DOKUMENTACJA PROJEKTOWA PROJEKT KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI

Transkrypt

1 Inwestor: GMINA TRZEBINIA ul. Piłsudskiego Trzebinia Adres obiektu budowlanego: Miejscowość: Trzebinia Powiat: chrzanowski Województwo: małopolskie Nazwa opracowania/nazwa obiektu budowlanego: Przebudowa ul. Narutowicza w Trzebini na odcinku od granicy zakresu rewitalizacji rynku do skrzyżowania z ul. Rybną DOKUMENTACJA PROJEKTOWA PROJEKT KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI Biuro projektowe: Bajor, Zygmunt Sp.j Kraków, ul. Bochenka 16a tel. (12) , (012) fax (12) ; biuro@klotoida.pl Kraków, kwiecień 2014 DROGOWA OPRACOWANIE: 671-TAN EGZ. NR 1 Prawa autorskie zastrzeżone, łącznie z prawem reprodukcji lub udostępniania osobom trzecim niniejszego opracowania lub jego części bez upoważnienia Inwestora

2 Spis treści: 1 ZAKRES OPRACOWANIA PODSTAWA OPRACOWANIA KATEGORIA OBCIĄŻENIA RUCHEM WARUNKI GRUNTOWO-WODNE DOKUMENTACJA FOTOGRAFICZNA OCENA NOŚNOŚCI NAWIERZCHNI POMIAR UGIĘĆ SPRĘŻYSTYCH NAWIERZCHNI UGIĘCIOMIERZEM BENKELMANA ANALIZA UGIĘĆ SPRĘŻYSTYCH ANALIZA NOŚNOŚCI NAWIERZCHNI W STANIE OBECNYM KONSTRUKCJE NAWIERZCHNI KONSTRUKCJA NAWIERZCHNI UL. NARUTOWICZA (KR2) WARIANT I Konstrukcja nawierzchni jezdni Naprawa lokalnie występujących spękań KONSTRUKCJA NAWIERZCHNI UL. NARUTOWICZA (KR2) WARIANT II Konstrukcja nawierzchni jezdni KONSTRUKCJA NAWIERZCHNI CHODNIKA KLOTOIDA - 1 -

3 dla przebudowy ul. Narutowicza w Trzebini na odcinku od granicy zakresu rewitalizacji Rynku do skrzyżowania z ul. Rybną. 1 Zakres opracowania Niniejsze opracowanie obejmuje swoim zakresem projekt konstrukcji nawierzchni dla przebudowy ul. Narutowicza w Trzebini na odcinku pomiędzy końcem zakresu rewitalizacji Rynku a skrzyżowaniem z ul. Rybną. 2 Podstawa opracowania Opracowanie sporządzono na podstawie: 1. Umowa nr GR.RDT zawarta w dniu pomiędzy Gminą Trzebinia, Trzebinia, ul. Piłsudskiego 14 a KLOTOIDĄ Bajor, Zygmunt Spółka Jawna, Kraków, ul. Bochenka 16a; 2. BN-70/ , Drogi samochodowe, Pomiar ugięć nawierzchni podatnych ugięciomierzem belkowym; 3. Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych, IBDiM, Warszawa, 1997; 4. Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych, IBDiM, Warszawa 2001; 5. Katalog przebudów i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych, IBDiM, GDDKiA, Warszawa 2013; 6. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych, WT , Wymagania techniczne, Warszawa 2010; 7. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych, WT-2, Mieszanki mineralno-asfaltowe, Wymagania techniczne, Warszawa 2010; 8. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie; 9. Opinia geotechniczna wykonana przez PHU Saturn, luty 2014 r. 3 Kategoria obciążenia ruchem Na podstawie uzgodnień z Inwestorem, w nawiązaniu do funkcji pełnionej przez ul. Narutowicza, przyjęto kategorię obciążenia ruchem KR2. 4 Warunki gruntowo-wodne Warunki gruntowo-wodne oceniono na podstawie Opinii geotechnicznej wykonanej przez PHU Saturn w lutym 2014 r. Głębokość przemarzania gruntu na obszarze inwestycji wynosi 1,00 m. Otwór nr D1: km ok , pas ruchu: - 0,00 2,00 konstrukcja nawierzchni: - 0,00 0,10 warstwy mineralno-asfaltowe; - 0,10 0,20 kostka granitowa; - 0,20 0,40 piasek gruby z kruszywem, w stanie zagęszczonym; - 0,40 2,00 glina pylasta z cegłami i kruszywem, w stanie twardoplastycznym; - 2,00 2,50 glina zwięzła z rumoszem, w stanie twardoplastycznym; - 2,50 2,60 piasek drobny w stanie średnio zagęszczonym; - 2,60 3,00 glina zwięzła z rumoszem, w stanie twardoplastycznym; - Występowanie zwierciadła wód gruntowych stwierdzono 2,50 m p. p. t.. Droga prowadzona po terenie. Przekrój uliczny z odprowadzeniem wód opadowych za pomocą kanalizacji deszczowej. Ze względu na powyższe, warunki wodne w podłożu uznano za dobre. - W podłożu zalegają grunty bardzo wysadzinowe (glina pylasta z cegłami i kruszywem) w stanie twardoplastycznym. - Ze względu na występowanie w podłożu konstrukcji dobrych warunków wodnych, warstwę gruntu bardzo wysadzinowego zaliczono do grupy nośności G3. - Wymagana grubość konstrukcji nawierzchni odpornej na działanie mrozu dla KR2 i G3 wynosi 55 cm, podczas gdy grubość istniejącej konstrukcji odpornej na działanie mrozu wynosi 40 cm. Do spełnienia warunku mrozoodporności istniejącej konstrukcji brakuje 15 cm. KLOTOIDA - 2 -

