры. За счeт первого потенциала жидкая фаза мигрирует от мест с большой влажностью к местам с меньшей влажностью (концентрационная миграция). Этот потенциал является преобладающим в миграции жидкой фазы
(95—98 %). За счeт второго потенциала происходит термомиграция жидкой фазы в количестве 2—5 %.

Грунт обволакивает плeнки жидкой фазы. Свободные поры заполняют насыщенный пар. Объяснение процесса миграции жидкой фазы в условиях двухфазовой миграции дает гидротермодинамическая гипотеза, в соответствии с которой давление Р в плeнке воды, обусловливающее концентрационную миграцию влаги по обволакивающим пленкам, равно:

, где (4.26)

P_П – парциальное давление водяного насыщенного пара в порах;

s – поверхностное натяжение водяной пленки, обволакивающей грунтовые частицы или агрегаты;

r – радиус кривизны пленки влаги в контакте с паровоздушной смесью.

Выражение (4.26) объясняет сущность тепломассообмена. Так, если соприкасаются две зоны грунта с одинаковой температурой, но разной влажностью: W₁>W₂, то миграция будет происходить от мест с большей влажностью (W₁) в места с меньшей влажностью (W₂). Это можно объяснить следующим образом. С увеличением влажности W₁ толщина водной пленки увеличивается, при этом s₁ уменьшается, r₁ увеличивается, а давление пара P_П1, сжимаемого водной пленкой, возрастает. При этом P₁ увеличивается. Поскольку P₁>P₂ , влага мигрирует из зоны W₁ в зону W₂.

Если соприкасающиеся зоны грунта имеют разную температуру: t₁>t₂, то в теплой зоне давление пара P_П1>P_П2, поверхностное натяжение s₁ будет меньшим вследствие меньшей вязкости и согласно выражению (4.26) P₁>P₂, т.е. жидкая фаза и водяной пар будут мигрировать из тeплой зоны t₁ в холодную t₂.

В результате ухудшения водно-теплового режима могут проявляться следующие негативные явления: избыточное влагонакопление в отдельных зонах полотна вследствие инфильтрации воды через трещины в покрытии, через обочины и откосы после дождей или поверхностного стока; увлажнение грунтового основания от горизонта близкого залегания грунтовых вод или от длительного застоя воды в боковых канавах, коллекторах, что наблюдается в районах болот, орошаемых районах; повышенное увлажнение грунта в верхней части земляного полотна к концу морозного (холодного) периода; образование пучин на участках интенсивного морозного влагонакопления; весеннее (или в период зимних оттепелей) разрушение дорожных одежд вследствие переувлажнения грунта и потери прочности; разрушение откосов, прежде всего высоких насыпей, от переувлажнения; разрушение высоких насыпей от скопившейся в теле воды.

При быстрых понижениях температур с переходом ниже 0 образуются температурные трещины в дорожной одежде. Интенсивный прогрев солнечными лучами в летний период приводит к повышению пластичности асфальтобетона, что способствует образованию сдвигов, волн и наплывав на покрытии.

4.6. Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе эксплуатации дорог и его влияние
на условия работы дорожных одежд

Закономерные изменения в течение года влажности и температуры в придорожном слое воздуха, в слоях дорожной одежды и грунте земляного полотна, обусловленные особенностями данной дорожно-климатической зоны и местных гидрогеологических условий, называют водно-тепловым режимом дорожной конструкции. Он существенно влияет на прочность и морозоустойчивость дорожной конструкции и в конечном итоге на степень ровности проезжей части.

Наиболее значительные сезонные изменения влажности и температуры происходят в земляном полотне.

Годовой цикл водно-теплового режима земляного полотна включает четыре характерных периода:

первоначальное накопление влаги осенью;

промерзание, перераспределение и накопление влаги в земляном полотне зимой;

оттаивание земляного полотна и переувлажнение грунта весной;

просыхание земляного полотна летом.

Осенью (сентябрь-ноябрь) под воздействием потока влаги от атмосферных осадков, проникающих в дорожную конструкцию, и вследствие подъема уровня грунтовых вод грунт увлажняется и перед началом промерзания во II дорожно-климатической зоне осенняя влажность его достигает 0,7W_Т (W_Т– влажность на пределе текучести грунта). Увеличение влажности сопровождается разуплотнением грунта. Зимой в процессе промерзания земляного полотна, вызывающего приток влаги от уровня грунтовых вод к фронту промерзания, происходит дальнейшее увлажнение и разуплотнение грунта. Прочностные характеристики дорожной конструкции достаточно велики, так как грунт и слои дорожной одежды находятся в мeрзлом состоянии. Весной в начале оттаивания земляного полотна грунт наиболее увлажнен и разуплотнeн (W@(0,85—1,00)W_Т; К_УПЛ.=0,85). Этот период принимают за расчeтный в работе дорожной одежды.

