Historia budownictwa łączy się nierozerwalnie z fundamentowaniem na słabonośnych podłożach oraz modyfikacją właściwości tych gruntów. W poszukiwaniu coraz skuteczniejszych i ekonomiczniejszych metod posadawiania obiektów inżynierskich rozwinięto wiele technik polepszających podłoże: od klasycznej wymiany gruntu i wstępnego obciążenia począwszy do rozwiązań nowoczesnych, jak zagęszczanie za pomocą wybuchów, wibroflotacji, konsolidacji dynamicznej czy silikatyzacji. Potrzeba coraz większego uprzemysłowienia procesów budowlanych zmusza do stosowania pewnych materiałów w celu zupełnie różnych od znanych z życia codziennego oraz współpracy z nowymi gałęziami przemysłu, które dotychczas nie były związane z budownictwem. Obiekty infrastrukturalne takie jak nasypy drogowe, kolejowe, wały ppow. itp. są sytuowane z racji uwarunkowań lokalnych coraz częściej na terenach uznawanych jeszcze nie tak dawno za nieprzydatne do zabudowy. Do tego, jeżeli jeszcze dodamy warunki przetargowe oparte na kryterium 100% ceny otrzymujemy konieczność dokonania optymalizacji kosztowo-organizacyjnej całego przedsięwzięcia inwestycyjnego. Powyższe względy, pomijając racjonalność i zdrowy rozsądek, narzucają wykorzystywanie w nasypach niemal wszystkich gruntów miejscowych, a niejednokrotnie materiałów odpadowych. Musimy pamiętać, że grunt to szeroko wykorzystywany materiał konstrukcyjny o zróżnicowanej wytrzymałości na ściskanie, ale właściwie nie mający żadnej wytrzymałości na rozciąganie. W celu zwiększenia tej wytrzymałości, albo jak kto woli – likwidacji tej „przypadłości”, grunt tak samo jak beton może być zbrojony lub uzdatniany (modyfikowany). Stąd też bierze się postulat o dokładne badania podłoża gruntowego oraz o dogłębną interpretację wyników tych badań przed podjęciem jakichkolwiek decyzji. Oczywistą rzeczą jest, że badania podłoża budowli mają kardynalne znaczenie w powodzeniu całej inwestycji. Wyniki badań decydują o poprawności obliczeń nośności i stateczności konstrukcji i powinny dać odpowiedź: czy wzmacnianie podłoża jest w ogóle potrzebne ? Na podstawie tych obliczeń podejmuje się też decyzje o zakresie wzmocnień i wyborze technologii.
W odróżnieniu od typowej praktyki, badania powinny objąć swoim zakresem także właściwości warstw określanych zwykle ogólnikowo jako „nienośne” (szczególna praktyka stosowana przez geotechników dla np. nasypów niekontrolowanych lub gruntów organicznych), gdyż to one przecież podlegają wzmocnieniu. A ich właściwości fizyko-mechaniczne przed i po wzmocnieniu są podstawą projektowania, wyboru sposobu wzmocnienia podłoża, zbrojenia podstawy nasypu i ustalenia jego optymalnego kształtu poprzecznego. Te same właściwości są niezbędne przy określaniu nośności granicznej zgodnie z normami posadowień bezpośrednich, gdzie używa się modeli sztywno-plastycznych z powierzchnią C-M → f(c,Ø) lub sprężysto-plastycznych z powierzchnią D-P → f(E, υ). Przedstawione w nawiasach właściwości gruntów muszą być znane projektantowi przed przyjęciem jakiejkolwiek koncepcji posadowienia. Z kolei, przy określaniu deformacji podłoża gruntowego, trudno wyobrazić sobie pracę projektanta bez parametrów wytrzymałościowych podłoża ( τf, M0, M, Ø, c). Tym samym dokładne określenie parametrów fizyko-mechanicznych gruntów podłoża, szczególnie na próbkach NNS (obecnie klasa jakości próbki – A1), wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne.
