monter budownictwa wodnego 712[03] o1 02 u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9933

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Marzena Rozborska

Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu
budownictwa wodnego 712[03].O1.02

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Piotr Miłosz
mgr inż. Lucja Zegadło

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Marzena Rozborska

Konsultacja:
mgr inż. Krzysztof Wojewoda

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 712[03].O1.02
,,Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu budownictwa wodnego’’ zawartego
w modułowym programie nauczania dla zawodu monter budownictwa wodnego

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawy hydrologii

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Budowle wodne i systemy ochrony przeciwpowodziowej

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Grunty budowlane

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Roboty ziemne, fundamentowe i odwodnieniowe

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik, ten będzie Ci pomocny w zapoznaniu się z podstawowymi pojęciami

dotyczącymi budownictwa wodnego.

Poradnik zawiera:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś

posiadać, aby przystąpić do realizacji jednostki modułowej ,,Posługiwanie się
podstawowymi pojęciami z zakresu budownictwa wodnego’’

2. Cele kształcenia jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania (rozdział 4) umożliwia samodzielne opanowanie wiadomości

i przygotowanie się do wykonania ćwiczeń. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy
wskazaną literaturę oraz inne źródła informacji. W tej części poradnika zamieszczone są
ćwiczenia, które zawierają:

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczeń,

−

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczeń.

Ponadto materiał nauczania zawiera sprawdzian postępów umożliwiający sprawdzenie
poziomu wiedzy po wykonaniu ćwiczeń.

4. Sprawdzian osiągnięć, który umożliwi sprawdzenie wiadomości i umiejętności, jakie

powinieneś opanować podczas realizacji programu jednostki modułowej. Sprawdzian
osiągnięć powinieneś wykonać według instrukcji załączonej w poradniku.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Sprawdzian z zakresu jednostki modułowej pomoże Ci określić stopień, w jakim opanowałeś
materiał nauczania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

712[03].O1

Podstawy budownictwa wodnego

712[03].O1.01

Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,

ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska

712[03].O1.02

Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu

budownictwa wodnego

712[03].O1.03

Rozpoznawanie materiałów stosowanych w robotach

hydrotechnicznych

712[03].O1.04

Posługiwanie się dokumentacją

techniczną

712[03].O1.05

Magazynowanie, składowanie oraz

transport materiałów i wyrobów

budowlanych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

określać swoje mocne i słabe strony w działaniach indywidualnych i zespołowych,

−

stosować zasady współpracy w grupie,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

planować swój rozwój zawodowy i doskonalenie kwalifikacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

wyjaśnić występowanie zjawisk hydrometeorologicznych w atmosferze,

−

wyjaśnić mechanizmy funkcjonowania ekosystemów wodnych,

−

określić zależności zachodzące pomiędzy czynnikami meteorologicznymi, a warunkami
hydrologicznymi w środowisku,

−

rozróżnić rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych,

−

określić zasady racjonalnej gospodarki wodą,

−

rozróżnić rodzaje zanieczyszczeń wody oraz określić sposoby ochrony wód,

−

określić właściwości materiałów stosowanych do regulacji rzek oraz budowy obiektów
budownictwa wodnego,

−

określić zasady i warunki magazynowania, składowania oraz transportu materiałów
budowlanych,

−

zmagazynować oraz przetransportować materiały, maszyny, narzędzia i sprzęt stosowany
w robotach hydrotechnicznych,

−

zidentyfikować rodzaje gruntów i określić ich właściwości,

−

określić cele regulacji rzek i potoków górskich,

−

rozróżnić sposoby umacniania brzegów oraz rodzaje budowli regulacyjnych,

−

określić zasady wykonywania robót ziemnych i odwodnieniowych,

−

rozróżnić rodzaje powodzi oraz sposoby ochrony przeciwpowodziowej,

−

sklasyfikować obiekty budownictwa wodnego oraz określić ich funkcje,

−

określić zasady wykonywania robót podwodnych oraz fundamentowania budowli
wodnych,

−

określić obciążenia działające na budowle wodne,

−

rozróżnić budowle piętrzące oraz określić ich funkcje,

−

określić wpływ czynników meteorologicznych i hydrologicznych na bezpieczeństwo
i trwałość obiektów budownictwa wodnego,

−

wyjaśnić zjawiska występujące podczas przepływu wody w gruntach,

−

rozróżnić rodzaje odkształceń filtracyjnych,

−

określić sposoby zabezpieczenia budowli wodnych przed filtracją wody w gruntach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawy hydrologii

4.1.1. Materiał nauczania

Hydrologia jest to nauka o wodach występujących w przyrodzie, badająca zjawiska

i procesy zachodzące w hydrosferze, która obejmuje wodę występującą w przyrodzie, bez
względu na jej stan skupienia. Na Ziemi występują charakterystyczne sfery:

−

atmosfera – gazowa powłoka otaczająca Ziemię złożona z mieszaniny gazów
nazywanych powietrzem,

−

litosfera – zewnętrzna, sztywna powłoka Ziemi obejmująca skorupę ziemską i górną
część płaszcza ziemskiego,

−

hydrosfera – ogół wód na Ziemi,

−

biosfera –strefa kuli ziemskiej zamieszkana przez organizmy żywe.
Hydrosferę tworzą:

−

para wodna w atmosferze,

−

wody powierzchniowe,

−

wody podziemne.
Cykl hydrologiczny jest to krążenie wody w przyrodzie obejmujące następujące procesy

i zjawiska: parowanie z powierzchni mórz i oceanów, kondensację pary wodnej w atmosferze,
opad, przesiąkanie w głąb ziemi, spływ powierzchniowy i podziemny, odpływ korytami rzek
do mórz i oceanów (rys.1). Większość wody spadającej na Ziemię w postaci opadów
atmosferycznych pochodzi z mórz, oceanów i zbiorników lądowych. Energia słoneczna
powoduje, że cząsteczki wody z powierzchni zbiorników wodnych nagrzewają się i parują.
Powietrze unoszące parę wodną znajduje się w ciągłym ruchu. Wznosząc się wysoko do
atmosfery, albo napływając nad zimne obszary, ochładza się. W momencie ochłodzenia
dochodzi do skraplania się nadmiernej ilości pary wodnej. Proces ten nazywamy kondensacją
pary wodnej. Skondensowana para wodna tworzy w wyższych częściach atmosfery chmury,
w niższych - mgłę, przy gruncie zaś rosę. Woda powraca na powierzchnię Ziemi na skutek
opadów i osadów atmosferycznych.

Rys. 1. Schemat cyklu hydrologicznego (wg Bajkiewicz-Grabowskiej, Mikulskiego, 1993, 1996)

Faza atmosferyczna: a – parowanie, b, c – przenoszenie pary wodnej w atmosferze i jej kondensacja; faza

lądowa: d – opad atmosferyczny, e – odpływ powierzchniowy, f – wsiąkanie, g – odpływ podziemny [1, s. 22]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Największe znaczenie z punktu widzenia hydrologii mają opady deszczu i śniegu. Śnieg

może zalegać na powierzchni terenu bardzo długo, często ulegając przemieszczeniu a w cyklu
hydrologicznym bierze udział dopiero w czasie roztopów. Deszcz trafia do obiegu zaraz po
osiągnięciu powierzchni terenu. Część opadu atmosferycznego pozostała po całkowitym
zwilżeniu pokrywy roślinnej odpływa po powierzchni i spływa do rzek. Część wody
opadowej przesiąka do gleby, proces ten nazywamy infiltracją. Proces infiltracji zależy od
przepuszczalności gruntu i intensywności opadów. Woda, biorąca udział w infiltracji zasila
zbiorniki wód podziemnych i wypływa później na powierzchnię w postaci różnego rodzaju
źródeł.

Czynniki meteorologiczne podlegają pomiarom i tak: opad deszczu jest mierzony

w milimetrach warstwy wody nagromadzonej w określonej jednostce czasu na m

, opad

śniegu jest przeliczany na równoważną mu wysokość opadu deszczu.

Czynniki meteorologiczne mają bezpośredni wpływ na warunki hydrologiczne

w środowisku. Dlatego prowadzone są pomiary i badania różnorodnych zjawisk wodnych.
Zajmuje się tym nauka zwana hydrometrią. Przepływ rzeczny jest jednym z najłatwiejszych
do pomiaru elementów hydrologicznych. Zwykle mierzy się go w metrach sześciennych na
sekundę. Na podstawie zestawień stanów wody obserwowanych na wodowskazach,
sporządza się wykresy przebiegu stanów wody. Wykresy te sporządza się zwykle dla okresów
rocznych. Na podstawie wykresów codziennych stanów wody dla okresów rocznych określa
się stany główne, obejmujące stan najwyższy, najniższy i stan zwyczajny. Pomiarom podlega
również poziom wód gruntowych, na ich podstawie wyznacza się spadki zwierciadła wody
gruntowej. Innym zjawiskiem hydrologicznym jest transport rumowiska rzecznego, którego
intensywność mierzy się w wybranych profilach obserwacyjnych w odstępach
kilkudniowych. Rozróżnia się dwa rodzaje rumowiska rzecznego, a mianowicie rumowisko
unoszone i rumowisko wleczone. Rumowisko unoszone jest zawieszone w wodzie i porusza
się wraz z nią, natomiast rumowisko wleczone toczy się bądź przesuwa po dnie. Masa
transportu rumowiska unoszonego w ogólnej masie rumowiska rzecznego ma pozycję
dominującą. Jednak w procesie zamulania zbiorników wodnych, duże znaczenie ma
rumowisko wleczone. W okresach wezbrań zarówno intensywność unoszenia jak i wleczenia
osiągają wartości większe w fazie przyboru niż w fazie opadania.

