Generalnie były dwa wykłady nie było mnie na pierwszym, ale z tego co wiem, profesor zalecił przypomnieć sobie wiadomości z I stopnia o drogach. Stąd na końcu zamieściłam jeszcze notatki z zeszłego roku, tylko odnośnie dróg. Jeśli jednak ktoś bardzo lubi inżynierię i chciałby powtórzyć sobie wiadomości o jazach, mostach, ocieplaniu budynków i pracach geotechnicznych czy jak im tam to zawsze może się zgłosić - podeślę całość Druga sprawa - treść wykładów jest napisana słowami Kamińskiego, stąd gdzieniegdzie chaos nie zmieniałam, co by się lepiej czytało ;-) Miłej nauki!

WYKŁADY: INŻYNIERIA LEŚNA II

Wykład I i II 23.02.2012r.; 01.03.2012r.

prof. nadzw. dr hab. inż. Bogusław Kamiński

T: Naprawa (remonty) dróg leśnych

Remont drogi - polega na wykonaniu robót przywracających stan pierwotny drogi, także przy użyciu wyrobów budowlanych innych niż użyte w stanie pierwotnym.

Podział remontów:

1. naprawy (najprostszy)

2. remont cząstkowy

3. remont kapitalny (najpoważniejszy) = modernizacja

Rodzaj remontu zależy od wielkości uszkodzenia:

• poniżej 15% uszkodzeń nawierzchni (sporadyczne wyboje) - naprawa

• powyżej 15% uszkodzeń nawierzchni - remonty:

• cząstkowy (15-30%) - skoleinowanie niegłębokie (nie nastąpiło przerwanie warstwy nośnej)

• kapitalny (>30%) - skoleinowanie głębokie (warstwa nośna została przerwana)

W nadleśnictwach, które mają pieniądze i jest u nich koniunktura na drewno, to drogi są budowane. W innych - kasa przeznaczana jest z reguły na sprawy „ważniejsze”, stąd kondycja dróg pozostawia wiele do życzenia.

Na terenach lasów występują głównie drogi leśne o nawierzchni gruntowej oraz z nawierzchnią żwirową, żużlową i tłuczniową.

NAPRAWA DRÓG GRUNTOWYCH

Naprawa drogi polega na przywróceniu nawierzchni gruntowej prawidłowego profilu poprzecznego i podłużnego, usunięciu nierówności i zapewnieniu właściwego odwodnienia.

• Przed remontem trzeba odprowadzić stagnującą wodę z zagłębień i osuszyć wybój przez przekopanie rowków, wybranie i wyrzucenie plastycznego gruntu.

• Jeśli wyboje i koleiny występują sporadycznie to wyrównuje się z zasady gruntem rodzimym i ubija ręcznie lub mechanicznie; jeśli uszkodzenia zajmują powyżej 15% powierzchni drogi, wówczas profiluje się całą nawierzchnię przy pomocy równiarek. (więcej o wybojach w dalszej części opracowania )

• Remont nawierzchni gruntowej naturalnej wykonać trzeba przy użyciu gruntu rodzimego.

• Remont nawierzchni gruntowej ulepszonej wykonać trzeba takim materiałem, jaki jest w istniejącej nawierzchni.

• Przed profilowaniem należy koniecznie wyczesać wszystkie części drogi zrywakiem i wybrać ręcznie grubsze korzenie i duże kamienie.

• Następnie trzeba nadać nawierzchni spadki poprzeczne, które zależą od rodzaju gruntu - zalecane są od 4% do nawet 18% (dla gruntów spoistych), ale profesor uważa, że to jest za dużo, aby na 1 metrze był spadek 18 cm . Dlatego:

• 4% zalecany dla wszystkich piasków (grube, średnie, drobne i pylaste)

• jeśli pojawiają się w gruncie części pylasto-ilaste -> większy spadek

• 8-10% dla gliny

• 18% zarezerwowane jest dla spadku daszkowego w gruntach zwięzłych, glinach zwięzłych, bo inaczej jest to niebezpieczne ze względu na możliwość poślizgu

Rodzi się pytanie: dlaczego takie duże spadki?!

Ano dlatego, że im większy spadek, tym szybciej nam się teren odwodni

Generalnie im cięższy grunt, tym większy należy stosować spadek poprzeczny i głębszy rów. A skoro o rowach mowa…:

• Zaleca się rowy trójkątne (kiedyś były trapezowe) z uwagi na możliwość wykonania ich mechanicznie równiarką (za jednym zamachem można zrobić rowy i drogę). Głębokość rowu od 0,2 do 0,4 m (im cięższy grunt tym głębszy rów )

• Wszelkiego rodzaju pogrubienia nawierzchni, doziarnienia, wykonuje się metodą powierzchniową, tzn. nakłada się warstwę na górną powierzchnię, miesza się i ewentualnie podwyższa się pobocze (dokopuje się je o to podwyższenie nowej nawierzchni). Z lewej i prawej strony umacniamy pobocze.

Zużycie materiałów na 100 m² przebudowy nawierzchni o grubości 10 cm:

• nawierzchnia żwirowa do naprawy - potrzeba 14 m³ gruntu spoistego

• nawierzchnia tłuczniowa do naprawy - potrzeba 21 m³ gruntu spoistego

Jeżeli naprawy wykonywane materiałem grubym to kolejność jest taka:

1. wyoskardować (oskar - coś w rodzaju kilofa) wyboiny (czyli te wyboje ) i wypełnić to materiałem, z jakiego jest cała nawierzchnia (czyli np. jak z tłucznia, to tłuczniem) na 2/3 głębokości wyboju. Wszystko oczywiście odbywa się w wilgotności optymalnej.

