ГОСТ 25100 [1] под грунтом понимает любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека. В соответствии с СП 78.13330 [2] при строительстве автомобильных дорог оценку качества уплотнения слоёв земляного полотна выполняют путем сопоставления фактического коэффициента уплотнения грунтов с проектным коэффициентом уплотнения, назначаемым по СП 34.13330 [3]. При отсыпке земляного полотна из скальных (крупнообломочных) грунтов этот показатель для оценки качества не используется. Качество уплотнения щебёночных, гравийных и шлаковых оснований и покрытий проверяют контрольным проходом катка массой 10-13 т по всей длине контролируемого участка, после которого на основании (покрытии) не должно оставаться следа и возникать волны перед вальцом, а положенная под валец щебёнка марки Мдр 800-1000 должна раздавливаться [2]. Ранее, в дорожной отрасли для оценки деформативности и качества уплотнения (упаковки) скальных (крупнообломочных) грунтов, щебёночных, гравийных и шлаковых оснований и покрытий предусматривался метод статического штампа с расчётом модуля упругости согласно ВСН 46-83 [4]. Документы-преемники [5-7] о таких испытаниях сведений не содержат, тем не менее, в них приведены модули упругости, которые применяются при проектировании земляного полотна и дорожных одежд нежёсткого типа из соответствующих материалов, полученные на основе результатов оценки деформативности дорожных конструктивных слоев. Статические штамповые испытания также описаны в ГОСТ 20276-2012 [8] и ОДМ 218.5.007-2016 [9], однако, при всей своей информативности, они не могут обеспечить оперативный контроль качества.
Помимо статического метода определения несущей способности существует экспресс-метод контроля ударно-динамической нагрузкой. В отечественной практике установки динамического нагружения (УДН) широко использовались Союздорнии для оценки качества уплотнения крупнообломочных грунтов при строительстве аэропорта в г. Геленджик и ЦНИИСом при контроле качества возведения защитного слоя земляного полотна из песчано-гравийных/щебёночно-песчаных смесей на ряде железнодорожных объектов, при подготовке основания дорожной одежды трассы картинга в г. Ульяновске. В северо-западном регионе подобное оборудование в практике строительного контроля на автомобильных дорогах успешно применяли специалисты Объединения «Дорстройпроект» и ЗАО «ВАД». Однако, стандартизованный Советом Экономической Взаимопомощи (СТ СЭВ 5497-86 [10], группа Ж81) и принятый в качестве Государственного Стандарта СССР в 1987 году метод определения несущей способности дорожных конструкций и их конструктивных слоёв установкой динамического нагружения требует актуализации, а отечественный стандарт с конкретными нормируемыми показателями деформативности и вовсе отсутствует. Отсутствие требований к параметрам деформативности, а также к их однородности, оценённых как с помощью статического, так и динамического оборудования, в настоящее время ограничивает область распространения этих методов.
Существует и проблема правильной интерпретации полученных при испытаниях результатов, в связи с чем, необходимо учитывать материал испытываемого слоя, уделять внимание подготовке основания под штампом, следить за вертикальностью оборудования при выполнении замеров, строго соблюдать алгоритм проведения измерений и обработки измеренных значений, в обязательном порядке сопоставлять полученные данные с результатами статических штамповых испытаний и с показателями, принятыми в проекте при расчёте дорожных одежд.
К примеру, на автомобильных дорогах Германии назначают требования к модулям деформации при контроле качества подготовки конструктивных слоёв в зависимости от вида грунтов по DIN 18196 [11]. При этом, крупнозернистые грунты G – гравий/щебень и S – песок ранжируются по двум показателям: степени неоднородности гранулометрического состава Cu и коэффициенту кривизны Cc (таблица 1) [11].
Таблица 1. – Ранжирование крупнозернистых грунтов по показателям зернового состава
| Наименование гранулометрического (зернового) состава грунта | Условное обозначение | Степень неоднородности Сu | Коэффициент кривизны Сс |
| Плохо сортированный, одноразмерный | E | <6 | при любых значениях |
| Хорошо сортированный непрерывный зерновой состав | W | ≥6 | от 1 до 3 |
| Прерывистый зерновой состав | I | ≥6 | <1 или >3 |
Подобная классификация представлена и в ASTMD 2487-17, где в зависимости от значений показателей к наименованию (индексу) грунта добавляется уточняющий термин: well graded (хорошо фракционированный) или poorly graded (плохо фракционированный) [12]. Однако, аналогичной информации в отечественной нормативной базе нет, несмотря на то, что в нормах присутствуют и степень неоднородности гранулометрического состава Cu – ГОСТ 25100 [1] и ГОСТ 33063 [13] и коэффициент кривизны (coefficient of curvature) Cc по [1]. При этом, коэффициент кривизны вообще не используется для классификации, носит информативный характер и введение его в межгосударственный стандарт в настоящем виде порождает больше вопросов, чем ответов на практические вопросы. В ГОСТ 12536-2014 [14] также введено определение коэффициента кривизны, тем не менее, этот термин далее по тексту нормативного документа ни разу не встречается. Представляется интересным, по аналогии с [11], ввести классификацию по сортированности (таблица 2), на основе которой в дальнейшем назначить требования к модулям деформации конструктивных слоёв из различных материалов.
