Grunty słabe – podstawowe kryteria i definicje oraz zasady klasyfikacji. 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, Mo, M, Ø, c). Tym samym dokładne określenie parametrów fizyko-mechanicznych gruntów podłoża, szczególnie na próbkach klasy jakości A1 (NNS), wykonanych z pełną świadomością celu okazuje się nieodzowne. Jest to też wymóg prawny Rozp. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadawiania obiektów bud. (§6 ust.8). 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.
Rodzaje ściśliwych podłoży gruntowych. Grunty organiczne są to grunty, w których zawartość substancji organicznej przekracza 2 %. Zaliczane są do gruntów typowo słabonośnych, czyli takich, które pod obciążeniem ulegają znacznym odkształceniom. Charakterystyczną cechą tych gruntów jest niska wytrzymałość na ścinanie i duża ściśliwość i wynika z obecności w ich masie substancji organicznych oraz koloidalnej fazy ciekłej.
Tab. 1. Typowe wartości modułów ściśliwości Mo dla wybranych gruntów organicznych
Zgodnie z normą PN-86/B-02481 wśród gruntów organicznych wyróżnia się:
grunty próchniczne H - grunty nieskaliste, w których zawartość części organicznych jest większa od 2%, i jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny, namuły Nm - grunty powstałe na skutek osadzania się substancji mineralnych i organicznych w środowisku wodnym (rozróżnia się: namuły piaszczyste Nmp -mające właściwości gruntu niespoistego oraz namuły gliniaste Nmg - odpowiadające gruntom spoistym), gytie Gy - namuły z zawartością węglanu wapnia ponad 5%, który może wiązać szkielet gruntu, nadając mu charakter gruntu skalistego o niskiej wartości Rc, torfy T - grunty powstałe z obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin; torfy cechuje na ogół zawartość części organicznych większa od 30%, węgle brunatne WB i kamienne WK - grunty skaliste, powstałe na skutek silnej karbonizacji substancji roślinnych.
Rys.2. Podział gruntów organicznych (PN-86/B-02481)
Poprzez swoją złożoność struktury grunty te nie są w żaden sposób znormalizowane, tj. nie ma zestawień ich parametrów, a badając należy każdorazowo wykonać pełny zakres badań terenowych jak i laboratoryjnych. W podziale gruntów organicznych przyjmowane są kryteria:
zawartość części organicznych Iom, zawartość CaCO3, siedlisko i geneza powstania.Według normy klasyfikacyjnej PN-86/B-02481 oraz Instrukcji badań podłoża gruntowego (1998) wyróżnia się:
grunty próchniczne – humus (2%<Iom<5%) — grunty nieskaliste, w których zawartość części organicznych jest wynikiem wegetacji roślinnej oraz obecności mikroflory i mikrofauny o miąższości warstwy do 2,0 m, grunty mineralno-organiczne (5%<Iom<15%), powstałe w zagłębieniach poza dolinami rzek, namuły (5%<Iom<30%), z podziałem na namuły piaszczyste i namuły gliniaste; grunty powstałe w wyniku osadzania się substancji mineralnych i organicznych w środowisku wodnym, osady akumulacji rzecznej facji starorzecza lub deltowej, gytie mineralne (5%<Iom<30%, 12%<CaCO3<80%), namuły z zawartością węglanu wapnia > 5%, gytie organiczne (Iom>30%, 20%<CaCO3<80%), kreda jeziorna (CaCO3>80%), torfy (Iom>30%), grunty powstałe z obumarłych i podlegających stopniowej karbonizacji części roślin. Wyróżnia się wśród torfów: torfy słabo rozłożone (stopień rozkładu torfu wg skali von Posta: H1 – H3), torfy średnio rozłożone (stopień rozkładu torfu wg skali von Posta: H4 – H6), torfy silnie rozłożone (stopień rozkładu torfu wg skali von Posta: H7 – H10), torfy zamulone, węgle brunatne i węgle kamienne - grunty skaliste powstałe w wyniku silnej karbonizacji substancji roślinnych.