2. pogrubienie nawierzchni twardej (np. tłuczniowej) - zryflować nawierzchnię (ze słownika języka polskiego: ryflować - obrabiać powierzchnię przedmiotów tak, aby nadać im szorstkość)

REMONT SPORADYCZNYCH WYBOJÓW (albo wyboi, jak kto woli )

Jak już wcześniej wspomniano, remont stosuje się wtedy, gdy powierzchnia wybojów i kolein nie przekracza 15% powierzchni ogólnej nawierzchni dróg gruntowych naturalnych, ulepszonych mieszanką piaszczysto-gliniastą, żwirem lub żużlem paleniskowym.

Remont polega na:

• wykonaniu rowka odwadniającego i wyrzuceniu ewentualnego błota

• lekkim wzruszeniu wyboju

• wypełnieniu wybojów i rowka gruntem miejscowym lub materiałem takim, jaki jest w nawierzchni; czyli:

• gdy jest podłoże wysadzinowe - nie wypełniamy wybojów materiałem przepuszczalnym (np. żwirem, tłuczniem), bo to nic nie da. Podłoże wysadzinowe wypełniamy wysadzinowym!

• gdy jest podłoże lekkie piaskowe - również nie wypełniamy wybojów gruntem wysadzinowym, bo wykruszy się!

ZASADA! „podobne `leczymy' podobnym”

• ubiciu ubijakiem naprawionych miejsc z ewentualnym polewaniem wodą w celu zagęszczenia materiału przy wilgotności optymalnej

WYRÓWNANIE KOLEIN I WYBOI NA DROGACH GRUNTOWYCH PROFILOWANYCH ORAZ NA DROCHACH O NAWIERZCHNI ŻWIROWEJ

Wyrównanie kolei i wybojów polega na:

• spulchnieniu, równaniu i profilowaniu drogi przy użyciu sprzętu mechanicznego

• robotach ręcznych uzupełniających

• zwilżeniu wodą w miarę potrzeby

• zagęszczeniu drogi walcem (do 6 ton, najlepiej ogumiony)

• jeżeli nasza wyrwa ma głębokość 4 cm to dosypujemy 4 cm + 1 cm dodatkowo (zagęszczenie); gdy 8 cm to 8 cm + 2 cm (naddatek na zagęszczenie)

PRZYCZYNY USZKODZEŃ NA DROGACH LEŚNYCH:

1. niezależne od użytkownika drogi:

• wbudowanie nieodpowiednich materiałów w warstwę konstrukcyjną

• zbyt wysoki poziom wody gruntowej (płycej niż 1,2 m)

• brak odprowadzenia wody z podłoża wątpliwego lub wysadzinowego

• brak warstwy odsączającej w gruntach wątpliwych lub wysadzinowych

• wykonanie nawierzchni o zbyt małej grubości

2. zależne od użytkownika drogi:

• użytkowanie drogi w czasie, gdy nawierzchnia jest w stanie plastycznym (po długich opadach)

• prowadzenie zrywki po nawierzchni i poboczach (szczególnie wleczonej)

• brak robót konserwacyjnych (oczyszczenie nawierzchni z odpadów drewna i kory, zamulone rowy, sączki, przepusty, zawyżone pobocza)

T: Wpływ nawierzchni na środowisko gruntowo-wodne (pokrótce)

Droga o nawierzchni wykonanej z żużla wielkopiecowego granulowego ma największą zawartość Mn, Pb i Fe (żelazo nie jest szkodliwe dla roślinności w dużych ilościach). Przy budowie drogi żużlem obowiązkowe jest przeprowadzenie badań na metale ciężkie.

Odpady z górnictwa węgla brunatnego:

1. łupki przywęglowe nieprzepalone - koloru czerń słoniowy :D (czyli szary); charakteryzują się gruboziarnistym uziarnieniem i różnym stopniem podatności na rozkruszenie w warunkach działania wody i mrozu. W łupkach surowych występuje węgiel (w ilościach dochodzących nawet do 30%). Wykorzystanie takich surowych nieprzetworzonych odpadów gruboziarnistych w robotach ziemnych jest znacznie utrudnione, ponieważ materiał ten bez wypełnienia przestrzeni międzyziarnowych jest niestabilny oraz podatny na możliwość samozapalenia zawartych w nim okruchów węgla. Surowy łupek nie ma wartości energetycznej.

Łupki przywęglowe są przeważnie zwałowane na składowiskach wspólnie z innymi odpadami górniczymi. Postępujący z upływem czasu proces fizycznego wietrzenia grubookruchowego materiału skalnego zgromadzonego na składowisku powoduje jego rozdrobnienie i zawilgocenie. Dochodzący do tego nacisk wierzchniej warstwy powoduje samozapłon (właśnie przez ten węgiel, który dodatkowo dostaje się z łupkami na hałdę). Jak ten łupek zacznie się żarzyć - trwa to kilka lat. Wraz z czasem rośnie wartość techniczna tego łupka, ponieważ wypalony jest: bezpieczniejszy, niepęczniejący i bardziej odporny na skruszenie.