4 Otwór nr D2: km ok , pas ruchu: - 0,00 1,70 konstrukcja nawierzchni: - 0,00 0,10 warstwy mineralno-asfaltowe; - 0,10 0,20 kostka brukowa melafirowa; - 0,20 0,40 warstwa betonu (chudy beton, mało spękany); - 0,40 1,70 glina zwięzła z rumoszem, popiołem i humusem, w stanie twardoplastycznym; - 1,70 3,00 glina zwięzła z rumoszem, w stanie twardoplastycznym; - Nie stwierdzono występowania zwierciadła wód gruntowych. Droga prowadzona po terenie. Przekrój uliczny z odprowadzeniem wód opadowych za pomocą kanalizacji deszczowej. Ze względu na powyższe, warunki wodne w podłożu uznano za dobre. - W podłożu zalegają grunty mało wysadzinowe (glina zwięzła z rumoszem, popiołem i humusem) w stanie twardoplastycznym. - Ze względu na występowanie w podłożu konstrukcji dobrych warunków wodnych, warstwę gruntu mało wysadzinowego zaliczono do grupy nośności G2. - Wymagana grubość konstrukcji nawierzchni odpornej na działanie mrozu dla KR2 i G2 wynosi 45 cm, podczas gdy grubość istniejącej konstrukcji odpornej na działanie mrozu wynosi 40 cm. Do spełnienia warunku mrozoodporności istniejącej konstrukcji brakuje 5 cm. Najniżej położona warstwa konstrukcji, o miąższości 20 cm została wykonana jako warstwa związana spoiwem (beton), przez co nawierzchnię można uznać za odporną na działanie mrozu. 5 Dokumentacja fotograficzna W celu oceny stanu technicznego nawierzchni ul Narutowicza w Trzebini przeanalizowano między innymi dokumentację fotograficzną wykonaną podczas wizji lokalnej r. Fot. 5-1 Nawierzchnia ul Narutowicza na odcinku od skrzyżowania z ul. Kościuszki do Rynku. Widoczna warstwa ścieralna nawierzchni w dobrym stanie (brak spękań, wykruszeń) oraz uszkodzone krawężniki betonowe. KLOTOIDA - 3 -

