Земляное полотно должно быть устойчивым, прочным, не давать просадок и не подвергаться пучинообразованию в зимнее время. Качество земляного полотна во многом зависит от грунтов, из которых оно возводится.
Суглинистые грунты, наиболее распространенные, являются достаточно хорошим материалом для земляного полотна, не размываются при хорошем уплотнении и устойчивы в откосах.
Глинистые грунты, имеющие большую связанность и малую водонепроницаемость, медленно насыщаются водой, но медленно и просыхают. Их можно использовать для устройства насыпей в сухих местах и в местах с краткосрочным увлажнением; во влажном состоянии глинистые грунты становятся мягкими (могут быть даже текучими), липкими и не поддаются уплотнению.
Пылеватые грунты и суглинки имеют склонность зимой накапливать влагу и пучинить. Они легко размываются в откосах земляного полотна; при необходимости их использования верхнюю часть насыпи следует на 0,4—0,8 м отсыпать из песчаных или супесчаных грунтов.
Супесчаные грунты, плотные и имеющие в сухом состоянии хорошую связанность, устойчивы и во влажном состоянии. Поэтому насыпи из них можно устраивать в сухих и переувлажненных местах. Однако мелкозернистые супесчаные грунты менее устойчивы в переувлажненном состоянии, а при промерзании склонны к накоплению влаги и пучению.
Песчаные и гравийные грунты устойчивы даже при насыщении водой, при промерзании не накапливают влагу. Это лучший материал для насыпей на заболоченных участках и в поймах рек. После спада высоких вод они быстро просыхают. Такими же устойчивыми являются каменистые и щебеночные грунты, т. е. обломки скальных горных пород.
Илистые и торфяные грунты являются малопригодными. Илистые при увлажнении теряют связанность и приходят в плывунное состояние, а торфяные сильно сжимаются. Последние можно использовать в нижней части высоких насыпей при условии устройства сверху слоя из песчаных или супесчаных грунтов толщиной не менее 1 м.
При отсыпке насыпи грунты следует послойно уплотнять, причем толщина слоев не должна превышать 20 см, если используют металлические катки, и 30—35 см, если используют катки на пневматических шинах. При устройстве насыпей из разнородных грунтов все их виды следует отсыпать горизонтальными слоями, причем поверхность каждого слоя из водонепроницаемого (глинистого, суглинистого) грунта должна иметь двускатный уклон 50‰ (5 см на 1 м ширины насыпи). Иногда бульдозеристы к концу смены оставляют невыровненную поверхность очередного слоя с большими комьями грунта, буграми и впадинами. В случае дождя такие впадины заливает водой, грунт возводимой насыпи сильно намокает. В последующем получившиеся грязевые мешки и мокрый грунт заваливают перемещаемым грунтом, и они остаются в теле насыпи. При эксплуатации дороги в таких местах даже при толстом слое гравия образуются большие волны. Поэтому к концу рабочего дня и даже перед обеденным перерывом поверхность возводимого полотна следует планировать и очередной слой уплотнять укаткой.
С целью обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна устраивают отвод поверхностных вод и воды из-под дорожной одежды, которая на лесных дорогах бывает из водопроницаемых материалов, необходимое возвышение над уровнем грунтовых или поверхностных вод, разливающихся в лесу при верховодке; возводят насыпи из устойчивых грунтов; грунты тщательно уплотняют и понижают уровень грунтовых вод или заменяют часть грунта на дорожном полотне в выемках; выбирают соответствующую крутизну откосов насыпей и выемок для предохранения от сползания и размыва.
Для предохранения от снежных заносов на лесной территории следует оставлять с каждой стороны дороги полосы невырубленного леса или кустарника шириной не менее 60 м. На открытых местах в зимний период необходимо устанавливать снегозащитные щиты. При прокладке дороги на открытых местах насыпи следует устраивать на 50—60 см выше снегового покрова. Это особенно важно в понижениях местности, где заносимость дороги увеличивается.
Обочины дороги и откосы насыпей рекомендуется засевать травами, которые их укрепляют, защищая от механических разрушений и размыва, и в значительной степени испаряют влагу (за лето испаряется 200— 250 мм воды). Многолетние травы в период наибольшего роста испаряют воды по 2 мм/сут. Для поддержания дернового покрова в свежем состоянии необходимо его периодически окашивать.
Одним из основных способов, обеспечивающих устойчивую работу дороги, предупреждение пучин и сокращение периода распутицы, является правильное назначение высоты земляного полотна. Требуемая высота земляного полотна H определяется по формуле H = H1 — H2 + H3. Здесь H1 — необходимое возвышение бровки полотна над горизонтом грунтовых (подземных) вод; H2 — расстояние от поверхности земли до устойчивого (осеннего) уровня грунтовых вод; H3 — толщина дорожных одежд (при корытном профиле).
