LUBELSKA OKRĘGOWA IZBA INŻYNIERÓW BUDOWNICTWA MATERIAŁY SZKOLENIOWE Projekt Lubelskiej Okręgowej Izby Inżynierów Budownictwa pt. "Podnoszenie kwalifikacji zawodowych osób związanych z budownictwem na terenie województwa lubelskiego" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego realizowany w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego 2004-2006, Priorytet II, "Wzmocnienie rozwoju zasobów ludzkich w regionach", działanie 2.1 "Rozwój umiejętności powiązany z potrzebami regionalnego rynku pracy i możliwości kształcenia ustawicznego w regionie". Wszelkie informacje dotyczące Unii Europejskiej i funduszy strukturalnych można znaleźć na stronie www.europa.eu.int, zaś dotyczące Europejskiego Funduszu Społecznego na stronie internetowej Instytucji Zarządzającej tj.: Departamentu Zarządzania Europejskim Funduszem Społecznym, Ministerstwo Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej, skr. poczt. 59, 00-955 Warszawa, www.efs.gov.pl. Funkcję Instytucji Wdrażającej pełni Wojewódzki Urząd Pracy w Lublinie, ul.Okopowa 5, 20-022 Lublin, www.wup.lublin.pl.

Współpraca gruntów rodzimych i nasypowych w konstrukcjach drogowych Mirosław Szpikowski

NOŚNOŚĆ PODŁOŻA Stan graniczny podłoża gruntowego Zależność pomiędzy odkształceniem podłoża a ciśnieniem przy wzroście obciążenia

NOŚNOŚĆ PODŁOŻA Fazy stanu naprężenia w podłożu przy wzroście obciążenia Fazy odkształcenia gruntu Wpływ wielkości płyty obciążającej na wartość osiadań

MODUŁY NOŚNOŚĆ PODŁOŻA Edometryczny Presjometryczny Statyczny Dynamiczny

LABORATORYJNE METODY BADAWCZE Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (ogólny) – M0 Edometryczny moduł ściśliwości wtórnej (sprężystej) – M Moduł osiadania gruntu – Es Moduł pierwotnego (ogólnego) odkształcenia gruntu – E0 Moduł wtórnego (sprężystego) odkształcenia gruntu – E

LABORATORYJNE METODY BADAWCZE Zależność wysokości próbki od obciążenia Krzywa konsollidacji Schemat edometru

LABORATORYJNE METODY BADAWCZE Wartości normowe modułu ogólnego odkształcenia gruntów spoistych Wartości normowe modułu ogólnego odkształcenia gruntów spoistych

APARATURA KONTROLNO - POMIAROWA STOSOWANA DO OCENY NOŚNOSCI W WARUNKACH „in situ” Badania presjometryczne, Badania płytą statyczną VSS (300 mm) Badania dynamiczne (300 mm)

OZNACZENIE MODUŁU ODKSZTAŁCENIA PODŁOŻA PRZEZ OBCIAZENIE PŁYTĄ METODA STARYCZNA PN-S-02205:1998 Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA stanowi iloczyn stosunku obciążenia jednostkowego do przyrostu odkształcenia badanej warstwy podłoża w ustalonym zakresie obciążeń jednostkowych, pomnożony przez 0,75 średnicy płyty obciążającej

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA ∆p – różnica nacisków, w megapaskalach ∆s – przyrost osiadań odpowiadający różnicy nacisków, w milimetrach D – średnica płyty, w milimetrach

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA obliczenie wskaźnika odkształcenia I0 – wskaźnik odkształcenia, liczba niemianowana, E2 – wtórny moduł odkształcenia, w MPa, E1 – pierwotny moduł odkształcenia, w MPa Uwaga: wyniki z dokładnością do jednej cyfry znaczącej po przecinku

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA Pierwotny moduł odkształcenia - E1 Moduł odprężenia Wtórny moduł odkształcenia E2 Wskaźnik odkształcenia I0

