• Ogólna charakterystyka budownictwa drogowego .
  Budownictwo drogowe obejmuje :
  - budowę nowych tras drogowych ,
  - modernizację , przebudowę poszczególnych odcinków tras , jej elementów ,
  - budowę obiektów drogowych - mosty , wiadukty , przepusty , ściany oporowe ,
  - budowę obiektów towarzyszących - parkingi , stacje obsługi pojazdów , stacje paliw , motele znajdujące się poza koroną drogi ,
  - budowę urządzeń zabezpieczających ruch drogowy .
  
  Budownictwo drogowe integruje - budowę dróg oraz budowę obiektów mostowych .
  Drogi i obiekty mostowe - obiekty liniowe .
  
  W realizacji inwestycji drogowej obiekty mostowe :
  - przerywają liniowość przesuwania się frontu robót ,
  - zakłócają rytm i ciągłość pracy ,
  - powodują utrudnianie w kształtowaniu się technologii i systemów organizacji .

• 
  
  
  
  
  
  
  Struktura technologiczna procesu realizacji budowli drogowych .
  Model technologiczny budownictwa drogowego ulega ciągłym przeobrażeniom :
  a) uprzemysłowienie - stosowanie w masowym stopniu elementów prefabrykowanych
  - przemysłowa produkcja elementów drogowo - mostowych
  - wprowadzenie do realizacji dróg zestawów maszyn
  * zestawy stałe do produkcji mieszanek mineralno - asfaltowych , betonowych
  * zestawy ruchome wykonujące poszczególne fazy procesu , przemieszczając się wzdłuż frontu
  robót
  b) prefabrykacja - szczególnie przy budowie obiektów inżynierskich ( na autostradach - 0,7÷1,3 obiektów na 1 km trasy )
  c) zmiana zakresu wykonywanej produkcji między placem budowy a zapleczem
  d) wzrost roli transportu wewnętrznego i zewnętrznego
  
  Budownictwo ma cechy wieloseryjnej produkcji przemysłowej :
  - występuje masowość , powtarzalność procesów produkcyjnych przy zachowaniu reżimów technologicznych .
  
  Nawierzchnia dróg - warstwa lub zespół warstw służących do przejmowania i rozkładania obciążeń od ruchu na podłoże .
  
  Warstwa ścieralna
  Warstwa wiążąca Nawierzchnia
  Podbudowa zasadnicza Podbudowa
  Podbudowa podkładowa
  Podłoże ulepszone
  
  Warstwa ścieralna - zewnętrzna warstwa nawierzchni poddana bezpośredniemu oddziaływaniu ruchu i czynników atmosferycznych .
  Warstwa wiążąca - między warstwą ścieralną a podbudową zapewniająca lepsze rozłożenie naprężeń nawierzchni i przekazywanie ich na podbudowę .
  Podbudowa - służy do przenoszenia obciążeń od ruchu na podłoże .
  * podbudowa zasadnicza - przenosi obciążenia
  - warstwa wzmacniająca
  - warstwa wyrównawcza
  * pomocnicza - funkcje nośne
  - warstwa mrozoodporna - ochrania nawierzchnię przed skutkami mrozu

- warstwa odsączająca - odprowadza wodę przedostającą się do nawierzchni
- warstwa odcinająca - uniemożliwia przenikanie cząstek do warstwy położonej
wyżej
Podłoże - grunt rodzimy lub nasypowy leżący do głównej przemarzania , gdzie obciążenia od największych obiektów wywiera naprężenia większe od 0,02 MPa .
* ulepszone - wymiana gruntu , dodanie cementu , zagęszczenie
* nawierzchnie twarde - odpowiednie na działanie ruchu i warunków atmosferycznych
- ulepszone - bezpylne , równe , do szybkiego ruchu
- nie ulepszone - nieprzystosowane do szybkiego ruchu , pylne .
Nawierzchnie ze względu na podatność :
- podatna - jest możliwość odkształcenia się pod wpływem obciążenia
- półsztywna - nawierzchnie bitumiczne lub kostka o podbudowie sztywnej
- sztywna - są odkształcenia tylko sprężyste np. nawierzchnie betonowe .


• Konstrukcja nawierzchni .
Zadania .
1. zapewnienie warunków do rozwijania prędkości

Warunki drogowe :
- rodzaj i stan jezdni ,
- kształt drogi w planie .