2. łupki przywęglowe przepalone - koloru czerwonego; stanowią właśnie materiał uzyskany w wyniku przeobrażenia zachodzącego podczas procesu przepalania hałdy. Dobrze przepalony łupek jest materiałem stosunkowo lekkim i wystarczająco odpornym na działanie wody i mrozu, co jest szczególnie ważne przy formowaniu nasypów na gruntach małonośnych, podmokłych lub budowy nasypów i warstw ochronnych narażonych na przemarzanie.

I teraz tak- tego materiału poniżej właściwie nie powinno być na egzaminie (tak mówił profesor), ale wiadomo, że człowiek starszy ma różne kaprysy, więc jakby mu się nagle zdanie zmieniło to tych kilka słów o gospodarce na składowisku można napisać .

T: Gospodarka na składowisku („legenda taka tam ”)

Kraje ubogie: ponad 400 kg odpadów

My: 280 kg odpadów

Materiały organiczne - ciężkie odpady

Im bogatsze państwo tym mniej odpadów - są one lekkie, powstaje papier

Jest zakaz lokalizacji składowisk odpadów na terenach zalewowych.

Wysypiska są uciążliwe i szkodliwe dla środowiska. Odpady wydzielają gaz palny (40% metanu, dużo CO₂) - 1 t odpadu podczas całego swego rozkładu daje 250 m³ gazu. W ciągu roku 1 ha wysypiska daje 3000 l odcieków (nawalne deszcze przepłukują te odpady, stąd odcieki). Są one groźne dla środowiska gruntowo-wodnego, natomiast gaz - dla otoczenia. Gaz osadza się w piwnicach i „dziadek wchodzi z papierosem i BĘC! babci nie ma :D”.

Najbezpieczniej jest zakładać wysypiska na gruntach nieprzepuszczalnych (iły, gliny ciężkie), natomiast składowiska na gruntach przepuszczalnych są bardzo niebezpieczne!

W Niemczech jak robią składowiska na gruncie przepuszczalnym to system jest taki, że mamy takie warstwy. Pierw na tym gruncie są 3 warstwy 25-cm splastyfikowanej (cokolwiek to znaczy) gliny. Następnie na to idzie geowłóknina, na geowłókninę piasek, a na piasek żwir. Wyrównuje się ładnie to wszystko („maszyna na składowisku i dźwięk jest taki TUUUT i taki tego” ) i dopiero później wywala się na to śmieci. Wszystko w celu zabezpieczenia, żeby te odpady nam nie spłynęły do gruntu przepuszczalnego i nie zanieczyściły środowiska gruntowo-wodnego. Kuniec

A teraz powtórka z V semestru - rok 2010/2011

ROBOTY ZIEMNE.

Jeżeli teren jest bardzo pochylony w kierunku poprzecznym, a spadki nierównomierne, konieczne jest sporządzenie przekrojów poprzecznych. Przekrój poprzeczny to płaszczyzna przecięcia się terenu z prostopadłą do płaszczyzny przekroju podłużnego. Zasadniczo rozróżnia się trzy typy przekrojów poprzecznych: nasypy, wykopy i przekroje mieszane. Najczęściej wykreślamy je w skali 1:100 w poziomie i w pionie, tzn. bez „skażenia”.

1. Wyznaczanie nasypów- kontur nasypu należy wyznaczać z zapasem ze względu na spulchnienie gruntu, które znika po pewnym czasie pod wpływem czynników atmosferycznych, własnego ciężaru, ruchu, itp. Dosypywanie i uzupełnianie nasypów jest niepożądane, gdyż warstwy ziemi świeżej i dosypanej wiążą się słabo i mają tendencje do przesuwu. Czynności wyznaczania konturu nasypu:

1. odmierzamy od osi drogi (kołek O) odległości w prawo i w lewo

2. wyznaczamy ślad skarpy nasypu kołkami w punkcie C

3. odmierzamy łatą odległości poziome do punktu D i wbijamy kołki pionowe AD

4. na kołkach pionowych AD odmierzamy łatą projektowane wysokości h

5. przybijamy ukośne łaty AC

2. Wyznaczanie wykopów- kontur wykopu przeprowadza się podobnie jak nasypu:

1. wyznaczamy ślady skarp, oznaczając je na gruncie kołkami A i B

2. do kołka przystawia się łatę ukośnie i przybija ją do kołka pionowego

Na drogi budowane na nasypach lub w wykopach najbardziej destrukcyjnie wpływają wody atmosferyczne i gruntowe. Dlatego też jedną z pierwszych czynności zabezpieczających drogi powinno być:

• jak najszybsze i dokładne odprowadzenie wód powierzchniowych spływających po powierzchni budowli ziemnych

• usuwanie wód zaskórnych, kiedy ich nadmiar jest szkodliwy

Mechanizm uszkodzenia drogi wynikający z nieprawidłowego odwodnienia gruntów wysadzinowych:

Grunty wysadzinowe- czyli pyły, gliny, iły; mają wysoką podsiąkliwość, wobec czego mogą się podnosić nawet o 20cm. Są bardzo niebezpieczne, jeśli stanowią podłoże dla dróg. W wyniku działania ujemnych temperatur, uwięziona w gruntach wysadzinowych woda zamarza tworząc soczewki lodowe wywołujące wysadziny- np. objawiające się uniesieniem gruntu. Wiosną soczewki rozmarzają od góry, a grunt traci nośność- wówczas występują przełomy i klawiszowanie nawierzchni.

ROBOTY ODWADNIAJĄCE.