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA aparatura Aparatura VSS - schemat

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA aparatura Schemat zestawu VSS

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA kryteria odbioru Wskaźnik odkształcenia I0 – grunty mineralne dla żwirów, pospółek i piasków - Przy wymaganej wartości Is ≥ 1 I0 = 2,2 Przy wymaganej wartości Is <1 I0 = 2,2 Dla gruntów drobnoziarnistych o równomiernym uziarnieniu (pyły, gliny, gliny pylaste, gliny zwięzłe, iły) I0 = 2,0 Dla gruntów różnoziarnistych (zwirów gliniastych, pospółek gliniastych, pyłów piaszczystych zwięzłych) I0 = 3,0 Dla narzutów kamiennych, rumoszy I0 = 4,0 Dla gruntów antropogenicznych – na podstawie badań poligonowych

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA kryteria odbioru Wskaźnik odkształcenia I0 – podłoże grunty ulepszone - Bezpośrednio po zagęszczeniu Is = 1 I0 < 2,2

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA częstotliwość badań W warstwach powierzchniowych podłoża nawierzchni, najwyższej warstwy robót ziemnych, Głębszych warstw, jeżeli wymaga tego dokumentacja projektowa lub nadzór E2

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA częstotliwość badań Jeden raz w trzech punktach na 2000 m2 powierzchni, Dodatkowo w miejscach wskazanych przez nadzór, W przypadku zastosowania jednorodnego materiału i zagęszczania go w sposób ciagły odcinkami długości ponad 100 m liczę badań można zmniejszyć o połowę

STATYCZNY MODUŁ OKSZTAŁCENIA kryterium odbioru Nośność warstwy jest wystarczająca, jeżeli wszystkie wartości wtórnego modułu odkształcenia E2 spełniają określone kryteria w PN-S-02205:1998

Ustalanie warunków gruntowo-wodnych w konstrukcjach drogowych i metody ich poprawy

Nazwy i określenia podłoże podłoże ulepszone podbudowa pomocnicza warstwa wzmacniająca

Nazwy i określenia Podłoże – grunt rodzimy lub nasypowy leżący pod nawierzchnią do głębokości przemarzania, nie mniej jednak niż do głębokości, na której naprężenia pionowe od największych obciążeń użytkowych wynosi 0.02 MPa (0.2kg/cm2). Podłoże ulepszone – wierzchnia warstwa podłoża leżąca bezpośrednio pod nawierzchnią, ulepszona w celu umożliwienia przejęcia ruchu budowlanego i właściwego wykonania nawierzchni, spełniająca wymagania określone dla podłoża.

Nazwy i określenia Podbudowa pomocnicza – warstwa spełniająca poza funkcjami nośnymi funkcje zabezpieczenia nawierzchni przed działaniem wody, mrozu, przenikania cząstek podłoża) Warstwa wzmacniająca: Warstwa mrozoochronna – warstwa, której głównym zadaniem jest ochrona nawierzchni przed skutkami mrozu, Warstwa odsączająca – warstwa służąca do odprowadzenia wody przedostającej się do nawierzchni, Warstwa odcinająca – warstwa stosowana w celu uniemożliwienia przenikania cząstek do warstwy leżącej powyżej.

Podłoże gruntowe w konstrukcji drogowej wg PN-87/S-02201 „Drogi samochodowe. Nawierzchnie drogowe. Podział, nazwy, określenia”.

