Строительство автомобильных дорог : расчеты земляного полотна

УДК 625.731:624.133(075.8)
ББК 39.311я73
 
Б12

Р е ц е н з е н т ы: кафедра «Лесные машины, дороги и технологии лесопромышленного производства» УО «Белорусский государственный технологический университет», кандидат технических 
наук, доцент М.Т. Насковец; главный научный сотрудник государственного предприятия «БелдорНИИ» 
доктор технических наук, профессор В.Н. Яромко

УДК 625.731:624.133(075.8)
ББК 39.311я73

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может 
быть осуществлено без разрешения издательства.

ISBN 978-985-06-3308-8 
© Бабаскин Ю.Г., 2021
 
© Оформление. УП «Издательство
 
 
“Вышэйшая школа”», 2021

Бабаскин, Ю. Г.
Б12 
Строительство автомобильных дорог : расчеты земляного полотна : 
учебное пособие / Ю. Г. Бабаскин. – Минск : Вышэйшая школа, 2021. – 
336 с. : ил.
ISBN 978-985-06-3308-8.

Содержит основные разделы технологии строительства земляного полотна. Представлены 
расчеты по определению геометрических параметров конструкции земляного полотна; числа 
смен полезной работы и количества рабочих смен, необходимых для выполнения земляных работ 
ведущими землеройно-транспортными машинами; объемов земляных масс линейно-протяженных 
сооружений; объемов подготовительных работ и ресурсов для их выполнения; ресурсов при 
строительстве водопропускных железобетонных труб; объемов и ресурсов работ при выторфовывании, планировке и срезке недобора, устройстве присыпной обочины; границ использования 
карьеров и их рекультивации, а также по разработке календарного плана строительства.
Для студентов учреждений высшего образования по специальности «Автомобильные 
дороги».

Учебное издание

Бабаскин Юрий Георгиевич

строительство автомоБильных ДороГ 
расчеты земляноГо полотна

Учебное пособие

Редактор Л.Н. Макейчик. Художественный редактор В.А. Ярошевич. Компьютерная верстка Н.В. Шабуни. 
Корректор Т.В. Кульнис.

Подписано в печать 09.03.2021. Формат 70×100/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Newton». Печать офсетная. Усл. печ. л. 27,30. 
Уч.-изд. л. 22,5. Тираж 300 экз. Заказ 801.

Республиканское унитарное предприятие «Издательство “Вышэйшая шко ла”».  Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя,  распространителя печатных изданий № 1/3 от 08.07.2013.  Пр. Победителей, 11, 220004, 
Минск.  e-mail: market@vshph.com  http://vshph.com

Открытое акционерное общество «Типография “Победа”». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя,  распространителя печатных изданий № 2/38 от 29.01.2014. Ул. Тавлая, 11, 222310, Молодечно. 

