ГлавнаяСледует заметить, что в заграничной практике строительства на уплотнение грунтов расходуются значительно большие средства. Выше уже отмечалось, что в США грунты уплотняют «до отказа», т. е. до момента, когда дальнейшая работа используемого на этих работах средства становится уже бесполезной. Поэтому фактическое количество проходов по одному следу машин, применяемых для уплотнения грунтов, значительно превышает число, которое устанавливается по результатам пробной укатки. Это позволяет гарантировать достижение установленных весьма высоких требований к плотностям грунтов. Тщательное уплотнение грунтов и наличие более пологих, чем у нас, откосов насыпей, естественно, повышает строительную стоимость дорог. Так, в России стоимость земляных работ в среднем составляет 15—20% от стоимости строительства дороги. В США и других странах, например в Англии, она значительно выше и иногда достигает 40%. Более дорогим обходится строительство и всей автомобильной дороги. Однако высокие затраты окупаются в дальнейшем в процессе эксплуатации дорог. Так, устройство пологих откосов, помимо повышения безопасности движения, создает условия для тщательного уплотнения в процессе строительства не только основного тела насыпи, но и ее краев, что в значительной мере способствует повышению устойчивости земляного полотна. Вместе с. тем в ряде западно-европейских стран вследствие высокой стоимости земельных участков приняты весьма крутые откосы насыпей и потому строители .вынуждены принимать специальные меры к их укреплению. В Италии, например, откосы насыпей часто укрепляют стальными сетками. Вместе с тем и в этих странах грунты тщательно уплотняют, в результате чего установленные нормы плотности, как правило, выдерживаются.
В отличие от других европейских стран, а также от США, на большей части территории России земляное полотно автомобильных дорог работает в суровых климатических условиях, что обусловливает необходимость еще более внимательного отношения к процессу уплотнения грунтов. Установлено, что повреждения на дорогах в большинстве являются следствием недоуплотнения грунтов, а все дорожные покрытия, прослужившие 25 лет и более, были устроены на хорошо уплотненном земляном полотне. При недостаточно внимательном отношении к процессу уплотнения весьма быстро теряется ровность дорожного покрытия, а следовательно, ухудшаются эксплуатационные качества дорог. Наблюдения показывают, что при недостаточном уплотнении грунта на новых дорогах протяжение участков с разрушенными покрытиями даже в южных районах страны достигает 4% от общей длины дороги. В северных и северо-западных районах страны протяженность участков с деформированными покрытиями на новых дорогах достигает 10—15%. Деформации обычно выявляются в первую же весну после строительства.
Ранее была установлена зависимость модулей деформации и упругости грунтов от их плотности. Пользуясь этой зависимостью, можно определить коэффициенты прочности дорожной одежды для различных значений плотностей грунтов. Под коэффициентами прочности понимается отношение эквивалентных модулей деформации или упругости к их требуемым значениям. При таких расчетах можно принять типичную конструкцию дорожной одежды, состоящую, например, из асфальтобетона толщиной 8 см, щебня толщиной 25 см и слоя песка толщиной 20 см. Толщину этих слоев находили в предположении, что при уплотнении грунта насыпи до максимальной стандартной плотности коэффициент прочности равен единице. Приняв толщину слоев постоянной во всех случаях, можно было получить коэффициенты прочности дорожной одежды для разной степени уплотнения грунтов земляного полотна.
По результатам массового обследования дорожной сети была установлена средняя вероятность появления деформаций в зависимости от коэффициента прочности дорожной одежды. Состояние дорожной одежды оценивается, как это принято в Coюздорнии, в условных показателях — в баллах. Балл I указывает на достаточную прочность одежды, не имеющей никаких деформаций. Балл II устанавливается при наличии отдельных просадок или мелкой сетки трещин, а балл IIl соответствует одеждам, имеющим значительные деформации и проломы, образующиеся при движении автомобилей. Результаты этих расчетов сведены в табл. 26, которая отображает среднюю вероятность появления деформаций дорожной одежды в зависимости от плотности грунта земляного полотна. Из таблицы видно, что при коэффициенте прочности Кпp = 1 около 83% общего протяжения дорог работает в области прочного сопротивления (балл I) и около 10% на пределе прочного сопротивления (балл I—II), а 7% могут деформироваться.
Можно допустить, что при коэффициенте прочности, равном 1,0, деформации дорожной одежды произошли по причинам, не зависящим от плотности грунта земляного полотна, которое было уплотнено до требуемой плотности. Тогда можно определить вероятность появления деформаций в случаях, где плотность грунта была ниже. Средние значения этих деформаций даны в табл. 26, из которой видно, что уменьшение плотностей грунтов земляного полотна приводит к значительному повышению вероятности появления деформаций дорожных покрытий. Так, при плотностях (0,90—0,95)δmax протяженность устойчивых участков уменьшается на 13—27%, в то же время на 5—15% увеличивается протяженность участков, работающих на пределе прочного сопротивления, и на 8—12% протяженность дороги с наличием деформаций дорожной одежды.
Все затраты по уплотнению грунтов до требуемой плотности окупаются теми выгодами, которые появляются благодаря значительному снижению деформаций и разрушений дорожных покрытий. Расчеты показывают, что все затраты на уплотнение грунтов полностью окупаются, если длина участков, на которых деформируются покрытия, достигает 2,0—2,5% от протяжения дороги. На самом деле, длина деформированных участков на новых дорогах значительно больше и потому работы по уплотнению, грунтов полностью окупаются. Следует учесть, что стоимость работ по восстановлению деформированных участков только путем укладки верхнего слоя асфальтобетона в 3—4 раза превышает стоимость уплотнения грунтов на этих же участках. Повышение требований к уплотнению грунтов экономически целесообразно и при строительстве земляного полотна железных дорог. По данным ЦНИИСа, повышение плотности грунта с 0,9δmах до (0,95—0,98) δmах позволяет уменьшить объемы работ по подъемке пути в среднем в 2 раза.
Появление деформаций на дорогах не только вынуждает вкладывать средства в их исправления, но приводит к увеличению стоимости автомобильных перевозок. По данным М. Б. Корсунского, стоимость автомобильных перевозок на дорогах с усовершенствованными покрытиями, которые нуждаются в капитальном ремонте, повышается примерно на 15%. Поэтому ликвидация причин, вызывающих такие деформации, даст существенную экономию, в особенности если учесть огромный объем автомобильных перевозок, превышающий 3 млрд. ткм в год.
Таким образом, уплотнение грунтов, будучи весьма важным элементом технологического процесса возведения земляного полотна, одновременно и экономически оправданно и выгодно, так как вложенные средства не только весьма быстро окупаются, но и приносят значительную прибыль, обусловливаемую увеличением срока службы всей дорожной конструкции и особенно наиболее дорогой ее части — дорожной одежды, а также повышением эксплуатационных качеств дорог и, в частности, ровности дорожных покрытий.