Woda działa bardzo szkodliwie na drogę, dlatego odwodnienie dróg należy do najważniejszych spraw przy ich budowie i utrzymaniu. Wody działające na drogę występują w formie opadów, wód podziemnych, wód powierzchniowych, stojących i płynących; w każdym przypadku wymagamy jak najszybszego odprowadzenia wód i zabezpieczenia drogi przed ich niszczącym działaniem.

Odwodnienie dróg dzielimy na:

1. powierzchniowe- uzyskujemy je przez nadanie drodze odpowiednich spadków podłużnych i poprzecznych (jezdni: 4%, pobocza 5%) oraz przez rowy otwarte. Zadaniem rowów drogowych jest odprowadzenie wód spływających z nawierzchni, skarp i przyległego terenu poza pas drogowy. W zależności od położenia, rowy drogowe dzieli się na:

• rowy przydrożne- położone wzdłuż korpusu drogowego, przejmujące wodę z korony drogi, skarp i przyległego terenu

• rowy stokowe- zbierają wodę ze stoków powyżej pasa drogowego

• rowy odprowadzające- odprowadzają wodę z rowów przydrożnych poza pas drogowy

Spadki jezdni i poboczy stosujemy wg zasady: im bardziej szorstka i nierówna powierzchnia, tym większy powinien być spadek poprzeczny.

Przekroje poprzeczne rowów odwadniających (zalecanych na drogach leśnych) mogą być:

1. trójkątne 2) trapezowe

Rowy trójkątne przepuszczają te same ilości wody przy mniejszych szybkościach niż rowy trapezowe o tych samych głębokościach. Rowy trójkątne dają poza tym większe korzyści, gdyż:

- są bezpieczniejsze ze względna wymulanie, kiedy szybkość wody jest zbyt wielka

- mogą być wykonywane za pomocą specjalnych maszyn, jak spycharki i równiarki

1. wgłębne- ma zadanie odprowadzania wody z korpusu drogowego oraz niedopuszczenia wód podsiąkających z dołu i z boków korpusu drogi. Stosowane jest TYLKO na gruntach wysadzinowych (pyły, gliny, gliny zwięzłe, iły) w celu uniknięcia przełomów i klawiszowania. Grunty te są przyczyną największych uszkodzeń nawierzchni zimą i wczesną wiosną. Do budowy wykorzystujemy:

• warstwę odsączającą- grubości 15-30cm (w zależności od jakości podłoża oraz obciążenia nawierzchni); znajduje się pod jezdnią i pod poboczami. Składa się z gruntów niewysadzinowych, przepuszczalnych (piasek gruby i średni, pospółka, żwir). Zapewnia przepuszczenie i odprowadzenie (w kierunku poziomym do wylotu) napływających wód powierzchniowych.

Warstwa odsączająca może być ułożona pod całą koroną drogi, wówczas najlepiej spełnia swoje zadanie. Może być również ułożona pod samą nawierzchnią, wówczas odprowadzanie wody do rowów następuje przez sączki poprzeczne.

• sączki- znajdują się pod poboczem, 20cm nad dnem rowu. Zbudowane są z gruboziarnistego materiału (np. żwiru), ułożone co 4-6m. Spadek sączka z warstwy odsączającej: 12%. Sączki mogą być poprzeczne (odprowadzają wodę z warstw nawierzchni drogowej) oraz podłużne (odprowadzają wodę z podłoża gruntowego drogi).

• drenaż- gdy ww. sposoby odwodnienia drogi są niewystarczające; materiałem drenującym mogą być rurki ceramiczne lub różnego rodzaju materiał przepuszczalny.

Studnia chłonna- przebijanie warstw nieprzepuszczalnych (gliny, gliny zwięzłe, iły) aż do warstwy przepuszczalnej, zanurzanie kręgów betonowych i wpuszczanie w nie filtrów odwrotnych (grube na spód, coraz drobniejsze na górę). Stosowana w przypadku, gdy nie ma gdzie odprowadzić wody.

Po odwodnieniu stosuje się umocnienie skarp (w celu zabezpieczenia przed erozją):

1. Obsiew mieszanką traw- zagęszczoną skarpę pokrywamy najpierw warstwą humusową (5-8 cm), aby mogła na niej rosnąć trawa. Stosuje się trawy z silnym systemem korzeniowym, o niewielkim przyroście. Mieszanki traw powinny charakteryzować się wysoką odpornością na suszę, mróz, zaleganie okrywy śnieżnej, zasolenie oraz powinny stale stabilizować grunt (szybkie wschody i duża żywotność). Wysiew nasion jest zwieńczeniem kosztownych prac ziemnych.

2. Darniowanie- układanie na dokładnie wyrównanej powierzchni skarp wycinków darni w taki sposób, aby trwale związały się z podłożem systemem korzeniowym. Wycięte kostki trawy (30x40cm) wraz z korzeniami palikujemy dwoma kołkami. Ten sposób umacniania skarp wykonuje się wczesną wiosną oraz we wrześniu. Darniowanie zabezpiecza skarpy przed erozją.

1. darniowanie w kratę- wykonuje się na wysokich nasypach (pow. 3,5m) pasami nachylonymi do podstawy skarpy pod kątem 45st, krzyżującymi się w taki sposób, aby tworzyły nie pokryte darniną kwadraty. Ułożone w kratę płaty darniny należy uklepać ubijakiem i przybić do podłoża szpilkami.

2. darniowanie rębem (dachówkowym lub prostopadłym)- na skarpach z wodą bieżącą

3. Płotki faszynowe- wykonywane z naturalnych materiałów martwych (np. paliki drewniane) oraz z żywych pędów roślin (np. wierzby, wiklina). Stosowane są przy wodach płynących, a ich zadaniem jest zwolnienie przepływu wody i odkładanie materiału niesionego przez wodę.