Таблица 2. – Предлагаемое разделение материалов по зерновому составу для дифференциации требований по показателям деформативности
| Наименование грунта/материала | Степень неоднородности Сu[1, 13] | Коэффициент кривизны Сс [1] |
| ПГС, ЩПС, ЩПГС, смесь фракций щебня/гравия | ≥6 | от 1 до 3 |
| ≥6 | <1 или >3 | |
| фракционированный щебень/гравий | <6 | при любых значениях |
| Песок | при любых значениях | при любых значениях |
Необходимо заострить внимание на том факте, что зарубежные коллеги совершенно справедливо меняют требования к модулям деформации слоёв в зависимости от проектной толщины нижнего слоя основания дорожной одежды из крупнозернистых материалов и от категории автомобильной дороги. Стоит упомянуть, что для автомобильных дорог Германии [15] нормируются величины модулей деформации в зависимости от материала конструктивного слоя. Регламентируемые значения модулей деформации убывают по глубине.
В 2017 году на участках автомобильных дорог Государственной компании «Российские автомобильные дороги» М-4 «Дон» и М-11 «Москва – Санкт-Петербург» проведена комплексная работа по определению характеристик деформативности неукрепленных вяжущими оснований дорожных одежд. По её результатам была проведена системная актуализация СТО АВТОДОР 10.3 и утверждение его в редакции 2018 года [16]. Также по итогам работы впервые в нашей стране для строительного контроля разработаны требования к параметрам деформативности оснований дорожных одежд и их однородности применительно к автомобильным дорогам, находящимся в доверительном управлении Государственной компании «Российские автомобильные дороги» (таблица 3). Эти характеристики нормирует новый СТО АВТОДОР 2.31 [17].
Таблица 3. – Нормируемые показатели в соответствии с СТО АВТОДОР 2.31
| Материал слоя | Конструктивный элемент | Требуемые показатели деформативности | |||
| При статическом нагружении | При динамическом нагружении | ||||
| Модуль деформации EV2, МПа* | Условный показатель уплотнения КЕтр = EV2/EV1 | Модуль деформации EVd, МПа** | Коэффициент вариации модуля деформации V(EVd)*** | ||
| ЩПС, ЩГПС | Верхний / нижний несущий слой основания | ≥ 180 / ≥ 150 | ≤ 2,2 / ≤ 2,5 | ≥ 60 | ≤ 0,12 |
| Дополнительный слой основания | ≥ 120 | ≤ 2,5 | ≥ 60 | ≤ 0,12 | |
| Песок | Нижний / доп. слой основания | ≥ 80 / ≥ 70 | ≤ 2,5 | ≥ 40 / ≥ 35 | ≤ 0,18 |
*Допускаются отклонения 20% значений модуля деформации на поверхности основания при втором цикле нагружения EV2 из общего числа измерений на контролируемом участке, в меньшую сторону от требуемого модуля деформации, но не более чем на 10% при соблюдении требований [17]. **Допускаются отклонения 5 % значений модуля деформации при динамическом нагружении EVd из общего числа измерений на контролируемом участке, в меньшую сторону от требуемого значения, но не более чем на 10 % при соблюдении требований [17]. ***Для слоёв, устроенных из фракционированного щебня однородность слоёв основания не должна превышать 0,18. | |||||
Очевидно, что исследования в направлении совершенствования оценки параметров деформативности конструктивных слоёв и, особенно, с точки зрения разработки требований, необходимо продолжать. При сравнении с зарубежными аналогами в отечественных нормативных документах применительно к контролю качества уплотнения крупнообломочных грунтов, щебёночных, гравийных слоёв обнаруживаются пробелы в части нормирования требований к характеристикам деформативности.
Предлагается принять модуль деформации как критерий качества уплотнённого слоя наряду с коэффициентом уплотнения. При этом, требования к модулю деформации необходимо ранжировать не только в зависимости от категории автомобильной дороги, но и учитывать зерновой состав грунта. Качество конструктивного слоя необходимо оценивать комплексно по показателям статических и динамических модулей, отношению EV2/EV1 и однородности уплотнения, характеризуемого коэффициентом вариации V(EVd).
Литература
- ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация. М.: Стандартинформ, 2013.
- СП78.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП3.06.03-85. М.: Минрегион России, 2013.
- СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*. М.: Госстрой России, 2013.
- ВСН 46-83/Минтрансстрой Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. М.: Транспорт, 1985.
- ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд. М.: Информавтодор, 2001.
- МОДН 2-2001 Проектирование нежестких дорожных одежд. М.: Государственный дорожный научно-исследовательский институт ФГУП «Союздорнии», 2002.
- ПНСТ 265-2018 Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование нежестких дорожных одежд. М.: Стандартинформ, 2018.
- ГОСТ20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости. М.: Стандартинформ, 2013.
- ОДМ 218.5.007-2016 Методические рекомендации по определению модуля упругости статическим штампом.
- СТ СЭВ 5497-86 Дороги автомобильные международные. Определение несущей способности дорожных конструкций и их конструктивных слоев установкой динамического нагружения (УДН). М.: Издательство стандартов, 1988.
- DIN 18196:2011-05 Erd- und Grundbau – Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke.
- ASTM D 2487-17 Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System).
- ГОСТ33063-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов. М.: Стандартинформ, 2016.
- ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. М.: Стандартинформ, 2015.
- ZTV SoB-StB 04 : 2007 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau.
- СТО АВТОДОР 10.3-2018 Метод оценки качества слоев оснований дорожных одежд из необработанных вяжущими материалов по деформативности их поверхности на стадии строительного контроля.
- СТО АВТОДОР 2.31-2018 Требования к показателям деформативности их оснований дорожных одежд из необработанных вяжущими материалов.