Przedmiotem opracowania jest określenie technologii wykonania nawierzchni dla drogi powiatowej nr 1496N na odcinku od km do km

Transkrypt

1

2 SPIS TREŚCI 1. Podstawa opracowania, 2. Przedmiot i zakres opracowania, 3. Ustalenie obciążenia ruchem, 4. Istniejące konstrukcje nawierzchni, 5. Wstępnie przyjęta technologia modernizacji, 5.1 Przyjęte kryteria zmęczeniowe, 5.2 Wyniki obliczeń, 6. Przyjęta konstrukcja nawierzchni 1. PODSTAWA OPRACOWANIA a) Techniczne badania podłoża gruntowego drogi powiatowej nr 1496N na odcinku Świętajno-Piastuno wykonane przez firmę GEOTECHNIKA, ul.akacjowa 16, Olsztyn, b) Dziennik Ustaw nr 43 poz. 430 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie, c) Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych IBDiM 2001r. 2. PRZEDMIOT I ZAKRES OPRACOWANIA Przedmiotem opracowania jest określenie technologii wykonania nawierzchni dla drogi powiatowej nr 1496N na odcinku od km do km USTALENIE OBCIĄŻENIA RUCHEM Projektowany odcinek drogi powiatowej nr 1496N obliczany jest dla kategorii ruchu KR osi obliczeniowych 100kN. 4. ISTNIEJĄCE KONSTRUKCJE JEZDNI: Podłoże gruntowe Na rozpatrywanym odcinku wykonano 2 otwory o głębokości 3.0m i 3.5m celem pobrania prób gruntu do badań laboratoryjnych. Stwierdzono występowanie gruntów niespoistych w postaci piasków drobnych oraz w jednym otworze gliny piaszczystej ze żwirem. Wszystkie rodzaje gruntów występujących w otworach geotechnicznych zostały poddane analizie makroskopowej w terenie i określono dla nich: stan zawilgocenia gruntów, stopień zagęszczenia, barwę, grupę nośności, kąt tarcia wewnętrznego i poziom wody gruntowej. 2

3 Istniejące przekroje Nr otworu Rodzaj warstw Grubości warstw [cm] Uwagi 3 Masa bitumiczna Beton Tłuczeń Piasek drobny Glina piaszczysta Masa bitumiczna Żwir + piasek drobny Bruk Piasek drobny + humus Piasek drobny ZWG znajduje się na gł. 80cm ZWG znajduje się na gł. 90cm Wg analizy cech fizyczno mechanicznych grunty niespoiste tj. piaski drobne zaliczono do kategorii gruntu G1 z kolei glinę piaszczystą jako grunt spoisty zaliczono do kategorii G3. Na rozpatrywanym odcinku drogi powiatowej stwierdzono zniszczenie krawędzi jezdni i zaniżenie pobocza. Głębokość przemarzania dla rozpatrywanego odcinka wynosi hz=1.0m 5. WSTĘPNIE PRZYJĘTA TECHNOLOGIA MODERNIZACJI JEZDNI ISTNIEJĄCEJ: Z uwagi na różnice w budowie istniejącej konstrukcji nawierzchni odcinek drogi powiatowej nr 1506N podzielono na dwie części: - cz.1 odcinek w m. Piastuno - cz.2 odcinek zamiejski Po analizie odwiertów wykonanych w istniejącej jezdni przyjęto wstępną technologię modernizacji oraz kolejność robót nawierzchniowych: o Frezowanie warstw bitumicznych na głębokość min. 3cm w celu usunięcia istniejących kolein, o Ułożenie warstwy wiążącej z BA gr. 5 cm, o Ułożenie warstwy ścieralnej z BA gr. 4cm, 3

4 Dla w/w technologii założono schemat obliczeniowy wzmocnienia jezdni istniejącej: Odcinek w m. Piastuno: Odcinek zamiejski: STAŁE MATERIAŁOWE (WZMOCNIENIA JEZDNI ISTNIEJĄCEJ): Moduły odkształcenia [E] oraz współczynnik Poissona [n] Warstwa bitumiczne z BA 7910 [MPa] n=0.30 Warstwy bitumiczne z BA 8670 [MPa] n =0.30 Warstwa z betonu stan przed spękaniem [MPa] - stan po spękaniu 400 [MPa] n =0.30 Bruk/Tłuczeń 300 [MPa] n =0.30 Piasek drobny 100 [MPa] n =0.30 Podłoże 80 [MPa] n =0.35 OBCIĄŻENIA: Obciążenie koła Ciśnienie kontaktowe Czas obciążenia Okres obliczeniowy Obciążenia 50 [kn] 650 [kpa] 0.02 [s] 20 [lata] 4

