Проектирование и организация работ по строительству земляного полотна автомобильных дорог: современные подходы и нормативная база

Современное дорожное строительство — это не просто прокладка пути, а сложнейший инженерный процесс, где каждый элемент требует глубокого научного подхода и строгого соблюдения нормативов. Земляное полотно, являясь фундаментом любой автомобильной дороги, несет на себе колоссальную ответственность за долговечность, безопасность и эксплуатационные характеристики всей конструкции. По статистике, до 70% всех деформаций и разрушений дорожных одежд связаны с недостатками в проектировании или некачественным возведением земляного полотна. Это обусловливает его критическое значение и актуальность темы исследования в условиях постоянного роста транспортных нагрузок, изменения климатических условий и внедрения инновационных технологий.

Данная курсовая работа ставит своей целью глубокое и всестороннее исследование современных подходов к проектированию и организации работ по строительству земляного полотна автомобильных дорог в Российской Федерации. Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи:

1. Проанализировать действующую нормативно-техническую базу, регламентирующую проектирование и строительство земляного полотна, а также дать определения ключевых терминов.
2. Детализировать конструктивные элементы земляного полотна и нормативные требования к их проектированию с учетом различных природных условий.
3. Представить полную классификацию грунтов, используемых в дорожном строительстве, и описать их физико-механические свойства.
4. Подробно рассмотреть технологические процессы возведения земляного полотна, включая подготовительные работы, основные этапы и контроль качества.
5. Охарактеризовать основные типы машин и механизмов для земляных работ, методы их выбора, расчета производительности и объемов.
6. Проанализировать влияние сложных природно-климатических условий на проектные решения и технологию строительства земляного полотна.
7. Изучить инновационные технологии, материалы (в частности, геосинтетические) и современные методы контроля качества.
8. Изложить принципы организации и планирования строительных работ, включая разработку линейных календарных графиков.

Работа имеет междисциплинарный характер, охватывая аспекты проектирования, геотехники, технологии и организации строительного производства. Она призвана стать основой для формирования компетенций студента технического вуза в области дорожного строительства, обеспечивая глубокое понимание всех этапов создания надежного и долговечного земляного полотна автомобильных дорог.

Нормативно-техническая база и основные термины в дорожном строительстве

Строительство автомобильных дорог – это область, строго регулируемая обширным комплексом нормативно-технических документов. Они служат краеугольным камнем для обеспечения безопасности, долговечности и экономической эффективности дорожной инфраструктуры. Без четкого понимания и применения этих стандартов невозможно создать дорожное полотно, соответствующее современным требованиям. Это означает, что любое отклонение от установленных норм неизбежно приведет к снижению качества и потенциальным аварийным ситуациям.

Современные нормативные документы

По состоянию на 13.10.2025, проектирование и строительство земляного полотна в Российской Федерации регламентируется целым рядом актуальных нормативных документов. Среди них выделяются ключевые ГОСТы и СП, а также отраслевые дорожные методические документы (ОДМ), каждый из которых выполняет свою специфическую функцию:

• ГОСТ Р 59864.1-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Земляное полотно. Технические требования». Этот стандарт, введенный в действие 9 марта 2022 года, устанавливает строгие технические требования к земляному полотну и его конструктивным элементам. Важно отметить, что он фокусируется на аспектах строительного контроля и промежуточной приемки, не затрагивая непосредственно правила проектирования и технологию устройства. Его разработка ООО «Инновационный технический центр» и замена ПНСТ 308-2018 подчеркивают стремление к актуализации требований в дорожной отрасли.
• ГОСТ Р 59866-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Показатели деформативности конструктивных слоев дорожной одежды из несвязных материалов и грунтов земляного полотна. Технические требования и методы определения». Этот документ является критически важным для оценки качества. Он регламентирует требования к показателям деформативности конструктивных слоев и грунтов земляного полотна, а также устанавливает методы их определения при строительном контроле, используя как статический, так и динамический методы нагружения.
• СП 34.13330.2021 «СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги». Введенный в действие 10 августа 2021 года, этот Свод правил является пересмотром СП 34.13330.2012 и устанавливает ключевые нормы проектирования для вновь строящихся, реконструируемых и капитально ремонтируемых автомобильных дорог общего пользования за пределами населенных пунктов. Он служит основой для формирования проектных решений по всей конструкции дороги, включая земляное полотно.
• СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85» (с изменениями № 1, 2, 3). Актуализированная по состоянию на 01.01.2021, эта редакция СНиП регулирует правила производства и контроля качества дорожно-строительных работ, распространяясь на все виды автомобильных дорог, включая ведомственные. Это ключевой документ для организации строительного процесса.
• ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация». Введенный с 1 января 2021 года, этот стандарт заменяет ГОСТ 25100-2011 и устанавливает общую классификацию грунтов, используемую при инженерных изысканиях, проектировании и строительстве. Он делит грунты на скальные, дисперсные и мерзлые, что является фундаментальным для выбора проектных решений и технологий.
• ГОСТ 33063-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов». Этот ГОСТ дополняет предыдущий, специализируясь на классификации грунтов и типов местности именно для нужд дорожного строительства, что позволяет учитывать специфические условия при проектировании и изысканиях.
• ОДМ 218.4.1.001-2020 «Методические рекомендации по применению в конструкции земляного полотна автомобильных дорог тяжелых (жирных) глин, укрепленных вяжущими материалами». Данный документ предлагает рекомендации по проектированию и устройству конструктивных слоев земляного полотна из тяжелых глин, укрепленных вяжущими, исключая при этом районы распространения многолетнемерзлых грунтов.
• ОДМ 218.2.094-2018 «Методические рекомендации по проектированию земляного полотна автомобильных дорог общего пользования из местных талых и мерзлых переувлажненных глинистых и торфяных грунтов в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов». Этот ОДМ, имеющий рекомендательный характер, впервые введен и является важным инструментом для работы в специфических условиях вечной мерзлоты, предлагая решения для сложных грунтов.
• ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог». Данный документ содержит подробные правила по применению геосинтетических материалов различных типов (геотекстильных, георешеток, геокомпозитов, геооболочек) для широкого спектра задач: от земляных работ и дорожных одежд до дренажей и укрепления откосов.
• ОДМ 218.3.075-2016 «Рекомендации по контролю качества выполнения дорожно-строительных работ методом георадиолокации». Этот рекомендательный документ, изданный по распоряжению Росавтодора, описывает применение георадиолокации как неразрушающего метода для оценки качества дорожно-строительных работ, что является важным шагом в сторону инновационного контроля.

Основные термины и определения

Для глубокого понимания предмета необходимо четко определить терминологию, используемую в дорожном строительстве, особенно применительно к земляному полотну:

• Земляное полотно — это не просто насыпь или выемка, это сложный конструктивный элемент, являющийся основанием для размещения дорожной одежды, а также всех технических средств организации дорожного движения и обустройства автомобильной дороги. Оно включает в себя искусственное (техногенное) основание, насыпь (или выемку, или полунасыпь-полувыемку), рабочий слой и тщательно продуманную водоотводную систему. По сути, это весь объем грунта, сформированный для придания дороге проектного профиля, обеспечения ее устойчивости и несущей способности.
• Рабочий слой — это верхняя, наиболее ответственная часть земляного полотна. Она простирается от низа дорожной одежды до уровня, соответствующего 2/3 расчетной глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия. К рабочему слою предъявляются особые требования, так как он подвергается наибольшим нагрузкам и воздействиям окружающей среды, что отражено в СП 34.13330.2021.
• Бровка — это ключевая геометрическая линия, определяющая границы земляного полотна. Она представляет собой линию пересечения плоскости откоса и поверхности земляного полотна, по которой определяются рабочие отметки автомобильной дороги. Точность ее выноса в натуру критична для соблюдения проектных габаритов.
• Откос — это наклонная боковая поверхность насыпи или выемки, которая обеспечивает устойчивость земляного полотна. Крутизна откосов проектируется в зависимости от типа грунта, высоты насыпи/глубины выемки и гидрогеологических условий.
• Уплотнение грунта — это технологический процесс, направленный на уменьшение пористости грунта и, как следствие, повышение его плотности и несущей способности. Это достигается за счет механического воздействия, вытесняющего воздух и воду из пор грунта.
  • Коэффициент уплотнения грунта — это основной количественный показатель качества уплотнения. Он определяется как отношение фактической плотности сухого грунта в контролируемом слое к максимальной плотности сухого грунта, которая достигается в лабораторных условиях при стандартном уплотнении (по ГОСТ 22733). Нормативные требования к коэффициенту уплотнения, как правило, составляют не менее 0,98 для верхних слоев земляного полотна.
  • Оптимальная влажность — это значение влажности грунта, при котором достигается его максимальная плотность сухого грунта при стандартном уплотнении. Определение оптимальной влажности происходит в лабораторных условиях по ГОСТ 22733 методом стандартного уплотнения. Этот метод предполагает последовательное увеличение влажности образцов грунта и уплотнение их с постоянной работой, с последующим построением графика зависимости плотности сухого грунта от влажности. Выбор влажности, близкой к оптимальной, является залогом эффективного и качественного уплотнения.
• Дорожная одежда — это многослойная конструкция, укладываемая поверх земляного полотна. Ее основная функция — воспринимать нагрузку от транспортных средств и равномерно передавать ее на земляное полотно, защищая его от прямого воздействия трафика и климатических факторов. Дорожные одежды подразделяются на:
  • Жесткие дорожные одежды: характеризуются наличием слоев из монолитного цементобетона или сборных железобетонных плит. Они обладают высокой несущей способностью и применяются на участках с особо интенсивным движением. Могут также включать асфальтобетонное покрытие на цементобетонном основании.
  • Полужесткие дорожные одежды: имеют слои из щебня, гравия или других материалов, связанных вяжущими веществами (битумом, дегтем, цементом). В таких конструкциях под нагрузкой возникают как сжимающие, так и растягивающие изгибные напряжения.
  • Нежесткие дорожные одежды: состоят из асфальтобетонных, щебеночных, гравийных и других слоев без монолитного цементобетона или сборного железобетона. В их составе могут использоваться асфальтобетон (в том числе по технологиям «Суперпейв» или «Евроасфальт» согласно ГОСТам серий 58401 или 58406), щебеночно-гравийно-песчаные смеси, малопрочные каменные материалы, шлаки, а также улучшенные или укрепленные грунты. Они более гибки и подходят для большинства климатических зон.
• Геосинтетические материалы (ГМ) — это широкий класс строительных материалов, произведенных из синтетических или натуральных полимеров. Они поставляются в рулонах, блоках или плитах и обеспечивают высокую заводскую готовность. ГМ выполняют различные функции в дорожном строительстве:
  • Геотекстильный материал: сплошное, водопроницаемое, гибкое полотно, тканое, нетканое или трикотажное, образованное из скрепленных волокон или нитей. Используется для разделения, фильтрации, армирования и защиты.
  • Георешетка (геосетка): плоский рулонный материал с ячейками размером от 1 см (геосетка) или объемный материал с ячейками высотой от 3 см (пространственная георешетка), основной функцией которого является армирование грунтовых массивов и дорожных одежд, а также защита.
  • Геокомпозит: материал, состоящий из двух или более слоев различных геотекстильных материалов и/или геосеток, разработанный для более эффективного выполнения комплексных функций.

Конструктивные элементы земляного полотна и требования к их проектированию

Земляное полотно – это сложная инженерная конструкция, каждый элемент которой тщательно рассчитывается и проектируется. Его надежность и долговечность напрямую зависят от соответствия проектных решений множеству факторов: от категории дороги и типа дорожной одежды до свойств грунтов и особенностей природно-климатических условий.

Геометрические параметры и конструктивные решения

Проектирование земляного полотна – это баланс между функциональностью, экономичностью и устойчивостью. Основные геометрические параметры и конструктивные решения определяются на стадии проекта и строго регламентируются нормативными документами.

• Ширина верха земляного полотна: Это расстояние между бровками земляного полотна и является одним из ключевых габаритных параметров. Она напрямую зависит от категории автомобильной дороги и ширины дорожной одежды, а также от необходимости размещения обочин, водоотводных устройств и других элементов обустройства. Например, для дорог высших категорий с большим количеством полос движения ширина верха будет значительно больше, чем для дорог низших категорий.
• Крутизна откосов: Откосы насыпей и выемок обеспечивают общую устойчивость земляного полотна. Их крутизна (соотношение вертикального и горизонтального заложения) определяется на основе инженерно-геологических изысканий, типа и состояния грунтов, высоты насыпи или глубины выемки, а также прогнозируемых гидрогеологических условий. Для неустойчивых грунтов или в условиях повышенного увлажнения откосы проектируются более пологими, иногда с применением дополнительных мер по их укреплению, таких как геосинтетические материалы.
• Возвышение бровки земляного полотна: Это критически важный параметр, который обеспечивает защиту дорожной одежды и рабочего слоя от неблагоприятного воздействия влаги. Бровка земляного полотна должна быть возвышена над расчетным уровнем грунтовых вод, а также над поверхностью земли или источником увлажнения (например, поймой реки) на расстояние, обеспечивающее равнопрочность дорожной конструкции на всем протяжении участка. Это предотвращает переувлажнение рабочего слоя и связанное с ним снижение несущей способности и морозное пучение.
• Требования к рабочему слою в различных дорожно-климатических зонах (ДКЗ): Рабочий слой земляного полотна, как уже отмечалось, является наиболее ответственным. Требования к нему дифференцируются в зависимости от дорожно-климатической зоны:
  • В ДКЗ II и III, характеризующихся умеренным и достаточным увлажнением, рабочий слой должен быть выполнен из непучинистых или слабопучинистых грунтов. Это минимизирует риск деформаций, вызванных замерзанием воды в порах грунта.
  • Для ДКЗ IV и V, где преобладают засушливые и жаркие условия, а также могут встречаться засоленные грунты, рабочий слой должен состоять из ненабухающих и непросадочных грунтов. Глубина залегания таких грунтов должна быть не менее 0,8 м от поверхности покрытия, чтобы исключить деформации от набухания или просадки при замачивании.
  • Поверхность основания земляного полотна и промежуточных слоев насыпи в процессе строительства не должна иметь впадин или местных углублений, где может застаиваться вода. Это является важным условием для обеспечения равномерности влажности и качества уплотнения.

Требования к грунтам в теле земляного полотна

Выбор и применение грунтов для возведения земляного полотна строго регламентируется, поскольку свойства грунтов напрямую влияют на прочность, устойчивость и долговечность всей дорожной конструкции.

• Запрет на применение слабых грунтов: Согласно ГОСТ 33063-2014 (приложение В.1), для возведения земляного полотна категорически не допускается применение слабых грунтов. К ним относятся связные грунты с прочностью на сдвиг в природном залегании менее 0,075 МПа или модулем осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 0,5 МПа). Такие грунты обладают низкой несущей способностью и высокой деформируемостью, что может привести к значительным осадкам и деформациям дорожной одежды.
• Ограничения на мерзлые комья: При возведении насыпей в зимнее время допускается применение грунта с мерзлыми комьями, но при строгом соблюдении условий:
  • Размер мерзлых комьев не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя.
  • Максимальный размер комьев ограничен 15 см для грунтовых оснований и 30 см для прочих насыпей.
  • Расстояние от укладываемого грунта с мерзлыми комьями до поверхности откоса должно быть не менее 1 м, чтобы избежать их оттаивания и сползания откоса.
• Условия для пылеватых и глинистых грунтов:
  • Глинистые (водонепроницаемые) грунты допускается применять только в непереувлажненном состоянии. Их высокая чувствительность к изменению влажности требует тщательного контроля и своевременного уплотнения.
  • Пылеватые грунты обладают склонностью к капиллярному поднятию влаги и пучению. Их применение разрешено только в нижней части насыпи, при этом верхняя часть земляного полотна (не менее 0,5 м от поверхности покрытия) должна быть отсыпана из более дренирующих песчаных и супесчаных грунтов.
• Органические и органоминеральные грунты, такие как торф, ил, а также грунты с высоким содержанием растительных остатков, также относятся к категории слабых и, как правило, не допускаются к использованию в теле земляного полотна без предварительного укрепления или стабилизации.