Введение

Учебное пособие «Строительство автомобильных дорог. Расчеты земляного 
полотна» разработано для студентов учреждений высшего образования, обучающихся по специальности «Автомобильные дороги». Согласно учебному 
плану основной профилирующей дисциплиной этой специальности является 
«Строительство автомобильных дорог», которая читается на 3-м и 4-м курсах 
и состоит из таких видов учебных занятий, как лекции, практические работы 
и курсовые проекты. Дисциплина «Строительство автомобильных дорог» 
включает три основных раздела:
1) строительство земляного полотна;
2) строительство капитальных дорожных одежд;
3) строительство облегченных, переходных и низших типов дорожных 
одежд.
Земляное полотно – один из основных элементов дорожной конструкции, 
сооружаемый из местных грунтов, скальных пород, побочных продуктов различных производств (металлургических шлаков, многотоннажных сыпучих или 
кристаллических отходов) и предназначенный для восприятия напряжений, 
возникающих от колеса автомобиля и передающихся через многослойную дорожную одежду. Под действием этих напряжений в земляном полотне возникают 
сжимающие и сдвигающие напряжения, которые должны быть минимизированы 
до упругих деформаций, что позволяет сформулировать необходимые требования, предъявляемые к земляному полотну: прочность, устойчивость, долговечность, водо- и морозостойкость. Поскольку автомобильная дорога должна отвечать требованиям экономически оправданных грузоперевозок, а следовательно, соответствовать скоростному режиму и оптимальному расходу топлива, она 
выполняет функцию выравнивания профиля земной поверхности. В связи с 
этим земляное полотно может быть выполнено в виде насыпи или в виде выемки 
и, как правило, на равнинной местности имеет трапециевидную форму.
Назначение земляного полотна – воспринимать напряжения от подвижной 
нагрузки и перераспределять их на грунты естественного сложения, не допускать капиллярного поднятия воды от уровня грунтовых вод к слоям дорожной 
одежды, возвышать уровень проезжей части автомобильной дороги над окружающей местностью и над уровнем грунтовых и поверхностных вод, обеспечивать надежность конструкции при строительстве дороги на слабых грунтах, 
на заливных лугах, при преодолении болота или подъезде к крупным мостам 
через водные артерии, спрямлять профиль рельефа, способствовать отводу 
выпадающих осадков и обеспечивать стабильный водно-тепловой режим 
конструкции, соответствовать требованиям снегонезаносимости в зимнее 
время года, создавать условия для размещения многослойной конструкции 
дорожной одежды.
Удельный вес земляного полотна в общем объеме строительного производства автомобильных дорог изменяется в широких пределах: по объему 

земляное полотно во много раз превышает объем дорожной одежды, по стоимости сравниваемые объекты могут быть или равны между собой или ненамного уступать дорожной одежде – в зависимости от стоимости битума, добавок, транспортных расходов на доставку щебня, по механовооруженности 
процесс сооружения земляного полотна полностью механизирован.
Учебное пособие «Строительство автомобильных дорог. Расчеты земляного 
полотна» предназначено для обучения студентов расчетам ресурсов и комплектования на их основе комплексных бригад и отрядов, обоснованию технологий, 
применяемых при строительстве земляного полотна автомобильной дороги.
Ресурс – это количественно измеряемая возможность выполнения определенной работы. Инженерный ресурс – это определение расчетным путем 
возможности выполнения установленного объема работы машинами и рабочими-строителями. На основании расчетов выявляют ресурсы, необходимые 
для выполнения земляных работ различными комплексными бригадами – 
бульдозерными, скреперными, экскаваторными, и на их основе определяют 
рациональное распределение земляных масс. Выполняемые расчеты направлены на обеспечение качественного состояния земляного полотна, которое 
зависит от правильного выбора конструкции (рационального размещения в 
теле полотна грунтов, различных по своим физико-механическим свойствам), 
правильного производства земляных работ (достижения необходимой плотности и влажности грунтов, устройства надежного основания под насыпями), 
рационального снабжения строительными материалами (снабжения грунтами 
различных карьеров), соблюдения требований нормативных документов и 
правил технических кодексов установившейся практики.
Целью учебного пособия является обучение методике выполнения 
расчетов:
 • геометрических параметров конструкции земляного полотна (габаритные 
размеры, высота насыпи), сосредоточенного резерва;
 • числа смен полезной работы, а также количества рабочих смен, необходимых для выполнения земляных работ ведущими землеройно-транспортными 
машинами;
 • объемов земляных масс линейно-протяженных сооружений;
 • объемов подготовительных работ и ресурсов для их выполнения;
 • ресурсов для грейдерных, бульдозерных, экскаваторных работ;
 • объемов и ресурсов при строительстве водопропускных железобетонных 
труб;
 • объемов и ресурсов работ при выторфовывании, планировке и срезке 
недобора, устройстве присыпной обочины;
 • границ использования карьеров и их рекультивации;
 • календарного плана строительства.
Кроме перечисленных расчетов учебное пособие включает разделы, касающиеся контроля качества при строительстве земляного полотна, техники 
безопасности, охраны труда и окружающей среды.
Приведенные расчеты выполнены для участка автомобильной дороги протяженностью четыре километра на основании исходных данных (приложение 1, 