5 Fot. 5-2 Spękania nawierzchni nad przekopem, skrzyżowanie ul. Narutowicza z ul. Kościuszki. Fot. 5-3 Nawierzchnia ul. Narutowicza na odcinku od skrzyżowania z ul. Rybną do skrzyżowania z ul. Kościuszki. Widoczny dobry stan warstwy ścieralnej, z niewielkimi ubytkami lepiszcza w części środkowej jezdni. KLOTOIDA - 4 -

6 Fot. 5-4 Nawierzchnia ul. Narutowicza na odcinku od skrzyżowania z ul. Rybną do skrzyżowania z ul. Kościuszki. Widoczna nierówna krawędź warstwy ścieralnej w pobliżu krawężnika najprawdopodobniej efekt niepoprawnego wykonania warstwy bądź odkształceń lepkoplastycznych powstałych wskutek parkowania równoległego wzdłuż krawężnika. Na powyższych fotografiach przedstawiono stan techniczny nawierzchni na ul. Narutowicza w Trzebini. Z dokumentacji fotograficznej wynika, że nawierzchnia bitumiczna jest w dobrym stanie technicznym. Nie odnotowano występowania spękań zmęczeniowych czy wykruszeń lepiszcza bądź kruszywa. Nie zaobserwowano także kolein lepkoplastycznych na pasach ruchu. Jedynymi istotnymi uszkodzeniami nawierzchni są spękania powstałe w miejscach wykonania przekopów przez ul. Narutowicza (2 przekopy, po obydwu stronach skrzyżowania ul. Narutowicza z ul. Kościuszki (fot. 5-2). Istotnym problemem na przedmiotowym odcinku jest stan krawężników, które w wielu miejscach uległy uszkodzeniu (fot. 5-1). Zakres uszkodzeń krawężników waha się od niewielkich ubytków w ich narożnikach aż po całkowite skruszenie nadziemnej części krawężnika, zwłaszcza w strefach, w których pojazdy parkują ukośnie do jezdni. KLOTOIDA - 5 -

7 6 Ocena nośności nawierzchni 6.1 Pomiar ugięć sprężystych nawierzchni ugięciomierzem Benkelmana Pomiar ugięć został przeprowadzony za pomocą ugięciomierza belkowego Benkelmana, zgodnie z KWiRNPiP [4], Załącznik C, procedura 4, wg BN-70/ Pomiar ugięć został wykonany w śladzie prawego koła, co 25 m. Do pomiarów użyto samochodu ciężarowego o nacisku 80 kn na tylną oś (40 kn na koło). Wyniki zostały przeliczone na ugięcia od nacisku 50 kn na koło poprzez zastosowanie współczynnika korygującego wg [2]. Pomiary wykonano roku. Temperatura nawierzchni w trakcie pomiaru wynosiła 10,5 C. Zakres pomiarów Pomiary zostały wykonane na długości ok. 150 m. Początek kilometraża lokalnego wyznaczono w miejscu końca zakresu rewitalizacji Rynku. Pomiar w punkcie został wykonany przebudowanej nawierzchni, z tego względu nie uwzględniano go w obliczeniach. Opracowanie wyników W celu wyznaczenia odcinków jednorodnych wg metody sum skumulowanych sporządzono stosowny wykres. Metoda ta polega na obliczeniu wartości średniej ugięcia x dla odcinka a następnie korzystając ze wzoru (1) oblicza się sumy skumulowane w poszczególnych punktach pomiarowych. Otrzymane dane nanosi się na wykres. Jako jednorodne przyjmuje się sekcje gdzie nachylenie wykresu sum skumulowanych jest w przybliżeniu stałe. Gdzie: - S i suma skumulowana w punkcie i - x i wartość ugięcia w punkcie i - x średnie ugięcie dla odcinka obliczeniowego 6.2 Analiza ugięć sprężystych S x S S 1 2 i 1 x x i 2 x x S x S Zestawione w tab. 2 wartości ugięć (Ugięcie (f T, f P )) zostały przeliczone z uwzględnieniem temperatury nawierzchni w chwili dokonywania pomiaru oraz z uwzględnieniem rodzaju podbudowy. Współczynnik sezonowości zastosowano do wyliczenia wartości ugięć obliczeniowych w dalszej części niniejszego opracowania. 1 i 1 (1) Tabela 1 Zestawienie wartości ugięć sprężystych i sum skumulowanych (Csum) dla ul. Narutowicza. LP Kilometraż Strona Ugięcie (8t) [mm] Ugięcie (10t) [mm] Ul. Narutowicza Ugięcie (f T, f P ) [mm] Uwagi Csum Temperatura [ C] L 0,39 0,49 0,696 0,269 10,5 1,20 1, L 0,30 0,38 0,536 0,378 10,5 1,20 1, L 0,21 0,26 0,375 0,326 10,5 1,20 1, L 0,24 0,30 0,428 0,328 10,5 1,20 1, L 0,28 0,35 0,417 0,318 10,5 1,00 1, L 0,23 0,29 0,342 0,233 10,5 1,00 1, nowa L 0,13 0,16 0,193 nawierzchnia 0,000 10,5 1,00 1,19 f P f T KLOTOIDA - 6 -