Fot. 1. Typowe torfowisko z całą złożonością struktury
Tab. 2. Podział gruntów nieskalistych, organicznych ze względu na zawartość części organicznych
Dodatkowym kryterium podziału na grunty mineralne i organiczne może być zawartość części mineralnych wyrażonych przez popielność. Najczęściej do gruntów organicznych zalicza się grunty o popielności nieprzekraczającej 95 %. W rozszerzonych laboratoryjnych badaniach gruntów organicznych celowe jest oznaczenie następujących właściwości fizycznych:
uziarnienia i granic konsystencji (wg PN-88/B-04481), zawartości części organicznych metodami: utleniania (gdy zawartość substancji organicznej nie przekracza 10%) i prażenia (gdy w badanych próbkach nie występują węglany) lub metodą Tiurina (metoda uniwersalna), popielności, zawartość węglanu wapnia metodą Scheiblera, stopnia rozkładu torfu wg skali von Posta, gęstości: objętościowej i właściwej, wilgotności naturalnej (wg PN-88/B-04481)Cechą charakterystyczną nieskonsolidowanych gruntów organicznych jest ich prawie zawsze duża wilgotność wn=100 ÷ 2000%, duża porowatość, mała wytrzymałość na ścinanie τf = 5 – 50 kPa, duża ściśliwość oraz znaczna przestrzenna zmienność właściwości fizycznych i mechanicznych, a także zmiany tych właściwości w czasie spowodowane procesami biologicznymi i chemicznymi. Lepsze parametry geotechniczne mają grunty organiczne przykryte nadkładem gruntu rodzimego lub nasypowego o miąższości kilku lub kilkunastu metrów. Ze względu na wrażliwość gruntów organicznych na naruszenie struktury, próbki gruntów do badań laboratoryjnych należy pobierać specjalnym próbnikiem. Próbki o nienaruszonej strukturze (NNS) klasy A1 służą do wykonania wszystkich badań omówionych przy próbkach o naturalnym uziarnieniu i o naturalnej wilgotności oraz do:
oznaczenia ciężaru objętościowego, ciężaru objętościowego szkieletu gruntowego, porowatości i wskaźnika porowatości, oznaczenia zagęszczenia, edometrycznego oznaczenia modułu ściśliwości i modułu odprężenia, oznaczenia cech wytrzymałościowych - kohezji i kąta tarcia wewnętrznego współczynników konsolidacji Cv , Ch parametrów ciśnienia wody porowej i współczynników Ψ, υ.Do pobierania tego typu gruntów, bardzo często będących w stanie miękkoplastycznym lub płynnym stosowane są próbniki rdzeniowe. Konstrukcja wszystkich tego rodzaju przyrządów polega na zamknięciu cylindra od góry zaworem, który uniemożliwia dostęp powietrza do komory znajdującej się nad próbką. Zawór umożliwia odpływ powietrza i wody w czasie wciskania stalowego cylindra w grunt. Utrzymanie próbki gruntu w cylindrze w czasie jego wyciągania z otworu wiertniczego możliwe jest wskutek tarcia gruntu o ścianki cylindra oraz różnicy ciśnień pod i nad próbką.
Fot. 2. Widok próbnika rdzeniowego
Wobec trudności w pobieraniu próbek dobrej jakości i odtworzeniu ich naturalnej struktury w laboratorium, zaleca się w jak najszerszym zakresie wykonywanie badań gruntów organicznych metodami polowymi. W badaniach terenowych do określania parametrów mechanicznych przydatna jest sonda obrotowa FVT, świder talerzowy, sonda wciskana CPT oraz sonda z pomiarem ciśnienia wody w porach CPT(U). Każdy typ gruntów organicznych charakteryzuje się odmiennymi właściwościami inżyniersko-geologicznymi. Wynika to przede wszystkim z innych warunków sedymentacji, co sprawia, że charakter substancji organicznej oraz ich właściwości strukturalne, chemiczne, fizykochemiczne, mineralne, fizyczne i wynikające z nich mechaniczne są bardzo zróżnicowane. Każdy z gruntów musi być zatem rozpatrywany indywidualnie, zarówno z punktu widzenia oceny ich właściwości, jak i przyczyn ich kształtowania się.