4. Obrukowanie- obkładanie kamieniami na podkładzie, stosowane w górach

1. obrukowanie z narzutem kamiennym- na bystrych rzekach z dużą energią

2. obrukowanie na podkładzie piaszczystym

BUDOWA DRÓG LEŚNYCH I RÓŻNE TYPY NAWIERZCHNI.

Droga leśna- wydzielony pas terenu, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów oraz ruchu pieszych, wraz z leżącymi w ciągu drogi mijankami, składnicami przyzrębowymi oraz technicznymi urządzeniami służącymi organizacji i zabezpieczenia ruchu oraz technologii prac leśnych- niebędąca drogą publiczną. Drogami leśnymi zarządzają nadleśnictwa lub inne jednostki organizacyjne LP zajmujące się budową, modernizacją, ochroną i utrzymaniem dróg leśnych.

Nawierzchnia- warstwa lub zespół warstw ułożonych w obrębie jezdni (często w korycie ziemnym) w celu zapewnienia pojazdom dogodnych warunków ruchu. W przekroju poprzecznym nawierzchni wyróżnia się następujące zasadnicze warstwy:

1. warstwa ścieralna- wierzchnia warstwa nawierzchni poddana bezpośredniemu oddziaływaniu ruchu i czynników atmosferycznych

2. podbudowa- dolna część nawierzchni służąca do przenoszenia obciążeń ruchu na podłoże

3. podłoże drogowe:

1. ulepszone- wierzchnia warstwa podłoża wykonana z gruntu lub materiału spełniającego wymagania dotyczące podłoża niewysadzinowego

2. naturalne- grunt rodzimy lub nasypowy leżący pod nawierzchnią do głębokości przemarzania

Podstawowe rodzaje nawierzchni drogowych:

1. Gruntowa nieulepszona- wykonana z gruntu rodzimego o odporności na działanie ruchu ograniczonej właściwościami gruntu i przez wpływy atmosferyczne

2. Gruntowa ulepszona- wykonana z gruntu ulepszonego mechanicznie lub chemicznie. Możemy je wykonać sposobem powierzchniowym, korytowym i półkortowym. Wzmocnienie gruntu dają również mieszanki optymalne

3. Twarda nieulepszona- odporna na działanie ruchu i wpływów atmosferycznych, nieprzystosowana do szybkiego ruchu samochodowego (np. nawierzchnie tłuczniowe, żużlowe, żwirowe)

4. Twarda ulepszona- odporna na działanie ruchu i czynników atmosferycznych, z warstwą ścieralną przystosowaną do szybkiego ruchu samochodowego (np. nawierzchnie betonowe, kostkowe)

Wg sposobu wykonania konstrukcji nawierzchni wyróżnia się:

1. Drogi gruntowe- stanowią obecnie ok. 80% wszystkich dróg leśnych:

1. naturalne- o wydzielonym dla ruchu pasie bez robót ulepszających ich stan techniczny. W przeważającej liczbie nadają się do użytku tylko w czasie suchym i pogodnym.

2. profilowane (nieulepszone)- o odpowiednim przekroju podłużnym i poprzecznym, zapewniającym prawidłowe odwodnienie korpusu drogowego. Budowane z zastosowaniem równiarki lub spychacza (gorsze rozwiązanie).

3. ulepszone- stabilizowane mechanicznie i/lub chemicznie z gruntu rodzimego (in-situ) lub dowiezionego (ex-situ) z jednoczesnym wykonaniem profilu podłużnego i poprzecznego

1. Drogi o nawierzchni twardej:

1. twarde nieulepszone- bruk, tłuczeń, żużel, żwir

2. twarde ulepszone- beton, kostka, bitum

STABILIZACJA GRUNTU (= ULEPSZANIE)

1. Stabilizacja mechaniczna- najprymitywniejszy rodzaj stabilizacji polegający na nadaniu spadków i zagęszczeniu powierzchni przez zastosowanie równiarki i walca. Na 2-3 dni przed zastosowaniem równiarki osusza się powierzchnię przez wykonanie rowków odwadniających i odprowadza wodę. Praca równiarki: ścina górną część i zasypuje. Zastosowanie obu maszyn wydłuża czas, w którym możemy cieszyć się dobrą drogą. Przynosi to lepsze efekty niż wykorzystanie tylko równiarki.

2. Stabilizacja fizykochemiczna- proces technologiczny polegający na odpowiednim zagęszczeniu w optymalnej wilgotności kruszywa o właściwie dobranym uziarnieniu (mieszanka optymalna; czyli jest to mieszanka, która się dobrze zagęszcza). Trzeba dostarczyć materiał dobrze się zagęszczający w miejsca, gdzie jest grunt, który się nie zagęszcza (np. piasek drobny, piasek pylasty). Proporcje i rodzaj gruntu dobieramy na podstawie trójkąta Fereta. Dodatek innego gruntu zmienia strukturę uziarnienia, a tym samym ma wpływ na właściwości fizyczne i mechaniczne, które mogą być znacznie lepsze od pierwotnych właściwości każdego z gruntów. Im grunt bardziej zwięzły, tym większe pochylenie musi być: 5-6% na piaskach, 8-12% na glinach.

