Budowa i późniejsza eksploatacja dróg implikuje zmiany stosunków wodnych i oddziałuje na środowisko. Zjawisko zwiększonych spływów powierzchniowych pojawia się szczególnie po intensywnych deszczach na powierzchniach utwardzonych bez retencji. Uaktywnia się w ten sposób spływ powierzchniowy i zwiększone przepływy w rowach drogowych i różnego rodzaju ciekach wodnych. Zagospodarowanie tych wód i odpowiednia gospodarka nimi powinna zabezpieczać nie tylko środowisko ale i same obiekty.
Wykorzystując naturalne warunki przestrzenne i hydrogeologiczne, każdy projektant powinien optymalizować rozwiązania techniczne w zgodzie z przepisami prawa zachowując za każdym razem zdrowy rozsądek.
Często projektanci przy wysokim poziomie zwierciadła wody gruntowej projektują szczelne rowy i zbiorniki z dominującą funkcją (praktycznie jedyną) odparowującą, zapominając o wszechobecnym wyporze.
Po raz pierwszy zbiorniki odparowujące, jako pojęcie, pojawiły się w podręczniku dla techników drogowych w 1969 r. [1].
Rozwiązania oparte na zbiornikach szczelnych bezodpływowych ze wskazaniem funkcji odparowania są swoistym aktem desperacji projektantów. Uwzględniając jednak nasz klimat i związane z nim niskie parowanie, tego typu zbiorniki nie spełniają swoich zadań. Przy średnim opadzie rocznym O = 650 mm, parowanie z powierzchni lustra wody wynosi E = ok. 360 – 400 mm w skali roku !!! Bilans jest mocno dodatni.
Rys.1. Zbiornik retencyjno-odparowujący z uszczelnieniem
Brak innych systemów utrzymujących poziom wody może doprowadzić do niekontrolowanych przelewów, a co za tym idzie, lokalnych podtopień lub uplastycznienia gruntów w podłożu.
Fot.1. Przepełnione zbiorniki bezodpływowe
Przy tworzeniu szczelnej powierzchni zbiornika z geomembrany należy pamiętać również o zjawisku wyporu. Jeżeli poziom zwierciadła wody gruntowej znacznie przewyższa poziom dna zbiornika retencyjnego wystąpi wypór.
O tym często zapominamy lub wręcz nie zdajemy sobie sprawy z zagrożenia projektując odwodnienia.
Rys. 2. Rzeczywisty przykład zaprojektowania zbiornika odparowującego z zaznaczonym wysokim poziomem zw.w.g.
W tego typu sytuacjach zauważa się braki w kompleksowym podejściu projektanta do zagadnień „około - hydrotechnicznych” i oczywiście brak wyobraźni.
Rys.3. Wykresy sił parcia na dno i skarpy zbiornika przy wysokim poziomie wód gruntowych
W niektórych znanych autorowi przypadkach, wykonawcy uszczelnień musieli ratować się przed niepożądanymi efektami wyporu, przedziurawieniem dna zbiorników wcześniej uszczelnionych geomembraną. Po ustaniu pracy igłofiltrów wokół takiego zbiornika zaczyna podnosić się poziom zdepresjonowanego zwierciadła wody gruntowej i geomembrana w dnie zaczyna „falować”. Bardzo często przedziurawienie dna ratuje sytuację i projektanta i wykonawcy robót uszczelnieniowych, gdyż wypór przy różnicy poziomów wody gruntowej i dna zbiornika wynoszącej ok. 5 m, to 50 kPa skierowane do góry. Praktycznie nie ma mowy o zrównoważeniu tej siły obsypką lub płytami drogowymi !
Niejednokrotnie, już w fazie eksploatacji, okazuje się po analizie obliczeniowej, że dla zrównoważenia sił wyporu potrzeba, np. 16 warstw płyt drogowych ciężkich !!!
Nasuwa się też pytanie – co ze skarpami ?
W takich przypadkach (po przedziurawieniu warstwy uszczelniającej) utrzymujący się poziom wody w zbiornikach jest odzwierciedleniem poziomu wody gruntowej, a zbiorniki pełnią rolę trudną do ustalenia (Fot. 3).
Fot.3. Zbiornik z „rozszczelnieniem”
Zbiorniki retencjonujące wody powierzchniowe spływające z określonych zlewni powinny być sytuowane w odległości min. 20 m od krawędzi skarpy zewnętrznej rowu lub od podstawy nasypu, co często jest też mankamentem tego typu rozwiązań.
Zbyt blisko zlokalizowany zbiornik oddziaływuje na konstrukcję nasypu jak i gruntów w podłożu, zmniejszając jego stateczność jak i parametry wytrzymałościowe gruntów na niekorzyść.
Literatura :
- Buszma E.,Domaradzki J.,Rolla S.: Budowa dróg. Cz.I. PWSZ 1969 r.,
- Edel R.: Odwodnienie dróg. WKŁ, Warszawa 2006 r.,
- Ekologiczne zagadnienia odwodnienia pasa drogowego. GDDKiA, Warszawa 2009 r.,
- Zalecenia dotyczące stosowania geosyntetyków w odwodnieniach dróg. GDDKiA, Warszawa 2009 r.