Fot. 3. Próbka torfu jako przekrój ze świdra
Natomiast kwasy humusowe związane z procesami zachodzącymi w substancji organicznej mają wpływ na korozyjność w stosunku do konstrukcji budowlanych – betonowych, żelbetowych i stalowych.
Tab. 3. Własności korozyjne gruntu w zależności od składu chemicznego i domieszek organicznych wg normy BN-66/2330-01
Dla większości gruntów organicznych naturalnym środowiskiem sedymentacyjnym są jeziora i bagna. Wśród osadów jeziornych dominują:
biogeniczne, hydrogeniczne i mineralne.Klasyfikacja osadów biogenicznych jezior i bagien jest złożona i często niejednoznaczna, co wynika z różnego stopnia uwęglenia szczątków roślinnych, a to utrudnia identyfikację wchodzących w skład związków chemicznych. Związki humusowe są adsorbowane na powierzchni minerałów ilastych. Uważa się, że ponad 50 % obecnej w wodzie substancji humusowej jest transportowane razem z innymi minerałami. Dlatego też, właściwości mechaniczne gruntów organicznych zawierających substancje organiczne, zależą także od zawartości części mineralnych. Części mineralne wchodzące w skład gruntów organicznych to:
okruchy skalne, minerały pierwotne (frakcja piaszczysta i pylasta), minerały wtórne (frakcja ilasta), węglany i sole mineralne.Duży wpływ na inżyniersko-geologiczne właściwości niektórych gruntów organicznych (np. gytii i kredy jeziornej) ma obecność w nich węglanów i innych soli. Podstawowym składnikiem mineralnym kształtującym właściwości gruntów, w tym gruntów organicznych, jest frakcja iłowa i zawarte w niej minerały ilaste zaliczane do krzemianów. We frakcji ilastej obok minerałów ilastych grupują się związki żelaza i glinu oraz krzemionka bezpostaciowa, mająca również znaczny wpływ na właściwości gruntu, a także w niewielkich ilościach inne składniki. Rozpoznanie składu mineralnego frakcji ilastej gruntów organicznych oraz w niektórych przypadkach zawartości węglanów jest jednym z podstawowych elementów przy ich ocenie jako gruntów budowlanych. W osadach bagiennych dominują :
osady sapropelowe jezior (szczątki roślinne i zwierzęce – plankton), osady humusowe torfowisk (szczątki roślin lądowych).Sapropele dzielą się z kolei na:
dy, gytię.Gytia może dodatkowo przechodzić w kredę jeziorną, jeżeli zawartość CaCO3 przekroczy 80 % masy.
Fot.4. Typowa roślinność porastająca wielkie obszary torfowisk ( rejon m.Goniądz)
Rys. 3. Ogólna klasyfikacja osadów [19]
Podstawowe określenia gruntów organicznych: Dy – osady zbiorników dystroficznych o zawartości (przekraczającej 50 % masy) substancji organicznej podobnej do torfu. Gytia – jest to podstawowa masa osadów sapropelowych. Dominuje w jeziorach z wodą bogatą w tlen i substancję organiczną – plankton. Charakterystyczną cechą jest obecność nanosów substancji organicznych, CaCO3 i części mineralnych (niewęglowych). Torfy – powstają przeważnie w strefie brzegowej jezior lub w zarastających zbiornikach i bagnach. Muł – osad powstający w zbiornikach wodnych i jeziornych. Ze wszystkich poprzednich osadów jest najbardziej rozpowszechnionym. Jest to osad mineralny pylasto-ilasty z domieszkami organicznymi. Bardzo często uznaje się muły jako utwór organiczny pośredni między torfem a gytią. Namuły – są to grunty facji powodziowej z nanosem piaszczystym lub gliniastym.
Tab. 4. Podział gruntów organicznych
Duża wrażliwość gruntów organicznych w stosunku do wody, znaczna ściśliwość, niska wytrzymałość na ścinanie oraz wysoki skurcz dają podstawy do zaliczenia tych gruntów do słabonośnych. Torfy w torfowiskach mogą występować bez nadkładu lub pod przykryciem warstwy murszu albo gleby - kożucha torfowego. Naturalna sekwencja osadów w torfowiskach jest na ogół następująca:
podłoże mineralne, podłoże mineralne wzbogacone w węglan wapnia (kreda jeziorna) i gytia, namuł i torf.