8 Średnie arytmetyczne: - dla całego odcinka: 0,427 mm Opracowanie wyników Zgodnie z metodą, dla każdego odcinka jednorodnego wylicza się ugięcie obliczeniowe, na podstawie którego z nomogramu odczytano grubość nakładki: U obl = U m f T f S f P Gdzie: - f S współczynnik sezonowości, wg [5], pomiar wykonany w lutym. Ze względu na okres roztopów poprzedzający o kilka tygodni wykonanie pomiarów, przyjęto, że warunki wykonania pomiaru są zbliżone do warunków krytycznych (okres wiosenny) f S =1,00; - f P współczynnik podbudowy wg [6], f P =1,2 nawierzchnia półsztywna (w podbudowie występuje warstwa chudego betonu); - - f T współczynnik zależny od temperatury warstw asfaltowych, uwzględniany w obliczeniach w tab. 2: f t = 1 + 0,02 (20 - T) - U m ugięcie miarodajne: U m = U śred + 2 S U - U śred średnie ugięcie sprężyste na odcinku miarodajnym, [mm]; - T temperatura warstw asfaltowych, [ C]; - S U odchylenie standardowe ugięć sprężystych dla danego odcinka jednorodnego, [mm]. KLOTOIDA - 7 -

9 Oś Y: U(t) 672-TNC Ul. Narutowicza, Trzebinia 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Oś X: Kilometraż lokalny odcinka Rys. 6-1 Wykres ugięć sprężystych dla ul. Narutowicza w Trzebini. KLOTOIDA - 8 -

10 Oś Y: Csum 672-TNC Ul. Narutowicza, Trzebinia 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Oś X: Kilometraż lokalny odcinka Rys. 6-2 Wykres sum skumulowanych dla ul. Narutowicza w Trzebini. KLOTOIDA - 9 -