3. Stabilizacja przy pomocy środków wiążących:

1. Stabilizacja cementem- polega na zmieszaniu rozdrobnionego gruntu z optymalną ilością cementu i wody oraz zagęszczeniu takiej mieszanki, której wytrzymałość na ściskanie po 7 i 28 dniach mieści się w wyznaczonych normowo granicach. Cementem stabilizujemy gł. grunty piaszczyste, sypkie, niespoiste. Istotne jest bardzo drobne rozdrobnienie i wymieszanie gruntu z cementem tak, aby nie związane z cementem cząstki gruntu nie stanowiły bryłek rozsadzających cementogrunt w przypadku zamoczenia lub zamrożenia. Wg normy zawartość cementu powinna wahać się w granicach 6-12% wagowo liczonych w stosunku do masy suchego gruntu, zależnie m.in. od rodzaju i uziarnienia gruntu.

Fazy wykonywania stabilizacji gruntu cementem bezpośrednio na drodze:

• Faza 1- na przygotowane podłoże (wyrównane i spulchniane) wjeżdża sprzęt rozkładający cement, a następnie gruntomieszarki mieszające cement z gruntem

• Faza 2- po wymieszaniu cementu z gruntem następuje dozowanie wody i powtórne mieszanie. Po wymieszaniu rozpoczyna się zagęszczanie walcami. Zagęszczenie powinno nastąpić zanim rozpocznie się proces wiązania cementu

• Faza 3- po lekkim zwilżeniu wodą i spulchnieniu w koronie drogi nadaje się ostateczny profil (spadki, itd.) oraz ostatecznie zagęszcza

Prawidłowe zagęszczanie gruntu oraz wykonanej stabilizacji wymaga osiągnięcia tzw. wilgotności optymalnej. Także po wykonaniu stabilizacja wymaga odpowiedniej pielęgnacji, np. przez zraszanie wodą.

Zaletą stabilizacji cementem jest jego duża nośność, odporność na przełomy i wysadziny oraz mniejsze koszty niż np. w przypadku tłucznia.

Wady to duże zapotrzebowanie cementu, konieczność zamykania ruchu i szybkiego przykrywania podbudowy.

2. Stabilizacja wapnem- stosowana dla gruntów spoistych, łącznie z bardzo spoistymi iłami, żwirami gliniastymi i pospółkami gliniastymi. Zawiera do 10% związków organicznych i humusu. Może stanowić podbudowę pod nawierzchnie żwirowe, żużlowe, tłuczniowe; ponadto może pełnić rolę umocnienia podłoża drogowego. Jest warstwą nośną dróg o małym ruchu.

3. Stabilizacja popiołami lotnymi- ze względów ekonomicznych jest to bardzo korzystna metoda stabilizacji na drogach leśnych. Istotną cechą popiołów jest ich aktywność, zależna gł. od zawartości CaO. W zasadzie powinny być stosowane tylko aktywne popioły z węgla brunatnego. Lepszy efekt osiąga się stabilizacją gruntów spoistych niż sypkich. Nie stwierdzono dotychczas żadnego niekorzystnego wpływu na środowisko leśne zabiegów stabilizacyjnych gruntów popiołami lotnymi. Są rzadko stosowane ze względu na ich niedobór.

4. Stabilizacja żywicami- nie ma zbyt dużego zastosowania, ponieważ jest to droga metoda, ale za to szybka i skuteczna. Stosowane są głównie żywice syntetyczne.

5. Stabilizacja bitumami- polega na zastosowaniu bitumu rozpuszczonego w rozpuszczalnikach szybkoschnących. Proces stabilizacji podobny jest do stabilizacji cementem i obejmuje takie fazy jak: rozdrobnienie gruntu, wymieszanie z odpowiednią ilością wody i bitumu oraz zagęszczenie. Stosowana jako podbudowa pod nawierzchnie dla średniego ruchu. Zalety: dla wszystkich gruntów, które po zastosowaniu będą niewrażliwe na działanie wody i mrozu (grunty niespoiste- nadanie spójności, grunty spoiste- zabezpieczenie przed nasiąkliwością); może być jakiś czas bez przykrycia i do bezpośredniego wykorzystania po wykonaniu. Wady: duże zużycie lepiszcza, wymaga specjalnych mieszarek.

AUG- asfalt upłynniony gruntowy- jego rozpuszczalnikiem były benzyny; słaba nawierzchnia asfaltowa po wymieszaniu jej z gruntem; obecnie nieużywana

6. Stabilizacja termiczna- wykorzystywana jest skrajna temperatura niska lub wysoka

Stabilizacja służy do:

• wzmocnienia podłoża (zostaje przykryte nawierzchnią)

• jako nawierzchnia (którą trzeba przykryć dywanikiem bitumicznym)

NAWIERZCHNIE TWARDE

1. Nawierzchnie kamienne.

Ciekawostka dla urozmaicenia nauki : Via Appia- najstarsza droga rzymska, długości ok. 200km, budowana na błotach pontyjskich, która już na przełomie III i II w. p.n.e. uzyskała twardą nawierzchnię z bazaltowych płyt. Grubość nawierzchni wynosi 90cm (czyli więcej niż nasze dzisiejsze autostrady…)

1. nawierzchnie tłuczniowe- należą do nawierzchni twardych nieulepszonych. Są głównym rodzajem stosowanych obecnie twardych nawierzchni (gdyż są stosunkowo tańsze od innych rodzajów nawierzchni), jednakże stały wzrost mechanizacji transportu leśnego powoduje również konieczność utrwalania nawierzchni tłuczniowych dodatkowymi materiałami (bitum, cement); wymagają one stałych i systematycznych remontów, a ponieważ przy naszych trudnościach finansowych nie można tych warunków spełnić, stan tłuczniówek jest przeważnie opłakany. Nawierzchnie tłuczniowe wykonywane są w 2 odmianach:

