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

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. 3.7).

Уплотнение земляного полотна характеризуют коэффициентом уплотнения:

, где

δ_тр – требуемая плотность;

δ_наиб – наибольшая плотность.

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

Рис. 3.7 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 пнемошинах рекомендуются для супесчаных и суглинистых грунтов.

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

- Вибрирование с использованием виброкатков, рекомендуется при несвязных грунтах.