5 CECHY WARSTW ASFALTOWYCH: Ogólne Penetracja 50 [j.pen] Indeks penetracji Średnia temperatura pomiaru (T śr. ) [ C] 12.0 Czas obciążenia (T obc. ) [s] 0.02 Temp. mięknienia (T 800 ) [ C] 51.6 Moduł sztywności (S asf. ) [MPa] (BA) warstwa ścieralna Zawartość wolnych przestrzeni [%] 4.0 Zawartość asfaltu [%] 5.8 Objętościowa zawartość asfaltu [%] 14.5 Zawartość kruszywa [%] 81.5 Sprężysty moduł sprężystości [MPa] 7910 (BA) na warstwę wiążącą Zawartość wolnych przestrzeni [%] 6.0 Zawartość asfaltu [%] 4.6 Objętościowa zawartość asfaltu [%] 11.5 Zawartość kruszywa [%] 82.5 Sprężysty moduł sprężystości [MPa] PRZYJĘTE KRYTERIA ZMĘCZENIOWE: KRYTERIUM ASFALTOWE (określające trwałość zmęczeniową warstw asfaltowych): N 5 0,854 t 3,291 = 18,4 C(6, ε E ) gdzie: N - liczba obciążeń do wystąpienia spękań zmęczeniowych na 20% powierzchni e t - odkształcenie rozciągające IEI moduł sztywności mieszanki mineralno-asfaltowej C=10M Vb M = 4,84 0, 69 Va + Vb V b - zawartość objętościowa asfaltu V a - zawartość objętościowa wolnej przestrzeni KRYTERIUM GRUNTOWE (określające deformacje strukturalne podłoża gruntowego): 1 ε p = k N gdzie: m 5

6 N - liczba dopuszczalnych obciążeń do wystąpienia krytycznej deformacji strukturalnej w konstrukcji nawierzchni, k, m współczynniki doświadczalne, równe odpowiednio: k = 1,05 10 m=0, WYNIKI OBLICZEŃ: WZMOCNIENIE JEZDNI ISTNIEJĄCEJ Wyniki obliczeń przeprowadzono metodą kolejnych przybliżeń i zestawiono w tabeli: Dla odcinka w m. Piastuno: Grubość nowych warstw bitumicznych [cm] ε r μstrain nowe warstwy bitumiczne ε r μstrain stare warstwy bitumiczne ε z μstrain istniejące warstwy gruntowe Trwałość zmęczeniowa przejścia osi 100kN wg kryterium asfaltowego Trwałość zmęczeniowa przejścia osi 100kN wg kryterium gruntowego ,3 279,3 263, ,6 252,6 252, Dla odcinka zamiejskiego: KRYTERIUM INSTYTUTU ASFALTOWEGO Warstwa ETAP 1 W-wa ścieralna BA 4 cm Va Vv E odk.bit Nf bit w-wa wiążąca z BA 4 cm 11, , Istn. w-wy bitumiczne 3 cm w-wa z betonu 11 cm odk.gr Nf gr Tłuczeń 30 cm 217, Podłoże gruntowe KRYTERIUM DEMPSEY A (nawierzchnie półsztywne) naprężenie [kpa] napr.dop. Nf cem , KRYTERIUM INSTYTUTU ASFALTOWEGO ETAP 2 Va Vv E odk.bit Nf bit 11, , odk.gr Nf gr 334, TRWAŁOŚĆ CAŁKOWITA spękania Nf. wym. deformacje decydujaca >

7 Spełnienie warunku przejścia osi obliczeniowych 100kN wg pkt.3 spełnione zostało dla obu kryteriów przy założonych nowych warstwach asfaltowych gr. 8cm na istniejącej konstrukcji nawierzchni. 6.0 PRZYJĘTA KONSTRUKCJA NAWIERZCHNI: Konstrukcja wzmocnienia istniejącej jezdni: Dla odcinka w m. Piastuno: o Frezowanie warstw bitumicznych na głębokość min. 3 cm w celu usunięcia istniejących warstw bitumicznych, o Ułożenie warstwy wiążącej z BA gr. 5 cm o Ułożenie warstwy ścieralnej z BA gr. 4 cm Dla odcinka zamiejskiego: o Frezowanie warstw bitumicznych na głębokość min. 3cm w celu usunięcia istniejących warstw bitumicznych, o Ułożenie warstwy wiążącej z BA gr. 4 cm o Ułożenie warstwy ścieralnej z BA gr. 4 cm Konstrukcja poszerzeń: o Wykonanie warstwy odsączającej z Po/Pr gr. 15cm o Wykonanie podbudowy z KŁSM gr. 15cm, o Wykonanie warstwy wiążącej z BA gr. 5cm, o Wykonanie warstwy ścieralnej z BA gr. 4cm. 7