BADANIA ISTNIEJACEJ KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI I PODŁOśA GRUNTOWEGO ORAZ POMIARY UGIĘĆ NAWIERZCHNI.

WYG International part of the WYG group Creative minds safe hands TOM III - DOKUMENTACJA PROJEKTOWA CZĘŚĆ A - PROJEKT BUDOWLANO - WYKONAWCZY BADANIA ISTNIEJACEJ KONSTRUKCJI NAWIERZCHNI I PODŁOśA GRUNTOWEGO ORAZ POMIARY UGIĘĆ NAWIERZCHNI. Tytuł opracowania Remont Drogi Krajowej Nr 11 Odcinek Lubliniec -Tworóg km 544+680-558+000 Nazwa i adres obiektu budowlanego Droga Krajowa nr 11 odcinek Lubliniec - Tworóg km 544+680-558+000 Nazwa numery działek na których obiekt jest usytuowany: Nazwa Inwestora Nazwa i adres jednostki projektowania: Zgodnie z wykazem Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad Oddział w Katowicach 40-017 Katowice ul. Myśliwska 5 WYG International Sp. z o.o. 02-674 Warszawa ul. Marynarska 15 White Young Green Consulting Limited Arndale Court, 1 Arndale Centre, Headingley, Leeds SL6 2UJ PROJEKTANCI IMIĘ I NAZWISKO BRANśA, NUMER UPRAWNIEŃ PODPIS Projektant: dr inŝ. Krzysztof CHLIPALSKI Projektant: inŝ. Daniel CHABROWSKI Temat nr 2874 MAJ 2010R. strona tytułowa 1 Biuro w Katowicach, Al. Korfantego 2/1d, 40-004 Katowice, Tel: +48 32 743 79 00, fax: +48 32 743 79 01 e-mail: sekretariat.ems@wyginternational.pl, www.wyginternational.pl

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 1. PODSTAWA OPRACOWANIA... 3 2. PRZEDMIOT OPRACOWANIA... 3 3. BADANIA NAWIERZCHNI DROGOWEJ... 3 3.1. Układ warstw nawierzchni oraz ocena jej mrozoodporności... 3 3.2 Badania nośności ugięciomierzem FWD... 7 4. ANALIZA WYNIKÓW... 20 4.1 Ocena wizualna 20 4.2 Ocena istniejących warstw nawierzchni drogowej i odporności mrozowej... 20 4.3 Wyniki z badań aparatem FWD... 21 5. ANALIZA POTRZEB WZMOCNIENIA... 23 5.1 Ruch całkowity w okresie obliczeniowym... 23 5.2 Analiza trwałości zmęczeniowej i potrzeb wzmocnienia nawierzchni drogi DK 11... 23 5.2.1 ZałoŜenia do obliczeń... 23 5.2.2 Propozycja wzmocnienia nawierzchni... 24 6 WNIOSKI 24

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 1. PODSTAWA OPRACOWANIA 1.1 Wyniki wierceń. TECHNOTEST, Ruda Śl., maj 2010, 1.2 Katalog napraw i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP, W-wa 2001, 1.3 Pomiary ugięciomierzem dynamicznym FWD, kwiecień 2010, 1.4 Katalog Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych. GDDP, W-wa 1997, 1.5 Szydło A. Statyczna identyfikacja parametrów modeli nawierzchni lotniskowych, Prace naukowe Instytutu InŜynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej nr 45, Wrocław 1995, 2. PRZEDMIOT OPRACOWANIA Przedmiotem opracowania jest ocena stanu technicznego nawierzchni drogi DK11 w miejscowości Lubliniec, w km 544+680 km 558+000 wraz z propozycją wzmocnienia. W ramach oceny stanu technicznego wykorzystano wyniki z odwiertów kontrolnych, pomiarów ugięć aparatem FWD oraz oceny wizualnej. 3. BADANIA NAWIERZCHNI DROGOWEJ 3.1. Układ warstw nawierzchni oraz ocena jej mrozoodporności W istniejącej konstrukcji nawierzchni wykonano 55 otworów o głębokości 1,5 m. Opis zidentyfikowanych warstw nawierzchni zawiera dokumentacja badań geotechnicznych [1.1]. Na podstawie dokumentacji [1.1] wykonano ocenę mrozoodporności istniejącej nawierzchni (tablica 3.1). Do oceny mrozoodporności nawierzchni przyjęto grupę nośności podłoŝa nawierzchni zaleŝną od rodzaju gruntu podłoŝa oraz warunków wodnych występujących w danym otworze badawczym [1.1][1.2]. Głębokość przemarzania dla terenu objętego opracowaniem wg [1.4] wynosi 1,00 m. Kategorię obciąŝenia ruchem przyjęto na podstawie ustaleń z zlecającym - KR5. 3