• z podkładem kamiennym (Tresagueta)- dno koryta drogowego wypełnia się dużymi kamieniami, ostrymi krawędziami do góry. Następnie zasypuje się to tłuczniem i drobnym grysem, po czym zalewa asfaltem

• bez podkładu kamiennego (Mac Adama)- układa się kolejno warstwy o różnym uziarnieniu, poczynając od grubszego tłucznia na dole do drobnego grysu u góry

Ponieważ nawierzchnie tłuczniowe, ze względu na obciążenie ładunkiem, jak i natężenie ruchem, szybko niszczeją, wskazane jest stosować, zwłaszcza przy cięższym ruchu, bitumowanie powierzchniowe lub wgłębne; tworzy ono tzw. dywanik bitumiczny, chroniący przed szybkim ścieraniem się nawierzchni.

Do ułożenia dywanika potrzebne są dwa zasadnicze składniki: agregat mineralny (w postaci tzw. grysów, żwiru, piasku) oraz lepiszcze bitumiczne (asfalty i smoły).

1. nawierzchnie brukowe- nawierzchnia wykonana z oddzielnych, niedużych elementów rozmaitego kształtu i wymiarów, układanych na różnym podłożu (żwir lub piasek). Kamień polny brukuje się na podsypce stanowiącej jednocześnie warstwę odsączającą.

3. nawierzchnia z niesortu tłuczniowego- różnej wielkości kamienie wrzucane w koryto, tworzące warstwę o grubości 40cm

1. Nawierzchnie z geotekstyliów.

Geotekstylia to tkaniny polipropylenowe z płaskich tasiemek, posiadające szeroki zakres zastosowania w budownictwie dróg leśnych, co jest możliwe dzięki różnorodności funkcji, jakie spełnia ten materiał przejmując rolę:

• wzmocnienia górnych warstw nośnych podatnej nawierzchni drogi gruntowej oraz jej podbudowy

• filtracji wód powierzchniowych i gruntowych z równoczesnym poprzecznym oraz wzdłużnym ich odprowadzeniem poza obręb jezdni drenażem wgłębnym

• zbrojenia ośrodka gruntowego w warunkach utraty stateczności drogowych budowli ziemnych

• separacji warstw nawierzchni i podłoża gruntowego

• drenażu powierzchniowego i wgłębnego przyspieszającego stabilność poboczy

• poduszki wzmacniającej lokalnie słabonośne podłoże

• uszczelnienia skarp podtopionych budowli w warunkach erozji wodnej

• izolacji powierzchniowej skarp zagrożonych utratą stateczności

Właściwości geotekstylii:

• nie ulegają biodegradacji

• odporne na grunty środowiskowe (m.in. grunty organiczne, cement)

• nieszkodliwe dla ludzi i zwierząt

Do budowy i umacniania nawierzchni wykorzystywane są:

1. Geowłókniny- płaskie geosyntetyki, wykonane z włókien polimerowych, połączone mechanicznie lub termicznie. Pełnią trzy bardzo ważne funkcje:

1. Funkcja separacyjna- stanowią barierę między podłożem a warstwą podbudowy, w celu utrzymania nośności. Wykonuje się z nich warstwy rozdzielające między gruntami lub kruszywami o różnym uziarnieniu oraz warstwy podkładowe utrzymujące grunt m.in. pod geokratami.

[Kładzie się geowłókninę na powierzchni, sypie na nią warstwę, na nią znowu kładzie się geowłókninę. Potem zawijamy i tworzy się w ten sposób mata gruntowa z geowłókniną. Dzięki niej nacisk rozkłada się na całą powierzchnię.]

2. Funkcja wzmacniająca- przenoszenie dużych sił rozciągających przy małym wydłużeniu

3. Funkcja odwadniająca- zatrzymanie cząstek stałych przy jednoczesnym swobodnym przepływie wody między dwiema różnymi warstwami gruntów (przepuszcza wodę, ale nie pozwala wypłukać najdrobniejszych frakcji)

Tiksotropia- zjawisko powodujące uruchomienie najdrobniejszych cząstek w gruncie przez wodę.

Na skutek drobnych wstrząsów części ilasto- pylaste dostają się do wody i one razem z tą wodą transportowane są do góry. Łączą się z warstwą odsączającą, następuje wydzielanie tych cząstek z warstwy odsączającej, która traci w ten sposób swoje właściwości i staje się warstwą nieodsączającą (została zalepiona iłami i pyłami).

Geowłóknina umieszczona między gruntem, a warstwą odsączającą separuje te warstwy od siebie- chroni warstwę odsączającą. Warstwa ta będzie dzięki temu czysta przez długie lata (długa żywotność).