Ze względu na zawartość soli mineralnych rozróżniamy wody:

−

słone (oceany, morza, niektóre jeziora),

−

słodkie (wody śródlądowe).
Wody powierzchniowe mogą być:

−

wody stojące (oceany, morza, jeziora, stawy)

−

płynące (potoki, strumienie, rzeki).
Do grupy wód podziemnych zaliczamy: wody przypowierzchniowe (podskórne), wody

gruntowe, wody wgłębne i wody głębinowe.

Zlewisko jest to obszar, z którego woda za pośrednictwem rzek spływa do określonego

zbiornika wodnego, jakim jest morze lub ocean. Dorzecze jest to obszar, z którego za
pośrednictwem mniejszych rzek i cieków wodnych spływa do rzeki, która ma ujście w morzu
lub oceanie. Obszar, z którego woda za pośrednictwem cieków wodnych i woda spływająca
po powierzchni terenu spływa do rzeki nazywamy zlewnią. Jest to obszar zasilania rzeki.
Rozróżnia się zlewnie powierzchniowe i podziemne (rys. 2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Granice działów wodnych [4, s. 166]

Działy wodne, których przebieg zależy od ukształtowanie terenu, noszą nazwę działów

powierzchniowych lub topograficznych (rys.3).

Rys. 3. Topograficzny dział wodny na planie warstwicowym [4, s. 167]

Na zasoby wodne składają się opady i osady atmosferyczne, wody podziemne głębokie

i wody powierzchniowe. W naszej strefie klimatycznej z opadów i osadów atmosferycznych
korzysta głównie rolnictwo i leśnictwo. Wody podziemne głębokie są przeznaczone do
zaopatrzenia ludności do celów konsumpcyjnych a wody powierzchniowe są przeznaczone
dla przemysłu i przede wszystkim do nawodnień. Polska należy niemal w całości do zlewiska
Morza Bałtyckiego (99,5%). W naszym kraju występują trzy podstawowe rodzaje zasobów
wodnych: opady i osady atmosferyczne, wody powierzchniowe i wody podziemne głębokie.
Informacje o zasobach wodnych Polski zawierają publikacje Instytutu Meteorologii
i Gospodarki Wodnej oraz Państwowego Instytutu Geologicznego.

Świadome i celowe oddziaływanie człowieka na zasoby wodne określamy mianem

gospodarki wodnej, która jest zarówno gałęzią gospodarki narodowej jak i dyscypliną
naukową. Jej zadaniem jest prawidłowe gospodarowanie zasobami wodnymi kraju na
potrzeby człowieka i społeczeństwa oraz ochrona przed szkodliwym działaniem wody.
Potrzeba zagospodarowania wód (melioracje, zbiorniki retencyjne, elektrownie wodne) wiąże
się z prowadzeniem prac hydrotechnicznych. Do zadań gospodarki wodnej należy również
ochrona

kształtowanie

środowiska naturalnego, dlatego wszystkie działania

hydrotechniczne, powinny uwzględniać wymagania ochrony środowiska. Racjonalna

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gospodarka wodna polega na regulacji lokalnego obiegu wody w zlewniach, dorzeczach
i zlewiskach. Istotnym elementem pozytywnego działania gospodarki wodnej jest
magazynowanie wody w celu zmniejszenia wezbrań powodziowych.

Rozwój gospodarczy, zwłaszcza rozwój przemysłu zwiększa groźbę zanieczyszczenia

środowiska, w tym również wód naturalnych. Do źródeł zanieczyszczenia wody zaliczamy:

−

źródła punktowe – ścieki z systemów kanalizacyjnych (przemysłowych, komunalnych),
podgrzane wody chłodnicze (głównie z elektrowni cieplnych) i zasolone wody
kopalniane,

−

źródła obszarowe – odpływy z terenów rolniczych (nawozy i środki ochrony roślin),
odpływy

terenów

przemysłowych

składowisk

odpadów

komunalnych,

zanieczyszczenia atmosfery przedostające się do wód oraz zanieczyszczenia wzdłuż
szlaków komunikacyjnych,

−

źródła liniowe – odpływy z dróg.

Duże zanieczyszczenie wód powierzchniowych, tj. rzek, jezior i sztucznych zbiorników

retencyjnych, oraz wód podziemnych wymaga wielokierunkowych planowych działań w celu
zahamowania tego procesu. Do środków stosowanych w celu zmniejszenia zanieczyszczenia
należą:

−

budowa i właściwa eksploatacja oczyszczalni ścieków,

−

właściwe metody gospodarowania wodą i ściekami w zakładach przemysłowych,
obiektach rolniczych, aglomeracjach miejsko-przemysłowych i jednostkach osadniczych,

−

przejście w zakładach przemysłowych na technologie wodooszczędne i bezściekowe,

−

technicznie prawidłowe i racjonalne stosowanie środków chemicznych (zwłaszcza wolno
rozkładających się) w produkcji rolnej i gospodarce leśnej, a w niektórych wypadkach ich
czasowe ograniczenie, w celu zmniejszenia skażenia gleby, gruntu i wód
powierzchniowych,

−

odpowiednie składowanie surowców, odpadów i produktów przemysłowych, w celu
ochrony powierzchni terenu, wód gruntowych i atmosfery przed zanieczyszczeniem,

−

ochrona przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z transportu,

−

ochrona przed zasoleniem przez wody odprowadzane z kopalń,

−

ochrona atmosfery przez instalowanie urządzeń usuwających szkodliwe pyły i gazy,

−

system kontroli stanu czystości wód i innych komponentów środowiska, np. powietrza,
gleby.
Bardzo ważna dla stanu środowiska jest budowa oczyszczalni oraz racjonalna gospodarka

wodno-ściekowa użytkowników wody, zwłaszcza zakładów przemysłowych i rolniczych.

4.1.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie zjawiska hydrometeorologiczne zachodzą w atmosferze?
2. Jakie etapy wyróżniamy w cyklu hydrologicznym?
3. W jaki sposób funkcjonują ekosystemy wodne?
4. Jakie rodzaje wód wyróżniamy w wodach powierzchniowych i podziemnych?
5. Jakie są rodzaje zanieczyszczeń wód?
6. W jaki sposób chroni się wody przed zanieczyszczeniami?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wybierz z tabeli te zjawiska cyklu hydrologicznego, które zachodzą w atmosferze

i narysuj schemat przebiegu tych zjawisk.

odpływ podziemny
wsiąkanie
przenoszenie pary wodnej
opad atmosferyczny
kondensacja
odpływ powierzchniowy
parowanie

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w tabeli,
2) wybrać i zapisać zjawiska hydrometeorologiczne zachodzące w atmosferze,
3) narysować schemat zjawisk hydrometeorologicznych, uwzględniając ich kolejność,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na podstawie mapy średnich opadów rocznych na obszarze Polski, odczytaj, jakie są

średnie opady roczne w regionie, w którym mieszkasz.

Rys. do ćwiczenia 2 [1, s. 29]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować mapę,
2) odnaleźć na mapie wybrany region,
3) odczytać średnie opady roczne dla szukanego regionu,
4) dokonać oceny prawidłowości wykonania obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Na podstawie mapy średnich opadów rocznych na obszarze Polski, odszukaj region

o najniższych średnich opadach rocznych.

Rys. do ćwiczenia 3 [1, s. 29]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować mapę,
2) odnaleźć na mapie najmniejsze opady,
3) określić region,
4) dokonać oceny prawidłowości wykonania obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Na mapie odszukaj i zapisz nazwy czterech rzek, które leżą w dorzeczu Narwi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować mapę,
2) odszukać Narew na mapie,
3) ustalić i wypisać dopływy Narwi,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

mapa fizyczna Polski,

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Na paskach papieru wypisane są czynniki, które wpływają na stan wody w rzece. Na

paskach wypisano kolejno: opady deszczu, opady śniegu, wielkość zlewni, wielkość zlewiska,
długotrwała susza, roztopy.

Wybierz spośród nich czynniki meteorologiczne, które bezpośrednio wpływają na

podniesienie stanu wody.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować zapisy na paskach,
2) wybrać czynniki meteorologiczne,
3) wybrać czynniki bezpośrednio wpływające na stan wody w rzece,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

paski z danymi do ćwiczenia,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Narysuj schemat podziału wód, w którym będą uwzględnione rodzaje wód

powierzchniowych i podziemnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych,
2) wypisać rodzaje wód powierzchniowych,
3) wypisać rodzaje wód podziemnych,
4) narysować schemat uwzględniający podział wód,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 7

Tabelki zawierają użytkowników wody i rodzaje zanieczyszczeń. Przyporządkuj

użytkownikom źródła zanieczyszczeń. Zaproponuj sposób ochrony zasobów wodnych przed
zanieczyszczeniami powodowanymi przez wskazanych użytkowników.

gospodarstwo rolne
zakład przemysłowy
osiedle mieszkaniowe

ścieki komunalne (bytowe)
ścieki przemysłowe
rozpuszczone nawozy
rozpuszczone środki ochrony roślin
gazy w atmosferze

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować zawartość tabelek,
2) przyporządkować rodzaj zanieczyszczeń do użytkownika wody,
3) zaproponować sposób ochrony wody przed zanieczyszczeniami,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić

występowanie

zjawisk

hydrometeorologicznych

w atmosferze?