Próbnik rdzeniowy do poboru próbek gruntu klasy A1
Dla gruntów organicznych, gdy dochodzi dodatkowo reologia i konsolidacja (przyśpieszenie drenażem pionowym), należy wykonać badania:
Kąt tarcia wewnętrznego i kohezji, wilgotności naturalnej, modułów odkształcenia, współczynników konsolidacji Cv , Ch parametrów ciśnienia wody porowej i współczynników Ψ, υ.Nasyp posadowiony na gruntach słabonośnych (wysadzinowych), np. gruntach spoistych w stanie plastycznym i płynnym lub gruntach organicznych, powoduje znaczne odkształcenia, które w przypadkach krytycznych przybierają postać wyparcia podłoża związanego z osuwiskiem skarp lub jego zatonięciem ( pogrążaniem się ). Szczególnym przypadkiem są grunty organiczne. Budowie nasypu na gruntach organicznych zawsze towarzyszy intensywne osiadanie, niespotykane przy gruntach mineralnych. Przebieg, charakter i zakres odkształceń zależy od stanu i układu warstw gruntów słabych w podłożu, od wielkości i rozkładu obciążeń przekazywanych przez nasyp, jego kształtu oraz intensywności ich przyrostu.
Rys.1 Schemat odkształcenia słabego podłoża pod nasypem.
Samo określenie słaby grunt lub podłoże jest pojęciem względnym. W opracowanych wielu wytycznych słabe podłoże definiowane jest jako warstwy gruntu nie spełniające wymagań wynikających z warunków nośności lub stateczności albo warunków przydatności do użytkowania w odniesieniu oczywiście do rozpatrywanego obiektu lub elementu konstrukcji.
Nie istnieje tym samym jedno kryterium określające podłoże jako wymagające wzmocnienia. Konieczność wzmocnienia podłoża zależy przede wszystkim od cech podłoża, rodzaju budowli oraz stawianych wymagań. Wymóg ulepszenia słabego podłoża, jego wzmocnienia lub modyfikacji przekroju poprzecznego nasypów wraz z technologią ich wznoszenia pojawia się, gdy :
w podłożu nawierzchni drogowych grunty nie spełniają określonych kryteriów odnośnie rodzaju gruntów i uziarnienia, wskaźnika zagęszczenia Is, modułu odkształcenia E2 oraz stosunku modułów E2 / E1, w podłożu budowli ziemnych zalegają grunty bardzo ściśliwe, o małej lub nietrwałej wytrzymałości oraz niestabilnej strukturze, grunty o małej wytrzymałości ( cu do 50 kPa ) i bardzo ściśliwe ( moduł do 5 MPa ), przede wszystkim grunty organiczne i nasypowe ( antropogeniczne ) ; grunty o niestabilnej strukturze ( pęczniejące, zapadowe – lessowe i ulegające deformacjom filtracyjnym – sufozji, podatne na upłynnienie itp. ), tereny osuwiskowe, krasowe i zagrożone deformacjami górniczymi, w podłożu fundamentów budowli zalegają grunty o wytrzymałości i ściśliwości nie zapewniających spełnienia wymagań dotyczących stanów granicznych nośności i użytkowania konstrukcji1. Badania podłoży gruntowych.
Obecnie, w praktyce inżynierskiej, po wprowadzeniu szeregu aktów prawnych i normalizacji, dokonuje się swoista rewolucja. Dotyczy to szczególnie zmiany sposobów badań podłoża gruntowego, projektowania w tym także geotechnicznego, pomiarów parametrów, monitoringu obiektów wznoszonych, a przede wszystkim zmiany mentalności stron procesów inwestycyjnych. Ogólnie, zakres badań powinien umożliwiać określenie i wydzielenie na ich podstawie warstw geotechnicznych z dokładnością odpowiadającą wymaganiom obliczeń nośności i stateczności budowli. Podłoże powinno być rozpoznane do głębokości strefy aktywnej oddziaływania budowli i zakończyć się w warstwie gruntów nośnych. Cechy podłoża należy ustalać każdorazowo na podstawie wierceń lub wykopów badawczych, sondowań i innych badań polowych, badań makroskopowych oraz szczegółowych badań laboratoryjnych. Musimy zdawać sobie sprawę, że to na podstawie tych badań wybieramy odpowiednią technologię wzmocnienia podłoża lub jego uzdatnienie. Od jakości tych badań zależy poprawność wyboru technologii i obliczeń jak również bezawaryjna eksploatacja projektowanych obiektów.
Tab.1. Zalecane metody badań gruntu do wzmocnienia podłoża i fundamentów.
Tab. 2. Zalecane metody badań podłoża i określania parametrów gruntu.
