W dziedzinie inżynierii drogowej oraz budownictwa lądowego, kluczowym aspektem jest właściwe zrozumienie właściwości i grupy nośności podłoża gruntowego. Grupy nośności oraz analiza warunków gruntowo-wodnych są nieodzowne dla trwałego projektowania, konstrukcji i eksploatacji budowli ziemnych oraz nawierzchni. W niniejszym artykule przyjrzymy się klasyfikacji grup nośności oraz istotnym elementom warunków gruntowo-wodnych, istotnym dla stabilności i wytrzymałości konstrukcji.
Tabela zawartości
Podłoże gruntowe budowli ziemnej
Termin „podłoże gruntowe budowli ziemnej” odnosi się do obszaru znajdującego się poniżej dolnej powierzchni budowli, czy to nasypu, czy wykopu. Właściwości tego gruntu mają znaczący wpływ na proces projektowania, wdrażania i eksploatacji budowli ziemnych. Wartościowe informacje na temat zakresu badań oraz projektowania zarówno budowli, jak i podłoża budowli ziemnych, można znaleźć w odpowiednich przepisach.
Podłoże gruntowe nawierzchni
Obszar podłoża gruntowego nawierzchni obejmuje teren pod konstrukcją nawierzchni. Bez względu na to, czy jest gruntem rodzimy, czy jest to sztuczny nasyp. Jego właściwości wpływają na proces projektowania, a także wykonania i eksploatacji nawierzchni. Częstotliwość i zakres badań tego podłoża zależą od stopnia złożoności warunków gruntowych oraz regulacji zawartych w specjalnych przepisach.
Co to jest nośność konstrukcji nawierzchni?
Nośność konstrukcji nawierzchni odnosi się do zdolności nawierzchni drogowej do wytrzymywania obciążeń generowanych przez ruch pojazdów. Ta właściwość jest oceniana poprzez pomiar ugięcia nawierzchni pod obciążeniem standardowym.
Klasyfikacja nośności podłoża gruntowego nawierzchni
Podział nośności podłoża gruntowego nawierzchni na grupy stosujemy w celu określenia jego zdolności nośnej. Dokonujemy tego, uwzględniając rodzaj i stan gruntu, warunki wodne w podłożu, stopień zagęszczenia gruntu oraz cechy konstrukcji drogi. Dlatego przedstawione są cztery grupy nośności podłoża gruntowego. Oznaczamy je jako G1, G2, G3 i G4, które precyzyjnie określają wytrzymałość i charakterystykę podłoża gruntowego nawierzchni.
W Polsce wyróżnia się 5 grup nośności podłoża:
- Grupa I – grunty o bardzo niskiej nośności,
- Grupa II – grunty o niskiej nośności,
- Grupa III – grunty o średniej nośności,
- Grupa IV – grunty o wysokiej nośności,
- Grupa V – grunty o bardzo wysokiej nośności.
Określanie grupy nośności podłoża nawierzchni
W celu dokonania klasyfikacji grupy nośności nawierzchni, zgodnie z wytycznymi KTKNPiP, konieczne jest przeprowadzenie oceny w oparciu o następujące kryteria:
- Warunki wodne do głębokości 2m od zakładanego spodu konstrukcji nawierzchni. Pierwszym krokiem jest ocena warunków wodnych w obszarze do głębokości 2 m od spodu planowanej konstrukcji nawierzchni. Analiza tego aspektu umożliwia zrozumienie wpływu wilgotności na podłoże.
- Rodzaj i właściwości gruntu w głębokości 1m od zakładanego spodu konstrukcji nawierzchni. Kolejnym etapem jest analiza rodzaju oraz charakterystyki gruntu, który znajduje się do głębokości 1 m od spodu planowanej konstrukcji nawierzchni. Te informacje są kluczowe dla oceny zdolności nośnej podłoża.
Warto także dokładnie przeanalizować, co dzieje się w warstwach głębiej położonych, poniżej 1 m od spodu konstrukcji nawierzchni. Czy nie ma tam warstw o słabych właściwościach, które mogą wymagać indywidualnego podejścia w procesie projektowania.
Ważne jest, aby zakres badań gruntów był wystarczający. Wszystko po to, aby możliwe było dokładne określenie grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni, zgodnie z wymogami zawartymi w Katalogu. Przy odpowiednio przeprowadzonej analizie, możliwe jest precyzyjne sklasyfikowanie nośności podłoża gruntowego nawierzchni, co stanowi istotny element procesu projektowego.
