DROGI ROLNICZE I LEŚNE

WYKŁAD 1 (1.10.2012)

Klasy dróg:

1. autostrady (A)

2. drogi ekspresowe (S)

3. drogi główne ruchu przyspieszonego (GP)

4. drogi główne (G)

5. drogi zbiorcze (Z)

6. drogi lokalne (L)

7. drogi dojazdowe (D)

Kategorie dróg publicznych wynikają z funkcji drogi sieci drogowej Polski:

• drogi krajowe, które mogą posiadać klasę A, S, GP, wyjątkowo G.

• drogi wojewódzkie, które mogą posiadać klasę G, Z wyjątkowo GP.

• drogi powiatowe, które mogą posiadać klasę G, Z, wyjątkowo L.

• drogi gminne, które mogą posiadać klasę L, D wyjątkowo Z.

Etapy powstawania drogi:

1. Projektowanie.

2. Wykonawstwo.

3. Eksploatacja.

Na etapie projektowania najważniejszą sprawą jest rozpoznanie warunków geologiczno – inżynierskich i do tych warunków należy:

• rozeznanie podłoża profilu projektowanej drogi

• rozeznanie podłoża w aspekcie jego przydatności jako nawierzchni nieutwardzonej

• określenie i ocena stateczności stopów wzdłuż trasy drogi

• rozpoznanie warunków gruntowo-wodnych w aspekcie stateczności skarp, nasypów i wykopów, a także zaludnienie.

Laboratoria drogowe posiadają następujące pracownie:

• Pracowania chemiczna, która zajmuje się analizami chemicznymi wody z punktu widzenia jej agresywności i przydatności do betonów, ustalaniem pasowości materiałów, receptur do malowania, ustalenie kwasowości materiału.

• Pracowanie bitumiczna, zajmuje się oznaczaniem właściwości smół, emulsji asfaltowych, asfaltów i kruszywa, ustaleniem mas bitumicznych i kontrolą wykonania robót bitumicznych.

• Pracownia materiałów kamiennych i betonów, która zajmuje się badaniem materiałów kamiennych, cementów, ustaleniem receptur do betonów, kontrolą wykonywania robót betonowych.

• Pracownia geotechniki zajmuje się oznaczaniem właściwości gruntu, nośności gruntu, stabilizacją gruntu, kontrolą wykonywanie robót ziemnych.

• Pracownia geologiczna zajmuje się badaniem gruntów ,poszukiwaniem materiałów miejscowych do wykorzystania robót drogowych, lokalizacją korpusu drogowego, badaniem gruntu w trudnych miejscach np. bagna i osuwiska.

• Pracownia mechaniki nawierzchni, która zajmuje się badaniem nośności nawierzchni, grubości, badaniem cech nawierzchni takich jak przepuszczalność, szczelność, równość i szorstkość.

• Pracownia izotopowa, która zajmuj się badaniami wilgotności i zagęszczania gruntu.

Szkody masowe są to wszelkie uszkodzenia drogi powstające na skutek bezpośredniego lub pośredniego działania mrozu i przyczyna ich jest m. in. Woda zamarzająca w nawierzchni i w gruncie. Szkody te obejmują: wysadziny, przełomy, pęknięcia i łuszczenie się nawierzchni m. in. spływy skalne.

Wysadziny są to miejscowe odkształcenia powierzchni, powstające na skutek tworzenia się w gruncie korpusu drogowego soczewek lodowych, które powodują pęcznienie podłoża i podnoszenie się czyli wysadzanie nawierzchni.

Przełomy są to trwałe odkształcenia lub uszkodzenia nawierzchni w postaci sfalowania lub spękania spowodowane przez ruch pojazdów. Przełom powstaje najczęściej w okresie tajania soczewek lodowych. Rozróżnia się przełomy lekkie, średnie i ciężkie.

Główne czynniki jakie wpływają na powstawanie szkód miarowych na drogach:

• rodzaj gruntu

• mróz

• woda

• konstrukcja nawierzchni

• rodzaj i natężenie ruchu

Wpływ mrozu:

Dla nawierzchni drogowych najgroźniejsze są soczewki lodowe, które tworzą się do głębokości 40-60 cm.