2) wyjaśnić mechanizmy funkcjonowania ekosystemów wodnych?



3) określić

zależności

zachodzące

pomiędzy

czynnikami

meteorologicznymi, a warunkami hydrologicznymi w środowisku?



4) rozróżnić rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych?



5) określić zasady racjonalnej gospodarki wodą?



6) rozróżnić rodzaje zanieczyszczeń wody oraz określić sposoby ochrony

wód?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Budowle wodne i systemy ochrony przeciwpowodziowej

4.2.1. Materiał nauczania

W zależności od funkcji, jaką pełnią budowle wodne można je podzielić na: budowle

piętrzące, budowle dla celów energetycznych, budowle do melioracji, budowle służące do
celów ochrony przed zalewem oraz budowle służące do celów ruchu i transportu rzecznego.

Naturalne koryta rzek i cieków wodnych płynących w naszych warunkach

geograficznych są na ogół nieustabilizowane, co oznacza, że zmieniają swój kształt zarówno
w przekroju pionowym jak i w profilu podłużnym. Podstawowym celem regulacji rzek jest
stabilizacja koryta rzecznego, jak też dostosowanie rzek do potrzeb rolnictwa, żeglugi,
przemysłu i gospodarki komunalnej. Niezależnie od celu, prawidłowo wykonana regulacja
rzeki powinna ułatwić odpływ wody i rumowiska rzecznego oraz spływ lodów.

Efekty regulacji rzek w dużym stopniu zależą od materiałów zastosowanych na budowle

regulacyjne. Materiały budowlane stosowane w regulacji rzek powinny być trwałe i odporne
na działanie powietrza, wody i lodu. Do wznoszenia budowli wodnych stosowane są przede
wszystkim: faszyna, kamień naturalny, beton, stal, żwir, piasek, drewno, darnina a także
tworzywa sztuczne. Materiały budowlane używane w budownictwie wodnym szczegółowo
omówiono w jednostce modułowej 712[03].O1.03 ,,Rozpoznawanie materiałów stosowanych
w robotach hydrotechnicznych”. Warunki magazynowania, składowania oraz transportu
materiałów

budowlanych

omówiono

jednostce

modułowej

712[03].O1.05

,,Magazynowanie, składowanie oraz transport materiałów i wyrobów budowlanych”.

Regulacja rzek polega na zmianie profilu poprzecznego i podłużnego wybranego odcinka

rzeki, ma to na celu polepszenie i ujednolicenie spływu wody, lodu i rumowiska rzecznego.
Trasa regulacyjna realizowana jest w terenie przy pomocy budowli regulacyjnych, wśród
których wyróżnić można następujące rodzaje: tamy podłużne (kierownice), tamy poprzeczne
(ostrogi), poprzeczki, opaski brzegowe, zamulniki, namulniki, progi i stopnie. Niektóre z tych
rodzajów budowli na planie przedstawiono na rys.4.

Rys. 4. Typy budowli regulacyjnych:

l – ostroga, 2 – kierownica, 3 – opaska brzegowa, 4 – zamulnik, 5 – namulnik, 6 – poprzeczka,

7 – skrzydełka [4, s. 184]

Oprócz tradycyjnych, technicznych środków zabudowy rzek, polegających na

wykonywaniu budowli regulacyjnych, stosuje się biotechniczną zabudowę rzek. Sposób ten
polega na wykorzystaniu roślin wodnych, wikliny i drzew do utrwalenia brzegów rzek
i ochrony terenów zalewowych przed działalnością erozyjną wód płynących (rys. 5). Metoda
ta jest szczególnie korzystna dla środowiska naturalnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5.

Przekrój poprzeczny cieku przy zastosowaniu biotechnicznego systemu regulacji [4, s. 188]

Woda z intensywnych opadów atmosferycznych, jakie występują często w rejonach

górskich i podgórskich, spływa szybko po nieprzepuszczalnych i silnie nachylonych zboczach
do potoków, powodując gwałtowne i duże wezbrania. Woda porywa ze sobą cząsteczki
gruntu, dostarczając do potoku duże ilości rumowiska unoszonego, a silny prąd wody
w korycie powoduje intensywny ruch rumowiska wleczonego.

Obszarem, z którego potok jest zasilany w wodę i który może być jednocześnie uznany

za magazyn rumowiska, jest górna część zlewni nazywana kotłem. Woda wraz
z rumowiskiem przepływa następnie wąską i głęboką częścią potoku, nazywaną szyją.
W dolnym biegu potoku spadki zwierciadła wody wyraźnie się zmniejszają, a dolina ulega
poszerzeniu. Ta część zlewni nosi nazwę stożka usypowego, ponieważ osadza się tu znaczna
część rumowiska niesionego przez potok. Ze względu na odmienny charakter tych trzech
części potoku, każdy odcinek wymaga innych zabiegów regulacyjnych.

Na terenie obszaru zbiorczego należy wykonać prace mające na celu utrwalenie stoków

i zabezpieczenie ich przed erozją powierzchniową oraz niszczącym działaniem lawin.
Wykonuje się to przez zalesianie zboczy, przez utrwalanie ich za pomocą płotków, a niekiedy
nawet niskich murków z kamienia układanego na sucho, oraz przez odwadnianie terenów
narażonych na osuwiska przy pomocy rowów zapełnionych kamieniem łamanym.

Rys. 6. Przykłady budowli regulacyjnych na potokach górskich: a) ubezpieczenie stoku przed erozją za

pomocą płotków faszynowych, b) zapora przeciwrumowiskowa, c) próg drewniano-kamienny [4, s. 190]

Wały powodziowe są budowlami ziemnymi, które ograniczają profil poprzeczny

przepływu wielkiej wody i chronią tereny nabrzeżne przed zalaniem. Na rys. 7 pokazano
rodzaje wałów w zależności od ich usytuowania na planie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7. Rodzaje wałów powodziowych w zależności od ich usytuowania na planie: l – główny,

2 – wsteczny, 3 – pierścieniowy, 4 – zarzucony, 5 – skrzydłowy, 6 – pólkolisty-przylegający, 7– działowy

[4, s. 191]

Budowanie wałów jest doraźnym, środkiem ochrony użytków rolnych, dróg i linii

kolejowych, i terenów zabudowanych przed powodzią. Wielkość rzeki i wymagany stopień
bezpieczeństwa decydują o wysokości wzniesienia korony wału ponad przyjętym poziomem
zwierciadła wody. W korpusie wałów mogą być wykonane przejazdy, przelewy, przepusty
lub śluzy wałowe.

Zbiornik wodny jest to pewna przestrzeń doliny rzecznej, wypełniona wodą spiętrzoną

przez zaporę przegradzającą tę dolinę. Zapasy wody gromadzone są w zbiornikach w tych
okresach roku, w których objętości dopływu są większe od zapotrzebowania. Gdy
zapotrzebowanie przekracza dopływ, woda ze zbiorników jest odprowadzana Zbiorniki
wodne mogą być budowane dla celów użytkowych, kiedy gromadzi się wodę na potrzeby
rolnictwa, gospodarki komunalnej, przemysłu, energetyki, żeglugi oraz dla celów
powodziowych, gdy ujmuje się wodę w okresach wezbrań, bądź też powodziowo-
użytkowych, łączących kilka z tych celów.

Zbiorniki

budowane

naszych

warunkach

spełniają

zwykle

zadania

przeciwpowodziowo-użytkowe. W każdym z nich przewidziana jest objętość wody na
rezerwę i retencję powodziową, przewidzianą do zapełnienia w okresach wezbrań. Zadania
zbiorników budowanych w celach użytkowych (np. energetycznych) są często sprzeczne
z zadaniami powodziowymi i dlatego w takich przypadkach muszą być opracowane dokładne
instrukcje eksploatacyjne.

Wszelkie budowle wodne wykonane w poprzek rzek i cieków wodnych w celu ich

spiętrzenia noszą nazwę przegród. Budowle piętrzące dzielą się na jazy i zapory. Jazami
nazywamy budowle przegradzające koryta rzek i piętrzące wodę do takiej wysokości, aby jej
poziom mieścił się w granicach brzegów. Jazy mogą być stałe i ruchome (rys. 8).

Rys. 8. Rodzaje jazów: a) stały, b) ruchomy [4, s. 197]

Zapory są budowlami, które przegradzają doliny rzeczne, spiętrzając wodę do dość

znacznych wysokości, wskutek czego powyżej przegród powstają zbiorniki wodne. Przegrody
mogą być budowane w celach piętrzenia wody dla potrzeb rolniczych, energetycznych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

żeglugowych, przemysłowych. Zapory mogą być wykonane z betonu lub jako ziemne
i narzutowe. Zapory betonowe mogą być wykonane jako ciężkie (rys. 9), łukowe (rys. 10) lub
wielołukowe (rys. 11). Przy zaporach wodnych często są budowane elektrownie wodne.

Rys. 9. Zapora betonowa ciężka: Zapora Howera [6]

Rys. 10. Zapora betonowa łukowa: zapora El Atazar w Hiszpanii [6]

Rys. 11. Zapora betonowa wielołukowa: zapora Barlet w USA [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na budowle wodne działają różne siły. Obciążenia, jakie działają na nie można podzielić

na dwie grupy: obciążenia stałe (ciężar własny) i obciążenia zmienne, użytkowe. Do obciążeń
użytkowych zaliczamy parcie wody i lodu oraz parcie i odpór gruntu. Schemat sił
działających na zaporę betonową ciężką przedstawia rysunek 12. Do obciążeń zmiennych
zaliczamy również obciążenie wiatrem i obciążenie śniegiem, te jednak nie mają większego
znaczenia przy projektowaniu budowli wodnych.

