При назначении рабочих отметок земляного полотна необходимо исходить из зимне-весеннего высокого горизонта грунтовых вод в период промывки полей, на участках засоленных грунтов.

Летний подъём грунтовых вод в период поливки не оказывает вредного влияния на грунты земляного полотна в связи со значительным испарением.

При слабо- и среднезасоленных грунтах возвышение дна корыта увеличивают на 20 % (для суглинков на 35 %), а при сильнозасоленных на 40 – 60 %.

Если невозможно обеспечить необходимое возвышение дна корыта, то в теле земляного полотна устраивают изолирующие и прерывающие капиллярное движение воды прослойки.

Требование значительного возвышения дна корыта над источниками увлажнения находится в противоречии с необходимостью максимальной экономии высокоценных земель. Рекомендуется закладывать грунтовые карьеры из непригодных для сельскохозяйственных целей земель.

Для дорог высших категорий, местного значения и подъездных путей основными поперечными профилями являются кювет-резервный и коллекторный. Полосу отвода ограждают от поливных вод присыпными защитными валиками высотой 0,5 – 0,6 м.

На участках дорог, проходящих вдоль каналов, земляное полотно целесообразно располагать на полосе отвода канала за пределами влияния кривой депрессии просачивающейся воды. При больших расходах воды в канале кривая депрессии сливается с уровнем грунтовой воды далеко от канала. Чтобы разместить дорогу ближе к каналу, нужно повысить рабочую отметку насыпи или запроектировать осушительные коллекторы, понижающие кривые депрессии.

Вокруг построенных вдоль каналов дорог желательно сажать деревья высокоствольных широколиственных пород (ива, тополь, шелковица), которые, уменьшая испарение воды из каналов, перехватывают корнями просачивающуюся воду и укрепляют откосы дамб. Деревья располагают вдоль дороги по бермам и резервам в виде аллейных насаждений от одного до четырёх рядов.

Проектирование дорог в засоленных грунтах

К засоленным относят грунты, содержащие в пределах верхней метровой толщи более 0,3 % по массе легкорастворимых солей. Засоленные грунты подразделяют на две группы: солонцы и солончаки.

Атмосферные осадки, интенсивность которых в засушливых районах невелика, способны вымывать вниз лишь наиболее растворимые соли. В результате большая их часть аккумулируется в верхних слоях грунта. В отдельных случаях количество солей бывает настолько значительным, что они выделяются слоем на поверхности грунта.

Солонцы не содержат в верхних почвенных горизонтах легкорастворимых солей. Их физико-механические свойства определяются ионами натрия в поглощённом (абсорбированном) состоянии. В свободном виде легкорастворимые соли в солонцах встречаются в почвообразующем слое, преимущественно в виде хлористого и сернокислого натрия, на глубинах более 50 см.

Солонцовые грунты при увлажнении сильно набухают и плохо водопроницаемы. Просыхают солонцовые грунты медленно. Их можно использовать при строительстве дорог с твёрдыми покрытиями, однако откосы таких насыпей и выемок малоустойчивы и подвержены оползанию и сплывам. В этой связи, необходимо укреплять откосы и обочины и отводить воду из земляного полотна.

Солончаками называют почвы, содержащие в поверхностных слоях до глубины 1 – 2 метра в свободном состоянии более 1 % легкорастворимых солей, в основном хлористых, сернокислых и углеводородистых солей натрия, кальция и магния.

По внешним признакам различают солончаки:

-мокрые и корковые (шоры, соры) – солончаки с близкой грунтовой водой, на поверхности которых в сухое время года выступает солевая корка;

-пухлые, где под тонкой землистой коркой залегает рыхлый слой, изобилующий кристаллами солей, преимущественно сульфатов натрия и магния;

-такыровидные – покрытые сравнительно толстой коркой, разбитой сеткой трещин на отдельные плитки, под которой в грунте содержатся хлориды, сульфаты и гипс.

Солончаки обычно вкраплены отдельными пятнами среди других почв пустынь и полупустынь и расположены преимущественно в пониженных местах рельефа с близким уровнем стояния засоленных грунтовых вод (блюдца, впадины и озёра). На орошаемых территориях, наоборот, пятна солончаков располагаются на микроповышениях рельефа, где соли накапливаются в солончаках за счёт капиллярного поднятия.

Допустимое содержание солей в грунте земляного полотна определяется их количеством, которое может быть растворено в воде, заполняющей поры грунта, уплотнённого при оптимальной влажности. При этом вводят поправки на плёночную воду, не растворяющую соли.

Выделяют четыре характерных зоны соленакопления в почвах, основываясь на величине отношения содержащихся в грунте ионов Cl′ и SO₄″ (Cl′/ SO₄″ = k):

-сульфато-содовое (лесостепь), где в состав солей, находящихся в грунте, входят углекислый натрий Na₂CO₃, сернокислый натрий Na₂SO₄ и Na₂SiO₃. Содержание солей в верхних горизонтах солончаков не превышает 0,5 – 1,0 %;

-хлоридно-сульфатное (степи), в котором сульфаты Na₂SO₄ преобладают над хлоридамиNaCl. Содержание солей в верхних горизонтах составляет 2 – 3 %;

-сульфатно-хлоридное (полупустыни), в котором хлориды преобладают над сульфатами (сернокислый натрий Na₂SO₄, сернокислый кальций CaSO₄, сернокислый магний MgSO₄). Содержание солей в верхних горизонтах солончаков 5 – 8 %;

-хлоридное (пустыни), характеризующееся значительным преобладанием хлоридов над сульфатами.