Wpływ rodzaju gruntu podłoża:

Pewne grunty mimo dużego zawilgocenia i silnych mrozów nie ujawniają szkodliwych zmian tzw. pęcznienia i utraty nośności, do tych gruntów należą: żwiry, piaski średnie, grube. Istnieją grunty których zawsze w warunkach dużego zawilgocenia i mrozów powstają szkody mrozowe, do tych gruntów należą iły, gliny, pyły. Kiedy grunty stają się tzw. wysadzi nowe, a kiedy są bezpieczne stara się wyjaśnić geotechnika drogowa. Właściwości fizyczne gruntów zależą od uziarnienia. Największe znaczenie ze względu na tworzenie się wysadzin i przełomów mają grunty do głębokości 60cm. Grunty podłoża poniżej głębokości 1m nie mają prawie żadnego wpływu na tworzenie się wysadzin i przełomów.

Działanie wody:

Woda może się dostać do podłoża drogowego trzech stron: od dołu z poziomu wody gruntowej, z boków na skutek przesiąkania z warstw wodonośnych oraz z góry na skutek przesiąkania wód opadowych. Woda gruntowa może przenikać do podłoża w dwojaki sposób: przez podnoszenie się wód gruntowych do poziomu podłoża lub nawet nawierzchni; przez podnoszenie się kapilarne wód gruntowych. Nie ulega wątpliwości, że wysadziny powstają tylko w tzw. gruntach wysadzi nowych zawierających ilość cząstek drobnych.

Zwierciadło wody zalega płytko lub podłoże jest zbyt wilgotne w skutek dużych opadów deszczowych i braku odpływu wody w rowach bocznych oraz gdy mróz działa dostatecznie długo i intensywnie.

Przydatność gruntów do drogownictwa określa się w oparciu o następujące wskaźniki:

1. Wskaźnik nośności CBR_W_n [%]

2. Kapilarność bierna H_kb [m]

3. Zawartość cząstek <0,05mm (pyłowych i iłowych)

4. Wskaźnik piaskowy W_p [%]

Kapilarność bierna gruntu (K_b) maksymalna wysokość na jakiej utrzymuje się woda w gruncie ponad swobodnym zwierciadłem wody gruntowej podczas jego obniżania. Kapilarność bierna oznacza się dla gruntów sypkich o nieznacznej spoistości. Zależnie od kapilarności biernej grunty dzieli się na: niewysadzinowe o K_b < 1m, wątpliwe o K_b 1-1,3m i wysadzi nowe o K_b > 1,3m.

Wskaźnik piaskowy jest to procentowy stosunek objętości ziaren frakcji piaskowej do objętości całego gruntu w danej próbce gruntu. Przyjmuje się, że grunty o wskaźniku 0-14 jako podłoże gruntowe złe. O wskaźniku 55-99 jako bardzo dobre.

C_pr kapilarności (wskaźnik nośności) za pomocą tego wskaźnika określa się nośność gruntu w warunkach nasycenia wodą. Próbka jest nasycona wodą w ciągu 4 dni. Badanie modelowe przeprowadza się w warunkach zbliżonych do pracy podłoża. C_pr służy m.in. do wyznaczania grubości nawierzchni zależnie od nośności podłoża gruntowego.

Średnie wysadzinowości gruntów:

Rodzaje gruntów	Wartość wskaźnika nośności Cbr	Inne cechy
Grunty niewysadzinowe: żwiry, pospółki, piaski grubo-, średnio- i drobnoziarniste	Cbr Wn ≥10	Wskaźnik piaskowy Wp >35, zawartość cząstek o średnicach mniejszych niż 0,05 mm mniej niż 20%, Kb <1m
Grunty niepewne (wątpliwe): piaski pylaste, żwiry gliniaste, pospółki gliniaste, rumosze i wietrzeliny gliniaste	5 ≤ Wn < 10	Wskaźnik piaskowy Wp < 35, zawartość cząstek o średnicach j.w. 20-30%. Kb 1,0-1,3m
Grunty wysadzinowe: gliny ciężkie, gliny piaszczyste i pylaste, iły, iły piaszczyste i pylaste piaski gliniaste	0 ≤ Wn <5	Wp < 25 Kb 1,3m