Rys. 12. Obciążenia działające na zaporę betonową ciężką [4, s. 205]

Zapory ziemne mogą być wznoszone na stosunkowo słabym podłożu, gdyż są mniej

wrażliwe na osiadanie (rys.13). Głównym elementem zapory ziemnej jest korpus, który od
strony odwodnej powinien być zabezpieczony. Umocnienia te mogą być wykonane z bruku,
z narzutu kamiennego, bądź z płyt betonowych lub żelbetowych

Rys. 13. Elementy zapory ziemnej: 1 – korpus, 2 – podłoże, 3 – korona, 4 – skarpa odwodna, 5 – skarpa

odpowietrzna, 6 – ławeczka, 7 – bankiet, 8 – drenaż, 9 – umocnienie skarpy odwodnej, 10 – ekran, 11 – rdzeń,

12 – fartuch, 13 – ostroga, 14 – warstwa ochronna [4, s. 205]

Drogami wodnymi mogą być rzeki lub kanały. Jedną z podstawowych budowli na

rzekach skanalizowanych, bądź na kanałach żeglownych jest śluza komorowa. Zadaniem śluz
komorowych jest umożliwienie taborowi pływającemu pokonania spiętrzenia wytworzonego
przez jaz i przepłynięcia z dolnego stanowiska do stanowiska górnego lub odwrotnie. Komorę
śluzy projektuje się dostatecznie dużą, aby mógł się w niej pomieścić największy obiekt
pływający po danej drodze wodnej.

W strefie klimatycznej, w której znajduje się Polska występuje kilka rodzajów wezbrań

i powodzi. Na terenach nizinnych są to wezbrania i powodzie półrocza zimowego, należą do
nich powodzie roztopowe, lodowozatorowe, śryżowoazatorowe i sztormowe. W górach i na
wyżynach są to powodzie i wezbrania półrocza letniego, należą do nich powodzie
opadonawalne i opadorozlewne. Zależnie od natężenia zjawiska można wyróżnić powodzie
zwykłe i powodzie katastrofalne. Ochrona przeciwpowodziowa polega na opanowaniu lub
zmniejszeniu przyczyn powstawania powodzi w wyniku różnych działań agrotechnicznych
i hydrotechnicznych w dorzeczu. Działania agrotechniczne polegają na właściwej uprawie
roli, zalesianiu zboczy, przeciwdziałanie erozji. Podstawowym zabiegiem hydrotechnicznym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jest budowa zbiorników retencyjnych, które pozwalają na zatrzymanie fali powodziowej.
Kolejnym sposobem zabezpieczenia przed powodzią są wały przeciwpowodziowe, poldery
powodziowe i kanały ulgi. Poldery zalewowe to doliny rzeczne, zwykle łąki i pastwiska
przygotowane do zapełnienia wodami wezbraniowymi. Kanały ulgi to boczne ramiona rzeki,
którymi odprowadza część wód wezbraniowych poza teren zagrożony powodzią.
Ostatecznym sposobem ochrony przed powodzią jest ewakuacja ludności i ich mienia
z terenów zagrożonych lub objętych powodzią.

4.2.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. W jakim celu wykonuje się regulację rzek i potoków górskich?
2. W jaki sposób umacnia się brzegi rzek i potoków górskich?
3. Jakie są rodzaje budowli regulacyjnych?
4. Jakie są rodzaje powodzi?
5. Na czym polega ochrona przeciwpowodziowa?
6. Jakiego rodzaju obiekty można wyróżnić w budownictwie wodnym?
7. Jakie funkcje pełnią budowle wodne?
8. Jakie funkcje pełnią budowle piętrzące?
9. Jakie obciążenia działają na budowle wodne?
10. Jaki wpływ mają czynniki meteorologiczne i hydrologiczne na bezpieczeństwo i trwałość

obiektów budownictwa wodnego?

4.2.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W tabeli znajdują się cele regulacji rzek i potoków górskich. Przyporządkuj je

odpowiednio do rzeki i potoków górskich.

dostosowanie do potrzeb rolnictwa
dostosowanie do potrzeb żeglugi
zabezpieczenie przed erozją powierzchniową
dostosowanie do potrzeb przemysłu
utrwalenie stoków
zabezpieczenie przed niszczącym działaniem lawin

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) przeanalizować tabelę,
3) przyporządkować cele regulacji do rzek,
4) przyporządkować cele regulacji do potoków górskich,
5) uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Określ sposoby umacniania brzegów rzek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać sposoby umocnienia brzegów,
3) uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Nazwij budowle regulacyjne przedstawione na rysunku.

Rys. do ćwiczenia 3 [4, s.184]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wyszukać budowle regulacyjne,
3) określić rodzaj budowli na rysunkach.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Określ rodzaje powodzi, jakie występują w Polsce oraz podaj pory roku, w jakich mogą

występować.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać rodzaje powodzi,
3) przyporządkować powódź do pory roku,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Określ sposoby, które mają na celu ochronę przeciwpowodziową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać sposoby ochrony przed powodzią,
3) wybrać i zapisać zabiegi hydrotechniczne,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Wykonaj w formie tabeli klasyfikację budowli wodnych. Uwzględnij rodzaj budowli,

funkcję, jaką pełni i materiał, z którego jest wykonana.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) zaplanować układ tabeli,
3) wykonać tabelę,
4) uzupełnić tabelę
5) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

linijka,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 7

Określ obciążenia działające na budowle wodne.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać rodzaje obciążeń,
3) określić znaczenie poszczególnych obciążeń,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić cele regulacji rzek i potoków górskich?



2) rozróżnić sposoby umacniania brzegów?



3) rozróżnić rodzaje budowli regulacyjnych?



4) rozróżnić rodzaje powodzi?



5) rozróżnić sposoby ochrony przeciwpowodziowej?



6) sklasyfikować obiekty budownictwa wodnego?



7) określić funkcje obiektów budownictwa wodnego?



8) określić funkcje budowli piętrzących?



9) określić obciążenia działające na budowle wodne?



10) określić wpływ czynników meteorologicznych i hydrologicznych na

bezpieczeństwo i trwałość obiektów budownictwa wodnego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Grunty budowlane

4.3.1. Materiał nauczania

Zewnętrzną warstwę bądź warstwy skorupy ziemskiej przejmujące obciążenia od obiektu

budowlanego nazywamy gruntem budowlanym. Na grunt są przekazywane za pośrednictwem
fundamentów wszystkie obciążenia działające na obiekt budowlany, w tym również jego
ciężar własny. Jeszcze przed przystąpieniem do projektowania budowli należy poznać
właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów. Jeżeli grunt ma zbyt matą nośność, to może
dojść do powolnego lub szybkiego, równomiernego lub nierównomiernego osiadania
budowli. Jeśli osiadanie, czyli zagłębianie się budowli w grunt jest szybkie i nierównomierne,
to może nastąpić całkowite zniszczenie konstrukcji. Badania gruntów, dają odpowiedź na
pytanie: do jakiego stopnia można obciążyć grunt, aby nie spowodować w nim
niekorzystnych zmian.

Zgodnie uproszczonym podziałem ze względu na pochodzenie rozróżnia się grunty

rodzime i nasypowe. Grunty rodzime to grunty powstałe w miejscu zalegania w wyniku
procesów geologicznych.

Grunty nasypowe powstały w wyniku naturalnych procesów geologicznych albo

gospodarczej lub przemysłowej działalności człowieka – w wysypiskach, zwałowiskach,
budowlach ziemnych. Podział gruntów nasypowych zależy od sposobu, w jaki powstawał
nasyp. W tabeli1, opracowanej na podstawie normy i wyników badań różnych rodzajów
gruntów, podano niektóre elementy klasyfikacji i przykłady nazw gruntów w poszczególnych
grupach.

Tabela 1. Klasyfikacja gruntów [5, s. 21]

Grupy podziału gruntów

twarde (ST)

Skaliste

miękkie (SM)
kamieniste (K)

zwietrzelina (KW),zwietrzelina gliniasta (KWg) rumosz
(KR), rumosz gliniasty (KRg) otoczaki (KO)

gruboziarniste

żwir (Ż),żwir gliniasty (Zg),pospółka (Po),pospółka
gliniasta (Pog)

Nieskaliste
mineralne

drobnoziarniste

niespoiste (ns), mało spoiste (ins), średnio spoiste
(ss),zwięzłe spoiste (zs), bardzo spoiste (bs)

próchnicze (H)
namuły (Nm)

Nieskaliste
organiczne

torfy (T)
nasypy budowlane (NB)

Nasypowe

nasypy niebudowlane (NN)

Właściwości fizyczne gruntów o podstawowym znaczeniu w określaniu ich przydatności

do celów budowlanych to: gęstość pozorna, porowatość, uziarnienie, stopień zagęszczenia,
stopień plastyczności, wilgotność i wodoprzepuszczalność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Gęstość pozorna gruntu, wyrażana w g/cm

, stanowi istotną jego cechę określającą

między innymi stopień trudności wydobywania i transportu urobku podczas robót ziemnych.