Строгое соблюдение этих требований позволяет обеспечить необходимую прочность, устойчивость и долговечность земляного полотна, что является основой для стабильной эксплуатации автомобильной дороги на протяжении всего ее жизненного цикла.

Классификация и свойства грунтов, используемых в дорожном строительстве

Грунты — это основной строительный материал для земляного полотна, и их свойства играют определяющую роль в надежности и долговечности дорожной конструкции. Понимание классификации и физико-механических характеристик грунтов является краеугольным камнем в работе инженера-дорожника.

Общая классификация грунтов

В соответствии с актуальными нормативными документами, такими как ГОСТ 25100-2020 «Грунты. Классификация» и ГОСТ 33063-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов», грунты подразделяются на несколько основных типов. Эти классификации позволяют однозначно идентифицировать грунт и прогнозировать его поведение в условиях дорожного строительства.

Тип грунта	Определение и характеристики
Скальный грунт	Грунт, обладающий жесткими структурными связями кристаллизационного и/или цементационного типа. Характеризуется высокой прочностью, низкой сжимаемостью и водопроницаемостью. Применяется в качестве основания или для отсыпки нижних слоев насыпей, если позволяет технология разработки.
Полускальный грунт	Грунт, имеющий структурные связи цементационного и/или кристаллизационного типа, но с пределом прочности на одноосное сжатие менее 5 МПа в водонасыщенном состоянии. Занимает промежуточное положение между скальными и дисперсными, обладает меньшей прочностью по сравнению со скальными.
Дисперсные грунты	Наиболее распространенная группа грунтов в дорожном строительстве. Подразделяются на: • Осадочные несвязные (пески): Грунты, в которых масса песчаных частиц размером от 0,05 до 2,0 мм составляет более 50%, а число пластичности менее единицы. Обладают хорошими фильтрационными свойствами, малой сжимаемостью, но низкой несущей способностью при отсутствии связующих. • Связные (глинистые грунты, ил, торф): Грунты, обладающие физическими и физико-химическими структурными связями. К ним относятся супеси, суглинки, глины. Характеризуются высокой пластичностью, водоудерживающей способностью и склонностью к пучению. • Органические грунты: Содержат не менее 50% по массе органического вещества. Например, торф. Обладают очень высокой сжимаемостью и низкой несущей способностью, как правило, не используются в теле земляного полотна без специальных мероприятий. • Органоминеральные грунты: Содержат от 3% до 50% по массе органического вещества. Занимают промежуточное положение между минеральными и органическими, требуют особого подхода при оценке их свойств. • Вулканогенно-осадочные и элювиальные грунты: Грунты, образовавшиеся в результате вулканической деятельности или выветривания горных пород. Их свойства могут сильно варьироваться и требуют детальных изысканий. • Техногенные грунты: Грунты, образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, отвалы, насыпные грунты). Их свойства крайне неоднородны и требуют тщательного изучения.
Мерзлые грунты	Грунты, имеющие отрицательную или нулевую температуру, при которой в них содержится лед. Распространены в северных регионах. Обладают специфическими свойствами, связанными с фазовыми переходами воды, что требует особых проектных решений и технологий строительства.

Физико-механические свойства грунтов

Ключевыми для дорожного строительства являются физико-механические свойства грунтов, определяющие их поведение под нагрузкой и воздействием природно-климатических факторов.

• Деформируемость (модуль упругости): Этот параметр характеризует способность грунта сопротивляться деформации под действием внешней нагрузки. В дорожном строительстве модуль упругости является одной из основных расчетных характеристик при проектировании дорожных одежд. Требуемый модуль упругости грунтов земляного полотна может варьироваться в зависимости от дорожно-климатической зоны: например, для ДКЗ II предлагается 60 МПа, для ДКЗ III – 50 МПа, для ДКЗ IV – 45 МПа (за исключением ДКЗ I и V). Важно отметить, что модуль упругости грунта значительно снижается с увеличением его влажности, что подчеркивает важность водоотвода и поддержания оптимальной влажности.
• Прочность (угол внутреннего трения, удельное сцепление): Эти параметры определяют способность грунта сопротивляться сдвигу и являются фундаментальными для оценки устойчивости откосов насыпей и выемок, а также несущей способности основания.
  • Угол внутреннего трения (φ) характеризует сопротивление грунта сдвигу за счет трения между частицами.
  • Удельное сцепление (c) характеризует сопротивление грунта сдвигу за счет когезионных связей между частицами (особенно актуально для связных грунтов).

  Как и модуль упругости, удельное сцепление и угол внутреннего трения снижаются с увеличением влажности грунта, что делает переувлажнение критически опасным для устойчивости дорожной конструкции.

• Особые типы грунтов, требующие внимания:
  • Просадочный грунт: Это грунт, который при замачивании водой (под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса) претерпевает вертикальную деформацию (просадку) с относительной деформацией просадки не менее 0,01. Такие грунты требуют специальных мероприятий по их стабилизации или замене.
  • Пучинистый грунт: Дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда, имея относительную деформацию морозного пучения не менее 0,01. Пучинистые грунты приводят к неравномерному подъему дорожной одежды зимой и образованию трещин.
  • Слабые грунты: Это связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в природном залегании менее 0,075 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 0,5 МПа). Они требуют обязательного укрепления или замены, поскольку не способны обеспечить требуемую несущую способность.

Особенности применения грунтов в зависимости от влажности и типа

Влажность грунта является одним из наиболее значимых факторов, влияющих на его строительные свойства. Грунты по степени увлажнения и допустимой влажности для сооружения насыпей и рабочего слоя разделяются на недоувлажненные, нормальные и повышенной влажности. Критерии этой классификации, а также допустимая влажность, подробно изложены в нормативных документах (например, в таблицах 11 и 12 обязательного приложения 2 соответствующего СП).

• Глинистые (водонепроницаемые) грунты обладают высокой чувствительностью к влажности. Их можно применять только в непереувлажненном состоянии, так как избыточная влага резко снижает их несущую способность и усложняет уплотнение.
• Пылеватые грунты склонны к капиллярному поднятию влаги и морозному пучению. Их использование в верхних слоях земляного полотна ограничено: допускается применение только в нижней части насыпи, при этом верхняя часть (не менее 0,5 м) отсыпается из более устойчивых к влаге песчаных и супесчаных грунтов. Это обеспечивает дренаж и предотвращает переувлажнение рабочего слоя.
• Органические и заторфованные грунты из-за своей высокой сжимаемости, нестабильности и подверженности разложению, как правило, не используются в теле земляного полотна без специальных инженерных решений (полная замена, укрепление, консолидация).

Правильный выбор, классификация и оценка свойств грунтов, а также строгое соблюдение требований по их влажности, являются критически важными этапами проектирования и строительства, определяющими стабильность и долговечность дорожной инфраструктуры.

Технология и организация работ по возведению земляного полотна автомобильных дорог

Возведение земляного полотна — это сложный, многоэтапный процесс, требующий строгого соблюдения технологической последовательности и контроля качества на каждом этапе. От правильной организации этих работ зависит не только прочность и устойчивость будущей дороги, но и ее эксплуатационные характеристики.