W warunkach gospodarki leśnej z uwagi na planowany sposób zrywki drewna pojazdów poruszających się na szlakach zrywkowych zachodzi konieczność charakteryzowania gruntów pod względem ich przejezdności zależnej od wskaźnika nośności i oceną gruntów według wskaźnika nośności W_n CBR[%] dla celów leśnego budownictwa drogowego podają te rysunki.

Stosunkowo dobrą nośnością bez tworzenia się większych kolein charakteryzuje się grunty o wartości W_n >3. Walka z wysadzinami polega głównie na prawidłowym odwodnieniu korpusu drogowego, ogrodzenie ruchu ciężkich samochodów.

WYKŁAD 2 (15.10.2012)

Odwodnienia torowiska drogowego.

Działanie wody na budowle drogowe.

Na drogi działają wody powierzchniowe tzn. opadowe oraz wody podziemne – gruntowe przepływające w gruncie stanowiącym podłoże naturalne dróg. Szkodliwe działanie wody powierzchniowej spływającej po powierzchni drogowej, poboczach i skarpach przejawia się w rozmywaniu skarp drogowych i poboczy oraz w wypłukiwaniu drobnych cząstek materiału z rozluźnieniem nawierzchni. Drogi gruntowe nie mające dobrego odwzorowania zarówno powierzchniowego jak i wgłębnego nie nadają się do ruchu w wilgotnych okresach roku, zwłaszcza dotyczy to gruntów spoistych.

Wpływ działania wody na podłoże ściśle wiąże się z położeniem korpusu drogowego w stosunku do terenu położenie drogi może być usytuowane w poziomie terenu, w wykopie i na zboczu.

Odwodnienie dróg:

• powierzchniowe

• wgłębne

Odwodnienie powierzchniowe korony drogi uzyskuje się przez nadanie odpowiednich spadków podłużnych i poprzecznych oraz przez rowy otwarte i wodospusty. Spadki jezdni i poboczy stosuje się według zasady im bardziej szorstka i nierówna powierzchnia tym większy powinien być spadek poprzeczny, np. dla nawierzchni twardych ulepszonych stosuje się spadek poprzeczny 3%, dla nawierzchni twardych nieulepszonych 3-5%, na nawierzchni gruntowej ok. 5%. Nachylenie skarp ziemnych ze względu na spływ wody powinny być takie, aby odprowadzały szybko wodę, a nie powodowały erozji. To też korzystniejszy jest pod tym względem łagodniejsze nachylenie skarpy 1:2, 1:3. Zadaniem rowów drogowych jest odprowadzenie wód spływających z nawierzchni skarp i przyległego terenu poza pas drogowy. Rowy dzieli się w zależności od położenia:

• przydrożne

• stokowe

• odprowadzające

- Rowy stokowe wykonuje się w odległości 3-5m od zewnętrznej krawędzi skarpy wykopu. Przy nasypach natomiast powinny być oddalone od stopy nasypu co najmniej 2m. Rowy stokowe zbierają wodę ze stoków powyżej pasa drogowego

- Rowy przydrożne przejmują wodę z korony drogi skarp i przyległego terenu.

- Rowy odprowadzające odprowadzają wodę z rowów przydrożnych poza pas drogowy.

Woda z rowów drogowych odprowadzona jest do naturalnych cieków. Gdy brak jest naturalnego zbiornika (głównie w terenach nizinnych) wykonuje się wówczas sztuczne studnie chłonne lub zbiorniki odprowadzające.

Rowom nadaje się przekrój poprzeczny trapezowy, trójkątny lub opływowy.

• Najczęściej stosuje się rowy trapezowe o szerokości dna 0,4 – 0,6m i głębokości 0,6 – 0,9m o pochyleniu skarp 1:1,5.