табл. П.1.1, табл. П.1.2). В начале пособия осуществлен сравнительный анализ 
с применением расчетов по пропорции выполняемого объема и по производительности ведущей машины необходимого количества смен для выполнения 
земляных работ каждым видом землеройно-транспортной машины. На основании заданного количества смен выполнены расчеты ресурсов, которые имеют 
вполне определенную последовательность и закономерность вычислений, 
основанные на алгоритме определения требуемого количества машино-часов 
и человеко-часов, объемов земляных масс для отсыпки насыпи, сооружения 
присыпной обочины и заполнения грунтом траншеи на болоте. Все расчеты 
представлены для технологий возведения земляного полотна автогрейдером, 
бульдозером, скрепером, экскаватором и охватывают как возведение насыпей, 
так и устройство выемок, применение технологий полного и частичного выторфовывания на болотах I и II типов.
Структура каждого раздела включает краткое теоретическое обоснование 
рассматриваемой темы, постановку задачи и пример ее решения.
В разделе «Характеристика и общие требования к земляному полотну» 
приведены расчеты средних значений высоты насыпи и глубины выемки на 
отдельных участках, геометрические размеры насыпи, выемки и кювета. На 
основании проведенных расчетов выбраны типовые поперечные профили 
земляного полотна.
В разделе «Общая характеристика района строительства земляного полотна» выполнены расчеты по определению срока весенней распутицы, на 
основании чего построен график климатических характеристик, числа смен 
полезной работы для назначенного срока выполнения строительных работ. 
Даны характеристики температурного режима, количества выпадающих осадков, ветровая нагрузка для района строительства. Представлено описание 
продольного профиля строящегося участка дороги.
Раздел «Подготовительные работы» включает расчеты объемов работ, числа 
смен и ресурсов для выполнения подготовительных работ, которые позволили 
сформировать специализированные звенья для осуществления намеченного 
объема подготовительных работ. Весь ход вычислений проведен согласно разработанному алгоритму, позволившему на основании нормативов расхода 
ресурсов в натуральном выражении (НРР 8.03.101-2017) определить количество 
машин и людей, необходимых для выполнения поставленной задачи.
В разделе «Строительство железобетонных труб» приведена технология 
строительства водопропускных труб, обозначены звенья для выполнения подготовительных, монтажных и изолировочных работ, произведены расчеты по 
определению длины труб, числа отрядо-смен, необходимых для строительства 
искусственных сооружений, а также ресурсов с использованием статей ресурсно-сметных норм на строительные конструкции и работы (РСН 8.03.130-2007. 
Сборник 30. Мосты и трубы).
Раздел «Сооружение земляного полотна» является основным разделом 
учебного пособия, поскольку он включает расчеты, выполненные на основании 
разработанного графика распределения земляных масс. Рассчитаны объемы 
грунта на пикетах, объем присыпной обочины, объем кювета, площади 