Подготовительные работы и водоотвод

Прежде чем приступить к основным земляным работам, необходимо выполнить ряд обязательных подготовительных мероприятий, которые закладывают основу для успешного строительства и обеспечивают долговечность конструкции.

• Разбивка земляного полотна: Первым шагом является детальная геодезическая разбивка земляного полотна в соответствии с проектом и требованиями СП 126.13330. На местности фиксируются оси дороги, бровки насыпей и выемок, отметки, границы строительной полосы и расположение всех конструктивных элементов. Точность разбивки критически важна для соблюдения проектных габаритов и уклонов.
• Снятие растительного слоя: Со всей поверхности, занимаемой будущим земляным полотном, резервами, карьерами и другими сооружениями, необходимо снять плодородный растительный слой. Его толщина устанавливается проектом, и снятый грунт должен быть аккуратно складирован в валы или штабели для последующего использования в рекультивации или благоустройстве территории. Это предотвращает загнивание органических веществ в теле насыпи и связанное с этим образование пустот, неравномерных осадок и ухудшение свойств грунта.
• Устройство нагорных канав, валов, водосборных колодцев: Для обеспечения эффективного поверхностного водоотвода и перехвата ливневых, паводковых и талых вод эти сооружения должны быть выполнены до начала основных работ по сооружению земляного полотна. Их строительство начинается с пониженных мест рельефа, чтобы исключить застой воды на строительной площадке и предотвратить переувлажнение грунтов.
• Устройство дренажей и прокладка коммуникаций: Все работы по устройству дренажей, а также прокладке инженерных коммуникаций (кабели, трубопроводы), расположенных в основании земляного полотна, должны быть завершены до начала возведения насыпей. Это исключает необходимость последующих раскопок уже построенных слоев и обеспечивает непрерывность строительного процесса.

Основные технологические процессы возведения насыпей и выемок

После завершения подготовительных работ начинается непосредственное формирование земляного полотна. Процесс сооружения должен быть непрерывным, чтобы исключить неравномерное уплотнение и ухудшение свойств грунтов. Допускаются перерывы только на участках сосредоточенных работ, искусственных сооружений или в особых условиях (болота, оползневые участки, скальные выемки), где проект предусматривает технологические или сезонные перерывы.

• Разработка выемок и резервов: Работы по разработке выемок (углублений в рельефе) и резервов (карьеров для получения грунта) следует начинать, как правило, с пониженных мест рельефа. Это позволяет естественным образом отводить воду и облегчает последующие работы.
• Перемещение грунта: Грунт, разработанный в выемках или доставленный из резервов, транспортируется к месту отсыпки насыпи. Выбор транспортных средств (автосамосвалы, скреперы, бульдозеры) зависит от расстояния перемещения, объемов и типа грунта.
• Доувлажнение/осушение грунта: Перед укладкой и уплотнением грунт должен иметь влажность, близкую к оптимальной. Если влажность ниже оптимальной, производится доувлажнение путем полива водой. Если влажность избыточна, выполняется осушение путем рыхления, аэрации или добавления сухих грунтов/вяжущих.
• Послойная отсыпка грунта: Отсыпка грунта в насыпь должна производиться слоями на всю ширину земляного полотна, включая откосные части, начиная от краев к середине. Это обеспечивает равномерное уплотнение и предотвращает образование слабых зон. Последующая подсыпка краевых или откосных частей не допускается, так как это ведет к нарушению однородности уплотнения и снижению устойчивости. Толщина отсыпаемого слоя определяется типом грунта и характеристиками уплотняющих машин.
• Планировка поверхности: Перед уплотнением поверхность каждого отсыпанного слоя должна быть тщательно спланирована. Для обеспечения эффективного водоотвода ей придается двускатный или односкатный поперечный профиль с уклоном 20-40‰ к бровкам земляного полотна. Это предотвращает застой воды на слое и способствует его быстрому осушению.
• Уплотнение грунтов: Это один из наиболее ответственных этапов. Движение транспортных средств, отсыпающих очередной слой, необходимо регулировать по всей его ширине, чтобы обеспечить предварительное уплотнение. Затем производится окончательное уплотнение катками до достижения коэффициента уплотнения не менее 0,98. Это требование критически важно для обеспечения несущей способности и предотвращения последующих осадок. Количество проходов катка, его тип и вес выбираются в зависимости от типа грунта и требуемой плотности.
• Укрепление откосов: После формирования и уплотнения насыпи (или выемки) производится укрепление ее откосов. Это может быть засев трав, укладка геоматов, георешеток, использование каменной наброски или других методов, предотвращающих эрозию и оползни.

Особенности работ в зимнее время

Строительство земляного полотна в зимних условиях имеет свои особенности и ограничения, связанные с замерзанием грунтов и образованием мерзлых комьев.

• Допустимые размеры мерзлых комьев: При возведении насыпей в зимнее время допускается применять грунты с мерзлыми комьями, но их размер не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя и быть не более 15 см для грунтовых оснований и 30 см для прочих насыпей.
• Условия применения грунтов с мерзлыми комьями: Важно соблюдать расстояние от укладываемого грунта до поверхности откоса при наличии мерзлых комьев — оно должно быть не менее 1 м. Это предотвращает оттаивание и связанное с ним оседание или сползание откосов.
• Технологические перерывы: Насыпи высотой более 3 м, возводимые из пылеватых и тяжелых глинистых грунтов, особенно в зимний период, должны быть закончены, как правило, за год до устройства асфальто- и цементобетонных покрытий. Это позволяет грунту пройти циклы оттаивания-замерзания, консолидироваться и стабилизироваться, минимизируя риск последующих деформаций дорожной одежды.
• Опережение работ: Земляное полотно следует возводить с опережением (заделом) последующих работ, определяемым в проекте организации строительства. На участках задела земляное полотно должно быть выполнено до проектной отметки, поверхность его спланирована, откосы укреплены, и обеспечена надежная работа водоотводных сооружений. Это особенно важно в зимних условиях, чтобы готовые участки не подвергались длительному воздействию морозов без защиты.

Комплексное соблюдение этих технологических и организационных требований обеспечивает создание прочного, устойчивого и долговечного земляного полотна, способного выдерживать эксплуатационные нагрузки в течение всего срока службы автомобильной дороги.

Машины и механизмы для земляных работ: выбор, производительность и расчеты

Эффективное строительство земляного полотна невозможно без грамотного подбора и использования специализирован��ых дорожно-строительных машин и механизмов. Правильный выбор техники, а также точный расчет ее производительности и объемов работ, являются залогом высокой скорости, качества и экономической целесообразности проекта.

Типы машин и их назначение

Каждый тип земляных работ требует специфического оборудования. Основные машины, используемые в дорожном строительстве, имеют свои оптимальные области применения:

• Бульдозеры: Это универсальные землеройно-транспортные машины, оснащенные отвалом. Они незаменимы для послойного срезания грунта, его перемещения на короткие расстояния (до 100-150 м), разравнивания и планировки поверхности, засыпки траншей и котлованов, а также для толкания скреперов. Бульдозеры применяются на всех этапах формирования земляного полотна.
• Экскаваторы: Одноковшовые экскаваторы предназначены для разработки грунта в выемках, карьерах и резервах с последующей погрузкой в транспортные средства (автосамосвалы) или отсыпкой в отвал.
  • При незначительных объемах работ (до 20 тыс. м³) целесообразно использовать экскаваторы с вместимостью ковша до 0,5 м³.
  • При больших объемах (свыше 20 тыс. м³) применяются более мощные машины с вместимостью ковша 1,0 м³ и более.

  Выбор типа экскаватора (прямая или обратная лопата, драглайн) зависит от глубины разработки и способа выгрузки грунта.