Rys. 4. Typowe rozłożenie osadów w przekroju torfowiska w kolejności ich powstania
Występowanie torfów na świecie związane jest głównie z obszarami stosunkowo chłodnego i wilgotnego klimatu na półkuli północnej. W Europie najwięcej torfowisk znajduje się w obszarach, które były zlodowacone w plejstocenie. Europa zajmuje pierwsze miejsce na świecie pod względem wielkości torfowisk. Występują one na polodowcowych obszarach nad Bałtykiem, wzdłuż południowo-wschodniego wybrzeża Morza Północnego oraz w północnych i środkowych regionach Rosji. Ich czas tworzenia określa się na 8 - 10 tys. lat. W Ameryce Północnej największe siedliska torfowisk znajdują się w Kanadzie.
Tab. 5. Zakresy wartości pH dla wybranych typów torfów
Tab.6. Skala van Posta
Gytie są jeziornym utworem organicznym osadzającym się w słodkowodnych zbiornikach wód stojących, najczęściej w rynnach polodowcowych oraz jeziorach wytopiskowych. Powstały w holocenie oraz u schyłku plejstocenu. Gytie powstają ze szczątków roślin i zwierząt bogatych w tłuszcze i białka (w przeciwieństwie do roślin, z których powstaje torf, bogatych w węglowodany). Gytie składają się z :
części organicznych, węglanu wapnia oraz części mineralnych bezwęglanowych.W zależności od przewagi jednego z tych składników wydziela się różne odmiany gytii.
Tab.7. Podział gytii
Tab.8. Klasyfikacja osadów jeziornych
Obszary torfowisk i gytiowisk z zalegającymi namułami, madami lub najczęściej będących konglomeratami tych utworów, a będących w kręgu zainteresowania inżynierskiego wykorzystania do posadowień różnych obiektów budowlanych wymagają specyficznego podejścia już na etapie wstępnego rozpoznania geotechnicznego. Według Eurokodu 7 dla obciążenia pionowego i nasypu ( B/L ≈ 0 ) opór graniczny słabego podłoża (Øu ≈ 0 ) wynosi:
qf = 5,14 cu + D γD gdzie : D - zagłębienie nasypu poniżej poziomu terenu , m, γD – ciężar objętościowy gruntu w strefie D, kN/m3.
Swoiste przesłanie, które zawarł w swojej książce Wiłun, że „wszystkie grunty mają swoją pamięć i kodują w niej oddziaływania środowiska” nabiera znaczenia przy wyznaczaniu parametrów nośności i odkształcalności również w przypadku gruntów organicznych. Przeszłość geologiczna i powstanie określonych osadów na badanym terenie jest synergią cech fizyko-mechanicznych tych gruntów i determinuje wybór technologii uzdatnienia lub wzmocnienia podłoża. 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 15,0 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 konstrukcji, mineralne niespoiste w stanie luźnym i mineralne spoiste w stanie plastycznym lub miękkoplastycznym.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 ρds, wskaźnik zagęszczenia Is, moduły odkształcenia: pierwotny (E1) i wtórny (E2), właściwości gruntów antropogenicznych.Klasyfikację warunków wodnych w zależności od poziomu występowania swobodnego zwierciadła wody gruntowej oraz charakterystyki korpusu drogowego podano w tablicy 9.
Tab. 9. 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 10. Cechy gruntu powinny być ustalone na podstawie badań laboratoryjnych właściwości wymienionych w tablicy 10. 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. 10. 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 11 może być swoistym przewodnikiem i dodatkowym sprawdzeniem wykonanych obliczeń nośności podłoża, ale nie jedynym kryterium wynikającym ze źle przeprowadzonych badań podłoża.
Tablica 11. 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 12. Klasyfikacja nośności podłoża gruntowego nawierzchni vs wycofane grupy nośności
Ważny 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.
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. 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 p.b.
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*/= 1,5MPa,- 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
Wyróznia się następujące marki gruntu stabilizowanego spoiwem:
Pozostało jeszcze 90% tekstu