 планировки откосов и обочин, разработан алгоритм распределения грунтов 
при сооружении земляного полотна, выполнена схема перемещения земляных 
масс, произведен расчет распределения грунта по ведущим машинам. На основании данных о производительности бульдозера, скрепера, экскаватора и 
автогрейдера рассчитано количество ведущих машин и определено число смен, 
в течение которых будут выполнены земляных работы. Произведен расчет 
ресурсов при выполнении бульдозерных, скреперных, экскаваторных работ, 
земляных работ на выторфовывании, на планировке, срезке недобора, устройстве присыпной обочины.
В разделе «Технологии строительства земляного полотна» представлено 
девять технологий с устройством земляного полотна различными землеройнотранспортными машинами: автогрейдером, бульдозером, скрепером, экскаватором. Технологии включают положения типовых технологических карт и 
обосновывают принятые технологические схемы.
Каждая технология выполняется в соответствии с календарным графиком 
строительства, который представлен в разделе «Разработка календарного графика строительства».
Раздел «Расчет объема карьера, границ его использования и работы по 
рекультивации» включает расчеты по определению геометрических размеров 
карьера до и после рекультивации, площади рекультивации, объема растительного грунта, стоимости доставки на объект строительства единицы перевозимого груза из карьера и построение графика границ использования карьеров.
Структура учебного пособия предусматривает рассмотрение разделов 
«Контроль качества при строительстве земляного полотна», «Техника безопасности, охрана труда и окружающей среды», а также ряд приложений:
 • исходные данные для выполнения расчетных работ;
 • типовые поперечные профили земляного полотна;
 • климатические характеристики для районов Беларуси;
 • распространение грунтов на территориях административных областей 
Республики Беларусь;
 • характеристика грунта на основании нормативных документов;
 • показатели для расчета водопропускных железобетонных труб и статьи 
РСН 8.03.130-2007. Сборник 30. Мосты и трубы;
 • статьи нормативов расхода ресурсов в натуральном выражении на строительные конструкции и работы (НРР 8.03.101-2017. Сборник 1. Земляные 
работы).
Особенность учебного пособия состоит в том, что в нем приведены расчеты 
всех разделов на выбранном примере. Студенты, в особенности заочной формы 
обучения, смогут произвести расчеты, руководствуясь примером данного 
учебного пособия.
Приведенные расчеты применимы при выполнении практических задач, 
а также при курсовом и дипломном проектировании.

Раздел 1

ХАРАКТЕРИСТИКА И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ 
К ЗЕМЛЯНОМУ ПОЛОТНУ

Введение

Земляное полотно автомобильной дороги – это грунтовое сооружение в 
виде насыпи, возводимой из местного или привозного грунта, или выемки, 
которое имеет трапециевидный профиль, является основанием для дорожной 
одежды и предназначено для распределения напряжений, передающихся от 
колеса автомобиля через дорожную одежду на грунты естественного залегания, 
а также обеспечивает продольные уклоны, согласно категории дороги.
Категория дороги – критерий значимости автомобильной дороги в транспортной инфраструктуре государства, который характеризуется интенсивностью движения и имеет определенные геометрические размеры и технические 
параметры.
Поперечный профиль земляного полотна – изображение сечения земляного 
полотна плоскостью, перпендикулярной к его оси. Поперечный профиль может 
быть в виде насыпи, выемки, полунасыпи-полувыемки, может иметь односкатный профиль – с уклоном от одной бровки к другой или двускатный – 
с симметричным уклоном от оси земляного полотна к бровкам.
Насыпь – земляное сооружение, имеющее форму трапеции, располагаемое 
выше окружающей местности, возводимое из местного или привозного грунта 
путем послойной отсыпки, разравнивания и уплотнения.
Выемка – земляное сооружение, выполненное путем срезки грунта естественного сложения, располагаемое ниже окружающей местности, имеющее, 
как правило, форму трапеции (при отсутствии подпорных стенок), у которой 
рабочим слоем являются грунты естественного сложения.
При сооружении земляного полотна на косогорах конструкция земляного 
полотна может быть выполнена в виде полунасыпи-полувыемки.
Земляное полотно характеризуется следующими элементами:
 • рабочий слой – верхняя часть земляного полотна, расположенная непосредственно под дорожной одеждой примерно до глубины, равной 1,5 м;
 • откос – поверхность, сопрягающая верх земляного полотна с прилегающей местностью. Заложение откоса – это отношение высоты насыпи к горизонтальная проекция поверхности откоса, обозначается как 1 : m (где 1 – 
высота насыпи или выемки, а m – горизонтальная проекция наклонной линии 
откоса);