Porowatość gruntu jest to stosunek objętości porów V

w próbce gruntu do jej objętości

całkowitej V, czyli n = V

/V. Grunty porowate są łatwiejsze w odspajaniu, ale w czasie

opadów szybko nasiąkają wodą, a ich skarpy wymagają umocnienia.

Uziarnienie gruntu określa procentowa zawartość grup ziaren o ustalonej wielkości, czyli

frakcji. Według PN-86/B-02480 Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis
gruntów, grunty nieskaliste dzieli się na następujące podstawowe frakcje:

−

kamienista (ziarna powyżej 40mm średnicy),

−

żwirowa (średnica ziaren 2-40mm),

−

piaskowa (średnica ziaren 0,05-2mm),

−

pyłowa (średnica ziaren 0,002-0,05mm),

−

iłowa (ziarna poniżej 0,002mm średnicy).

Stopień zagęszczenia gruntu wyznacza się na podstawie badań w terenie lub

w laboratorium, jest to cecha gruntów niespoistych.. Rozróżniamy grunty luźne, średnio
zagęszczone, zagęszczone i bardzo zagęszczone.

Stopień plastyczności jest stosowany do określenia plastyczności gruntów spoistych i jest

wyznaczany również na podstawie badań. Według normy grunty dzieli się na zwarte (zwarte
i półzwarte), plastyczne (twardoplastyczne, plastyczne i miękkoplastyczne) oraz płynne.

Wilgotność gruntu oznaczamy procentowym stosunkiem masy wody zawartej w gruncie

do masy idealnie suchego szkieletu gruntowego.

Współczynnik filtracji, czyli wodoprzepuszczalność określa zdolność gruntu do

przepuszczania wody siecią kanalików utworzonych z porów. Wartość współczynnika filtracji
określa się w centymetrach na sekundę przepływu filtrowanej wody i zależy od porowatości,
uziarnienia i składu mineralnego gruntu, a dane liczbowe ustala się na podstawie badań
laboratoryjnych. Im drobniejsze jest uziarnienie gruntu, tym większe są opory ruchu wody.
Przepływ wody w gruntach spoistych utrudnia woda błonkowata, która zwykle całkowicie
wypełnia pory. Filtracja może nastąpić dopiero wtedy, gdy naprężenia ścinające przekroczą
w błonkach wody jej opór na ścinanie.

Właściwości mechaniczne gruntów w dużym stopniu zależą od ich właściwości

fizycznych. W budownictwie najważniejszą właściwością mechaniczną gruntu jest
wytrzymałość na ściskanie oraz ścinanie. Wytrzymałość gruntu na ściskanie określa jego
przydatność do posadowienia obiektów budowlanych. Wytrzymałością na ściskanie
nazywamy zdolność do przenoszenia największego obciążenia na jednostkę powierzchni
gruntu bez spowodowania uszkodzenia jego struktury wewnętrznej. Wytrzymałość na
ścinanie pod wpływem ciężaru własnego lub obciążenia gruntem nadsypanym zależy od
spójności międzycząsteczkowej i od tarcia między cząsteczkami gruntu. Spójność i tarcie
międzycząsteczkowe zapobiegają osiadaniu obiektów budowlanych, jak również zsuwaniu się
skarp wykopu.

Ściśliwość gruntu, to jego zdolność do zmniejszania objętości pod wpływem obciążenia,

określana wartością modułu ściśliwości. W praktyce jest to jedna z najważniejszych cech
gruntu budowlanego; od niej zależy osiadanie obiektu budowlanego posadowionego na
gruncie. Do właściwości mechanicznych gruntu można także zaliczyć kąt stoku naturalnego,
czyli największy kąt, pod jakim grunt może się utrzymać w zboczu w stanie równowagi
trwałej, np. podczas kształtowania nasypów przed zagęszczeniem lub po naturalnym ześlizgu
warstwy. Kąt stoku naturalnego, który określa się tylko w odniesieniu do gruntów
niespoistych, wyznacza nachylenie płaszczyzny odłamu gruntu w stosunku do poziomu. Tę
część gruntu, która znalazła się powyżej płaszczyzny odłamu i wykazuje tendencje do
obsuwania się, nazywamy klinem odłamu gruntu. Od wielkości klina odłamu zależy wartość
parcia gruntu na ścianę oporową (rys.14).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Kąt stoku naturalnego i klin odłamu gruntu [5, s. 25]

Rodzaj gruntów drobnoziarnistych, zawierających nie więcej niż10% ziaren większych

od 2 mm możemy określić na podstawie trójkąta Fereta, jeżeli znamy uziarnienie gruntu
i udział procentowy poszczególnych frakcji (rys. 15). Rozpatrzmy przykład: badany grunt
zawiera 25% ziaren frakcji piaskowej, 62% ziaren frakcji pyłowej i 13% ziaren frakcji iłowej;
z punktów oznaczających na odpowiednich bokach trójkąta podane wartości procentowe
wyprowadzamy linie równoległe do boków trójkąta i w punkcie przecięcia tych prostych
odczytujemy nazwę gruntu. W podanym przykładzie będzie to glina pylasta.

Rys. 15. Trójkąt Fereta [1, s. 42]

Grunty mogą być rozpoznawane w sposób makroskopowy, bez posługiwania się

przyrządami laboratoryjnymi. Grunty niespoiste można łatwo rozpoznać, gdyż ziarna gruntu
są widoczne gołym okiem i po wyschnięciu nie tworzą zwartych grudek. Grunt spoisty po
wyschnięciu tworzy zwarte grudki. Rodzaj gruntu spoistego rozpoznaje się na podstawie
próby wałeczkowania, rozcierania w wodzie lub rozmakania w wodzie. Do próby
wałeczkowania należy pobrać ze środka badanej bryły gruntu grudkę. Z pobranej bryłki
formuje się kulkę o średnicy około 7 mm. Kulkę tę układa się na dłoni i nasadą kciuka drugiej
dłoni przesuwa się kulkę tak długo tam i z powrotem, aż otrzyma się z niej wałeczek
o średnicy 3 mm. Jeżeli wałeczek o średnicy 3 mm nie wykazuje spękań ani rozwarstwień,
formuje się ponownie kulkę i wałeczkuje powtórnie. Czynności te powtarza się tak długo, aż
wałeczek, po uzyskaniu średnicy 3 mm, popęka poprzecznie, rozwarstwi się podłużnie lub
rozkruszy. Liczbę wałeczkowań notuje się i obserwuje rodzaj spękania oraz połysk wałeczka
w końcowej fazie wałeczkowania. Na podstawie cech rozpoznawczych gruntu określonych
w normie PN-88/B-04481, z wyglądu wałeczka i rodzaju spękań wnioskuje się o spoistości
gruntu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wypadkach wątpliwych dodatkowo sprawdza się spoistość gruntu na podstawie próby

rozmakania. Z badanego gruntu pobiera się bryłkę o średnicy 10–15 mm, którą suszy się,
a następnie układa na siatce kwadratowej o oczku 5 mm i zanurza w wodzie. Bryłka gruntu
pylastego lub piaszczystego rozmaka natychmiast, grunty bardziej spoiste rozmakają powoli.

Określenie zawartości frakcji piaskowej i pyłowej wykonuje za pomocą próby

rozcierania gruntu w palcach zanurzonych w wodzie. Jeżeli grunt zawiera dużo frakcji
piaskowej (> 50%), wyczuwa się w czasie rozcierania dużo ziaren ostrych między palcami.
W wypadku gruntów zawierających większość frakcji pyłowej (> 50%) nie wyczuwa się
w czasie rozcierania między palcami ziaren piasku. W gruntach pośrednich, między palcami
wyczuwa się pojedyncze ziarna.

Rozpatrując przydatność poszczególnych klas i grup gruntów do celów budowlanych

cechami decydującymi są łatwość wykonywania robót ziemnych i zdolności gruntów do
przenoszenia obciążeń, czyli do posadowienia na nich budynków.

O przydatności gruntu do robót ziemnych decyduje łatwość odspajania, zdolność do

utrzymywania się skarp wykopów i nasypów bez dodatkowych umocnień oraz gęstość
pozorna, od której uzależnia się liczbę i jakość sprzętu do transportu i ładowania.

Przydatność gruntu do posadowienia na nim budowli określa przede wszystkim

wytrzymałość i związana z tym odporność na osiadanie. Cechy te zależą od rodzaju gruntu,
wilgotności, kierunku warstw i ich grubości.

W gruntach skalistych, jeżeli nie są bardzo spękane i zwietrzałe, roboty ziemne są

poważnie utrudnione, prowadzi się je zazwyczaj za pomocą materiałów wybuchowych
i ciężkiego sprzętu do ładowania i transportu. Ze względu jednak na znaczną wytrzymałość
grunty te stanowią idealne podłoże do posadowienia budynków.

Żwiry i piaski żwirowe o średnicy ziaren nie mniejszej niż 2-3mm stanowią oprócz skał

znakomite podłoże pod fundamenty budowli, są natomiast gruntami dość ciężkimi do robót
ziemnych. Piaski drobnoziarniste są dobrym podłożem pod budynki, a ich wytrzymałość jest
tym większa, im większa jest średnica ziaren.

Piaski pylaste, nanoszone przez wiatr, mają wytrzymałość bardzo małą. Ponadto

wytrzymałość piasków zmniejsza się wraz z przekroczeniem pewnego stopnia wilgotności
gruntu. Odspajanie. i ładowanie piasków drobnoziarnistych jest średnio pracochłonne,
a trudności odspajania wzrastają wraz ze zwiększaniem się wilgotności gruntu.