Warunki ruchu :
- natężenie ruchu ,

- możliwość wyprzedzania ,

- włączenie się bocznych pasów ruchu .

2. zapewnienie ciągłości ruchu .

Nie może być wysadzin .

3. zapewnienie bezpieczeństwa i wygody ruchu
- droga nie powinna być gładka , musi być szorstka przez cały okres użytkowania
- kolor nawierzchni - jasny nocą .


Nawierzchni równa , bezpylna , niehałaśliwa , tłumiąca drgania własne pojazdów , jednolita , szorstka .

Rodzaje uszkodzeń nawierzchni :



Deformacje trwałe

Warstwy asfaltowe

Podbudowa

Podłoże

Deformacje trwałe


Zniszczenia na nawierzchni :
- spękania zmęczeniowe ,
- deformacje trwałe ( koleiny ) .

• Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych , półsztywnych .

Cel :
- uproszczenie i ujednolicenie projektowania ,
- stosowanie nowych technik .

Zastosowanie :
Drogi publiczne .

Obliczenia :
- oś obliczeniowa - zastępcza oś projektowa o kołach pojedynczych i o obciążeniu 100kN
- pojazd ciężki - ciężar całkowity jest większy niż 35 kN
- deformacja nawierzchni - trwałe odkształcenie ( warstw asfaltowych ) nawierzchni spowodowane pionowym odkształceniem podłoża .

• Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych .

Założenia technologiczne :
- wskaźnik zagęszczenia betonów asfaltowych nie powinien być mniejszy niż 98
- warstwy nawierzchni powinny być o odpowiednich grubościach .

• Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych .

Założenia projektowe , materiałowe :
- obliczeniowy okres eksploatacji 20 lat

Wahania temperatur mogą zniszczyć nawierzchnię bez ingerencji kół ( wielokrotne skurcze i spęcznienia mogą spowodować przekroczenie wytrzymałości ; większe rozciąganie od góry niż od dołu nawierzchni może spowodować wyginanie się ) .

Materiał w okresie największych mrozów musi mieć lepkość , natomiast w okresie letnim sprężystość .

I Ustalenie obciążenia ruchu drogi i wyznaczenie jej kategorii ruchu .
Obciążenie pojazdem ciężkim przypada zimą 20 % , wiosną i jesienią 50 % , latem 30 % .

Kategorie ruchu :
KR1 ÷ KR6

Analizę ruchu robimy w 10 lat po oddaniu drogi do użytku .
- jeśli są dwa pasy ruchu to współczynnik wynosi 0,5

II Warunki gruntowo - wodne .
- warunki gruntowe
grunty → wysadzinowe , niewysadzinowe , wątpliwe .
grupa nośności podłoża 61 ÷ 64

• Projektowanie konstrukcji nawierzchni wg katalogu .
  Wzmocnienie podłoża przez wykonanie pod konstrukcją :
  dla podłoża :
  - 62 → 10 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem
  - 63 → 15 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem
  - 64 → 25 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem
  
  

2 warstwy po 15 cm z gruntów stabilizowanych spoiwem

III Odwodnienie podłoża .
- zastosowanie warstwy odsączającej lub odcinającej ( piaski średnio i grubo ziarniste → grubość < 15 cm ) -warstwa odsączająca
( aby warstwa nie traciła odporności na wysadzinowość stosuje się warstwy odcinające o grubości 10 cm z piasków tak , aby tylko woda , a nie frakcje ilaste mogły przez nią przeniknąć )

IV Wybór typowej konstrukcji nawierzchni dla wyznaczonej kategorii ruchu zależnie od materiału podbudowy .

V Mrozoodporność podłoża .
- grunty wysadzinowe , wątpliwe rzeczywista grubość wszystkich warstw podłoża nie może być mniejsza niż warstwa określona w tablicy .

Grubość przemarzania = 0,65 x głębokość przemarzania

Charakter robót ziemnych - roboty budowlane polegające na wydobywaniu , przemieszczaniu gruntu .

Roboty ziemne występują przy :
- wykonaniu budowli ziemnych , jak nasyp dla dróg samochodowych , ulic miejskich , linii kolejowych ,
- wykonaniu posadowień fundamentów budowli i obiektów inż. ,
- wykonaniu robót melioracyjnych , kanalizacyjnych ,
- wyrównywaniu naturalnej powierzchni terenu .

Roboty ziemne :
- liniowe ,
- powierzchniowe .