Инсоляция и нагрев поверхности дороги весной создают поток тепла, проникающий в дорожную конструкцию, который приводит к постепенному просыханию самых верхних слоeв земляного полотна. Однако до полного оттаивания влажность талого грунта резко возрастает, плотность его уменьшается, снижаются деформационные (модуль упругости) и прочностные характеристики (угол внутреннего трения и сцепление). Наименьшие значения деформационных и прочностных характеристик наблюдаются в апреле-мае, когда дорожная конструкция обладает наименьшей прочностью.

Летом (июль-август) земляное полотно интенсивно просыхает. Влажность грунта уменьшается примерно до 0,5W_Т; летом грунт находится в наиболее уплотненном состоянии и обладает наибольшей прочностью.

В неблагоприятный для службы дорог расчeтный период наибольшего ослабления дорожной конструкции еe прочность должна соответствовать требованиям автомобильного движения, кроме того, дорожная конструкция должна обладать необходимой морозоустойчивостью.

Фактическую влажность грунта земляного полотна эксплуатируемых дорог можно получить в результате непосредственных наблюдений за водно-тепловым режимом земляного полотна. Однако далеко не всегда эта влажность будет соответствовать расчeтной. Ввиду временной (по сезонам и годам) изменчивости влажности грунта земляного полотна и необходимости оценивать прочность дорожной конструкции с заданным уровнем надeжности расчeтную влажность грунта устанавливают вероятностным методом. Под расчeтной влажностью грунта W_Р в этом случае подразумевают максимальное значение средней влажности грунта в пределах активной зоны земляного полотна, наблюдающееся в наиболее неблагоприятный период (время, в течение которого грунт активной зоны наиболее увлажнeн) хотя бы в одном году за срок между капитальными ремонтами дорожной одежды.

Дорожно-климатические зоны	Дорожно-климатические подзоны	Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна	Среднее значение влажности грунта, доли от
супесь легкая	песок пылеватый	суглинок легкий	супесь пылеватая и суглинок пылеватый
I	I1	0,53	0,57	0,62	0,65
0,55	0,59	0,65	0,67
0,57	0,62	0,67	0,70
I2	0,57	0,57	0,62	0,65
0,59	0,62	0,67	0,70
0,62	0,65	0,70	0,75
I3	0,60	0,62	0,65	0,70
0,62	0,65	0,70	0,75
0,65	0,70	0,75	0,80
II	II1	0,60	0,62	0,65	0,70
0,63	0,65	0,68	0,73
0,65	0,67	0,70	0,75
II2	0,57	0,59	0,62	0,67
0,60	0,62	0,65	0,70
0,62	0,64	0,67	0,72
II3	0,63	0,65	0,68	0,73
0,66	0,68	0,71	0,76
0,68	0,70	0,73	0,78
II4	0,60	0,62	0,65	0,70
0,63	0,65	0,68	0,73
0,65	0,67	0,70	0,75
II5	0,65	0,67	0,70	0,75
0,68	0,70	0,73	0,78
0,70	0,72	0,75	0,80
II6	0,62	0,64	0,67	0,72
0,65	0,67	0,70	0,75
0,67	0,69	0,72	0,77
III	III1	0,55	0,57	0,60	0,63
2—3	0,59	0,61	0,63	0,67
III2	0,58	0,60	0,63	0,66
2—3	0,62	0,64	0,66	0,70
III3	0,55	0,57	0,60	0,63
2—3	0,59	0,61	0,63	0,67
IV	0,53	0,55	0,57	0,60
2—3	0,57	0,58	0,60	0,64
V	0,52	0,53	0,54	0,57
2—3	0,55	0,56	0,57	0,60

Примечание. Табличными значениями можно пользоваться только при обеспечении возвышения земляного полотна в соответствии со СНиП. На участках, где возвышение не обеспечивается (например, в нулевых местах и в выемках с близким залеганием грунтовых вод), величина назначается индивидуально по данным прогнозов, но она должна быть не менее чем на 0,03 выше табличных значений.

Активной зоной считают верхнюю часть земляного полотна от низа дорожной одежды до глубины 1,3—1,6 м от поверхности покрытия. В этой зоне распространяются значительные напряжения от временных нагрузок, а водно-тепловой режим и состояние грунта наиболее зависимы от погодно-климатических условий.