• Rowy trójkątne stosowane są głównie w gruntach przepuszczalnych skalnych, w innych gruntach rzadko.

• Rowy opływowe stosuje się szczególnie na drogach o szybkości projektowej przekraczającej 60km/h ponieważ są one najbezpieczniejsze dla ruchu samochodowego co osiąga się przez stosowanie wyokrąglenia krawędzi skarp i dna rowu. Wadą jest ich duża szerokość.

Profil podłużny i przekrój poprzeczny rowów.

Należy dążyć do zapewnienia spadku podłużnego rowów nie mniejszego niż 0,5% gdyż przy zastosowaniu spadków mniejszych rowy zarastają trawą, powstaje konieczność częstego oczyszczania. Największe spadki podłużne rowów nie mogą przekraczać:

- dla rowów o dnie i skarpach nieubezpieczonych – gruntach:

• piaszczystych 1,5%

• gliniastych 3%

• skalistych 10%

- dla rowów o dnie i skarpach ubezpieczonych i darniną do 3% faszyną do 4% i brukiem układanym na sucho 6%.

KASKADY

Jeżeli z powodu ukształtowania terenu spadek dna rowu byłby zbyt duży to można go zmniejszyć przez wykonanie kaskad w skutek czego obniży się szybkość wody. Wysokość stopni kaskad wynosi od 0,3 - 0,6m. Wskazana jest jak najmniejsza wysokość stopni, ponieważ są one łatwiejsze do wykonania i mała wysokość spadającej wody nie wymaga zbyt mocnego utrwalenia dna rowu. Odcinki rowu między kaskadami mają pochylenie od 0,005 – 0,08 zależnie od sposobu umocnienia dna i skarp rowu.

-Kaskadę z faszyny stosuje się w miejscach gdzie łatwo o ten materiał.

-Kaskady betonowe stosuje się w połączeniu z brukiem, same stopnie wykonuje się z betonu, a w oparciu o nie umacnia się dno rowów i skarpy brukiem na zaprawie cementowej. Coraz częściej do budowy kaskad stosuje się elementy prefabrykowane – żelbetowe.

ŚCIEKI

Stosowanie rowów do odwodnienia niekiedy jest niemożliwe lub niewskazane, np. w terenach górskich usytuowanie rowu wymaga wprowadzenia robót w gruntach skalistych. Wykonanie rowów w gruntach wrażliwych na erozję, np. w lessach jest również niewskazane gdyż woda będzie powodowała duże szkody. W takich przypadkach zamiast rowów wykonuje się umocnione ścieki. Najczęściej brukowane, wykonane z brukowca, z kamienia pełnego lub łamanego wysokości 14-16cm układanego na podsypce żwirkowej przy pochyleniach dna do 6%. Ścieki mają kształt lekko wyokrąglony i wtedy nazywamy je ściekami płaskimi. Mogą być przekroje załamane wtedy są to tzw. ścieki dwuskrzydłowe lub mieć kamień oporowy od strony zewnętrznej – ścieki jednoskrzydłowe.

WODOPUSTY

Stosuje się na leśnych drogach stokowych w terenach górskich i falistych na odcinkach dróg z niweletą o pochyleniu podłużnym większym niż 2% z nawierzchnią gruntową i twardą nieulepszoną. Odstępy między wodopustami zależą od pochylenia podłużnego drogi. Są one przy pochyleniu od 3-16%, odstępy mieszczą się 72-23m.

ZBIORNIKI ODPROWADZAJĄCE

Gdy zachodzą trudności w urządzeniu naturalnego odwodnienia tzn. wyprowadzenia wody do odbiornika stosowane są zbiorniki odprowadzające. Powinny się znajdować co najmniej 20m od drogi. Objętość wody jaką, można pomieścić w zbiorniku nie powinna przekraczać 300m³. Zbiorniki odprowadzające powinny być odgraniczone od przyległego terenu wałem ziemnym o wzniesieniu 0,6 – 0,8, ponad teren.