Wykop

H Skarpa wykopu

Rów

Korona drogi

Nasyp

Korona drogi

Skarpa nasypu

H




• Grunty jako materiały budowlane :
* skały
* grunty mineralne
* grunty organiczne
- żwir i piasek - powstały w wyniku kruszenia się skał ,
- pyły - uziarnienie 0,05 ÷0,002 mm , bardzo mała spójność
- gliny - wbudowujemy w warstwy
- margle - grunty zwięzłe , mocno uwarstwione
- - powstały z resztek wegetacji roślin
- torfy - powstały w skutek rozkładu substancji organicznych pod wodą bez dostępu powietrza

Właściwości fizyczne gruntów :
Zagęszczenie :
- wskaźnik uziarnienia gruntu


gdzie : d ₁₀ , d ₀ - średnie cząstek odczytane z wykresu uziarnienia i oznaczające , że w danym gruncie znajdzie się 60 % ziarna o mniejszej średnicy od nich .

U ≤ 5 - grunt równoziarnisty Stopień
5 ≤ U ≤ 15 - grunt różnoziarnisty różnoziarnistości
U ≥ 15 - grunt bardzo różnoziarnisty

Wskaźnik zagęszczenia - stosunek zagęszczenia gruntu w nasypie do zagęszczenia gruntu określonego w laboratorium wg Proktora .

Moduł odkształcenia gruntu bada się przez obcięcie gruntu płytą stalową o powierzchni 700 cm² w zakresie obciążeń 5 ÷ 15 MPa .

Spulchnienie gruntów - zdolność do powiększenia swej objętości na skutek naruszenia jego naturalnej spójności i struktury . rozróżnia się spulchnienie początkowe i końcowe.


Wysadzinowość gruntów - cykliczny proces w stanie zawilgocenia gruntu w warunkach klimatycznych .

Polska
* Jesień - nagromadzenie się wody w gruncie
* Zima - zamarzanie gruntu
* Wiosna - odmarzanie gruntu i maksymalne jego zawilgocenie
* Lato - zmniejszenie się zawilgocenia gruntu

Podział gruntów ze względu na wysadzinowość :

- niewysadzinowe - bardzo dobre , nie trzeba tu sprawdzać warunku mrozoodporności
- wątpliwe - nalęży dołożyć warstwę gruntu niewysadzinowego ; dobrze jeśli odwodnienie jest dobre
- wysadzinowe - kapilarność > niż 1,3 m są to grunty zawartości > 3 % cząstek mniejszych niż 0,05 mm i więcej niż 10 % cząstek mniejszych od 0,02 mm .

Wydajność teoretyczna - jest to umowna liczba jednostek produkcji , jaką maszyna wykonuje w ciągu jednej godziny określona na podstawie jej właściwości konstrukcyjnych przy :
- max wykorzystaniu parametrów .
Wydajność techniczna - jest to max liczba jednostek właściwej jakościowo produkcji jaką maszyna może wykonać w ciągu godziny pracy przy :
- optymalnym wykorzystaniu parametrów ,
- pracy nieprzerwanej .
Wydajność eksploatacyjna - jest to max liczba jednostek właściwej jakościowo produkcji, jaką maszyna może wykonać w czasie jednej zmiany roboczej , przy uwzględnieniu konkretnych warunków pracy na budowie :
- przerwy w pracy ,
- wpływ warunków pracy .

Wydajność pracy teoretyczna :
- praca cykliczna


q - nominalna liczba jednostek na jeden cykl ( m³ , m² )

Wydajność techniczna :
- praca cykliczna


S - współczynnik wpływu konkretnych warunków pracy

Wydajność eksploatacyjna :
W = 8 x W_te x S_w
S_w - współczynnik wykorzystania czasu roboczego maszyny w czasie jednej zmiany

Wybór typu koparki :
- ilość robót do wykonania ,
- konstrukcja robót ,
- przewidywalna wydajność pracy ,
- rodzaj gruntu ,
- głębokość wykopów ,
- pojemność i wydajność środków transportu .
Do robót ziemnych liniowych - koparki o mniejszej objętości czerpaka ze względu na konieczność częstej zmiany stanowisk roboczych i przemieszczenia koparki z miejsca na miejsce .
Koncentracja robót - im większe skupienie robót tym cięższa koparka .