11 672-TNC PKN 6.3 Analiza nośności nawierzchni w stanie obecnym Przedmiotowy odcinek ul. Narutowicza ma długość ok. 150 m. Ugięcia odnotowane na w/w odcinku w trakcie pomiarów charakteryzują się stosunkowo dużą jednorodnością. Na części odcinka występuje nawierzchnia z podbudową związaną spoiwem (od początku zakresu zadania do skrzyżowania z ul. Kościuszki), a na części nawierzchnia z podbudową z piasku z kruszywem (od skrzyżowania z ul. Kościuszki do skrzyżowania z ul. Rybną). Z tego względu zdecydowano się uwzględnić współczynnik podbudowy przed analizą wykresu sum skumulowanych (Tabela 2) i potraktować analizowany odcinek jako jeden odcinek jednorodny. Wyznaczona grubość nakładki: współczynniki f S f T f P U śr 0,466 S U 0,131 nakładka U m 0,727 tłuczeń asfalt U obl 0, Odczytana grubość potrzebnej nakładki: - Grubość nakładki wyrażona w grubości warstwy tłucznia: 0 cm - Grubość nakładki wyrażona w grubości warstwy bitumicznej; 0 cm - Grubość brakująca ze względu na mrozoodporność: 5-15 cm Z analizy ugięć sprężystych nawierzchni wynika, że ugięcie miarodajne U m wyznaczone dla analizowanego odcinka nie przekracza ugięcia granicznego wynoszącego 1,1 mm (wg [4], tab. 13, ruch KR2). Oznacza to, że nie ma konieczności wzmacniania istniejącej nawierzchni. Potwierdza to także fakt, że wyliczone ugięcie obliczeniowe U obl = 0,727 mm jest zbyt małe, aby z nomogramu (rys. 3, Katalog wzmocnień i remontów [4]) odczytać grubość nakładki dla ruchu całkowitego odpowiadającego KR2. 7 Konstrukcje nawierzchni W chwili obecnej nawierzchnia charakteryzuje się wystarczającą trwałością zmęczeniową (niskie wartości ugięć sprężystych) oraz brakiem istotnych uszkodzeń (spękań, wykruszeń, deformacji). Jedynymi obszarami wymagającymi wgłębnej przebudowy są miejsca przekopów przez jezdnię. Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że zgodnie z Opinią geotechniczną [9] nawierzchnia w obrębie otworu D1 nie spełnia warunku mrozoodporności do jego spełnienia brakuje 15 cm. Podczas wizji w terenie nie zaobserwowano uszkodzeń związanych z powstawaniem wysadzin czy przełomów wiosennych. Mając na uwadze powyższe fakty, w niniejszym opracowaniu zaproponowano 2 warianty przebudowy nawierzchni ul. Narutowicza. W Wariancie I zaprojektowano frezowanie profilujące połączone z ułożeniem warstwy wyrównawczej oraz warstwy ścieralnej w celu korekty profilu podłużnego i poprzecznego jezdni oraz poprawy jej właściwości estetycznych. W przypadku wyboru tego wariantu konieczne jest wykonanie naprawy wgłębnej uszkodzeń nawierzchni w obrębie przekopów. Główną zaletą Wariantu I jest poprawa profilu poprzecznego i podłużnego przebudowanej ulicy oraz niewielkie podniesienie nośności nawierzchni przy ograniczeniu kosztów przebudowy oraz czasu realizacji robót. Rozwiązanie to nie zapewnia jednak spełnienia warunku mrozoodporności brakująca grubość warstw mrozoodpornych wyniesie ok. 11 cm. W Wariancie II zaprojektowano pełną przebudowę wgłębną nawierzchni polegającą na rozbiórce istniejącej konstrukcji i ułożeniu ulepszonego podłoża oraz typowej konstrukcji nawierzchni. Rozwiązanie to charakteryzuje się większymi kosztami wykonania oraz dłuższym czasem koniecznym na wykonanie robót niż przebudowa zgodnie z Wariantem I, ale zapewnia spełnienie warunku mrozoodporności nawierzchni. Ponadto w niniejszym opracowaniu zaprojektowano konstrukcję nawierzchni dla przebudowy chodników przylegających do ul. Narutowicza. KLOTOIDA 10