• Скреперы: Это землеройно-транспортные машины для послойной разработки, транспортировки и разгрузки грунта. Они эффективны при перемещении грунта на средние расстояния (от 100-150 м до 3-5 км). Самоходные скреперы обладают высокой маневренностью и скоростью.
• Катки: Используются для уплотнения грунтов и слоев дорожной одежды. Существуют различные типы катков:
  • Гладко вальцовые — для уплотнения несвязных грунтов и асфальтобетонных смесей.
  • Кулачковые и решетчатые — для уплотнения связных грунтов.
  • Пневмоколесные — универсальные, обеспечивающие хорошее уплотнение за счет эффекта «замешивания».

  Выбор катка зависит от типа уплотняемого грунта, требуемой плотности и толщины слоя.

• Грейдеры (автогрейдеры): Эти машины с длинным отвалом между передней и задней осью участвуют практически во всех технологических операциях по возведению элементов земляного полотна. Они используются для планировки поверхности, профилирования откосов, распределения грунта послойно, формирования насыпей и выемок, а также для создания водоотводных канав.

Выбор дорожных машин для выполнения земляных работ в различных условиях производится на основе технико-экономического сопоставления различных вариантов, учитывающего объемы работ, тип грунта, дальность транспортировки, сроки выполнения и стоимость эксплуатации техники.

Расчет объемов земляных работ

Точный расчет объемов земляных работ является фундаментом для обоснованного выбора методов, средств механизации, определения стоимости проекта и планирования продолжительности работ. Объемы следует определять по проектным данным, с разбивкой по способам выполнения и классификации грунтов по трудности разработки.

Для простых геометрических форм объемы могут быть вычислены по следующим формулам:

• Для котлована прямоугольной формы без откосов:

  V = b ⋅ L ⋅ h
  

  где:
  V — объем грунта, м³;
  b — ширина котлована, м;
  L — длина котлована, м;
  h — высота (глубина) котлована, м.

• Для котлована прямоугольной формы с откосами (сечение — трапеция):

  V = ((a + b) / 2) ⋅ h ⋅ L
  

  где:
  V — объем грунта, м³;
  a — ширина котлована по дну, м;
  b — ширина котлована по верху, м;
  h — высота (глубина) котлована, м;
  L — длина котлована, м.
  Ширина по верху (b) определяется как a + 2 ⋅ m ⋅ h, где m — коэффициент заложения откоса (отношение горизонтальной проекции к вертикальной).

Для более сложных форм и при большой протяженности дорог объемы рассчитываются методом поперечных профилей с использованием специализированного программного обеспечения.

Определение производительности машин и технико-экономических показателей

Для эффективной организации работ необходимо рассчитать производительность каждой машины и комплекта в целом, а также оценить технико-экономические показатели.

• Производительность дорожно-строительных машин определяется для каждой технологической операции. Это может быть сделано с использованием:
  • Расчетных методов, основанных на паспортных данных машин, коэффициентах использования времени, грунта и других параметров.
  • Сборников единых норм и расценок (ЕНИР), которые содержат нормативную производительность для различных видов работ и условий.
• Состав отрядов машин: Для обеспечения комплексной механизации формируются отряды машин, где производительность вспомогательных машин (например, транспортных средств для перевозки грунта, катков для уплотнения) должна соответствовать производительности ведущей машины (например, экскаватора или скрепера), выполняющей основную операцию по разработке грунта. Это обеспечивает бесперебойность и непрерывность рабочего процесса.
• Технико-экономические показатели (ТЭП): Для оценки эффективности плана производства работ используются следующие ТЭП:
  • Продолжительность выполнения работ: Принимается по календарному графику в календарных днях (месяцах).
  • Трудоемкость единицы продукции: Показывает затраты труда на единицу объема работ (например, 1 м³ грунта). Определяется по формуле:

    Qт = ΣQi / Vпр
    

    где:
    Q_т — трудоемкость единицы продукции, чел.-дн./м³;
    ΣQ_i — суммарная трудоемкость отдельного i-го процесса, чел.-дн.;
    V_пр — профильный объем грунта, м³.

  • Выработка на одного рабочего в смену: Величина, обратная трудоемкости единицы работ. Показывает объем работ, выполняемый одним рабочим за смену.

  Следует отметить, что удельный вес земляных работ в общей трудоемкости строительных работ на объекте составляет от 5% до 15%, что подчеркивает их значимость в общем бюджете и сроках строительства.

Оптимальный выбор машин, точные расчеты объемов и производительности, а также анализ технико-экономических показателей позволяют эффективно планировать и управлять процессом возведения земляного полотна, достигая высокого качества при минимизации затрат и сроков.

Особенности возведения земляного полотна в сложных природно-климатических условиях

Природно-климатические условия – это один из важнейших факторов, определяющих проектные решения и технологию строительства автомобильных дорог. Особенно остро это проявляется при возведении земляного полотна на сложных основаниях или в регионах с экстремальным климатом. Недооценка этих факторов может привести к серьезным деформациям, разрушениям и значительным экономическим потерям.

Влияние дорожно-климатических зон

Территория Российской Федерации отличается огромным разнообразием климатических и геологических условий, что требует дифференцированного подхода к проектированию и строительству. Для систематизации этих различий используется деление на пять дорожно-климатических зон (ДКЗ):

• ДКЗ I: Включает географические зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны. Основная особенность — широкое распространение многолетнемерзлых грунтов. Здесь преобладают низкие температуры, короткое лето и глубокое сезонное промерзание. Проектирование земляного полотна в этой зоне требует особых подходов, направленных на сохранение мерзлого состояния грунтов или предотвращение деформаций при их оттаивании. ОДМ 218.2.094-2018 является ключевым документом для этой зоны.
• ДКЗ II: Охватывает географическую зону лесов с избыточным увлажнением грунтов. Характерны умеренные температуры, значительное количество осадков и высокий уровень грунтовых вод. В этой зоне активно проявляются процессы морозного пучения, что требует использования непучинистых или слабопучинистых грунтов в рабочем слое и эффективных систем водоотвода.
• ДКЗ III: Представляет собой лесостепную географическую зону, где значительное увлажнение грунтов наблюдается в отдельные годы. Климат более континентальный, чем в ДКЗ II, с выраженными сезонными колебаниями температур и влажности. Проектирование должно учитывать риски как переувлажнения, так и недостаточного увлажнения, а также возможность морозного пучения.
• ДКЗ IV: Включает географическую степную зону с недостаточным увлажнением грунтов. Здесь преобладают засушливые условия, высокие летние температуры и низкий уровень грунтовых вод. Основные проблемы связаны с просадочностью грунтов, засолением и возможным набуханием при случайном увлажнении.
• ДКЗ V: Охватывает пустынную и пустынно-степную географические зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов. Экстремально высокие температуры, минимальное количество осадков и наличие специфических грунтов (солончаки, такыры) диктуют свои требования к выбору материалов и технологий, направленных на предотвращение засоления дорожной одежды и обеспечение устойчивости к высоким температурам.

Выбор принципа проектирования земляного полотна в каждой конкретной дорожно-климатической зоне основывается на технико-экономическом сравнении вариантов, исходя из мерзлотно-грунтовых условий, требуемого возвышения бровки земляного полотна и сроков производства работ.

Работа на сложных основаниях

Строительство на слабых, вечномерзлых, просадочных и переувлажненных грунтах представляет собой особый инженерный вызов, требующий применения специфических проектных и технологических решений.