Koparki na podwoziu kołowym o pojemności łyżki 0,25 m³ przy budowie lub przebudowie dróg o dużym rozproszeniu robót ziemnych .
Rodzaj gruntu - w gruntach zwięzłych , skalistych , zamarźniętych stosowanie koparek wielonaczyniowych , chwytakowych mija się z celem .
Skrzynia samochodu transportowego powinna być wielokrotnością pojemności czerpaka , najkorzystniej 2 - 4 pojemności łyżki .
Jeśli spodziewamy się w gruncie korzeni , łyżka o pojemności co najmniej 1m³ , aby korzeń wpadł do środka.
W gruntach zmarźniętych , twardych stosuje się koparki jednonaczyniowe o dużych mocach lecz o małych łyżkach .

Spycharki

Budowa :
- ciągnik
- lemiesz
- dodatkowy osprzęt ( zęby zrywarki )

Cykl pracy :
- opuszczanie lemiesza - nacina grunt
- gromadzenie urobku przed lemieszem
- po uformowaniu przed lemieszem wału , lemiesz unosi się do góry
- transport urobku
- opróżnienie lemiesza

- warstwa gruntu pod gąsienicami jest rozdrobniona i zagęszczona

- powrót .

Zwiększenie skuteczności pracy spycharki :
- skrawanie w dół terenu , ze spadkiem
- stosowanie kilku spycharek
- wcześniejsze oczyszczenie terenu

Zgarniarka
Równiarka

Walce

- gładkie ( duże naprężenia , ugniata całą powierzchnią wału )
- kołkowane ( kołki zagłębiają się na ok. 10 - 15 cm w materiał ugniatany )
- gumowane ( guma odkształca się powodując wgniatanie drobniejszej frakcji w grubszą )

Walce ze względu na pracę wału :
- statyczne ,
- dynamiczne :
* wibracyjne ( amplituda mała , częstotliwość duża )

* udarowe ( amplituda duża , częstotliwość mała ).
Walce poruszają się po linii prostej z zakładem 0,2 m .

Podbudowy pod nawierzchnie ulepszone

Podbudowa zgodnie z PN jest to dolna część nawierzchni drogowej służącej do przenoszenia obciążeń od ruchu na podłoże .

* Podbudowy z gruntów stabilizowanych :
- cementem
- wapnem .
* Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie .
* Podbudowy z tłucznia kamiennego .

* Podbudowy z chudego betonu .
* Podbudowy betonowe :
- z betonu cementowego
- z betonu popiołowego .
* Podbudowy bitumiczne :
- z betonu asfaltowego
- z piasku otoczonego asfaltem
- z mieszanki mineralno - cementowo - emulsyjnej .

Definicje

Stabilizacja gruntu cementem - jedna lub dwie warstwy z mieszanki cementowo - gruntowej powstałej w procesie mieszania rozdrobnionego gruntu z odpowiednią ilością cementu i wody oraz zagęszczeniu takiej mieszanki , która po stwardnieniu jest bardziej wytrzymała na obciążenia i działanie czynników atmosferycznych .
Stabilizacja gruntu wapnem - dolna warstwa podbudowy z mieszanki wapienno - gruntowej powstałej w procesie polegającym na rozdrobnieniu i spulchnieniu gruntu , zmieszaniu go z wapnem oraz zagęszczeniu mieszanki przy wilgotności zbliżonej do optymalnej .
Podbudowa z kruszywa stabilizowanego mechanicznie - warstwa lub warstwy konstrukcyjne nawierzchni z zagęszczonego w wilgotności optymalnej kruszywa naturalnego łamanego lub żużla wielkopiecowego o właściwie dobranym uziarnieniu .
Podbudowa z tłucznia kamiennego - jedna lub więcej warstw nośnych z tłucznia i klińca kamiennego .
Podbudowa z chudego betonu - jedna lub dwie warstwy wykonanej z zagęszczonej mieszanki kruszywa mineralnego , cementu w ilości nie przekraczającej 130 kg/m³ i optymalnej ilości wody , które po ukończeniu procesu wiązania osiągają wytrzymałość na ściskanie R_s w granicach 6 - 9 MPa .
Podbudowa z betonu cementowego - warstwa zagęszczonej mieszanki betonowej , która po osiągnięciu wytrzymałości na ściskanie odpowiadającej klasie betonu B 15 , stanowi fragment nośnej części nawierzchni .