Podłoże gruntowe w konstrukcjach drogowych na tle innych krajów “Drogownictwo” 4/98 Stefan Rolla

Grubość podłoża biorąca udział w pracy z nawierzchnią ( 0.02MPa) “Drogownictwo” 7/98 Stefan Firlej

Ogólne założenia dotyczące roli podłoża w konstrukcjach drogowych obciążenie podłoża w czasie eksploatacji nawierzchni wysoka stabilność oraz odporność na działanie mrozu i wody obciążenie podłoża w czasie budowy umożliwienie poruszania się ciężkich maszyn drogowych warstwy wzmacniające odwodnienie

Klasyfikacja gruntów w budownictwie komunikacyjnym grunty naturalne pochodzenia miejscowego ( gliny i rumosze wietrzelinowe) pochodzenia rzecznego i morskiego (żwiry, piaski, pyły, iły) pochodzenia eolicznego (piaski wydmowe, pyły lessowe) zastoiskowe (muły jeziorne i mady rzeczne, torfy) grunty antropogeniczne ( żużle, popioły)

Klasyfikacja gruntów naturalnych Tablica 1

Przydatność gruntów rodzimych i antropogenicznych w robotach ziemnych

Zakres badań laboratoryjnych w strefie bezpośredniego wpływu podłoża na nawierzchnię drogową

Wymagania w zakresie zagęszczenia i nośności na różnych poziomach robót ziemnych wg. PN-S-02205-1998

Wymagania w zakresie zagęszczenia i nośności na różnych poziomach robót ziemnych wg. PN-S-02205-1998

Ogólna ocena warunków jakości oraz nośności podłoża gruntowego Wysoka i stabilna nośność podłoża umożliwia: zaoszczędzenie znacznych ilości droższych materiałów przeznaczonych na warstwy podbudowy, dopuszczenie ciężkiego ruchu technologicznego w czasie prowadzonych robót ziemnych oraz budowy kolejnych warstw konstrukcyjnych nawierzchni, dokładne przygotowanie podłoża pod kolejno formowane warstwy bez obawy jego uszkodzenia, uzyskanie korzystnie wysokiego zagęszczenia podbudowy.

Grupa nośności podłoża Gi W celu ustalenia grupy nośności podłoża Gi nawierzchni należy określić: warunki wodne warunki gruntowe

Warunki wodne podłoża konstrukcji drogowych Warunki wodne podłoża zależą od : poziomu występowania wody gruntowej, charakterystyki korpusu drogowego, oraz charakterystyki pobocza (utwardzone, nieutwardzone)

Warunki wodne podłoża konstrukcji drogowych

Warunki gruntowe podłoża konstrukcji drogowych Warunki gruntowe zależą od wysadzinowości gruntu

Grupa nośności podłoża Gi

Grupa nośności podłoża Gi

Ochrona podłoża przed mrozem mrozoodporność

Ochrona podłoża przed mrozem mrozoodporność

Przykład ustalania warunków gruntowo-wodnych Dane projektowe: Przebieg trasy drogi nasypy do 2 m i wykopy do 2m, Poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej w nasypach 1.8m, w wykopach 1,3 m poniżej niwelety robót ziemnych, Rodzaj gruntu podłoża piasek pylasty o CBR=10% WP=27, Pobocze nieutwardzone

Przykład ustalania warunków gruntowo-wodnych i grupy nośności Gi 1. ustalenie warunków wodnych z tabeli nr 4 warunki wodne dla nasypu –przeciętne warunki dla wykopu – przeciętne 2. Ustalenie warunków gruntowych z tabeli nr 5 grunt wątpliwy wg tabeli nr 5 3 ustalenie grupy nośności Gi z tabeli 6 i 7 dla gruntów wątpliwych, przy warunkach przeciętnych ustalono grupę nośności G2

Wymagania dla podłoża G1 konstrukcji katalogowych

Pęcznienie liniowe - „p” Pęcznienie liniowe gruntu jest wyrażone stosunkiem procentowym przyrostu wysokości standardowo zagęszczonej próbki gruntu, spowodowanego nasyceniem jej wodą do pierwotnej wysokości próbki (przed jej nasyceniem wodą). Pęcznienie liniowe oblicza się w procentach wg wzoru:  h p = --------- 100 h w którym: h – początkowa wysokość próbki, milimetry  h – różnica między odczytem czujnika na początku badania nasiąkliwości i odczytem końcowym, milimetry