• Слабые грунты: На участках со слабыми основаниями (например, связные грунты с низкой прочностью на сдвиг) необходимо применять мероприятия по их укреплению или полной замене. Это может включать устройство свайных фундаментов, вертикальный дренаж, предварительную консолидацию грунтов, устройство геотекстильных прослоек или песчаных подушек.
• Вечномерзлые грунты: В условиях ДКЗ I, особенно на участках с прогнозируемыми наледями (подзона I3), земляное полотно должно устраиваться с учетом специфических требований ОДМ 218.2.094-2018. Основные принципы:
  • Сохранение мерзлого состояния: Путем устройства теплоизолирующих слоев, возведения высоких насыпей, применения специальных конструкций (например, с вентилируемыми основаниями).
  • Принцип использования оттаивающего слоя: Если невозможно сохранить мерзлое состояние, проектируют конструкцию, способную выдерживать деформации оттаивания.

  ОДМ 218.4.1.001-2020, касающийся укрепления тяжелых глин, прямо указывает, что его рекомендации не распространяются на районы распространения многолетнемерзлых грунтов, что подчеркивает уникальность подходов к этой зоне.

• Просадочные грунты: На таких грунтах необходимо исключить возможность их замачивания или провести предварительное уплотнение и стабилизацию. Это может быть достигнуто путем устройства дренажей, гидроизолирующих слоев, глубинного уплотнения (например, трамбованием) или полной замены просадочного слоя.
• Переувлажненные грунты: Эти грунты требуют осушения перед укладкой в насыпь или использования специальных технологий, таких как укрепление вяжущими материалами (например, цементом или известью) или применение геосинтетики для стабилизации.
• Технологические перерывы для стабилизации: Насыпи, возводимые на слабых основаниях, а также из переувлажненных, заторфованных или оттаивающих мерзлых грунтов, или при полностью зимнем строительстве, требуют обязательного технологического перерыва для стабилизации земляного полотна до устройства покрытий. Этот период позволяет грунту консолидироваться, а осадкам — завершиться.

Водно-тепловой режим земляного полотна

Водно-тепловой режим земляного полотна — это закономерность изменения в течение года влажности и температуры верхних слоев грунта земляного полотна. Он оказывает прямое влияние на несущую способность, деформируемость и долговечность дорожной конструкции. Система мероприятий, направленная на его регулирование, имеет целью уменьшение влажности и морозного пучения.

• Регулирование влажности: Включает в себя эффективную систему поверхностного и подповерхностного водоотвода (канавы, дренажи), применение водонепроницаемых или водоотталкивающих слоев, а также использование грунтов с оптимальной влажностью при уплотнении. Минимальная высота насыпи на участках с необеспеченным поверхностным стоком должна обеспечивать возвышение бровки насыпи над поверхностью земли в соответствии с требованиями СП 34.13330.2012.
• Регулирование теплового режима: Направлено на предотвращение глубокого промерзания и морозного пучения в холодное время года. Для ДКЗ I минимальное возвышение отметки поверхности покрытия устанавливают на основе теплотехнических расчетов, но не менее норм для ДКЗ II. Могут применяться теплоизолирующие слои из пористых материалов или геосинтетики, а также специальные конструктивные решения, предотвращающие проникновение холода в рабочий слой.

Комплексный учет и управление водно-тепловым режимом, а также адаптация проектных и технологических решений к специфике дорожно-климатических зон и свойств грунтов, являются залогом создания устойчивых и долговечных автомобильных дорог в любых условиях.

Инновационные технологии, материалы и методы контроля качества земляного полотна

Современное дорожное строительство не стоит на месте, постоянно развиваясь за счет внедрения инновационных технологий и материалов. Эти достижения направлены на повышение надежности, устойчивости, долговечности и экономической эффективности земляного полотна, а также на совершенствование методов контроля качества. В конечном итоге, применение этих инноваций позволяет строить дороги, способные выдерживать возрастающие нагрузки и экстремальные погодные условия, что критически важно для развития транспортной инфраструктуры.

Применение геосинтетических материалов

Геосинтетические материалы (ГМ) – это класс полимерных или натуральных материалов, поставляемых в виде рулонов, блоков или плит, которые обеспечивают выполнение различных функций в грунтовых и дорожных конструкциях. Их заводское изготовление гарантирует высокое качество и однородность свойств.

Основные функции применения ГМ в дорожном строительстве:

1. Армирование (усиление): ГМ, особенно георешетки и геосетки, используются для усиления грунтового массива и конструктивных слоев дорожной одежды. Они воспринимают растягивающие напряжения, предотвращая развитие деформаций, увеличивая несущую способность основания и повышая общую устойчивость земляного полотна, особенно на слабых грунтах или при высоких насыпях. Георешетки, благодаря своей ячеистой структуре, эффективно предотвращают деформации и просадку щебня, перераспределяя вертикальную нагрузку в горизонтальной плоскости.
2. Разделение (предотвращение перемешивания): Геотекстильные материалы создают разделительный слой между разнородными грунтами или между грунтом и конструктивными слоями дорожной одежды. Это предотвращает взаимопроникновение частиц, сохраняя стабильность и проектные свойства каждого слоя, например, препятствуя заиливанию дренажных слоев или перемешиванию щебеночного основания с подстилающим грунтом.
3. Фильтрация (пропускание воды, удерживая частицы): Геотекстиль, обладая пористой структурой, способен пропускать воду, одновременно удерживая мелкие частицы грунта. Это свойство используется для создания обратных фильтров в дренажных системах, предотвращая заиливание дренажных труб и слоев.
4. Дренирование (ускорение отвода воды): Некоторые геосинтетические материалы (геокомпозиты, состоящие из геотекстиля и дренажного ядра) обладают высокой водопроницаемостью в своей плоскости. Они используются для ускоренного отвода поверхностной и капиллярной влаги из конструктивных слоев дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна, предотвращая переувлажнение и связанные с ним деформации.
5. Гидроизоляция (уменьшение или исключение притока воды): Геомембраны или специальные геокомпозиты с гидроизолирующими свойствами применяются для уменьшения или полного исключения притока грунтовых и дождевых вод в рабочий слой грунта или другие чувствительные к влаге элементы конструкции.
6. Защита от эрозии: Геотекстиль и геоматы применяются для укрепления поверхности откосов земляного полотна, предотвращая их разрушение под воздействием водной и ветровой эрозии. Это повышает их местную устойчивость и способствует быстрому формированию растительного покрова.

Примеры конкретного применения ГМ:

• Укрепление откосов и усиление грунтового массива: Георешетки и геоматы используются для повышения местной и общей устойчивости откосов насыпей и выемок, особенно на склонах с неустойчивыми грунтами.
• Разделение слоев дорожной одежды: Геотекстиль укладывается между рабочим слоем земляного полотна и слоем щебня или гравия, предотвращая их перемешивание и обеспечивая стабильность несущих слоев.
• Дренажные системы: Геотекстиль применяется в качестве фильтрующей обертки для дренажных труб и в конструкциях пластового дренажа.

ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог» является ключевым документом, регламентирующим эти аспекты.

Современные методы контроля качества

Повышение качества земляного полотна и дорожной одежды требует внедрения не только новых материалов, но и передовых методов контроля, позволяющих быстро и точно оценивать соответствие выполненных работ проектным требованиям. Одним из таких методов является георадиолокация.