Grunty mineralne średnio spoiste, czyli piaski gliniaste i gliny, odznaczają się zmiennymi

właściwościami fizycznymi zależnie od wilgotności. Grunty tej kategorii mają dużą zdolność
nasiąkania wodą, w związku, z czym są gruntami wysadzinowymi. Wskutek topnienia
śniegów na wiosnę następuje gwałtowne nasiąkanie i pęcznienie gruntu, powodując
unoszenie (wysadzanie) fundamentów w okresie roztopów, a po zmniejszeniu się ilości wody
zawartej w gruncie ponowne ich osiadanie, co powoduje pękanie ścian. Zależnie od struktury
i stopnia zawilgocenia grunty te dają się lepiej lub gorzej odspajać, jednak należą do grupy
średnich.

Grunty o dużej spoistości, jak ciężkie gliny i iły, wykazują znaczną wytrzymałość.

Obiekty budowlane posadowione na takich gruntach osiadają powoli i równomiernie. Roboty
ziemne prowadzone w tych gruntach są trudne ze względu na ich dużą spójność
międzycząsteczkową. Grunty organiczne mają bardzo małą wytrzymałość i z tego względu
nie są korzystne do posadawiania budynków, a grunty torfiaste nie nadają się w ogóle do tego
celu. Roboty ziemne są łatwe i nie ma większych trudności z ich odspajaniem. Istotne
znaczenie ma natomiast zjawisko, które nazywamy aktywnością chemiczną gruntów
roślinnych. Na skutek gnicia cząstek roślin wydzielają się kwasy, które utrudniają i opóźniają
wiązanie betonów i zapraw z cementów portlandzkich, a ponadto środowisko organiczne
sprzyja rozwojowi grzybów niszczących elementy drewniane. Z tego powodu przed

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przystąpieniem do jakichkolwiek robót budowlanych trzeba usunąć zewnętrzną (humusową)
warstwę gruntu.

Wytrzymałość i przydatność do celów budowlanych gruntów nasypowych zależy od

rodzaju gruntu, z którego powstał nasyp, oraz od stopnia zagęszczenia nasypu. Grunty
nasypowe są łatwe do odspajania i transportu. Do posadowienia budynków (z wyjątkiem
piasków) nadają się wyłącznie po zagęszczeniu.

Przy omawianiu właściwości fizycznych gruntu była mowa o zjawisku filtracji, które ma

wpływ na wytrzymałość gruntu. Rozróżnia się dwa rodzaje filtracji:

−

filtrację pod ciśnieniem,

−

filtracje bez ciśnienia.
Filtracja, czyli przepływ wody w gruncie może powodować zjawiska i odkształcenia,

które niekorzystnie wpływają na sam grunt jak i budowle wodne. Jednym z takich zjawisk
jest upłynnienie niespoistych gruntów drobnoziarnistych (piasków drobnoziarnistych
i pylastych) i gruntów mało spoistych. Przy upłynnieniu wytrzymałość na ścinanie gruntu
równa się zeru. Oznacza to, że ziarna i cząstki gruntu nie wspierają się o siebie, lecz jakby
pływają w wodzie. Grunt traci wówczas cechy ciała stałego i przechodzi w stan płynny.
Zjawisko upłynnienia drobnoziarnistych i pylastych piasków nazywa się kurzawką. Oprócz
kurzawki najczęściej występujące zmiany w gruncie wywołane filtracją to wyparcie, przebicie
hydrauliczne i sufozja. Zmiany te nigdy nie występują w czystej postaci, lecz są ze sobą
w większym lub mniejszym stopniu połączone.
Wyparciem gruntu nazywa się zjawisko przesunięcia pewnej objętości gruntu, często wraz
z obciążającymi ją elementami. Wyparta masa gruntowa powiększa swoją objętość, a więc
i porowatość. Zjawisko wyparcia może występować nie tylko w kierunku pionowym do góry,
a także poziomo w podłożu budowli piętrzących wodę, a niekiedy również w kierunku do
dołu.

Przebiciem hydraulicznym jest zjawisko tworzenia się kanału (przewodu) w masie

gruntowej, wypełnionego gruntem o naruszonej strukturze, łączącego miejsca o wyższym
i niższym ciśnieniu wody w porach. Na powierzchni terenu przebicie hydrauliczne widoczne
jest w postaci źródła. Zjawisko przebicia występuje przeważnie w gruntach mało spoistych
przedzielonych gruntami przepuszczalnymi (rys. 16).

Rys. 16. Przykład warunków geologicznych, w których może nastąpić przebicie: zapora posadowiona na

warstwie o małej przepuszczalności, pod którą występuje warstwa przepuszczalna [1, s. 88]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sufozją nazywa się zjawisko polegające na unoszeniu przez filtrującą wodę drobnych

cząstek gruntu. Cząstki mogą być przesunięte w inne miejsce lub wyniesione poza obręb
gruntu. W wyniku tego zjawiska mogą powstawać kawerny lub kanały prowadzące do
przebicia hydraulicznego.

Sposoby zabezpieczania gruntu przed szkodliwym działaniem filtracji można podzielić

na dwie grupy. Do pierwszej grupy zalicza się sposoby zabezpieczeń wydłużające drogę
filtracji. Na rysunku 17 przedstawiono ściankę szczelną wydłużającą drogę filtracji pod
zaporą. Drugą grupę stanowią konstrukcje gruntowe zwane filtrami odwrotnymi.

Rys. 17. Ścianka szczelna wydłużająca drogę filtracji [1, s. 90]

W zaporach ziemnych wykonuje się drenaż korpusu, skarp i podłoża zapory. Drenaż

korpusu zapory ma za zadanie niedopuszczenie do wypływania strumienia filtracyjnego na
skarpie zewnętrznej i odprowadzenie wody przesiąkającej na zewnątrz zapory do dolnego
stanowiska. Drenaż w korpusie zapory wykonuje się najczęściej w postaci:

−

stosu kamiennego ułożonego przy stopie skarpy zewnętrznej (rys. 18),

−

płaskiej warstwy z kamienia lub tłucznia (rys. 19),

−

płaskiego narzutu z kamienia ułożonego na skarpie zewnętrznej w dolnej części na

warstwie filtra odwróconego, (rys. 20).

Rys. 18. Drenaż w kształcie pryzmy kamiennej 1– narzut kamienny, 2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory

ziemnej, 4 – krzywa depresji [2, s. 248]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Drenaż w postaci materaca kamiennego pod zaporą i pryzmy kamiennej 1 – narzut kamienny,

2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory ziemnej, 4 – krzywa depresji [2, s. 248]

Rys. 20. Drenaż w postaci okładziny 1 – narzut kamienny, 2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory ziemnej,

4 – krzywa depresji [2, s. 248]

4.3.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. W jaki sposób można zidentyfikować grunt?
2. Jakie właściwości posiadają grunty?
3. Jakie zjawiska zachodzą podczas przepływu wody w gruncie?
4. Jakie mogą być rodzaje odkształceń filtracyjnych?
5. W jaki sposób zabezpiecza się budowle wodne przed filtracją wody w gruntach?

4.3.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ rodzaj gruntu na podstawie próby wałeczkowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) pobrać grudkę ze środka bryły gruntu,
2) uformować kulkę o średnicy około 7 mm,
3) wykonać wałeczkowanie na dłoni, aż wałeczek uzyska średnicę 3 mm,
4) obejrzeć powierzchnię wałeczka i zanotować wyniki obserwacji,
5) powtórzyć wałeczkowanie, aż wałeczek popęka poprzecznie, rozwarstwi się podłużnie

lub rozkruszy,

6) określić rodzaj gruntu na podstawie normy,
7) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki gruntów spoistych,

−

linijka,

−

normy gruntowe lub plansza z cechami rozpoznawczymi gruntów spoistych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przyporządkuj właściwości gruntów wypisane w tabeli do odpowiedniej grupy.

uziarnienie

wytrzymałość na ścinanie

stopień zagęszczenia

wytrzymałość na ściskanie

wodoprzepuszczalność

wilgotność

stopień plastyczności

porowatość

gęstość pozorna

Właściwości fizyczne:

Właściwości mechaniczne:

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) ustalić właściwości fizyczne i zapisać je w odpowiedniej rubryce,
3) ustalić właściwości mechaniczne i zapisać je w odpowiedniej rubryce,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tabela z wypisanymi właściwościami gruntów,

−

papier kancelaryjny,

−

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Na podstawie opisu sytuacji problemowej, określ jakie wystąpiło zjawisko spowodowane

filtracją wody w gruncie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować opisy sytuacji problemowych,
2) wypisać efekty opisanych sytuacji,
3) ustalić przyczyny powstania zjawisk,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

opisy sytuacji problemowych,

−

papier kancelaryjny

−

ołówek, długopis

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Dobierz sposób zabezpieczenia nasypu przed filtracją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać sposoby ochrony budowli ziemnych przed filtracją,
3) ustalić te sposoby, które dotyczą budowli ziemnych,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny

−

ołówek, długopis

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zidentyfikować grunt?



2) określić właściwości gruntu?



3) wyjaśnić zjawiska zachodzące podczas przepływu wody w gruncie?



4) rozróżnić rodzaje odkształceń filtracyjnych?