В соответствии с МОДН 2-2001 «Проектирование нежeстких дорожных одежд» расчeтную влажность дисперсного грунта W_Р (в долях от влажности на границе текучести W_m) при суммарной толщине слоeв дорожной одежды Z₁³0,75 м определяют по формуле:

, где (4.27)

– среднее многолетнее значение относительной (в долях от границы текучести) влажности грунта, наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т. п.), и при суммарной толщине одежды до 0,75 м, определяемое по табл. 4.14 в зависимости от дорожно-климатической зоны и подзоны, схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта. Границы дорожно-климатических зон и подзон приведены в табл. 4.15;

Дорожно-климатические зоны и подзоны

Дорожно-климатическая зона и подзона	Примерные географические границы
I	Севернее линии, соединяющей: Нивский – Сосновку – Новый Бор – Щельябож – Сыню – Суеватпуль – Белоярский – Ларьяк – Усть-Озерное – Ярцево – Канск – Выезжий Лог – Усть – Золотую – Сарыч – Сеп – Новоселове – Иню – Артыбаш – государственную границу – Симонове – Биробиджан – Болонь – Многовершинный. Включает географические зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномeрзлых грунтов
I1	Расположена севернее линии: Нарьян-Мар – Салехард -Курейка – Трубка Удачная – Верхоянск – Дружина – Горный Мыс – Марково
I2	Расположена восточнее линии: устье р. Нижней Тунгуски – Ербогачен, Ленек – Бодайбо – Богдарин и севернее линии: Могоча – Сковородино – Зея – Охотск – Палатка – Слаутсткое. Ограничена с севера I1 подзоной
II	От границы I зоны до линии, соединяющей: Львов – Житомир – Тулу – Н.Новгород – Ижевск – Томск – Канск. На Дальнем Востоке от границы I зоны до государственной границы. Включает географическую зону лесов с избыточным увлажнением грунтов
II1	С севера и востока ограничена I зоной, с запада – подзоной II3, с юга – линией Рославль – Клин – Рыбинск – Березники – Ивдель
II2	Ограничена с севера подзоной II1, с запада – подзоной II4, с юга – III зоной, с востока и южной границей I зоны
II3	С севера ограничена государственной границей, с запада – границей с подзоной II5, с юга – линией Рославль – Клин – Рыбинск, с востока – линией Псков – Смоленск – Орeл
II4	Ограничена с севера подзоной II3, с запада – подзоной II6, с юга – границей с III зоной, с востока – линией Смоленск – Орeл – Воронеж
II5	С севера и запада ограничена государственной границей, с востока – линией Минск – Бобруйск – Гомель, с юга – линией Барановичи – Рославль – Клин – Рыбинск
II6	С севера ограничена подзоной II5, с запада – государственной границей, с юга – границей с III зоной, с востока – линией Минск – Бобруйск – Гомель
III	От южной границы II зоны до линии, соединяющей: Кишинев – Кировоград – Белгород – Самару – Магнитогорск – Омск – Бийск – Туран. Включает лесостепную географическую зону со значительным увлажнением грунтов в отдельные годы
III1	Ограничена с севера зоной II, с запада – подзоной III2,с юга – IV зоной, с востока – I зоной
III2	Ограничена с севера зоной II, с запада – подзоной III3,с юга – зоной IV, с востока – линией Смоленск – Орeл – Воронеж
III3	Ограничена с севера зоной II, с запада – государственной границей, с юга – зоной IV, с востока – линией Бобруйск – Гомель – Харьков
IV	Расположена от границы III зоны до линии, соединяющей: Джульфу – Степанакерт – Кизляр – Волгоград и далее проходит южнее на 200 км линии, соединяющей: Уральск – Актюбинск – Караганду. Включает географическую степную зону с недостаточным увлажнением грунтов.
V	Расположена к юго-западу и югу от границы IV зоны и включает пустынную и пустынно-степную географические зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов

– поправка на особенности рельефа территории, устанавливаемая по табл. 4.16;

– поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, устанавливаемая по табл. 4.17;

№ п/п	Тип местности по рельефу	Поправка
Равнинные районы	0,00
Предгорные районы (до 1000 м в.у.м.)	0,03
Горные районы (более 1000 м в.у.м.)	0,05