Badania laboratoryjne powinny objąć swoim zakresem przede wszystkim właściwości fizyko-mechaniczne warstw określanych zwykle ogólnikowo w różnego typu opracowaniach jako „nienośne”. Pozostawianie w tabelach zbiorczych parametrów geotechnicznych warstw słabych bez podania konkretnej wielkości np. kąta tarcia wewnętrznego (Ø), kohezji (c) lub edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej (M0) uniemożliwia w sposób oczywisty lub co najmniej zaburza normalny proces projektowy ze wszystkimi tego konsekwencjami. W ostatnim czasie następuje zasadnicze przegrupowanie w proporcji badań in situ w stosunku do badań laboratoryjnych. O tym fakcie zadecydował znaczny postęp w konstrukcji nowych urządzeń do badań in situ, poziom interpretacji wyników uzyskiwanych z tych testów oraz badania przeprowadzane w komorach kalibracyjnych. Obecnie badania in situ stanowią zasadniczą część planowanych prac badawczych, umożliwiając ograniczenie kosztownych i czasochłonnych badań laboratoryjnych. Ich zakres i udział w ogólnej liczbie prac jest częstokroć określany na podstawie ekonomicznej analizy ryzyka oraz w zależności od potrzeb wynikających z przeprowadzenia symulacji obciążeń, które będzie przenosiła konstrukcja na podłoże. Powszechność stosowania testów in situ wymaga jednak zrozumienia sensu parametrów, jakie się na ich podstawie wyznacza. Niezbędna jest także orientacja w ograniczeniach stosowanych testów , wynikająca z analizy czynników, które mogą wpływać na mierzone parametry w trakcie wykonywania badań in situ. Często łatwość wykonania badania utożsamiana bywa z łatwością interpretacji dokonanych pomiarów, co jest podejściem nierzadko błędnym. Specyfika testów in situ powoduje również, że w niektórych przypadkach zastosowanie danego testu może ograniczać interpretację wyników tylko do analizy jednego parametru podłoża. Techniki badań in situ są już wszechobecne. W ostatnich latach szczególny rozwój dotyczy technik umożliwiających badanie w miejscu występowania tzw. gruntów słabych, czyli gruntów organicznych, pylastych oraz gruntów strukturalnych, w których odtworzenie rzeczywistych warunków in situ w badaniu laboratoryjnym jest niezwykle trudne.
2. Wymogi stawiane podłożu i konstrukcji nasypów.
Nadrzędnym celem wzmacniania podłoża jest dostosowanie jego parametrów do wymogów eksploatacyjnych posadawianych obiektów. Wymogi dotyczące podłoży, np. obiektów komunikacyjnych zawarte są między innymi w normach PN-B-03020:1981, PN-S-02205: 1998 i w Rozporządzeniu MTiGM, a całość projektowania geotechnicznego, robót i badań podłoża reguluje norma europejska EN 1997-1:2004 Eurokod 7. W celu dokonania oceny podłoża oprócz podstawowych badań geotechnicznych powinny być przeprowadzone badania specjalistyczne , w szczególności:
badania potrzebne do oceny przydatności gruntu podłoża budowli ziemnej, zgodnie z Polskimi Normami, badania wysadzinowości gruntu: kapilarności biernej Hkb, wskaźnika piaskowego WP, pęcznienia liniowego, wskaźnika nośności CBR, ocena zagęszczenia: maksymalna gęstość objętościowa szkieletu gruntowego ρds, wskaźnik zagęszczenia Is, moduły odkształcenia: pierwotny (E1) i wtórny (E2), właściwości gruntów antropogenicznych i nasypowych.Klasyfikację warunków wodnych w zależności od poziomu występowania swobodnego zwierciadła wody gruntowej oraz charakterystyki korpusu drogowego podano w tablicy 3.
