Возведение земляного полотна автомобильных дорог

С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова

ВОЗВЕДЕНИЕ

ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Учебное пособие

Москва
Вологда

«Инфра-Инженерия»

2019

УДК 625.731(075.8)
ББК 39.311-09

Ц86

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой

энергетики теплотехнологий и газоснабжения 

Ивановского государственного энергетического университета

О. Б. Колибаба;

кандидат технических наук, доцент,

генеральный директор ООО «Ивановодорпроект»

А. М. Борцов

Научный редактор:

кандидат технических наук, профессор

С. Г. Цупиков

Цупиков, С. Г. 

Ц86
Возведение земляного полотна автомобильных дорог : учебное пособие / 

С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова. – Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2019. – 324 с. : ил., табл. 

ISBN 978-5-9729-0339-9

Изложены научные основы технологии возведения земляного полотна авто
мобильных дорог с теоретическим обоснованием способов обеспечения водоотвода, 
разработки, транспортирования, разравнивания и уплотнения грунтов в различных 
условиях рельефа местности и климата. Технология возведения земляного полотна 
дана с учетом комплексной механизации и поточного метода организации работ.

Для студентов строительных специальностей.

УДК 625.731(075.8)
ББК 39.311-09

ISBN 978-5-9729-0339-9
Ó С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова, 2019
Ó Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
Ó Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ............................................................................ 7

Исторический обзор и перспективы развития дорожной отрасли .... 9
Контрольные вопросы................................................................ 12

Глава 1. 
Общие сведения о возведении земляного
полотна ............................................................ 13

1.1. 
Состав дорожно-строительных работ ................................ 13

1.2. 
Особенности дорожно-строительных работ и пути снижения
их стоимости .................................................................. 15

1.3. 
Основы комплексной механизации и автоматизации
технологических процессов ............................................. 16

1.4. 
Оптимальное использование землеройно-транспортных
машин при возведении земляного полотна ........................ 19

1.5. 
Выбор землеройно-транспортных машин ......................... 24

1.6. 
Методы организации дорожно-строительных работ ............ 28

Контрольные вопросы ............................................................... 36

Глава 2. 
Подготовка дорожной полосы......................... 37

2.1. 
Восстановление и закрепление трассы .............................. 37

2.2. 
Расчистка дорожной полосы ............................................ 39

2.3. 
Разбивка земляного полотна............................................. 43

2.4. 
Удаление растительного слоя ........................................... 48

Контрольные вопросы ............................................................... 51

Глава 3. 
Строительство водоотводных устройств
и сооружений................................................... 52

3.1. 
Отвод поверхностных вод ................................................ 52

3.2. 
Понижение уровня и отвод грунтовых вод ........................ 57

3.3. 
Устройство водонепроницаемых и капилляропрерывающих
слоев .............................................................................. 61

3.4. 
Строительство водопропускных труб ................................. 64

Контрольные вопросы............................................................... 69

Глава 4. 
Грунты и порядок их взаиморасположения
в теле насыпи .................................................. 70

4.1. 
Классификация грунтов ................................................... 70

4.2. 
Расположение грунтов в теле насыпи ............................... 76

Контрольные вопросы............................................................... 79

Глава 5. 
Возведение земляного полотна в нескальных
грунтах ............................................................. 80

5.1. 
Рыхление нескальных грунтов ......................................... 80

5.2. 
Возведение земляного полотна из боковых резервов
автогрейдерами .............................................................. 82

5.3. 
Возведение насыпей из боковых резервов
грейдер-элеваторами ....................................................... 87

5.4. 
Возведение земляного полотна из боковых резервов
бульдозерами .................................................................. 91

5.5. 
Возведение земляного полотна из боковых резервов
и грунтовых карьеров скреперами..................................... 97

5.6. 
Особенности возведения земляного полотна на косогорах .103

5.7. 
Возведение земляного полотна из привозного грунта ........105

5.8. 
Разработка выемок в нескальных грунтах бульдозерами....110

5.9. 
Разработка выемок и возведение насыпей скреперами .....113

5.10. Разработка выемок экскаваторами ..................................117
Контрольные вопросы ..............................................................124