№ п/п	Конструктивная особенность	Поправка в дорожно-климатических зонax
II	III	IV	V
Наличие основания дорожной одежды, включая слои на границе раздела с земляным полотном, из укрепленных материалов и грунтов:
крупнообломочного грунта и песка	0,04	0,04	0,03	0,03
супеси	0,05	0,05	0,05	0,04
пылеватых песков и супесей, суглинка, зологрунта	0,08	0,08	0,06	0,05
Укрепление обочин (не менее 2/3 их ширины):
асфальтобетоном	0,05	0,04	0,03	0,02
щебнем (гравием)	0,02	0,02	0,02	0,02
Дренаж с продольными трубчатыми дренами	0,05	0,03	–	–
Устройство гидроизолирующих прослоек из полимерных материалов	0,05	0,05	0,03	0,03
Устройство теплоизолирующего слоя, предотвращающего промерзание	Снижение расчeтной влажности до величин полной влагоeмкости при требуемом KУПЛ грунта
Грунт в активной зоне земляного полотна в «обойме»	Снижение расчeтной влажности до оптимальной
Грунт, уплотнeнный до КУПЛ =1,03—1,05 в слое 0,3—0,5 м от низа дорожной одежды, расположенном ниже границы промерзания	–	0,03—0,05	0,03—0,05	0,03—0,05

Примечание. Поправки при мероприятиях по п.п. 1 и 2 сле­дует принимать только при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя, а по п. 5 – при 2-й и 3-й схемах.

Коэффициент нормированного отклонения

КН	0,85	0,90	0,95	0,98
t	1,06	1,32	1,71	2,19

К_Н – заданный (требуемый) уровень надeжности (вероятность)

t – коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надeжности по табл. 4.18;

– поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоeв дорожной одежды, устанавливаемая по графику рис. 4.18.

Рис. 4.18. Графики для определения поправки на влияние суммарной толщины стабильных слоeв одежды:

1 — для исходной* относительной влажности 0,75 Wm; 2 — то же, для 0,80 Wm; 3 — то же, для 0,85 Wm; 4 — то же, для 0,90Wm;

*Исходная влажность определяется первым слагаемым в выражении (4.27).

От расчeтной влажности земляного полотна существенно зависят деформативные и прочностные характеристики подстилающего дорожную одежду грунта, а также прочность, ровность и долговечность всей конструкцию.

Рекомендуемые нормативные значения механических характеристик грунтов и песчаных конструктивных слоeв дорожной одежды приведены в табл. 4.19—4.21.

Нормативные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов в зависимости
от расчeтной влажности числа приложений расчeтной нагрузки

Расчeтная относительная влажность	Сцепление C, MПа, при суммарном числе приложений нагрузки ( )	Угол внутреннего трения j, град., при суммарном числе приложений нагрузки ( )
10 3	10 4	10 5	10 6	10 3	10 4	10 5	10 6
Суглинки и глины
0,60	0,030	0,030	0,016	0,014	0,012	14,5
0,65	0,024	0,019	0,013	0,011	0,009
0,70	0,019	0,013	0,009	0,007	0,006	11,5	8,5	6,5	5,5
0,75	0,015	0,009	0,006	0,005	0,004	7,5
0,80	0,011	0,007	0,005	0,003	0,002	2,5
0,90	0,008	0,04	0,004	0,002	0,001	11,5	6,5	3,5	2,2
Супеси
0,6	0,014	0,012	0,008	0,006	0,005
0,65	0,013	0,010	0,008	0,006	0,004	23,5
0,70	0,012	0,009	0,006	0,005	0,004	23,5
0,75	0,011	0,008	0,005	0,004	0,003
0,80	0,010	0,007	0,005	0,004	0,003
0,85	0,009	0,007	0,004	0,003	0,003
0,90	0,008	0,004	0,003	0,003	0,003	12,5

Примечание. Значение сдвиговых характеристик при = 1 используются при расчeте на статическое дейст­вие нагрузки. При >10 расчeтные значения j и C следует принимать по графе «10 6 ».

Нормативные значения модулей упругости грунтов

Грунт	Moдуль упругости, при относительной влажности W/WТ, МПа
0,5	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95
Пески:
крупные
средней крупности
мелкие
однородные
пылеватые	60 54
Супеси:
лeгкая
пылеватая, тяжeлая пылеватая
лeгкая крупная
Суглинки:
лeгкий, тяжeлый,
лeгкий пылеватый,	–
тяжeлый пылеватый
Глины

Примечание. Классификация песков дана по ГОСТ 25 100-95. Однородные выделяются по указаниям СНиП «Автомобильные дороги».

Источник