Tab. 3. Klasyfikacja warunków wodnych podłoża konstrukcji nawierzchni.
gdzie: a- pobocza nieutwardzone, b – pobocza utwardzone oraz dobre odwodnienie
Poziom występowania wody gruntowej powinien być określony na podstawie dostępnych najwyższych notowań uwarunkowanych największymi opadami atmosferycznymi lub wysokimi stanami wód powierzchniowych. Podział gruntów w zależności od ich wrażliwości na działanie wody i mrozu (powstawanie wysadzin w okresie tworzenia soczewek lodowych i utrata nośności w okresie nadmiernego nawilgocenia podłoża) podano w tablicy 4. Cechy gruntu powinny być ustalone na podstawie badań laboratoryjnych właściwości wymienionych w tablicy 4. Podstawowym kryterium oceny wysadzinowości jest zawartość drobnych cząstek pylasto-ilastych gruntu, a w przypadkach wątpliwych dodatkowo: wskaźnik piaskowy i kapilarność bierna. Wskaźnik piaskowy stanowi kryterium oceny gruntów niespoistych, a zwłaszcza zbliżonych do mało spoistych. Jeśli ocena na podstawie badania różnymi metodami jest rozbieżna, to decyduje wynik najmniej korzystny.
Tab. 4. Podział gruntów pod względem wysadzinowości
W przypadku dużej zmienności gruntów oraz występowania w podłożu gruntów spoistych miękkoplastycznych, organicznych lub skał, ustalenie nośności podłoża oraz konstrukcji nawierzchni wymaga indywidualnych badań i obliczeń zgodnie z § 143 i 144 nowego rozporządzenia MIiR z 17.02.2015 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie.
Korzystanie z tablicy 5 może być swoistym przewodnikiem i dodatkowym sprawdzeniem wykonanych obliczeń nośności podłoża, ale nie jedynym kryterium wynikającym ze źle przeprowadzonych badań podłoża.
Tablica 5. Grupy nośności podłoża nawierzchni Gi w zależności od warunków wodnych wg nieaktualnego Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie
Tablica 6. Klasyfikacja nośności podłoża gruntowego nawierzchni vs wycofane grupy nośności
Ważna jest również obecnie kontekst, że posługiwanie się pojęciem „grupa nośności podłoża" pozostaje w sprzeczności z zapisami Rozp. w sprawie war. techn. jakim powinny odpowiadać drogi … oraz normy Eurokod 7. Pojęcie „grupa nośności podłoża" wprowadzone w 1999 r. w celu skorzystania z typowych rozwiązań katalogowych dla nawierzchni nie uwzględniało w żadnym przypadku odmienności przeszłości geologicznej terenów obecnej Polski uwzględniającej okresy zlodowacenia i z tym związanego współczynnika prekonsolidacji podłoża OCR. Ocena nawierzchni jest oparta na zasadzie tzw. „ograniczonej ochrony mrozowej" - wymagana grubość warstw odpornych na działanie mrozu (nawierzchnia + podłoże gruntowe) jest mniejsza od głębokości przemarzania. Grubość ta zależy od warunków gruntowo-wodnych. Obecnie nadal nie ma innej metody oceny mrozoodporności konstrukcji nawierzchni drogowych. Tym samym, szczególnym zabiegom obliczeniowym i badawczym powinny być poddane grunty wątpliwe budujące skarpy wykopów, podłoży pod konstrukcją wysokich nasypów w przypadku ich drenaży, rowów drogowych itp. mając na uwadze możliwość obniżenia się współczynników bezpieczeństwa w trakcie użytkowania i tym samym wystąpienia awarii lub katastrofy.
2.1. Wzmocnienie słabego podłoża. Podłoże nawierzchni zakwalifikowane poprzednio do grupy nośności od G2 do G4 mogło być doprowadzone do grupy nośności G1 jednym z wymienionych sposobów. a) Wymieniając warstwę gruntu podłoża nawierzchni na warstwę gruntu lub materiału niewysadzinowego (wg kryteriów w tab.5). Wymianie podlegała warstwa słabego podłoża nawierzchni o grubości zależnie od grupy nośności podłoża Gi i przyjętego wskaźnika nośności CBR nowej warstwy. Duże grubości warstw gruntu podlegających wymianie można było zmniejszyć, gdy pod wymienionym gruntem podłoże zostało wzmocnione np. geosyntetykiem. W szczególności zalecano wykonać wzmocnienie geosyntetykiem podłoża nawierzchni, gdy było ono sklasyfikowane w grupie