1. Geokraty- przestrzenne geosyntetyki zbudowane z szeregu komórek, które po ułożeniu w miejscu wbudowania przypominają swoim wyglądem plaster miodu. Wytwarzane są z bardzo odpornego tworzywa sztucznego (HDPE). Podstawowym elementem geokraty są komórki łączone w większe sekcje za pomocą zgrzewów ultradźwiękowych. W zależności od potrzeb stosuje się różne wielkości i wysokości komórek (z reguły mają 5-20cm, dla dróg leśnych stosuje się komórki o wys. 10cm). Podstawowe funkcje geokraty:

• wzmacnianie słabych podłoży gruntowych

• wzmocnienie nawierzchni (ochrona przed dużymi obciążeniami zewnętrznymi)

• zbrojenie skarp i zboczy (przy ułożeniu geokraty nawet na bardzo stromym zboczu lub skarpie i wypełnieniu jej materiałem przepuszczalnym powoduje, że zwiększa się odporność zbocza na erozję powierzchniową i przy zachowaniu odpowiedniej wilgotności w komórkach siatki pozwala na rozwój różnego rodzaju roślinności, co daje estetyczny wygląd końcowy wykonanych prac ziemnych).

• zapobieganie erozji gruntu

NAWIERZCHNIE Z GEOKRATY NA GEOWŁÓKNINIE.

Jest to najbardziej mobilna nawierzchnia (można ją stosować na różnych drogach, nadaje się nawet na powierzchnie bagienne). Zasady wykonania:

1. Najpierw wykonuje się koryto, na dnie którego umieszcza się geowłókninę.

2. Na geowłókninę kładzie się geokratę i się ją palikuje.

3. Komórki geokraty wypełnia się określonym materiałem- musi to być grunt dobrze zagęszczający (!)- najlepiej pospółka, ewentualnie piasek gruby.

4. Należy pamiętać, aby zasypywać z nadkładem (po zagęszczeniu min. połowa wysokości geokraty, czyli np. wys. jest 10cm to nadkład pospółki powinien być 5cm).

5. Następnie rozprowadzamy materiał- wchodzi maszyna, która spycha to i się wycofuje. (to jest dokładne zacytowanie Kamińskiego, na końcu było jeszcze „i ten tego” )

6. Zagęszczamy.

Właściwie dobrane wypełnienie oraz zagęszczenie pozwala na uzyskanie optymalnych własności konstrukcji w stosunku do potrzeb.

Uzyskana konstrukcja stanowi formę zazbrojenia powierzchni gruntu rodzimego o zwiększonej nośności i odporności na deformację.

1. Geomembrany- lite warstwy, nieprzepuszczalne dla wody

1. Nawierzchnie z faszyny.

Faszyna- powiązane ze sobą cienkie gałęzie wiklinowe (najlepiej) lub innych drzew czy krzewów, o długości min. 2m.

Do umocnienia faszyną nadają się grunty błotniaste osuszone, torfy oraz grunty gliniaste. Wykonanie dróg faszynowych jest bardzo pracochłonne:

• najprostszy sposób umocnienia polega na luźnym układaniu pęczków faszyny w poprzek drogi grubszymi końcami na zewnątrz (warstwa 25-30cm) i przysypywaniu ich piaskiem, pospółką lub żużlem paleniskowym. Zagęszczamy.

• na torfach o miąższości pow. 1m dodatkowo stosuje się legary (elementy wzmacniające z kiszek faszynowych, rozłożone co 1m)

• przy silniejszym natężeniu ruchu układa się faszynę w dwóch warstwach, przy czym obydwie warstwy mogą być układane bezpośrednio lub izolowane warstwą piasku/gruntu

1. Nawierzchnie z żerdzi dębowych.

W wypadku lżejszego ruchu, niedługiego okresu eksploatacji oraz gruntu rodzaju sypkiego piasku układamy nawierzchnie z żerdzi o długości co najmniej 3m (jezdnia jednopasmowa) lub 6m (jezdnia dwupasmowa). Żerdzie układa się przeważnie na legarach w odstępach ok. 1m. Po brzegach ustawia się krawężniki. Jezdnię zasypuje się piaskiem lub gruntem z terenów położonych wzdłuż drogi.

BADANIA POWYKONAWCZE.

Do badań powykonawczych należy ocena łuków, równości nawierzchni oraz parametrów szerokości nawierzchni i pobocza, a także ocena nośności nawierzchni.

Grubość nawierzchni zależy od:

• rodzaju podłoża (im słabsze tym grubsza nawierzchnia)

• rodzaju konstrukcji nawierzchni

Jak możemy ocenić nośność podłoża?

- Należy wykonać badanie przy pomocy płyty VSS, w którym określa się moduł odkształcenia.

Urządzenie zbudowane jest z dwóch zasadniczych elementów:

• płyta obciążająca o określonej średnicy: 16cm do badania podłoża i warstw konstrukcji nawierzchni (płyta 200cm²); 30cm do badania modułu odkształcenia na skończonej powierzchni (płyta 700cm²). Układana jest na wyrównane podłoże

• podnośnik olejowy, którym podnosimy pojazd ciężarowy wywierający nacisk na nasze podłoże

Wyliczamy moduł odkształcenia- iloczyn stosunku przyrostu obciążenia jednostkowego ∆p do przyrostu odkształcenia ∆S, przez średnicę płytki obciążającej D (16cm lub 30cm):

M_E = (∆p/∆S) * D [MPa]

Kryteria dostatecznej nośności dla podłoża:

• > 15 MPa - nieodpowiednie podłoże

• 15-40 MPa - ulepszone podłoże, które można stabilizować, np. dodać cement

Kryteria dostatecznej nośności nawierzchni w najniekorzystniejszych warunkach:

• 100-130 MPa - drogi leśne - ruch lekki

• 130-200 MPa - drogi publiczne - ruch średni

• 200-300 MPa - drogi wojewódzkie - ruch ciężki

• pow. 400 MPa - drogi ekspresowe, autostrady - ruch bardzo ciężki

1

---