5) określić zabezpieczenia budowli wodnych przed filtracją wody

w gruntach?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Roboty ziemne, fundamentowe i odwodnieniowe

4.4.1. Materiał nauczania

Podczas wykonywania obiektów budowlanych występują roboty ziemne, związane

z wykopami i nasypami. Roboty ziemne, związane z regulacją rzek i ich konserwacją, obecnie
wykonuje się głównie przy użyciu sprzętu zmechanizowanego. Sprzęt zmechanizowany
stosowany jest do: wykonywania przekopów, pogłębiania koryt, wyrównywania
(skarpowania) brzegów, wyrównywania terenu i zasypywania przestrzeni między opaskami
brzegowymi a brzegami istniejącymi oraz do wykonywania tam regulacyjnych – kamiennych
i żwirowych oraz do transportu gruntu.

Wszystkie roboty ziemne muszą być poprzeczne wykonaniem prac przygotowawczych.

Rodzaj tych prac zależy od rodzaju wznoszonych budowli. Najczęściej prace
przygotowawcze polegają na:

−

wytyczeniu projektowanych budowli w terenie,

−

wykarczowaniu drzew i krzewów na trasie przyszłych robót ziemnych,

−

usunięciu innych przeszkód,

−

odprowadzeniu wód opadowych z terenu budowli oraz obniżenie poziomu wód
gruntowych,

−

usunięciu darniny z terenu przyszłych robót i ułożenie jej w stosy,

−

wyznaczeniu wymiarów budowli hydrotechnicznych,

−

zagospodarowaniu placu budowy.
Do wykonywania robot ziemnych stosuje się następujące maszyny i sprzęt

zmechanizowany:

−

do odspajania gruntu i załadunku urobku na środki transportowe lub odkład (koparki
jedno- lub wielonaczyniowe),

−

do odspajania gruntu i przemieszczaniu urobku po powierzchni terenu (spycharki,
równiarki),

−

do odspajania gruntu i transportu mas ziemnych (zgarniarki),

−

do zagęszczania mas ziemnych (ubijaki, wibratory, walce),

−

do hydromechanizacji, czyli za pomocą strumienia wody (refulery, wodomiotacze,
pompy),

−

do robót przygotowawczych i wykończeniowych (zrywarki),

−

do robót drenarskich (pługi do kopania rowków drenarskich, maszyny do kopania
rowków i do układania drenów).
Wykopy pod fundamenty budowli wykonuje się po wytyczeniu osi budowli,

wyznaczeniu zewnętrznych wymiarów wykopu oraz miejsca składowania wydobytej ziemi
i materiałów. Wykopy o objętości kilku lub kilkunastu metrów sześciennych pod małe
budowle, takie jak progi, stopnie, przepusty, kopie się ręcznie z odrzuceniem ziemi na boki
lub odwiezieniem taczkami. Wykopy o objętości kilkudziesięciu lub kilkuset metrów
sześciennych wykonuje się koparkami. Najczęściej grunt wydobyty z wykopu
fundamentowego wykorzystuje się do budowy grobli ziemnych wokół wykopu. Po
wykonaniu budowli i zabezpieczeniu jej przed wilgocią zasypuje się zewnętrzne ściany
ziemią. Zasyp powinien być wykonany warstwami, które należy zagęścić.

Odspajanie gruntu w okresie zimowym należy prowadzić tak, aby grunt podczas kopania

nie przemarzał. Odsłonięte roboty powierzchniowe należy okryć matami, lub pozostawić na
nich warstwę ziemi spulchnionej. Wykonanie nasypów w warunkach zimowych dozwolone
jest tylko w gruntach niespoistych, przy czym należy przestrzegać następujących zasad:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

do wykonania nasypów nie wolno używać gruntu zamarzniętego,

−

grubość zagęszczanych warstw powinna być zmniejszona do 2/3 w stosunku do warstw
wykonywanych w warunkach normalnych,

−

przed położeniem następnej warstwy, powierzchnia wcześniej zagęszczonej warstwy
powinna być oczyszczona ze śniegu i lodu,

−

nasypów nie należy wykonywać na zamarzniętym podłożu.
Szczegółowe informacje na temat robót ziemnych zamieszczono jednostce modułowej

712[03].Z1.Z4 ,,Wykonywanie robót ziemnych i pogłębiarskich”.

Przed rozpoczęciem robót ziemnych należy zabezpieczyć wykop fundamentowy przed

napływem wody opadowej oraz zapewnić odpływ wody gruntowej. Odwodnienie wykopów
fundamentowych można wykonać jako: powierzchniowe, wgłębne, mieszane.

Odwodnienie powierzchniowe stosuje się przy wykopach, w których zagłębienie poniżej

poziomu wody gruntowej jest nieduże. Wodę napływającą do wykopu zbiera się za pomocą
systemu rowków i drenów poziomych do studzienek zbiorczych, z których wodę
odpompowuje się na zewnątrz wykopu (rys.21).

Rys. 21. Odwodnienie powierzchniowe wykopu [1, s. 292]

Odwodnienie wgłębne wykonuje się przez wytworzenie depresji. Obniżenie poziomu wody

gruntowej uzyskuje się za pomocą studni depresyjnych (rys.22) lub igłofiltrów (rys. 23).

Rys. 22. Obniżenie poziomu wody gruntowej za pomocą studni depresyjnej [1, s. 295]

Rys. 23. Obniżenie poziomu wody gruntowej za pomocą igłofiltrów [1, s. 295]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Studnie depresyjne stosuje się przy większej miąższości warstw wodonośnych, natomiast

igłofiltry w przypadku małej miąższości warstw, wynoszącej około 0,5

1,5 m. Obniżenie

poziomu wody gruntowej osiąga się przez pompowanie wody ze studzien, które są
rozstawione wzdłuż wykopu fundamentowego.

Fundamentowaniem nazywamy projektowanie i wykonanie fundamentów. Fundament

jest to najniższa część budowli, bezpośrednio stykająca się z podłożem gruntowym
i przekazująca na nie w sposób bezpieczny ciężar własny i obciążenia użytkowe. Podczas
projektowania fundamentów, konieczne jest spełnienie następujących warunków:

−

odpowiednia nośność fundamentu,

−

odpowiednia stateczność podłoża, fundamentów i budowli ze względu na osuwiska, obrót
i przesuw,

−

właściwa głębokość posadowienia,

−

odpowiednie zabezpieczenie fundamentów i budowli przed działaniem wody.
Ponadto przy projektowaniu fundamentów należy brać pod uwagę wymagania

wynikające z charakteru budowli i warunki techniczno-ekonomiczne. W obiektach
hydrotechnicznych, takich jak zapory wodne, jazy, fundament musi być tak zaprojektowany
aby zagwarantować potrzebna wysokość piętrzenia wody. Fundamenty wykonane w wodzie
płynącej, należy zabezpieczyć przed podmyciem.

Głębokość posadowienia fundamentów zależy od:

−

głębokości występowania gruntów nośnych,

−

głębokości przemarzania gruntów wysadzinowych,

−

głębokości rozmycia gruntów, np. przy fundamentach podpór mostowych,

−

poziomu zwierciadła wody gruntowej,

−

wymagań eksploatacyjnych stawianych budowli,

−

poziomu posadowienia sąsiednich fundamentów,

−

głębokości występowania gruntów pęczniejących.
Fundamenty stosowane pod budowle wodne to:

−

fundamenty blokowe,

−

fundamenty na palach,

−

fundamenty na studniach opuszczanych,

−

fundamenty na kesonach.
Wykonywanie

fundamentów

budowli

hydrotechnicznych

wymaga

stosowania

specjalnych metod , do których należą:

−

wykonywanie fundamentów w wykopach zabezpieczonych ściankami szczelnymi,

−

fundamentowanie w grodzach, w obrębie których można, po odprowadzeniu wody,
wykonywać prace fundamentowe na sucho,

−

fundamentowanie bez obniżenia zwierciadła wody otwartej, przy zastosowaniu sztucznej
wyspy, pomostów, urządzeń i elementów pływających,

−

wykonywanie fundamentów metodami betonowania podwodnego.
Podczas fundamentowania czasami zachodzi konieczność wykonywania robót

podwodnych. Stosuje się następujące metody betonowania podwodnego: betonowanie
bezpośrednie, w workach, za pomocą pojemników lub skrzyń z otwieranym dnem,
z zastosowaniem rury przesuwnej lub rury nieruchomej. Bezpośrednie betonowanie,
polegające na sypaniu mieszanki betonowej wprost do wody, jest możliwe tylko przy bardzo
małych głębokościach (do około l m), a ponadto z zastrzeżeniem, by świeże porcje mieszanki
betonowej nie stykały się z wodą. Metodę tę stosuje się przy małych i mało odpowiedzialnych
robotach fundamentowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Betonowanie w workach polega na tym, że niezbyt wilgotną mieszankę betonową sypie

się do worków, które potem opuszcza się pod wodę w miejsce przeznaczenia. Opuszczanie
worków odbywa się w skrzyniach z otwieranym dnem, za pomocą dźwigów z brzegu lub
z pontonów. Worki te wysypuje się w określonym miejscu, gdzie następnie są układane przez
nurków.

Betonowanie za pomocą pojemników i skrzyń polega na opuszczaniu porcji mieszanki

betonowej, w wymienionych naczyniach, za pomocą dźwigów tuż nad miejsce przeznaczenia.
Pojemniki i skrzynie mają otwierane dna, przez które sucha mieszanka betonowa
wysypywana jest na dno wykopu. Betonowanie wykonuje się warstwami o grubości około
20 cm. Poszczególne warstwy wyrównywane są przez nurków. Wadą tej metody jest mała
wydajność pracy oraz to, że powierzchnia każdej porcji mieszanki betonowej styka się
z wodą. Beton uzyskany tą metodą jest słaby.