nośności G3 lub G4 i wynikała konieczność wymiany warstwy o grubości ≥ 50 cm. Wzmocnienie podłoża nawierzchni geosyntetykiem zalecano także w przypadku przebudowy podłoża z nadmiernie nawilgoconych rodzimych gruntów spoistych w stanie miękkoplastycznym i plastycznym. We wszystkich tych przypadkach wykonanie wzmocnienia geosyntetykami powinno być zaprojektowane indywidualnie z uwzględnieniem cech gruntów, właściwości technicznych geosyntetyków, kryteriów doboru oraz możliwości uzyskania wymaganego wzmocnienia podłoża wg projektu budowlanego. b) Wzmacniając podłoże przez wykonanie pod konstrukcją:
- na podłożu o grupie nośności G2:
10 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem (cementem, wapnem lub aktywnym popiołem lotnym) o Rm*= 1,5 MPa,- na podłożu o grupie nośności G3:
15 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem (cementem, wapnem lub aktywnym popiołem lotnym) o Rm*= 2,5 MPa- na podłożu o grupie nośności G4:
25 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem (cementem, wapnem lub aktywnym popiołem lotnym) o Rm*= 2,5 MPa dwóch warstw po 15 cm warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem (cementem, wapnem lub aktywnym popiołem lotnym): warstwa górna o Rm*= 2,5 MPa warstwa dolna o Rm*= 1,5 MPa.*/Marka gruntu stabilizowanego spoiwem jest to parametr określający wytrzymałość na ściskanie: po 28 dniach twardnienia, jeśli spoiwem jest cement lub wapno, po 42 dniach twardnienia, jeśli spoiwem jest aktywny popiół lotny
Wyróżnia się następujące marki gruntu stabilizowanego spoiwem: Rm = 1,5 MPa o wytrzymałości 0,5 ÷1,5 MPa, Rm = 2,5 MPa o wytrzymałości 1,5 ÷2,5 MPa, Rm = 5,0 MPa o wytrzymałości 2,5 ÷5,0 MPa,
c) Ulepszając grunt w górnej warstwie podłoża w sposób inny niż podawano poprzednio w punkcie a lub w punkcie b pod warunkiem uzyskania wymaganego wzmocnienia: - drogi kategorii ruchu KR1 i KR2 E2 ≥ 100Mpa i Is ≥ 1,00 - drogi kategorii ruchu KR3 do KR6 E2 ≥ 120Mpa i Is ≥ 1,03.
Warstwy z gruntów stabilizowanych spoiwem (cementem, wapnem lub aktywnym popiołem lotnym) powinny były być wykonane z zachowaniem warunków, jak dla ulepszonego podłoża ( marka Rm = 1,5 MPa) lub dolnej warstwy podbudowy (marka Rm= 2,5 MPa) określonych w odpowiednich normach przedmiotowych.
3. Warunki ogólne dla podłoża.
Przyjęte w „Katalogach..” z 2014 r. rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe nawierzchni wyznaczono dla podłoża niewysadzinowego. Podłoże powinno być niewrażliwe na działanie wody i mrozu, a nośność powinna charakteryzować się następującymi wartościami wskaźnika zagęszczenia ( Is) i wtórnego modułu odkształcenia (E2) : - drogi kategorii ruchu KR1 i KR2 E2 ≥ 100Mpa i Is ≥ 1,00 - drogi kategorii ruchu KR3 do KR6 E2 ≥ 120Mpa i Is ≥ 1,03.
Wtórny moduł odkształcenia (E2) należy oznaczać przy wtórnym (drugim) obciążeniu płytą o średnicy ≥ 30 cm. Badanie należy przeprowadzić w zakresie od 0 do 0,25 MPa. Wartości modułu E2 należy wyznaczyć dla przyrostu obciążenia od 0,05 do 0,15 MPa wg wzoru:
w którym:
D - średnica płyty, mm Δp – przyrost obciążenia, MPa Δs – przyrost odkształcenia, mm.
Obliczeniowe osiadanie powierzchni nasypu ( suma osiadań korpusu nasypu, podłoża wzmocnionego i podłoża rodzimego ) od momentu wykonania podbudowy nie powinno przekraczać 10 cm. Późniejsze osiadania eksploatacyjne nie powinny powodować deformacji profilu nawierzchni, zwłaszcza przy obiektach z mało podatnymi fundamentami, aby w miejscu styku osiadanie nasypu było równe osiadaniu obiektu. Jeżeli podłoże nie spełnia podanych wymagań, to należy inaczej ukształtować budowlę lub poprawić właściwości podłoża. Dla stanu budowlanego ustala się wytrzymałość podłoża, która jest definiowana poprzez wytrzymałość na ścinanie bez odpływu wody (Øu , cu ). Dla stanu końcowego ( stanu użytkowania ) w obliczeniach stateczności stosuje się parametry efektywne gruntu : (Ø’ , c’ ).