В солончаках встречаются следующие соли: NaCl, NaNO₃, MgCl₂, MgSO₄, CaSO₄, количество которых в верхних слоях достигает 15 – 25 %.

Содержание водорастворимых солей в грунтах существенно влияет на их физико-механические свойства. При увлажнении таких грунтов резко снижается их сопротивление внешним нагрузкам, а в дождливые периоды возможно оползание откоса.

Содержащиеся в грунте соли могут агрессивно воздействовать на дорожные покрытия. Сернокислый магний и натрий даже при содержании их в количестве 1 % разрушают покрытие за 2 – 3 сезона. Малоагрессивные соли NaCl, MgCl₂, не разрушают покрытия даже при содержании их более 5 %. Покрытия из известняковых пород более устойчивы, чем покрытия из изверженных пород.

Разрушающее воздействие водорастворимых солей на битумы и дёгти заключается в выщелачивании и эмульгировании вяжущего под влиянием солей. Наиболее устойчивы дорожные покрытия, построенные горячим способом с применением вязких битумов. Менее устойчивы покрытия, строящиеся холодным способом с применением медленногустеющих жидких битумов.

Отмеченные отрицательные свойства засоленных грунтов вынуждают принимать меры для предотвращения проникновения солей в земляное полотно из грунтов основания. Однако, учитывая трудности, возникающие при постройке земляного полотна и дорожных покрытий на засоленных грунтах, проектировщики должны искать возможности обхода трассой участков наиболее интенсивного соленакопления.

Поскольку при постройке земляного полотна грунт перемешивается, степень засоления принято характеризовать средним содержанием солей в слое грунта, подлежащего перемещению в насыпь. Чаще всего берут содержание в верхней метровой толще грунта, в пределах которой закладываются резервы.

Если насыпь отсыпана из солончаковых грунтов, т.е. грунтов, содержащих легкорастворимые соли, то в зависимости от условий водоотвода и её высоты грунт может постепенно рассоляться. Если же дорога пересекает солончаки в малой насыпи и неизбежно капиллярное проникание в земляное полотно грунтовой воды, содержащей легкорастворимые соли, то возможен процесс дальнейшего засоления грунта.

Хлористые соли (NaCl, MgCl₂,CaCl₂) в малых количествах (до 3 %) улучшают устойчивость грунта; земляное полотно становится неустойчивым лишь при содержании их более 8 – 10 %.Присутствие 2 – 5 % растворимых сернокислых солей (Na₂SO₄, MgSO₄) отрицательно влияет на уплотнение грунта, так как при кристаллизации из грунтовой воды в сухое время года, они, увеличиваясь в объёме, разуплотняют земляное полотно.

При глубоком расположении грунтовых вод в сухих местах земляное полотно из слабозасоленных грунтов можно строить по обычным правилам. Откосам насыпей придают пологое заложение 1:2 – 1:4.

Поперечный профиль с кювет-резервами и резервами допускают при глубине залегания грунтовых вод не менее 1 – 1,5 м, чтобы дно резерва находилось не менее чем на 0,2 м над наивысшим уровнем грунтовых вод.

Безрезервный профиль из привозного грунта применяют при избыточном засолении грунта, высоком уровне грунтовых вод и затруднённом отводе воды.

В средне- и сильнозасоленных грунтах необходимо особенно тщательно выполнятьмероприятия по отводу воды от земляного полотна. На расстоянии 0,5 – 1,0 м от края резерва устраивают лотки для отвода воды. При затруднённом отводе воды из резерва у подошвы насыпи оставляют берму шириной 1 – 2 м.

При использовании засоленных и сильнозасоленных грунтов, в которых уровень грунтовых вод расположен вблизи от поверхности, необходимо принимать меры против дальнейшего увеличения степени засоления грунта в насыпи солями, приносимыми проникающей капиллярной водой. Для этого должно быть предусмотрено достаточное возвышение низа дорожной одежды над уровнем поверхностных и зимне-весенних грунтовых вод – большее, чем принимается в аналогичных условиях для незасоленных грунтов.

Если невозможно обеспечить указанное возвышение дна корыта в насыпях, устраивают гравийные или щебёночные капилляропрерывающие прослойки толщиной 15 – 20 см. Для предохранения от заиливания, сверху и снизу прослойки укладывают слои из крупнозернистого песка, толщиной 3 – 5 см. При отсутствии содового засоления можно устраивать изолирующие прослойки толщиной 5 – 8 см из грунта, обработанного вязкими битумами или дёгтями. На мокрых в течение всего года глинистых и суглинистых солончаках насыпи устраивают из привозных грунтов, предпочтительно песчаных и супесчаных. При использовании при строительстве насыпей засоленных грунтов, нижние слои необходимо отсыпать из песка или супеси, на высоту, превышающую капиллярное поднятие.