Глава 6. 
Возведение земляного полотна
зонально-комплексным методом ................. 126

6.1. 
Взаимодействие машин при возведении земляного
полотна..........................................................................128

6.2. 
Разбивка трассы на характерные участки .........................129

6.3. 
Разбивка характерных участков на зоны работ .................132

6.4. 
Разработка технологических схем возведения земляного
полотна зонально-комплексным методом ..........................135

6.5. 
Особенности технологии и организации возведения
земляного полотна зонально-комплексным методом .........137

Контрольные вопросы...............................................................139

Глава 7. 
Уплотнение грунтов....................................... 140

7.1. 
Теоретические предпосылки основ уплотнения земляного
полотна......................................................................... 140

7.2. 
Определение оптимальной плотности и влажности грунта ....142

7.3. 
Требования к плотности грунта в теле насыпи ..................146

7.4. 
Выбор машин для уплотнения земляного полотна..............150

7.5. 
Производство работ по уплотнению земляного полотна .....156

7.6. 
Контроль качества уплотнения насыпей ...........................161

Контрольные вопросы...............................................................166

Глава 8. 
Возведение земляного полотна в особых
условиях ....................................................... 167

8.1. 
Особенности сооружения земляного полотна в условиях
карста и оползней...........................................................167

8.2. 
Возведение земляного полотна на засоленных грунтах ......172

Контрольные вопросы.............................................................. 177

Глава 9. 
Возведение земляного полотна в скальных
грунтах ........................................................... 178

9.1. 
Особенности возведения земляного полотна в горных
условиях ........................................................................178

9.2. 
Бурение скальных пород .................................................180

9.3. 
Взрывчатые вещества, способы и средства взрывания.......183

9.4. 
Технология производства взрывных работ ........................187

9.5. 
Действие и расчет взрыва ...............................................188

9.6. 
Возведение земляного полотна в скальных грунтах ...........193

9.7. 
Техника безопасности при производстве взрывных работ.....196

Контрольные вопросы...............................................................198

Глава 10. Гидромеханический способ производства

земляных работ ............................................. 199

10.1. Условия и эффективность гидромеханизации ...................199
10.2. Краткие сведения по гидромеханизации .......................... 201
10.3. Разработка грунта гидромониторами ............................... 202
10.4. Разработка грунта землесосными снарядами.................... 207
10.5. Комбинированный способ разработки грунта ................... 210
10.6. Транспортирование и укладка грунта .............................. 211
Контрольные вопросы ..............................................................215

Глава 11. Возведение земляного полотна на болотах ... 216

11.1. Типы болот и способы возведения на них насыпей ...........216
11.2. Возведение земляного полотна на поверхности болота .....219
11.3. Возведение земляного полотна на болоте после полного

или частичного выторфовывания .....................................221

11.4. Возведение земляного полотна на болоте

после устройства дренажных прорезей или дрен...............228

Контрольные вопросы ..............................................................230

Глава 12. Возведение земляного полотна

в зимнее время ............................................. 231

12.1. Правила производства земляных работ в зимнее время .....233
12.2. Предохранение грунтов от промерзания ...........................236
12.3. Рыхление мерзлых грунтов ..............................................246
12.4. Оттаивание мерзлых грунтов ...........................................248
12.5. Технико-экономическое обоснование способа подготовки

грунта к разработке в зимнее время.................................250

12.6. Влияние температуры воздуха на надежность работы

землеройной техники ......................................................254

12.7. Особенности возведения земляного полотна

в зимнее время...............................................................255

12.8. Контроль качества возведения земляного полотна

в зимнее время...............................................................259

Контрольные вопросы...............................................................260

Глава 13. Возведение земляного полотна в районе

вечной мерзлоты ........................................... 261

13.1. Краткие сведения о вечной мерзлоте .............................. 261
13.2. Особенности проложения трассы в районе вечной