Необходимое возвышение бровки земляного полотна над уровнем грунтовых вод зависит от вида грунтов и района расположения дороги. Лесные дороги расположены в основном во II и III дорожно-климатических зонах. Во II зоне, охватывающей лесную территорию (за исключением мест с мерзлыми грунтами) севернее линии Львов — Житомир — Тула — Горький — Ижевск — Кыштым — Томск — Канск, наблюдается избыточное увлажнение грунтов. Лесостепная часть территории южнее этой линии относится к III дорожно-климатической зоне, которая характеризуется значительным увлажнением грунтов только в отдельные годы. Наименьшие возвышения бровки земляного полотна (в метрах) над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих (более 20 сут) поверхностных вод во II и III зонах приведены ниже.
Ниже приведены данные для II и III зон о высоте бровки земляного полотна (м) на участках, где не обеспечен поверхностный сток или наблюдаются кратковременные застои воды.
Таким образом, дороги следует устраивать в основном в виде насыпей. Выемки нужно применять только в тех местах, где грунтовые воды расположены глубоко и преимущественно песчаные и супесчаные грунты.
В случае, если дорогу необходимо проложить по косогору, применяют полувыемки-полунасыпи, но иногда всю насыпь отсыпают на косогоре. Если косогор не очень крутой (не круче 1/5), то для лучшей устойчивости насыпи достаточно снять дерн на нем или вспахать поверхность под будущей насыпью. Если же косогор крутой, то экскаватором, бульдозером или автогрейдером на его поверхности устраивают уступы высотой 0,5—1,5 м; ширина уступа в зависимости от ширины отвала машины составляет обычно от 1 до 3,5 м. Поверхность уступа должна иметь небольшой уклон (2—3 см на 1 м ширины) в сторону косогора.
Поскольку поперечный профиль дорог одного типа одинаков, то к проектам прикладывают типовые чертежи.
Значительную трудность представляет устройство земляного полотна при пересечении болот, поэтому требуются гидромелиоративные мероприятия. По болоту прокладывают осушительную магистральную канаву, а вынутый из нее грунт ссыпают в вал, которому после просыхания придают профиль земляного полотна дороги. При этом для прохода экскаватора на поверхность земляного полотна предварительно укладывают мелкотоварную древесину от рубок ухода, кустарник и порубочные остатки; такой слой предохраняет насыпь от поднятия воды и зимнего влагонакопления. Иногда между канавой и насыпью дороги устраивают полку — полосу земли шириной 1—2 м. Однако опыт показал, что в последующем здесь вырастают кустарники, которые отгораживают канаву от дороги и затрудняют ее прочистку. При отсутствии полки значительно удобнее очищать канавы от заиливания экскаватором, перемещающимся по дороге. Если дорога не совмещается с мелиоративной канавой, через болото отсыпают насыпь.
Конструкция земляного полотна на болотах может быть различной в зависимости от типа болота и состояния торфа. Лучшими являются конструкции земляного полотна, которые мало нарушают водный режим болота и в то же время способствуют уплотнению и упрочению торфа. При этом следует максимально использовать местные грунты. Наиболее прочная дорога, если грунт отсыпают на минеральное дно болота так, чтобы под ним не было торфа. Для этого в зимний период в месте пересечения болота экскаваторами или взрывами удаляют торф и затем устраивают насыпь.
Применяют и более дешевый способ, когда удаляют только верхнюю часть торфа и в нижней части насыпи используют слой сжимаемого торфа толщиной не более 0,6 м. Чаще всего устраивают насыпи на торфяном основании с сохранением всех слоев торфа. В этом случае предварительно устраивают елань (настил из бревен) и сверху отсыпают земляное полотно. Под воздействием движущихся транспортных средств такая насыпь постепенно погружается в болото. На неглубоких болотах в этом случае удобно делать разрезной настил: центральная часть насыпи погружается до дна, а боковые опираются на уплотненный торф. Чтобы в нижней части насыпи могла осуществляться фильтрация воды, ее следует отсыпать только из дренирующих грунтов (песок, горный щебень и пр.); верхняя часть может быть и из недренирующих грунтов. Для нижней части насыпи можно также использовать древесные отходы, опилки, нетоварную древесину, остающуюся на просеках, некондиционную древесную растительность болот. В условиях постоянной влажности древесина сохраняется долгое время и позволяет сократить объем подвозимых дренирующих материалов.
Во всех случаях при устройстве дорог через болота не следует спешить с устройством дорожных одежд, так как последние надо устраивать не ранее чем через год.