Betonowanie z zastosowaniem rury przesuwnej polega na opuszczaniu mieszanki

betonowej pod wodę w rurze stalowej o średnicy 15–20 cm, zaopatrzonej w górnym końcu w
lej a w dolnym w klapę. Przy stosowaniu tej metody potrzebne jest rusztowanie i deskowanie
okalające powierzchnię betonowania. Rura musi być stale napełniana mieszanka betonową,
gdyż najmniejsza przerwa mieszanki w rurze powoduje wdarcie się wody do rury
i konieczność rozpoczynania pracy od początku. Betonowanie odbywa sic warstwami
o grubości średnio około 50 cm. Warstwy te układa się wąskimi pasmami prostopadłymi.

Gdy układanie mieszanki betonowej doprowadzi się do przewidzianego poziomu, rurę

wyjmuje się szybkim ruchem. Następnie zdejmuje się wierzchnią warstwę mieszanki
betonowej, która w czasie betonowania stale styka się z wodą i jest wypłukiwana z cementu.
Wadą tej metody jest widoczne uwarstwienie betonu oraz ograniczona głębokość
betonowania, która wynosi 5–6 m. Betonowanie omawianą metodą jest możliwe tylko
w wodzie stojącej.

Betonowanie za pomocą rury nieruchomej wykonuje się w obrębie ścianek szczelnych

lub szczelnych deskowań, które przygotowuje się na lądzie, a następnie – po uprzednim
obciążeniu – ustawia się na wyrównanym dnie lub podłożu. Szczeliny między deskowaniami
i dnem powinny być uszczelnione przez nurka za pomocą worków z piaskiem. W środek
pomiędzy deskowania opuszcza się z pomostu pionowo rurę stalową o średnicy 30 cm,
złożoną z członów 1–2-metrowej długości, szczelnie połączonych. Na górny koniec rury
nasadza się lej, u dołu rura zamknięta jest klapą, do leja wlewa się mieszankę betonową.
W miarę postępu betonowania podnosi się rurę w ślad za podnoszącą się w deskowaniu
powierzchnią mieszanki betonowej, tak jednak, aby rura zawsze tkwiła przynajmniej l m
w mieszance betonowej, przy czym górne jej człony kolejno się odkręca i usuwa.

Obecnie stosuje się betonowanie – na podobnej zasadzie jak przypadku rury nieruchomej

– przez pompowanie mieszanki betonowej.

4.4.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót ziemnych?
2. Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót odwodnieniowych?
3. Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót podwodnych?
4. Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót fundamentowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W tabeli wypisane są prace przygotowawcze, jakie należy wykonać przed przystąpieniem

do robót ziemnych. Ułóż schemat uwzględniający prawidłową kolejność tych prac.

wykarczowanie drzew na trasie przyszłych robót ziemnych
wytyczeniu projektowanych budowli
odprowadzenie wód opadowych z terenu budowli
usunięcie darniny z terenu przyszłych robót
obniżenie poziomu wód gruntowych
wyznaczenie wymiarów budowli hydrotechnicznych
zagospodarowanie placu budowy
ułożenie darniny w stosy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) ułożyć schemat robót,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na planie wykopu wrysuj miejsce, w którym powinna się znaleźć studzienka zbiorcza.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) ustalić kierunek spływu wody
3) wrysować studzienkę zbiorczą,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

plan wykopu,

−

ołówek,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Dobierz metodę betonowania podwodnego, jeżeli ma się ono odbyć w wodzie płynącej

na głębokości 2,5 m.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać warunki w jakich ma być przeprowadzone betonowanie,
3) wybrać metodę betonowania,
4) uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Dobierz metody, które umożliwiają wykonanie robót fundamentowych budowli wodnych

na sucho.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał nauczania,
2) wypisać sposoby fundamentowania,
3) wybrać sposoby umożliwiające fundamentowanie na sucho,
4) uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zasady wykonywania robót ziemnych?



2) określić zasady wykonywania robót odwodnieniowych?



3) określić zasady wykonywania robót podwodnych?



4) określić zasady wykonywania robót fundamentowania budowli

wodnych



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań dotyczących podstawowych wiadomości o budownictwie wodnym.

Zarówno w części podstawowej jak i ponadpodstawowej znajdują się zadania
wielokrotnego wyboru (jedna odpowiedź jest prawidłowa).

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, prawidłową odpowiedź

w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz znakiem X (w przypadku pomyłki należy
błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź
prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie na

później i wróć do zadania gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 30 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Nauka o wodach występujących w przyrodzie, badająca zjawiska zachodzące

w hydrosferze, która obejmuje wodę występującą w przyrodzie, bez względu na jej stan
skupienia to
a) hydrologia.
b) hydrometria.
c) meteorologia.
d) hydraulika.

2. Opad atmosferyczny, który bierze udział w procesie hydrologicznym zaraz po osiągnięciu

powierzchni terenu, to
a) mgła.
b) śnieg.
c) deszcz.
d) grad.

3. Obszar, z którego woda za pośrednictwem cieków wodnych i woda spływająca po

powierzchni terenu spływa do rzeki to
a) zlewnia.
b) zlewisko.
c) dorzecze.
d) akwen.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. Źródła zanieczyszczenia wód dzielimy na

a) liniowe i przypowierzchniowe.
b) liniowe, obszarowe i przestrzenne.
c) punktowe, obszarowe i przypowierzchniowe.
d) punktowe, liniowe i obszarowe.

5. Tamy podłużne stosuje się w budowlach

a) regulacyjnych rzek.
b) piętrzących.
c) chroniących przed powodzią.
d) zaporowych.

6. Wysokość wzniesienia korony wału przeciwpowodziowego ponad przyjętym poziomem

zwierciadła wody zależy od
a) rodzaju terenu.
b) wielkości rzeki.
c) ilości rumowiska rzecznego.
d) przewidywanych opadów.

7. Jazy to budowle

a) regulacyjne.
b) przeciwpowodziowe.
c) piętrzące.
d) zabezpieczające brzeg przed erozją.

8. Do obciążeń użytkowych działających na budowle wodne zaliczamy parcie i odpór gruntu

oraz
a) obciążenie wiatrem.
b) obciążenie sejsmiczne.
c) ciężar własny.
d) parcie wody i lodu.

9. W Polsce powodzie i wezbrania półrocza letniego to powodzie

a) śryżowoazatorowe.
b) lodowozatorowe.
c) opadonawalne.
d) roztopowe.

10. Łąki i pastwiska przygotowane do zapełnienia wodami wezbraniowymi nazywamy

a) kanałami ulgi.
b) polderami.
c) upustami.
d) odciążeniem.

11. Ze względu na pochodzenie grunty dzielimy na

a) kamieniste i piaskowe.
b) drobne i grube.
c) rodzime i nasypowe.
d) rodzime i organiczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12. Wśród wymienionych właściwości, właściwością fizyczną gruntu nie jest

a) wytrzymałość na ściskanie.
b) porowatość.
c) wilgotność.
d) stopień zagęszczenia.

13. Grunt, który po wyschnięciu tworzy zwarte grudki to grunt

a) rodzimy.
b) niespoisty.
c) spoisty.
d) kamienisty.

14. Za pomocą próby rozcierania gruntu w palcach zanurzonych w wodzie określa się

zawartość frakcji
a) żwirowej i kamienistej
b) piaskowej i pyłowej.
c) pyłowej i kamienistej.
d) piaskowej i żwirowej.

15. Zjawisko polegające na upłynnieniu drobnoziarnistych i pylastych piasków to

a) kurzawka.
b) przebicie hydrauliczne.
c) filtracja.
d) wyparcie.

16. Na rysunku przedstawiony jest drenaż w korpusie zapory, który został wykonany jako

a) płaski narzut z kamienia.
b) płaska warstwa z kamienia.
c) stos kamienny.
d) filtr odwrócony.

17. Obniżenie poziomu wody gruntowej uzyskuje się za pomocą studni depresyjnych lub

a) rowków odwadniających.
b) studzienek zbiorczych.
c) igłofiltrów.
d) studni głębinowych.

18. Wśród wymienionych metod fundamentowania, obniżania zwierciadła wody otwartej nie

wymaga fundamentowanie
a) w grodzach.
b) przy zastosowaniu sztucznej wyspy.
c) w wykopach zabezpieczonych ściankami szczelnymi.
d) przy zastosowaniu betonowania rynnami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19. Bezpośrednie betonowanie pod wodą jest możliwe tylko przy głębokościach nie

większych niż
a) l m.
b) 2 m.
c) 0,5 m.
d) 1,5 m.

20. Współcześnie betonowanie podwodne odbywa się najczęściej

a) za pomocą rury nieruchomej.
b) przez pompowanie.
c) z zastosowaniem rury przesuwnej.
d) za pomocą pojemników.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko:……………………………………………………..

Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu budownictwa wodnego

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Mikulski Z.: Gospodarka wodna PWN, Warszawa 1998
2. Pałys F., Smoręda Z.: Poradnik technika melioranta PWRiL, Warszawa 1982
3. Pisarczyk S.: Mechanika gruntów z fundamentowaniem. WSiP, Warszawa 1991
4. Serafin B. Skibiński J.: Budownictwo i melioracje. PWSZ, Warszawa 1969
5. Tauszyński K.: Budownictwo z technologią. Cz. I . WSiP, Warszawa 1997
6. Katalogi firm