мерзлоты....................................................................... 266

13.3. Поперечные профили земляного полотна..........................268
13.4. Характеристика условий строительства земляного полотна

в районе вечной мерзлоты...............................................276

13.5. Технико-экономическое обоснование и технология

производства работ........................................................ 281

Контрольные вопросы...............................................................288

Глава 14. Планировочные и укрепительные работы ... 289

14.1. Планировка земляного полотна........................................289
14.2. Укрепление земляного полотна .......................................293
Контрольные вопросы ..............................................................300

Глава 15. Контроль качества земляного полотна

и правила его приёмки................................. 301

15.1. Контроль геометрических параметров земляного

полотна..........................................................................301

15.2. Приемка земляных работ.................................................305
Контрольные вопросы...............................................................311

Глава 16. Охрана природной среды при возведении

земляного полотна ...................................... 312

16.1. Сохранение плодородия земель ...................................... 313
16.2. Рекультивация земель.................................................... 315
Контрольные вопросы.............................................................. 317

Заключение .................................................................. 318
Библиографический список ......................................... 319

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Технология и организация строительства автомобильных 

дорог» является базовой в подготовке инженеров по специальности «Автомобильные дороги». Автомобильная дорога – это комплекс сложных и дорогостоящих 
инженерных сооружений, без которых не может работать автотранспорт, перевозящий около 80 % грузов страны. Транспортная сеть влияет на размещение производственных сил, освоение новых районов и природных богатств, способствует 
повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий. Чтобы народное хозяйство работало в нормальных условиях, 
необходимо иметь 500…600 км автомобильных дорог на 1 тыс. км2 территории. 
В настоящее время автодорожная сеть Российской Федерации составляет 
менее 50 км на 1 тыс. км2 территории. Согласно открытым источникам сети 
интернет, плотность автомобильных сетей РФ значительно ниже, чем в странах 
Европы и США. Сравнительная диаграмма представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Плотность общей сети автомобильных дорог

с твердым покрытием, км на 1000 м2 территории:

1 − Германия, 2 − Великобритания, 3 − Франция,

4 − США, 5 − Финляндия, 6 − Россия

Сравнительная диаграмма уровня автомобилизации тех же стран, то есть 

количество индивидуальных автомобилей в стране, приходящихся на 1000 человек населения, представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Уровень автомобилизации различных стран:

1 − Германия, 2 – Великобритания, 3 – Франция, 

4 – США, 5 – Финляндия, 6 – Россия

От плотности дорожной сети и ее качества зависит эффективность исполь
зования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения.

Освоение северных и северо-восточных районов страны немыслимо 

без развития сети автомобильных дорог. Строительство дорог в этих районах 
связано со значительными трудностями, поскольку приходится прокладывать их 
в сложных природных условиях (пересеченный рельеф, вечная мерзлота, болота, 
малая продолжительность летнего строительного сезона и др.). Рост объемов 
дорожно-строительных работ требует не только дальнейшего укрепления производственной мощности дорожно-строительных организаций, но и полного и рационального использования техники, существенного улучшения организации 
и технологии строительства.

Дисциплина «Технология и организация строительства автомобильных до
рог» – это раздел науки о физических, механических, химических, конструкционных, технологических и эксплуатационных свойствах, способах и процессах 
изготовления и применения материалов, в результате которых создают отдельные элементы дорожных сооружений и дорогу в целом. Эти процессы называют 
технологическими. Технологические процессы возведения земляного полотна 
сводятся к разработке, перемещению, укладке и уплотнению грунтов с последующей планировкой, отделкой и укреплением откосов. 

Большое значение при строительстве и эксплуатации дорог имеют эколо
гические проблемы. Проектировщики и строители должны исключить возможность вредного влияния дороги на окружающую среду.