Określenie grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni podczas procesu projektowego
W celu dokonania klasyfikacji grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni, opierając się na wytycznych Katalogu, konieczne jest dokładne zrozumienie rodzaju i właściwości gruntu znajdującego się w obszarze do głębokości 1 m od zakładanego spodu konstrukcji nawierzchni. W sytuacji, gdy w tej sferze występują różne warstwy gruntów na głębokości poniżej 1m, w procesie projektowania należy przyjąć charakterystyki i właściwości gruntów gorszych z nich.
Przyjęto cztery grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni: G1, G2, G3 i G4. Klasyfikacja podłoża do danej grupy nośności powinna być oparta na dwóch różnych podejściach:
- wartość wskaźnika nośności CBR,
- wysadzinowość gruntu oraz aspekty warunków wodnych.
W przypadku, gdy wyniki klasyfikacji podłoża gruntowego nawierzchni, według obu tych metod, różnią się, w procesie projektowania zawsze powinna być przyjęta gorsza grupa nośności podłoża gruntowego.
Klasyfikacja grup nośności podłoża gruntowego nawierzchni w oparciu o wartość wskaźnika nośności CBR przedstawiona jest w tablicy 7.3. Dla dróg ekspresowych i autostrad, konieczne jest przeprowadzenie badań laboratoryjnych. Należy uwzględnić w nich wartości wskaźnika nośności CBR gruntu zlokalizowanego do głębokości 1 metra poniżej spodu konstrukcji nawierzchni. W przypadku pozostałych dróg, możliwe jest korzystanie z danych literaturowych i doświadczeń praktycznych w celu przyjęcia wartości CBR.
| Lp. | Grupa nośności podłoża gruntowego Gi | Wskaźnik nośności CBR po 4 dniach nasączania wodą [%] | Wtórny moduł odkształcenia E2 [MPa] |
|---|---|---|---|
| 1 | G1 | CBR ≥ 10 | E2 ≥ 80 |
| 2 | G2 | 5 ≤ CBR < 10 | 50 ≤ E2 < 80 |
| 3 | G3 | 3 ≤ CBR < 5 | 35 ≤ E2 < 50 |
| 4 | G4 | 2 ≤ CBR < 3 | 25 ≤ E2 < 35 |
Uwaga: Warunki badania zgodne z normą PN-S-02205:1998.
Grupa nośności a wysadzinowość
W poniższej tabeli przedstawiono zestawienie umożliwiające dokonanie oceny grupy nośności podłoża gruntowego w oparciu o jego wysadzinowość oraz charakterystykę warunków wodnych.
wysadzinowości gruntu i warunków wodnych
Uwaga: W przypadku gruntów mało wysadzinowych oraz bardzo wysadzinowych, grupa nośności gruntowego nawierzchni jest taka sama dla warunków wodnych przeciętnych i złych.
W trakcie określania grupy nośności podłoża gruntowego nawierzchni istotne jest uwzględnienie faktu, że każda modyfikacja grupy nośności podłoża wpływa na zmiany w grubości warstw dolnych konstrukcji nawierzchni oraz w warstwie ulepszonego podłoża. To z kolei może prowadzić do konieczności zmiany technologii. W kontekście harmonizacji procesów wykonawczych, należy unikać nadmiernie częstych zmian grubości warstw i technologii. Warto zatem przewidywać odpowiednio długie odcinki drogi o określonej projektowej grupie nośności podłoża nawierzchni.
W sytuacjach, gdy istnieje ryzyko powtarzających się zmian grupy nośności w związku z różnicami w warunkach gruntowo-wodnych, zaleca się połączenie odcinków o różnych grupach nośności. W takim przypadku, aby spójnie zharmonizować technologię prac, warto przyjąć do projektowania najmniej korzystną grupę nośności spośród wszystkich występujących na danym odcinku. Działanie to przyczyni się do zapewnienia stabilności i spójności procesów konstrukcyjnych oraz eksploatacyjnych.
Oprócz bogatej wiedzy teoretycznej, firma Tozamet oferuje także praktyczne rozwiązania w obszarze stabilizacji gruntów. Nasz doświadczony zespół specjalistów oraz niezawodne maszyny do stabilizacji umożliwiają nam świadczenie usług stabilizacyjnych na najwyższym poziomie. Dzięki metodzie mieszania na miejscu oraz wykorzystaniu różnych spoiw budowlanych, jesteśmy w stanie zapewnić efektywną poprawę właściwości podłoża gruntowego.