• бровка – крайняя точка пересечения верха земляного полотна и плоскости откоса;
 • ширина земляного полотна – расстояние между бровками земляного полотна. Определяется расчетным путем с учетом толщины слоев дорожной 
одежды и заложения откоса;
 • берма – площадка с наклоном в сторону основания насыпи или выемки, 
предназначенная для повышения устойчивости откоса, а также для прохода 
машин во время ремонта и содержания дороги;
 • кювет – боковые водоотводные канавы, располагаемые вдоль основания 
земляного полотна;
 • основание земляного полотна – массив грунта естественного сложения, 
на который опирается земляное полотно;
 • ядро насыпи – часть насыпи, располагаемая между рабочим слоем и 
основанием;
 • дорожная одежда – многослойная конструкция из дорожно-строительных 
материалов, на которой располагаются проезжая часть и укрепленная обочина 
автомобильной дороги и которая воспринимает нагрузку от колеса автомобиля 
и передает напряжения на земляное полотно;
 • ширина дорожного полотна – ширина между бровками дорожной конструкции, состоящей из земляного полотна, на которое уложена дорожная 
одежда в виде проезжей части и отсыпаны обочины (табл. 1.1).

Таблица 1.1
Ширина дорожного полотна и обочины

Наименование 
параметра поперечного 
профиля

Значение параметра поперечного профиля (м) для категории дорог

I-а
I-б, I-в
II
III
IV
V
VI

Ширина дорожного 
полотна
24,5 + s
32 + s
22 + s
29 + s
13
12
10
8
VI-а: 6,5
VI-б: 4,5

Ширина обочины
3,75
3,0
3,0
2,5
2,0
1,25
VI-а: 1,5
VI-б: 0,75

П р и м е ч а н и е: s – ширина барьерного ограждения, устанавливаемого на разделительной полосе.

При подсчете объемов земляных работ делают допущение, что тело земляного полотна ограничено равными плоскостями и отдельные неровности 
его фактической поверхности не оказывают значительного влияния на величину объема. Основными исходными данными для подсчета объемов земляных 
работ служат продольные и поперечные профили сооружений. Основным 
принципом определения объемов работ является разбивка земляного полотна 
на элементарные площадки, в пределах которых определяются объемы геометрических фигур по известным математическим выражениям. В характерных 
точках продольного профиля дороги, местах изменения уклона местности или 
проектной (красной) линии сооружение разбивается вертикальными плоскостями на участки, в пределах которых получаются геометрические тела – призматоиды. Высота призматоида равна длине участка между сечениями, а осно

ваниями служат профили сооружения в местах сечений. Этот способ называется способом поперечных профилей.
Объем земляного полона рассчитывают как площадь поперечного профиля, умноженную на длину участка. Площадь определяют исходя из ширины 
земляного полотна, заложения откоса и высоты насыпи.
При назначении конструкции земляного полотна принимают во 
внимание:
 • категорию дороги, от которой зависят выбранные параметры для проектирования (уклоны, радиусы, размеры дорожного полотна и т.д.);
 • допустимые продольные уклоны, на основании которых назначают высоту 
насыпи и глубину выемки;
 • высоту насыпи или глубину выемки, которые определяют объемы земляных 
работ;
 • гидрогеологические условия строительства дороги, на основании которых 
корректируют высоту насыпи, глубину выемки, заложение откосов, назначают 
конструкции дренажных и водоотводных сооружений, а также принимают 
решение об использовании местных грунтов для возведения земляного 
полотна;
 • условия производства работ по возведению земляного полотна, исходя 
из которых назначают ширину полосы отвода, зависящую от условий разработки притрассовых резервов или доставки грунта для отсыпки насыпи из 
карьеров.
Конструкция земляного полотна характеризуется типовыми поперечными 
профилями (приложение 2, рис. П.2.1…рис. П.2.12):
 • тип 1 – при высоте насыпи до 2 м, возводимой с использованием грунта 
из притрассовых резервов;
 • тип 2 – при высоте насыпи до 2 м, возводимой из привозного грунта;
 • тип 3 – при высоте насыпи до 6 м, сооружаемой из привозного грунта с 
односкатным откосом;
 • тип 4 – при высоте насыпи до 12 м, сооружаемой из привозного грунта 
с двускатным откосом, причем верхняя часть, измеряемая от бровки до глубины 
6 м, – с более крутым заложением, а нижняя часть (H – 6 м) – с более 
пологим;
 • тип 5 и тип 6 – при высоте насыпи до 12 м, возводимой на косогоре при 
уклоне местности 1:5…1:10 (тип 5) и 1:3…1:5 (тип 6);
 • тип 7 и тип 8 – при глубине выемки до 1 м на снегозаносимых участках 
в нестесненных и стесненных условиях;
 • тип 9 – при глубине выемки от 1 до 5 м с уширенной обочиной или с 
устройством полки на снегозаносимых участках;
 • тип 10 и тип 11 – при глубине выемки до 12 м, разрабатываемой в песчаных и глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции (тип 10), а 
также в пылеватых песках и глинистых грунтах тугопластичной и мягкопластичной консистенции (тип 11);
 • тип 12, тип 13, тип 14 – при устройстве выемки на склоне (остальные 
типовые профили представлены в ТКП 200-2009 «Автомобильные дороги. 
Земляное полотно. Правила проектирования»).