Исторический обзор и перспективы

развития дорожной отрасли

Необходимость связи центра с окраинами породила в Х веке натуральную 

повинность «повоз». Это означало, что местное население должно было на своих 
лошадях и повозках доставлять в нужные места княжеских посланцев и груз.

В XIII веке в Московском государстве начала создаваться ямская служба. 

Уже в XIV-XV веках были продолжены дороги до Твери, Костромы, Владимира. 
При Иване Грозном было построено 300 городков, названных ямами.

В XVI веке на смену ямской избе было создано более солидное учрежде
ние – ямской приказ, который находился в Кремле. Ямской приказ учреждал 
новые ямы, выписывал подорожные грамоты. В 20-х годах XVII столетия ямской 
приказ возглавлял освободитель земли русской князь Дмитрий Пожарский. 

Во время царствования Алексея Михайловича Тишайшего в 1649 году 

было принято Соборное Уложение, которое вменяло в обязанность людям 
в своих вотчинах «учиняти гати и мосты и были бы у них те гати и мосты крепкими и проезжими всяким людям».

В ямской избе велась «Поверстная книга», по данным которой выписыва
лись прогонные деньги ямщикам. А чтобы эти данные постоянно освежать, 
работники «ямского» приказа время от времени сами ездили на перекладных 
от яма до яма – проверяли их состояние, уточняли протяженность дорог, ревизировали отчетные «гонебные» книги.

В 1698 году открылась Сибирская линия, которая связала Москву с То
больском и Нерчинском. Из-за плохого состояния дорог почта ходила всего лишь 
3 раза за лето.

Считается, что начало технически грамотному дорожному строительству 

в России положил сенатский указ, изданный 1 июня 1722 года, по которому было 
определено приступить к сооружению перспективной дороги между СанктПетербургом и Москвой. В 1746 году строительство дороги протяженностью 
728 верст было завершено.

В 1785 году Екатерина II издала указ, которым предписала: «Впредь дорог 

бревнами не мостить, а мостить камнем, а где нет камня там намащивать «плотинами фашинными», мосты стараться строить каменные, наблюдая прочность 
и выгоду казны».

В 1809 году Александром I было учреждено Главное управление путей со
общения, а вся империя в дорожном отношении поделена на 10 округов. 
В этом же году был создан Санкт-Петербургский институт корпуса инженеров 
путей сообщения.

В 1833 году Николай I самолично начертал целую сеть будущих автомо
бильных дорог, которые подразделялись на 5 классов.

До 1840 года прирост шоссейных дорог составлял 34 версты в год. Сначала 

дороги строили за счет казны, но позднее был установлен особый сбор с каждой 
ревизной души по 25 коп., что давало около 5 млн рублей ассигнациями в год. 
Кроме этого, начиная с 1834 года, стали взимать плату за проезд по шоссейной 
(щебеночной) дороге. За 10-верстовой пробег одной лошади взималось: с дилижансом летом – 10 коп., зимой – 5 коп.; с лошади не в упряжи летом – 2 коп., 
зимой – 1 коп.

В 1895 году проехал первый автомобиль по Санкт-Петербургу. В 1910 году 

автомобильный парк России составлял 3501 автомашин и 1155 мотоциклов. 
Начиная с 1935 года, ежегодный ввоз в Россию составил 30352 автомобилей 
и 16133 мотоциклов.

Двадцать шестого января 1914 года состоялся 1 съезд деятелей по шоссей
ному делу. Характеризуя сеть гужевых дорог по типу покрытий, министр путей 
сообщения князь Хилков привел такие цифры: 4 % составляют шоссейные дороги, 2 % – мощеные и 94 % – грунтовые.

В начале ХХ века считалось, что замена шоссе (щебеночное покрытие) 

мостовой целесообразна при интенсивности движения более 1500 лошадей 
в сутки.

Первое покрытие из природного асфальта было построено в России 

в 1866 году, т.е. раньше, чем в Лондоне.