Podbudowa z betonu popiołowego - jedna lub dwie ( więcej ) warstw zagęszczonej mieszanki dobranej w optymalnych proporcjach kruszywa , popiołów lotnych z węgla kamiennego i aktywnych popiołów lotnych z węgla brunatnego , wapna lub cementu oraz wody w razie potrzeby również dodatków ulepszających .
Podbudowa z betonu asfaltowego - jedna lub więcej warstw wytworzonej i zagęszczonej na gorąco mieszanki mineralno - asfaltowej spełniającej wymagania wobec betonów asfaltowych .
Podbudowa z piasku otoczonego asfaltem - jedna .......

Stabilizacja gruntów cementem

Podbudowy z gruntów cementowych :
* grunty spoiste przed dodaniem cementu powinny być rozdrobnione tak , aby przez sito 4 mm przechodziło co najmniej 80 % gruntu .
* mieszanie składników może odbywać się w betoniarce lub bezpośrednio na drodze . Czas od momentu dodania cementu do momentu zakończenia i ułożenia nie powinien przekraczać 1h .
* dodatki ulepszające dodaje się przed dozowaniem cementu

Proces technologiczny stabilizacji gruntu cementami :
- rozdrobnienie gruntu
- rozścielenie dodatków ulepszających i wymieszanie ich z gruntem rodzimym
- rozścielanie cementu
- wymieszanie cementu z gruntem na sucho
- zwilżenie optymalnej mieszanki cementowo - gruntowej
- wyprofilowanie mieszanki cementowo - gruntowej
- zagęszczenie mieszanki cem . - gru .
- pielęgnacja wykonanej podbudowy .

Zagęszczenie przeprowadzać sprzętem mechanicznym .

Wskaźnik zagęszczenia mieszanki cementowo - gruntowej nie powinien być mniejszy niż 100 % .

Przed upływem 90 min. od chwili zakończenia zagęszczenia należy przystąpić do pielęgnacji tj. do zabezpieczenia warstwy z gruntu stabilizowanego cementem przed wyparowaniem wody . Do pielęgnacji stosuje się preparaty powłokowe lub folie z tworzyw sztucznych .

Dopuszcza się przysypanie warstwy piaskiem o grubości 5 cm . Piasek potem trzeba usunąć .

Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie .
Wskaźnik zagęszczenia > 1
Minimalna grubość : 10 , 11 , 12.5 cm

Roboty przygotowawcze :
- podłoże niewysadzinowe - spadki poprzeczne jak dla warstwy ścieralnej by podbudowa miała jednakową grubość
- podłoże wysadzinowe - spadek poprzeczny 5 % warstwa , odcinająca lub odsączająca .

Przygotowanie kruszywa :
- zwilżać wodą podczas mieszania , uzupełnić w potrzebny żwir , pospółkę , kruszywo łamane itp. ,
- mieszanie kruszywa ,
- profilowanie równiarką ,
- zagęszczenie walcem .

Historia stosowania lepiszczy bitumicznych

Stary Testament - Arka Noego .
Babilon - pierwsze użycie asfaltu 3800 p.n.e.
Mezopotamia - spajanie bloków kamiennych 3200 p.n.e.
Bliski Wschód - stosowanie asfaltów z Morza Martwego 1000 p.n.e.
M. Polo - opis asfaltów z Baku 1300 n.e.
Europa - opis asfaltów , smoły 1600 n.e.
Francja - Plac Concordo 1835 r.

Asfalty naturalne

U.S.A. - asfalty ponaftowe 1881 r.
Niemcy - nawierzchnie smołowe 1900 r.

1914 r. - Warszawa , Kraków - nawierzchnie asfaltowe .
po 1920 r. - Polska , stosowanie bitumów do izolacji dróg .

Produkcja asfaltów

* destylacja atmosferyczna
* destylacja próżniowa
* trzeci etap :
- destylacja bezpośrednia

Lepiszcza bitumiczne

Asfalty Smoły
drogowy
przemysłowy

Drogowe kompozyty mineralno - asfaltowe do warstw konstrukcyjnych nawierzchni :
* wytworzone na gorąco z zastosowaniem asfaltów drogowych :
- beton asfaltowy ( AS )
- mastyks grysowy ( SMA )

- asfalt lany ( AL )
- asfalt piaskowy ( AP )
- piasek otoczony

* wytworzone na zimno z zastosowaniem emulsji asfaltowych i roztworów gruntujących :
- MMA typ Grare - bituma i inne
- powierzchniowe utrwalanie
- recykling .

Zastosowanie asfaltów przemysłowych w budownictwie :
- lepiki
- lakiery
- papy itp.

---