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 KilometraŜ [km] 544,620 544,870 545,115 545,365 545,615 545,865 546,115 Warstwy asfaltowe [cm] 13 (5+5+3) Podbudowa [cm] Poziom wody gruntowej [m] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] Grupa nośności podłoŝa gruntowego c.d. tablica 3.1 Warstwy asfaltowe [cm] Podbudowa [cm] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] 12 31,5/63 15 0/63 110 średni 9 (6+2+1) 26 0/31,5 0,70 sączenie 115 średni 15 (4+5+4+2) 5 0/31,5 15 0/63 1,20 115 średni /drobny 14 (5+5+4) 16 0/63 120 średni /drobny 17 (6+3+4+4) 5 16/31,5 13 0/31,5 1,10 sączenie 115 średni /drobny 12 (4+6+2) 18 0/63 1,10 120 średni /drobny 12 (6+4+2) 8 31,5/63 10 0/31,5 120 drobny G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 L.p. odwiertu D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 KilometraŜ [km] 546,375 546,615 546,865 547,115 547,375 547,615 547,865 10 (6+2) 10 0/16 10 0/63 120 średni 22 (7+4//+11) 4 0/31,5 10 0/63 114 średni 12 (4+5+3) 9 31,5/63 19 0/63 90 średni 15 (5+2+8) 7 0/63 13 0/31,5 115 średni 15 (4+3+3+5) 7 31,5/63 14 0/16 114 średni 12 (5+4+2+1) 8 31,5/63 12 0/31,5 118 średni 14 (4+6+3+1) 6 0/31,5 20 0/31,5 20 namuł Grupa nośności podłoŝa gruntowego G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 110 drobny cd. Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 Warstwy asfaltowe [cm] Podbudowa [cm] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] KilometraŜ [km] 548,115 548,365 548,615 548,865 549,115 549,345 549,615 14 () 6 0/63 10 0/31,5 120 średni /drobny 17 (5+7+5) 13 0/63 14 0/31,5 106 średni 13 (1+3+3 +3+3) 4 31,5/63 13 0/31,5 120 średni /drobny 10 (6+4) 12 0/31,5 16 0/31,5 112 średni /drobny 10 (3+6+1) 8 31,5/63 10 0/16 122 średni 12 (4+6+2) 18 0/80 120 średni 9 (4+5) 19 0/80 Grupa nośności podłoŝa gruntowego G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 122 średni 4

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 cd. Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 KilometraŜ [km] 549,740 549,865 550,115 550,345 550,615 550,865 551,115 Warstwy asfaltowe [cm] 9 (8+1) Podbudowa [cm] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] Grupa nośności podłoŝa gruntowego 16 31,5/63 125 średni 10 (6+4) 7 31,5/63 10 0/31,5 123 średni 10 (6+4) 9 0/63 10 0/31,5 121 średni 14 (1+8+5) 16 60/120 120 średni /drobny 13 (4+3+3+3) 11 31,5/63 10 0/31,5 116 średni 21 (4+6+7+4) 8 31,5/63 11 0/16 110 średni /drobny 13 (5+4+3) 6 31,5/63 11 0/63 120 drobny G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 cd. Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D29 D30 D31 D32 D33 D34 D35 KilometraŜ [km] 551,350 551,615 551,865 552,115 552,365 552,615 552,865 Warstwy asfaltowe [cm] 19 (7+6+5+1) Podbudowa [cm] 8 0/31,5 13 0/31,5+Ps 17 (5+7+5) 9 0/63 10 0/31,5 15 (3// +2+5+5) 15 31,5/63 14 (5+4+5) 6 40/80 12 0/63 Poziom wody gruntowej [m] 1,1 Inne warstwy niewysadzinowe [cm] Grupa nośności podłoŝa gruntowego 110 średni /drobny 114 drobny (próchniczy) 120 średni /drobny 118 średni /drobny 18 (5+5+4+4) 7 0/63 125 średni /drobny 17 (5+4+8) 6 0/63 12 0/31,5 55 średni 30 namuł 30 Ps 20 (4+3//+13) 12 0/80 33 drobny 85 Pg G1 G1 G1 G1 G1 G1 G3 5