Законом от 18 сентября 1916 года в составе Министерства путей сообще
ния было создано управление шоссейных дорог. Так было положено начало 
самостоятельному, в составе МПС, управлению дорожным хозяйством России. 
К этому времени дорожная сеть с твердым покрытием (булыжные мостовые, 
щебеночные и гравийные) составила 24,3 тыс. верст.

В 1922 году Управление шоссейных дорог и Центральная автомобильная 

секция ВСНХ были объединены и включены в Центральное управление местного транспорта (ЦУМП) в составе НКПС. Это было первое объединение дорожного хозяйства и автомобильного транспорта.

Двадцать восьмого декабря 1928 года было принято постановление ЦИК 

и СНК СССР, которым ЦУМП НКПС был реорганизован в Центральное управление шоссейных и грунтовых дорог (Цудортранс) НКПС.

В 1930 году в системе НКВД был создан ряд автомобильно-дорожных ин
ститутов, начавших подготовку инженеров по проектированию, строительству 
и эксплуатации автомобильных дорог, экономике и организации дорожного хозяйства – Ленинградский (ЛАДИ), Московский (МАДИ), Сибирский (СибАДИ), 
Саратовский (САДИ), Харьковский (ХАДИ).

В 1936 году в составе НКВД СССР было образовано Главное управление 

шоссейных дорог (Гушосдор). В ведение Гушосдора были переданы дороги 
союзного значения. Для руководства строительством и эксплуатацией дорог республиканского и местного значения были организованы (1938 год) Главные 
управления дорог при СНК союзных республик (Главдорупры).

В 1953 году Гушосдор из ведения МВД был переведен в структуру только 

что созданного Министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог 
СССР, которое существовало три года. В 1956 году Минавтошосдор РСФСР стал 
самостоятельным республиканским министерством.

В июне 1969 года Указом Президиума Верховного Совета РСФСР было 

организовано Министерство строительства и эксплуатации автомобильных 
дорог РСФСР. 

В июне 1990 года Минавтодор РСФСР был упразднен. На 1 января 

1990 года сеть местных дорог и дорог общего пользования составляла 
927 тыс. км, в том числе 3 тыс. км автомагистралей.

Для сравнения, в США протяженность автомагистралей составляет 

300 тыс. км. В США во время «великой депрессии» был такой лозунг: «Америка 
строит дороги не потому, что богата, а богата потому, что строит дороги». 
По американскому пути пошли Япония, Италия и другие страны. Из-за неразвитой дорожной сети Российская Федерация ежегодно теряет до 60 млрд руб. 
В 1995 году правительство РФ приняло программу «Дороги России», которая 
получила статус президентской. Планируется увеличить протяженность местных дорог и дорог общего пользования до 1,5 млн км.

Большой вклад в развитие науки в области дорожного хозяйства внесли 

отечественные ученые Г. Д. Дубелир, Н. Н. Иванов, А. К. Бируля, Н. В. Орнатский, Н. А. Пузаков, В. Ф. Бабков, Е. Е. Гибшман и др.

Объем предстоящих работ, связанных со строительством автомобильных 

дорог, огромен и осуществить его можно только с учетом новейших научных 
достижений в области проектирования, организации и технологии строительства.

В 1990 году на смену Минавтодору РСФСР пришел концерн «Росавтодор». 

Указом Президента РФ от 15.03.96 г. создана федеральная дорожная служба России (ФДС России), которая вошла в систему государственного управления транспортным комплексом. 

В последние годы деловые круги Европы, России, Америки задумываются 

о прокладке автомагистрали Париж – Нью-Йорк протяженностью более 18 тыс. км. 
Она должна пройти через Гамбург – Минск – Москву – Екатеринбург – Иркутск, 
выйти на Чукотку и через Берингов пролив по мосту или тоннелю – на Аляску. 
В районе Екатеринбурга намечается сделать ответвление на Казахстан и далее 
в Индию, Китай и Корею. Второе ответвление пройдет по маршруту Иркутск –
Владивосток и также выйдет в страны Азии. Эта трансконтинентальная автомагистраль сможет объединить около 40 государств и более 2,5 млрд человек в странах 
Европы, Азии и Америки. Ориентировочная стоимость данной трансконтинентальной автомагистрали составит 350 млрд долл. или около 19 млн долл. за 1 км.