Отдельные типовые профили разработаны:
 • тип 15 – при устройстве полунасыпи-полувыемки на склоне круче 1:3;
 • тип 16 и тип 17 – для лёссовых грунтов;
 • тип 1-В…тип 5-В – для сооружения насыпей из грунтов повышенной 
влажности;
 • тип 1-Р…тип 4-Р – для насыпей, сооружаемых в поймах рек;
 • тип 5-Р, тип 6-Р – для насыпей, сооружаемых на старицах, озерах и 
водохранилищах;
 • тип 7-Р, тип 8-Р – для насыпей, сооружаемых на пересечениях пойм рек 
со старицами и озерами;
 • тип 1-Б…тип 9-Б – для насыпей, сооружаемых на болотах;
 • тип 1-С – для насыпи, сооружаемой на слабом основании с геотекстилем.
Учебное пособие включает пример расчета по исходным данным, представленным в приложении 1, которые содержат параметры, необходимые для 
вычислений (табл. П.1.1), и характеристику продольного профиля с обозначением ситуации (табл. П.1.2).
Протяженность строящегося участка, например, составляет 4 км. Продольный профиль включает участки с насыпью и выемкой (численные значения 
соответствуют высоте насыпи или глубине выемки). Объем кювета в выемке 
определяется расчетным путем и записывается в табл. П.1.2 вместо обозначенных звездочек. Ситуация трассы включает лес, кустарник, болото, луг, пашню, 
выгон и неудобье. При этом лес и кустарник характеризуются по крупности, 
густоте, диаметрам ствола и пня, а болото – по глубине. Задание по продольному 
профилю индивидуально для каждого студента. Остальные исходные данные, 
в зависимости от варианта, принимаются по табл. П.1.1. Перед выполнением 
каждого раздела из этой таблицы выписывают необходимые для расчета исходные данные и выполняют расчет по схеме приведенного примера.

Задание по разделу 1

1. Дать определение земляного полотна.
2. Определить вид грунта для сооружения земляного полотна.
3. Построить поперечный профиль земляного полотна для участка дороги, 
указанного в исходных данных, обозначить элементы земляного полотна и 
ширину дорожного полотна в соответствии с категорией дороги.
4. Рассчитать ширину земляного полотна в насыпи и выемке, ширину 
основания земляного полотна, площадь поперечного сечения для насыпи и 
выемки, объем кювета.

Пример выполнения

Исходные данные

1. Категория дороги – ІІ.
2. Высота насыпи – принимается на основании исходных данных, выданных к проекту (приложение 1, табл. П.1.2).