Moduł sprężystości podłoża E Badania modułów sprężystości gruntów podłoża można przeprowadzać zarówno w terenie jak i w laboratorium.Moduł sprężystości gruntów obciążonych sztywną płytą może być obliczony ze wzoru:  p E = D --- --- (1-2) 4 s w którym: E – moduł sprężystości w MPa, p – obliczeniowy zakres odciążenia (0,15 - 0,05 MPa), s – odkształcenie sprężyste odpowiadające p,  - współczynnik Poissona dla gruntów

Moduł sprężystości podłoża E w funkcji CBR wg różnych zależności

Moduł sprężystości podłoża E w funkcji zagęszczenia Is

Moduł sprężystości podłoża E w funkcji W/IL

Moduł reakcji podłoża k Wg standardowej metody kp wyznacza się na podstawie próbnego obciążenia podłoża przy użyciu płyty o średnicy D=75 cm, ze wzoru: kp=px/0,125 kg/cm3 lub wg Korpusu Inżynieryjnych Wojsk Amerykańskich: kp=0,7/sx kg/cm3 (Pa/cm) Wartości px i sx uzyskuje się z wyniku próbnych obciążeń (podłoża płytą)

Moduł reakcji podłoża k

Ocena stanu podłoża istniejących konstrukcji drogowych wykonanie otworów badawczych ( nie mniej niż 3 otw./1km) ustalenie warunków wodno - gruntowych ( tak jak dla nawierzchni nowych) w przypadku występowania w konstrukcji nawierzchni warstw wzmacniających z gruntów G1 to istnieje możliwość przekwalifikowania grupy nośności podłoża Gi do grupy o wyższej nośności

Wpływ warstw wzmacniających na zmianę grupy nośności podłoża Gi

Wpływ warstw wzmacniających na zmianę grupy nośności podłoża Gi

Wpływ warstw wzmacniających na zmianę grupy nośności podłoża Gi

Przykład ustalania warunków gruntowo-wodnych Dane projektowe: Przebieg trasy drogi: wykopy do 2m, Poziom swobodnego zwierciadła wody gruntowej: 1.2 m poniżej spodu konstrukcji, Rodzaj gruntu podłoża : 1. Warstwa odsączająca z piasku grubego CBR=15% . WP=75 gr. 30cm 2. Glina piaszczysta WP=15, CBR =3% Pobocze nieutwardzone

Przykład ustalania warunków gruntowo-wodnych 1. ustalenie warunków wodnych z tabeli nr 4 warunki wodne– przeciętne 2. Ustalenie warunków gruntowych z tabeli nr 5 piasek gruby - grunt niewysadzinowy - G1 glina piaszczysta - grunt wysadzinowy - G3 3 ustalenie grupy nośności Gi z tabeli 6 i 11 po uwzględnieniu w-wy odsączajacej ustalono grupę nośności G2

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Separacja słabego podłoża: warstwy odcinające warstwy odcinające z geosyntetyków ulepszenie gruntu spiowami hydraulicznymi Stabilizacja mechaniczna: polepszenie uziarnienia gruntu zagęszczanie gruntu Wymiana gruntu Odwodnienie podłoża

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Przykład zastosowania geotkaniny

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Przykład zastosowania geofolii

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Przykład zastosowania geowłókniny

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Separacja oraz wzmocnienie

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Separacja oraz wzmocnienie

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Stabilizacja gruntów

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Stabilizacja gruntów

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Stabilizacja gruntów

Metody poprawy warunków wodnych i gruntowych Poprawa warunków wodnych: usprawnienie odpływu wody usprawnienie odwodnienia wgłębnego

Stabilizacja gruntów wapnem

Stabilizacja gruntów wapnem

Stabilizacja gruntów cementem

Stabilizacja gruntów cementem