c.d. Tablica 3.1 Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Warstwy asfaltowe [cm] Podbudowa [cm] L.p. odwiertu D36 D37 D38 D39 D40 D41 D42 KilometraŜ [km] 553,115 553,365 553,615 553,865 554,115 554,365 554,615 14 (4+5+1+4) 5 40/80 10 0/31,5 19 (4+7+5+3) 7 31,5/63 10 0/31,5 15 (4+6+3+2) 10 20/40 15 0/31,5 20 (3+2+6 +3+6) 7 31,5/63 13 0/31,5 15 (4+4+3 +2+2) 11 0/63 10 0/31,5 Poziom wody gruntowej [m] 0,75 1,10 Inne warstwy niewysadzinowe [cm] Grupa nośności podłoŝa gruntowego 121 drobny /średni 114 drobny 110 średni /drobny 110 średni /drobny 114 pylasty /drobny 25 (5+6+4 //10) 12 0/31,5 38 średni 75 średni /gliniasty 13 (4+3+3+3) 12 31,5/63 23 0/63 102 pylasty G1 G1 G1 G1 G2 G3 G2 cd. Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D43 D44 D45 D46 D47 D48 D49 KilometraŜ [km] 554,865 555,115 555,365 555,615 555,865 556,115 556,365 Warstwy asfaltowe [cm] 16 (4+7+2+3) Podbudowa [cm] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] Grupa nośności podłoŝa gruntowego 10 0/63 10 0/31,5 59 drobny 55 gliniasty 12 (3+5+3) 8 31,5/63 10 0/16 120 drobny 26 (6//+8+2+ 6+4) 17 (ŜuŜel 0/63+P 10 drobny 97 pylasty 17 (4+8+2+3) 6 31,5/63 17 0/31,5 110 drobny średni 25 (6+9+4 +3+3) 10 0/63 10 0/31,5 105 drobny 16 (4+6 +4+2) 5 31,5/63 10 0/31,5 119 drobny średni 21 (4+6+3 +4+4) 8 0/31,5 12 0/16 109 średni G3 G1 G2 G1 G1 G1 G1 6

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 cd. Tablica 3.1 Ocena mrozoodporności L.p. odwiertu D50 D51 D52 D53 D54 D55 Warstwy asfaltowe [cm] Podbudowa [cm] Inne warstwy niewysadzinowe [cm] KilometraŜ [km] 556,615 556,865 557,115 557,365 557,615 557,865 11 (1+7+3) 15 31,5/63 12 0/31,5 112 drobny 19 (3// +10+4+2) 19 40/80 112 średni /drobny 24 (2// +13+1+8) 16 0/31,5 110 glina piaszczysta 18 (5+8 +3+2) 8 0/63 6 0/16 118 drobny próchniczy drobny 11 (3+4+4) 14 31,5/63 10 0/63+Ps 115 drobny /średni 15 (3+8+3+2) 7 0/63 10 0/63 118 drobny /średni Grupa nośności podłoŝa G1 G1 G2 G2 G1 G1 gruntowego // brak przyczepności międzywarstwowej 3.2 Badania nośności ugięciomierzem FWD W dniu 29 kwietnia 2010, wykonano pomiar ugięć nawierzchni ugięciomierzem dynamicznym FWD. Badanie to zalicza się do tzw. badań siłowych nieniszczących. Pomiar ten polega na wygenerowaniu obciąŝenia dynamicznego o wartości siły 50 kn. W momencie oddziaływania obciąŝenia na nawierzchnię geofony, rozmieszczone w odległościach: d1=0,0 m, d2=0,20 m, d3=0,30 m, d4=0,60 m, d5=0,90 m, d6=1,20 m, d7=1,50 m, d8=1,80 m, d9=2,10 m, dokonują pomiaru pionowych przemieszczeń nawierzchni. Na podstawie zanotowanych przemieszczeń uzyskuje się tzw. czaszę ugięć pozwalającą wyznaczyć, metodą analizy wstecznej moduły warstw konstrukcji nawierzchni i jej podłoŝa gruntowego. Znajomość modułów spręŝystości pozwala na ocenę poszczególnych warstw nawierzchni i jej podłoŝa. Pomiar ugięć wykonano w śladzie prawego koła co 50 m, na kaŝdym pasie ruchu. Podczas pomiaru temperatura warstw asfaltowych wynosiła ok 10 ºC. 7