Если план строительства данной суперавтомагистрали осуществится, 

то время доставки грузов, например из Германии в Японию, сократится примерно в 6…7 раз. Создание в России скоростной международной автомагистрали 
даст новый импульс для развития народного хозяйства, кроме того, оно поможет 
решить экологические проблемы таких городов, как Нижний Новгород, Красноярск, которые не имеют обходных автомагистралей и транзит создает шумы, 
загазовывает их улицы. Обходная магистраль поможет в 2,5 раза снизить загазованность и в 4,5 раза уменьшить уровень шума.

Контрольные вопросы

1.
Для какой цели и когда была создана в Московском государстве ямская 

служба?

2.
Кто и когда положил начало технически грамотному дорожному строитель
ству в России?

3.
В каком году и где были организованы первые пять автомобильно
дорожных институтов?

ГЛАВА 1. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О ВОЗВЕДЕНИИ ЗЕМЛЯНОГО

ПОЛОТНА

1.1. Состав дорожно-строительных

работ

Все работы, связанные со строительством автомобильных дорог, можно 

разделить на четыре группы:

1. Строительно-монтажные – направлены на создание конечной про
дукции. При возведении земляного полотна к ним относят:
а) подготовительные работы:

o восстановление и закрепление трассы;
o расчистка дорожной полосы от леса, кустарника, пней, камней 

и др.;

o разбивка земляного полотна;
o удаление растительного слоя;
o обеспечение водоотвода;

б) основные работы:

o разрыхление грунта;
o разработка, перемещение и укладка грунта;
o послойное разравнивание;
o уплотнение;

в) отделочные работы:

o планировка земляного полотна;
o укрепление откосов земляного полотна;
o рекультивация земель.

Строительно-монтажные работы при возведении земляного полотна 
подразделяют на линейные и сосредоточенные. Линейными называют 
работы, объемы которых равномерно распределены по всей строящейся дороге и повторяются на каждом километре лишь с небольшим 
отклонением. Сосредоточенными называют работы, которые резко отличаются по объему, технологии выполнения от работ, выполняемых 
на смежных участках.

2. Заготовительными называют работы по заготовке дорожно-строитель
ных материалов, приготовлению смесей, по производству плит блоков 
и др. изделий. Эти работы выполняют на производственных предприятиях; они имеют некоторые преимущества в сравнении с строительномонтажными работами, а именно:
o постоянство места работы и технологии;
o лучшие условия труда;
o меньшая зависимость от погодно-климатических условий.

3. Транспортными называют работы по перемещению грунтов, дорожно
строительных материалов.

4. Складские работы. Включают прием, разгрузку, сортировку, хранение 

в пределах складской территории. Складские работы создают гарантию 
ритмичной работы строительной организации, но в то же время увеличивают накладные расходы.

Строительно-монтажные, заготовительные, транспортные и складские 

работы должны быть тесно связаны между собой.

Технологический процесс по устройству дорожной одежды включает: 
o предварительную заготовку каменных материалов;
o транспортирование и хранение материалов на складах;
o приготовление различных смесей, изделий и их транспортировку;
o распределение каменных материалов, полуфабрикатов и их уплотнение.
Строители автомобильных дорог, кроме земляного полотна и дорожной 

одежды, сооружают водопропускные трубы, мосты, здания дорожно-эксплуатационной службы, производят обустройство автомобильных дорог и др.

Соотношение между отдельными видами работ в процентах примерно сле
дующее:

o подготовительные работы
1…3

o земляное полотно
15…40

o мосты и другие искусственные сооружения
8…12

o дорожная одежда
40…60

o обстановка пути
3…5

o здания дорожно-эксплуатационной службы
1…2