12 672-TNC PKN 7.1 Konstrukcja nawierzchni ul. Narutowicza (KR2) Wariant I Konstrukcja nawierzchni jezdni Przyjęto następujące rozwiązanie projektowe: ok. 5 cm frezowanie wyrównawcze istniejących warstw asfaltowych; średnio 5 cm ułożenie warstwy wyrównawczej z AC 11 W 4 cm ułożenie warstwy ścieralnej z AC 11 S; Podniesienie niwelety wyniesie ok. 4 cm Naprawa lokalnie występujących spękań W miejscach spękań nawierzchni nad przekopami konieczna jest naprawa głęboka. Zaleca się naprawę nawierzchni w nawiązaniu do Załącznika E-19 Katalogu przebudów i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych [5] według poniższego schematu: - frezowanie nawierzchni na głębokość ok. 5 cm; - sfrezowanie pozostałych warstw nawierzchni do głębokości kostki brukowej, na szerokości całego przekroju poprzecznego i długości pasa min. 1 m; - usunięcie pozostałych warstw na głębokości 30 cm wraz z dogęszczeniem pozostawionego podłoża; - ułożenie ulepszonego podłoża z mieszanki 0/31,5 mm związanej cementem, klasy C 1,5/2 grubości 15 cm; - ułożenie warstwy podbudowy z mieszanki niezwiązanej 0/31,5 mm, grubości 15 cm; - wypełnienie pasa sfrezowanego na długości 1 m mieszanką przeznaczoną na warstwę wyrównawczą, grubości ok. 5 cm (zgodnie z sytuacją wysokościową); - skropienie powierzchni zagęszczonych warstw lepiszczem elastomeroasfaltowym lub emulsją asfaltową kationową, szybkorozpadową, modyfikowaną polimerem, w ilości odpowiedniej dla danego typu geosyntetyku; - ułożenie warstwy geosyntetyku na długości min. 2 m i całej szerokości jezdni; w razie potrzeby przymocowanie go do podłoża np. gwoździami lub kołkami; - ułożenie warstwy wyrównawczej zgodnie z p skropienie powierzchni zagęszczonych warstw lepiszczem elastomeroasfaltowym lub emulsją asfaltową kationową, szybkorozpadową, modyfikowaną polimerem, w ilości odpowiedniej dla danego typu geosyntetyku; - ułożenie warstwy geosyntetyku na długości min. 3 m i całej szerokości jezdni; w razie potrzeby przymocowanie go do podłoża np. gwoździami lub kołkami; - ułożenie warstwy ścieralnej zgodnie z p Konstrukcja nawierzchni ul. Narutowicza (KR2) Wariant II Konstrukcja nawierzchni jezdni Ze względu na niewielki zakres robót, dla całej długości odcinka przyjęto grupę nośności podłoża G3. Przyjęto następujące rozwiązanie projektowe: 5 cm warstwa ścieralna z AC 11 S; 7 cm warstwa podbudowy zasadniczej z AC 22 P; 20 cm warstwa podbudowy pomocniczej 1) z mieszanki niezwiązanej 0/31,5 mm; ulepszone podłoże 2): 30 cm grunt rodzimy stabilizowany spoiwem, o Rm=2,5 MPa; 1) Wymagania do spełnienia na górnej powierzchni podbudowy pomocniczej: E MPa; 2) Wymagania do spełnienia na górnej powierzchni ulepszonego podłoża: E MPa, I s 1,00; Sprawdzenie warunku mrozoodporności: Dla grupy nośności podłoża G3 oraz kategorii obciążenia ruchem KR2 wymagana grubość konstrukcji odpornej na działanie mrozu wynosi H wym = 0,55 1,00 m = 0,55 m. Grubość projektowanej konstrukcji nawierzchni wynosi H mroz = 0,05 + 0,07 + 0,20+ 0,30 = 0,62 m Warunek został spełniony. KLOTOIDA 11

13 672-TNC PKN 7.3 Konstrukcja nawierzchni chodnika Przyjęto następujące rozwiązanie projektowe: - 8 cm warstwa ścieralna z betonowej kostki brukowej; - 3 cm warstwa podsypki cementowo piaskowej 1:4; - 15 cm podbudowa zasadnicza z mieszanki niezwiązanej 0/31,5 mm; - 15 cm ulepszone podłoże 1) z mieszanki niezwiązanej 0/63 mm; - warstwa separacyjno filtracyjna z geowłókniny o parametrach: M p 250g/m², R r 15/15kN/m, CBR 2,5kN, O 90 0,1mm, k 2kPa 10 ³m/s 1) Wymagania do spełnienia na górnej powierzchni ulepszonego podłoża: E 2 80 MPa; KLOTOIDA 12