Uwaga : Ostatnio dokonane zmiany i przygotowywane następne w Rozporządzeniu z dn. 2.03.1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie zniosły wymóg wyznaczania grup nośności (G-1 - G-4) i spowodowały konieczność obliczania nośności podłoży, na których będzie realizowana inwestycja. Usunięcie załącznika Nr 4 z Rozp. było podyktowane koniecznością dopasowania branży drogowej do Eurokodu 7. Usunięte przepisy definiujące grupy nośności podłoża i sposoby wzmocnienia słabych gruntów poprzez stabilizację lub ich wymianę wraz z warunkiem szczelności warstw, obligują projektantów do dokładnego rozpoznania podłoża w sposób pozwalający na obliczenie tych wartości. Wycofanie z Rozp. zapisów dotyczących sposobów wzmacniania podłoży nie eliminuje ich, lecz nie można na nie powoływać się a priori bez żadnych własnych wcześniejszych analiz i obliczeń.
Nowe brzmienie punktów dotyczących geotechniki jest następujące:
„§143.1 W celu prawidłowego zaprojektowania i wykonania drogowej budowli ziemnej powinny być przeprowadzone badania geotechniczne, a w razie potrzeby geologiczno-inżynierskie gruntów, zgodnie z wymaganiami określonymi w Polskiej Normie i przepisach odrębnych.
2. W celu dokonania oceny podłoża oprócz podstawowych badań geotechnicznych powinny być przeprowadzone badania specjalistyczne wymagane do zaprojektowania budowli ziemnej i konstrukcji nawierzchni oraz innych urządzeń technicznych posadowionych w pasie drogowym”.
Do nich należą przede wszystkim rzetelne badania terenowe, próbne obciążenia i analizy laboratoryjne, po których powinna być przeprowadzana analiza obliczeniowa stanów granicznych, wg poniższych wzorów. Obowiązuje nas przecież współczynnik prekonsolidacji podłoża OCR – wg EC7.
Wszystkie te działania obciążają projektanta !!!
Projektant ma obecnie inne możliwości niż tylko te wynikające z przyzwyczajenia do schematu z Rozporządzenia. Do nich należą przede wszystkim rzetelne badania terenowe, próbne obciążenia i analizy laboratoryjne, po których powinna być przeprowadzana analiza obliczeniowa stanów granicznych ( I i II lub STR i GEO ). Za stan graniczny naprężenia w podłożu gruntowym uważa się taki stan, gdy w każdym punkcie obszaru występują naprężenia styczne równe wytrzymałości na ścinanie. Grunt w tym stanie nie może stawiać oporu wzrastającym naprężeniom ścinającym. Obliczenia w tym zakresie można wykonać posługując się procedurami eurokodowymi lub na bazie polskiej normy PN-81/B-03020, o ile powzięto informację o wynikających stąd większych gwarantowanych odpornościach konstrukcji na stany graniczne.
W jaki więc sposób obecnie ocenić nośność podłoża pod drogę?