• Георадиолокация (ГРЛ) — это неразрушающий метод контроля, основанный на излучении и приеме электромагнитных волн. Он позволяет получать информацию о внутренней структуре дорожной конструкции без ее разрушения. ОДМ 218.3.075-2016 «Рекомендации по контролю качества выполнения дорожно-строительных работ методом георадиолокации» подробно описывает применение этого метода.
• Основные возможности георадиолокации в контроле качества земляного полотна:
  • Оценка толщины и однородности слоев дорожной одежды: Георадар позволяет точно измерять толщину каждого конструктивного слоя и выявлять отклонения от проектной толщины.
  • Оценка однородности уплотнения грунта: Изменения диэлектрической проницаемости грунта, фиксируемые георадаром, коррелируют с его плотностью. Это позволяет выявлять зоны недоуплотнения или переуплотнения.
  • Уточнение локализации ослабленных зон: Георадар способен обнаружить участки с повышенной влажностью, разуплотнениями, пустотами или другими дефектами, которые могут привести к преждевременному разрушению дорожной конструкции.
  • Определение наличия неоднородных включений в земляном полотне: Метод позволяет выявлять крупные камни, комья мерзлого грунта, строительный мусор или другие инородные тела, которые могут негативно влиять на однородность и несущую способность земляного полотна.
  • Выявление инородных тел (кабели, трубопроводы): ГРЛ позволяет точно определять местоположение подземных коммуникаций, что важно для предотвращения их повреждения в процессе строительства.
  • Определение положения верхней границы грунтов: Метод используется для уточнения глубины залегания различных слоев грунта в основании земляного полотна.
• Роль георадиолокации в операционном контроле: Георадиолокационный контроль осуществляется в соответствии с СП 48.13330.2011 и СП 78.13330.2012 при операционном контроле в ходе дорожно-строительных работ. По результатам ГРЛ осуществляется предварительная оценка однородности свойств материалов основания дорожной одежды и грунтов земляного полотна. Окончательная оценка, как правило, устанавливается по результатам лабораторных испытаний проб, отобранных в местах, определенных георадиолокацией как «подозрительные» или «требующие дополнительного изучения». Это позволяет значительно сократить объем разрушающего контроля и повысить оперативность оценки качества.

Внедрение геосинтетических материалов и таких методов контроля, как георадиолокация, значительно повышает качество, надежность и экономическую эффективность строительства земляного полотна, обеспечивая создание долговечных и безопасных автомобильных дорог.

Организация и планирование строительных работ: разработка календарного графика

Эффективность строительства автомобильных дорог в значительной степени определяется рациональной организацией и четким планированием всех производственных процессов. Это особенно актуально для земляных работ, которые являются наиболее трудоемкими и капиталоемкими на начальных этапах проекта. Правильное планирование обеспечивает бесперебойность процесса, минимизирует риски и позволяет уложиться в заданные сроки и бюджет.

Принципы организации дорожно-строительных работ

Организация дорожно-строительных работ должна быть тщательно продумана и строго регламентирована, чтобы обеспечить своевременное выполнение проекта, высокое качество и безопасность.

• Соответствие нормативным требованиям: Все организационные решения должны соответствовать требованиям СП 48.13330 (Организация строительства), а также соответствующим разделам проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР). Эти документы являются ключевыми для планирования и управления строительным процессом.
• Поточный метод строительства: Наиболее эффективным методом организации дорожно-строительных работ является поточный метод. Он обеспечивает строгую последовательность выполнения отдельных видов работ, непрерывную готовность участков земляного полотна для устройства дорожной одежды и непрерывное использование трудовых и материально-технических ресурсов. Работы выполняются отдельными потоками, комплектами машин в заданной последовательности. Это позволяет минимизировать простои, оптимизировать использование техники и рабочих, а также сократить общую продолжительность строительства.
• Опережение земляных работ: Земляное полотно, как правило, возводится с опережением (заделом) последующих работ по устройству дорожной одежды. На участках такого задела земляное полотно должно быть полностью выполнено до проектной отметки, его поверхность спланирована, откосы укреплены, а водоотводные сооружения должны надежно функционировать.

Комплексная механизация земляных работ

Комплексная механизация земляных работ – это ключевой аспект современной организации строительства, позволяющий значительно повысить производительность и снизить трудоемкость.

• Суть комплексной механизации: Это выполнение основных и вспомогательных операций по разработке, перемещению, укладке и уплотнению грунта, а также по окончательной отделке земляного сооружения с помощью взаимосвязанного комплекта машин и механизмов. Цель – минимизировать долю ручного труда и максимально автоматизировать процесс.
• Условие эффективности: Непременным условием эффективности комплексной механизации является соответствие производительности всех машин и механизмов комплекта эксплуатационной производительности ведущей машины. Ведущая машина, как правило, выполняет основную операцию – разработку грунта (например, экскаватор или скрепер). Производительность остальных машин (транспортных, уплотняющих, планировочных) должна быть синхронизирована с ее работой, чтобы исключить «узкие места» и простои.
• Двухсменный или круглосуточный режим: Для максимального увеличения сменности использования машин и оптимизации сроков строительства, дорожно-строительные работы необходимо проводить в две смены. В зимний сезон, во избежание промерзания грунта и для обеспечения непрерывности технологического процесса, земляные работы лучше вести круглосуточно.

Разработка линейного календарного графика строительства

Календарный график строительства – это основной плановый документ, графически изображающий последовательность, сроки, объемы и направление выполнения дорожно-строительных работ, а также потребность в трудовых ресурсах и средствах механизации. Наибольшее распространение получил линейный календарный график.

• Этапы разработки линейного календарного графика:
  1. Установление продолжительности строительства: Определяется общая директивная продолжительность выполнения всего комплекса работ.
  2. Определение директивных сроков работ: Устанавливаются сроки начала и окончания каждого основного вида работ, исходя из общего срока строительства.
  3. Учет местных условий: В график вносятся корректировки с учетом фактического времени, необходимого для выполнения работ, принимая во внимание неблагоприятные погодные факторы (дожди, морозы, снегопады), особенности рельефа, гидрогеологии и другие местные условия.
  4. Определение составов специализированных отрядов: Для каждого вида работ формируются специализированные отряды или бригады с определенным количеством рабочих и комплектом машин.
  5. Определение количества отрядов и направлений движения: Разрабатывается логистика перемещения отрядов и техники по участку строительства.
• Структура линейного календарного графика:
  • По горизонтальной оси откладывается протяженность строящейся дороги (в километрах или пикетах).
  • По вертикальной оси откладывается время (в сменах, сутках или месяцах).
  • Развернутый план строительства: Под графиком вычерчивается развернутый план строительства дороги с указанием расположения искусственных сооружений (труб, мостов), источников грунта (карьеров), пунктов водоснабжения и других важных объектов.
  • Объемы работ: Ниже плана размещаются объемы всех видов работ на каждом километре дороги, что позволяет визуально оценить трудоемкость участков.
  • Изображение сосредоточенных работ: Работы, выполняемые на определенных участках (например, строительство водопропускных труб, мостов, подпорных стен, крупные выемки или насыпи), изображаются на графике вертикальными линиями, соответствующими времени их выполнения.
  • Изображение линейных земляных работ: Линейные работы (например, возведение насыпей или планировка протяженных участков) показываются на графике линиями одного наклона на протяжении участков с одинаковыми условиями. Наклон линии отражает скорость выполнения работ: чем круче наклон, тем быстрее выполняется работа.

Разработка детального линейного календарного графика позволяет визуализировать весь процесс строительства, оптимизировать последовательность операций, эффективно распределить ресурсы, контролировать ход работ и оперативно принимать управленческие решения для обеспечения соблюдения сроков и бюджета проекта.

Заключение

Исследование современных подходов к проектированию и организации работ по строительству земляного полотна автомобильных дорог выявило комплексный характер этой важнейшей составляющей дорожной инфраструктуры. Достижение поставленных целей и задач курсовой работы позволило сформировать глубокое понимание всех аспектов данного процесса.