Należy przeprowadzić odpowiednie badania pozwalające na obliczenie nośności gruntu. Badania te można dodatkowo uzupełnić o badania specjalistyczne, takie jak określenie kapilarności biernej, wskaźnika piaskowego, wskaźnika nośności CBR. Następnie zgodnie z zasadami zawartymi w Eurokodzie 7 należy sprawdzić nośność podłoża. Zmiana rozporządzenia z dnia 17 lutego w § 143 p. 2 nakazuje, by oprócz badań podstawowych były wykonane badania specjalistyczne wymagane do zaprojektowania drogi. Do badań tych najczęściej zalicza się:
oznaczenie kapilarności biernej, oznaczenie wskaźnika piaskowego, wykonanie badania wskaźnika nośności CBR.Norma dotycząca kapilarności biernej to niezmieniana od lat 60. ubiegłego wieku, norma PN-60 B-04493 Grunty Budowlane. Oznaczanie kapilarności biernej. Jeżeli kapilarność bierna (Hkb):
Hkb < 1 m – grunt jest niewysadzinowy, Hkb ≥ 1 m – grunt należy do gruntów wysadzinowych lub wątpliwych.Przebieg wyznaczania wskaźnika piaskowego można znaleźć w normie PN-EN 933-8 z 2001 roku: Badania geometrycznych właściwości kruszyw w cz. 8 - Ocena zawartości drobnych cząstek. Wykonując to badanie, uzyskuje się pogląd na zawartość frakcji drobniejszych w gruncie . Jej wartość poniżej 35 wskazuje na możliwość wystąpienia szkód mrozowych. Określenia nośności podłoża na podstawie CBR można dokonać, opierając się na normie PN-S-02205 Drogi samochodowe. Roboty ziemne. Wykonania i badania. W załączniku A znajduje się opis procedury uzyskania wskaźnika nośności, wyrażonego jako procentowy stosunek obciążenia jednostkowego p, które pozwala wcisnąć normowy trzpień w normowo przygotowaną próbkę do porównawczego obciążenia jednostkowego pp, które jest wartością stałą odpowiadającą ciśnieniu umieszczenia tego samego trzpienia, w tych samych warunkach w materiale wzorcowym. Mając ten wskaźnik, można dokonać oceny podłoża gruntowego czy też przydatności gruntu do wykonania budowli ziemnych. Na pewno, przy wszelkiego rodzaju obliczeniach będzie pomocna pozycja aplikacyjna [46] wydana przez ITB w 2011 r. dla projektantów chcących prawidłowo skorzystać z dobrodziejstw Eurokodu 7.
3.1. Warunki dodatkowe dla podłoża konstrukcji nawierzchni podłoża konstrukcji nawierzchni dróg kategorii ruchu KR5 lub KR6, bądź w innych uzasadnionych wypadkach.
W projektowaniu nawierzchni dróg kategorii ruchu KR5 lub KR6, lub w innych technologicznie uzasadnionych wypadkach (np. projektowanie podbudowy asfaltowej na podłożu gruntowym) po doprowadzeniu podłoża nawierzchni do odpowiedniej nośności, z uwagi na możliwość występowania w okresie budowy nawierzchni ciężkiego ruchu technologicznego, należy przewidzieć wykonanie górnej części warstwy podłoża o grubości co najmniej 10 cm z:
gruntu stabilizowanego cementem o Rm=2,5 MPa kruszywa stabilizowanego mechanicznie o wskaźniku nośności CBR ≥ 40% lub zaprojektować wzmocnienie geosyntetykiem.Wysokie parametry CBR lub Rm warstwy ulepszonego podłoża nie upoważniają do zmiany konstrukcji nawierzchni ustalonej, jak poprzednio dla podłoża G1.
3.2. Odwodnienie podłoża.
W technicznie uzasadnionym wypadku konieczności odwodnienia podłoża nawierzchni, należy zastosować warstwę odsączającą wykonaną z materiałów mrozoodpornych o współczynniku filtracji k ≥ 8 m/dobę (≥ 0,0093 cm/s). Warstwa odsączająca powinna być wykonana na całej szerokości korpusu drogowego, a jej grubość nie powinna być mniejsza niż 15 cm. W przypadku występowania pod warstwą odsączającą gruntów nie ulepszonych spoiwem, powinien być spełniony warunek szczelności warstw określony z zależności:
Rys.2. Schemat warstwy odcinającej z piasku.
w której: D15 - wymiar sita, przez które przechodzi 15% ziaren warstwy odcinającej lub odsączającej, d85 – wymiar sita, przez które przechodzi 85% ziaren gruntu podłoża.
Jeżeli powyższy warunek szczelności warstw nie może być spełniony, to należy ułożyć między tymi warstwami warstwę odcinającą o grubości co najmniej 10 cm z odpowiednio uziarnionego gruntu lub wykonać warstwę pośrednią z geowłókniny, spełniającej kryteria :
retencji, kolmatacji, wodoprzepuszczalności.UWAGA : Usuniętych przepisów definiujących grupy nośności podłoża, sposoby wzmocnienia słabego podłoża oraz warunki odwodnienia i mrozoochronności należy szukać w Katalogach typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych oraz sztywnych opracowanych przez PG i PWr , oczywiście pilnując ich zbieżności z aktualnymi przepisami. Należy również mieć nadzieję, że Katalogi w obecnej formie doczekają się modyfikacji. Brak natomiast zał. 4 w Rozp. zmusza nas wszystkich do pilnego przejścia do stosowania Eurokodó Pozostało jeszcze 90% tekstu