Основными выводами исследования являются следующие положения:

1. Нормативная база — фундамент качества: Анализ актуальных ГОСТ, СП и ОДМ (в частности, ГОСТ Р 59864.1-2022, СП 34.13330.2021, СП 78.13330.2012, ГОСТ 25100-2020) подтверждает, что современное дорожное строительство в Российской Федерации опирается на строго регламентированную систему документов. Эти нормы обеспечивают единообразие подходов, гарантируют безопасность и долговечность конструкций, а также регулируют требования к качеству, материалам и технологиям. Особое внимание уделяется детализации таких ключевых терминов, как «земляное полотно», «рабочий слой», «уплотнение грунта» с учетом оптимальной влажности и коэффициента уплотнения (не менее 0,98 по ГОСТ 22733).
2. Детальное проектирование — залог устойчивости: Конструктивные элементы земляного полотна (ширина верха, крутизна откосов, возвышение бровки) и требования к ним проектируются с учетом категории дороги, типа дорожной одежды и климатических условий. Критически важен выбор грунтов: запрещено использование слабых, а для пылеватых и глинистых грунтов действуют строгие ограничения по влажности и месту укладки в насыпи.
3. Грунты — живой материал: Классификация грунтов по ГОСТ 25100-2020 и ГОСТ 33063-2014 на скальные, дисперсные и мерзлые является основой для принятия проектных решений. Физико-механические свойства, такие как модуль упругости и прочность (угол внутреннего трения, удельное сцепление), демонстрируют сильную зависимость от влажности, что требует постоянного контроля и регулирования.
4. Технология и организация — путь к эффективности: Процесс возведения земляного полотна включает последовательные этапы: подготовительные работы (снятие растительного слоя, водоотвод, разбивка), разработка и перемещение грунта, послойная отсыпка с доувлажнением/осушением, тщательное планирование и обязательное уплотнение. Особые требования предъявляются к работам в зимнее время, ограничивающие размеры мерзлых комьев и предусматривающие технологические перерывы.
5. Механизация — двигатель прогресса: Выбор дорожно-строительных машин (бульдозеры, экскаваторы, скреперы, катки, грейдеры) обосновывается объемом работ, типом грунта и условиями. Расчет объемов земляных работ по формулам (например, V = b ⋅ L ⋅ h для котлована) и определение производительности машин, а также анализ технико-экономических показателей (трудоемкость, выработка на одного рабочего), являются неотъемлемой частью планирования.
6. Климат и геология — диктуют условия: Природно-климатические условия, разделенные на пять дорожно-климатических зон (ДКЗ I-V), оказывают решающее влияние на проектирование. Работа на сложных основаниях (слабые, вечномерзлые, просадочные грунты) требует специфических решений, закрепленных в ОДМ 218.2.094-2018 и ОДМ 218.4.1.001-2020. Управление водно-тепловым режимом земляного полотна становится критически важным для предотвращения морозного пучения и обеспечения стабильности.
7. Инновации — гарант будущего: Внедрение геосинтетических материалов (геотекстиль, георешетки, геокомпозиты) для армирования, разделения, фильтрации, дренирования и гидроизоляции значительно повышает надежность конструкций. Современные неразрушающие методы контроля качества, такие как георадиолокация (ОДМ 218.3.075-2016), позволяют оперативно оценивать толщину слоев, однородность уплотнения и выявлять дефекты.
8. Планирование — основа управления: Организация дорожно-строительных работ на принципах комплексной механизации и поточного метода, а также разработка линейного календарного графика, обеспечивают эффективное использование ресурсов и соблюдение сроков. Календарный график является инструментом для детализации последовательности операций, учета местных условий и контроля за движением отрядов машин.

Таким образом, проектирование и организация работ по строительству земляного полотна автомобильных дорог — это многогранный процесс, требующий глубоких инженерных знаний, строгого соблюдения актуальных нормативных требований и готовности к внедрению инновационных технологий. Только такой комплексный подход позволяет создавать дороги, отвечающие самым высоким стандартам качества, безопасности и долговечности в постоянно меняющихся условиях.

Список использованной литературы

1. Бабков В.Д., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1, 2. М.: Транспорт, 1987.
2. Ксенодохов В.И. Таблицы для клотоидного проектирования и разбивки плана и профиля автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1981.
3. Лобанов Е.М., Визгалов В.М., Шевяков А.П. и др. Проектирование и изыскание пересечений автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1972.
4. Полякова Г.А. Методические указания по расчету экономической эффективности капитальных вложений в дипломных проектах. Москва, 1985.
5. Порожняков В.С. Автомобильные дороги. Примеры проектирования. М.: Транспорт, 1983.
6. Справочник инженера-дорожника / под ред. Г.А. Федотова. М.: Транспорт, 1989.
7. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83. М.: Транспорт, 1985.
8. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Москва, 1986.
9. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1983. 136 с.
10. СНиП 2.05.02-85. Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги. М.: Госстрой СССР. Стройиздат, 1985. 36 с.
11. Справочник инженера-дорожника. И проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1989. 436 с.
12. ГОСТ Р 21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог. М.: Госстрой России, 1997. 29 с.
13. Методические указания по оформлению чертежей в курсовых и дипломных проектах / Воронеж. гос. арх.-строит. акад.; Сост.: В.И. Резванцев, В.К. Батурин, А.В. Еремин. Воронеж, 1999. 30 с.
14. Расчет малых водопропускных сооружений: методические указания для индивидуальной работы, курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог» / Воронеж. гос. арх.-строит. акад.; Сост.: В.И. Резванцев, И.А. Гладышева, Т.В. Самодурова, А.И. Найденов. Воронеж, 1996. 45 с.
15. Лисов В.М. Мосты и трубы: Учеб. пособие. Воронеж: изд-во ВГУ, 1995. 328 с.
16. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1985. 199 с.
17. Антонов Н.М. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1968. 468 с.
18. Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования. Типовые материалы для проектирования 503-0-48.87. М.: Союзпроект, 1987. 55 с.
19. Резванцев В.И., Харченко В.А., Гладышева И.А. Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд: Учеб. пособие. Воронеж: ВПИ, 1988. 169 с.
20. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог, ч.1. М.: Транспорт, 1987. 367 с.
21. Каталог конструкций дорожных одежд для ЦНР. Воронеж, 1993. 150 с.
22. Технико-экономическое сравнение конструкций дорожных одежд: методические указания для студентов 4-5 курсов / Воронеж. инж.-строит. ин-т.; Сост.: Н.Т. Лунарев, Г.А. Расстегаева. Воронеж, 1990. 17 с.
23. Расчетные нормативы для составления проектов организации строительства. Ч.3. М.: Изд-во литературы по строительству, 1971. 225 с.
24. УПСС. Укрупненные показатели стоимости строительства. Автомобильные дороги. М.: Стройиздат, 1983. 56 с.
25. ГОСТ Р 59864.1-2022. Дороги автомобильные общего пользования. Земляное полотно. Технические требования.
26. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 59864.1-2022 «Дороги автомобильные общего пользования. Земляное полотно. Технические требования» (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 марта 2022 г. N 121-ст).
27. СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85 (с изменением № 1).
28. ГОСТ 33063-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов.
29. ГОСТ Р 59628-2021. Дороги автомобильные общего пользования. Жесткие дорожные одежды. Типовые конструкции.
30. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.
31. СП 34.13330.2021 «СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги».
32. ГОСТ Р 59866-2022. Дороги автомобильные общего пользования. Показатели деформативности конструктивных слоев дорожной одежды из несвязных материалов и грунтов земляного полотна. Технические требования и методы определения (с Поправкой).
33. ОДМ 218.5.003-2010. Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог.
34. ОДМ 218.2.094–2018. Отраслевой дорожный методический документ.
35. ГОСТ Р 59120-2021. Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Общие требования.
36. ВСН 1-94. Инструкция по строительству полносборных покрытий городских дорог.
37. ОДМ 218.2.078-2016. Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования.
38. ОДМ 218.5.005-2010. Классификация, термины, определения геосинтетических материалов применительно к дорожному хозяйству.
39. СНиП IV-5-82. Сборник 1. Земляные работы — 2. Правила исчисления объемов работ.
40. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по разделу «Организация дорожно-строительных работ» МОСКВА 1994 — РАЗРАБОТКА КАЛЕНДАРНЫХ ГРАФИКОВ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ.
41. Технология и организация работ по возведению земляного полотна автомобильных дорог.