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 KilometraŜ [km] 543,0 544,0 545,0 546,0 547,0 548,0 549,0 550,0 551,0 552,0 553,0 554,0 555,0 556,0 557,0 558,0 0 10 000 100 8 000 200 300 6 000 400 500 600 700 800 KR4 4 000 2 000 Przemieszczenie [mm] 900-2 000 1000-4 000 1100 1200-6 000 prawa strona lewa strona Um Um Um Um dop. dla KR4 Sumy skum. Sumy skum. Rys. 3.1 Pomierzone ugięci nawierzchni drogi DK 11 w Lublińcu wraz z ugięciami dopuszczalnymi dla ruchu KR4 0

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Pomierzone maksymalne ugięcia spręŝyste przedstawiono na rysunku na rysunku 3.1, gdzie zaprezentowano równieŝ wartości ugięć miarodajnych. Na podstawie wyników pomiaru ugięć nawierzchni, określono moduły spręŝystości poszczególnych warstw nawierzchni, które zidentyfikowano za pomocą programu ELMOD 5. Moduły warstw asfaltowych podano dla temperatury ok. 10 ºC. Do identyfikacji modułów według [1.1] przyjęto trójwarstwowy model konstrukcji nawierzchni o następującym układzie warstw: Warstwy asfaltowe średnia grubość 15 cm Warstwy podbudowy średnia grubość 20 cm PodłoŜe gruntowe Wyniki obliczeń przedstawia tablica 3.2 Tablica 3.2 Zestawienie zidentyfikowanych modułów warstw nawierzchni drogi DK11 w km 544+680 km 558+000 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 544,448 21 114 386 178 L 544,499 24 445 504 232 L 544,549 35 735 517 238 L 544,599 13 033 415 191 P 544,628 50 151 447 206 L 544,649 2 056 291 134 P 544,674 5 806 285 132 L 544,699 1 139 271 125 P 544,726 7 506 269 124 L 544,749 1 603 159 73 P 544,774 2 683 173 80 L 544,799 2 227 174 80 P 544,826 3 038 157 73 L 544,851 1 189 201 93 P 544,876 1 005 152 70 L 544,900 6 282 147 68 P 544,926 4 020 169 78 L 544,950 1 406 305 140 P 544,975 844 232 107 L 545,001 2 722 252 116 P 545,025 1 609 290 134 L 545,051 712 292 134 P 545,075 1 900 288 133 L 545,101 875 247 114 P 545,126 1 111 293 135 L 545,152 779 216 99 P 545,177 2 720 266 123 L 545,201 662 261 120 P 545,225 2 449 279 129 L 545,249 668 302 139 P 545,277 2 930 371 171 9

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 545,300 5 868 199 92 P 545,325 1 115 209 96 L 545,349 1 093 266 122 P 545,380 1 356 222 102 L 545,399 706 158 73 P 545,430 1 633 196 91 L 545,449 1 545 195 90 P 545,478 3 851 160 74 L 545,499 1 736 186 86 P 545,527 2 947 176 81 L 545,548 1 711 186 86 P 545,578 5 169 142 65 L 545,597 6 947 169 78 P 545,625 3 353 291 134 L 545,648 1 337 273 126 P 545,678 1 227 325 150 L 545,699 1 091 261 120 P 545,726 2 673 369 170 L 545,750 600 301 139 P 545,776 4 677 257 118 L 545,801 713 237 109 P 545,825 1 582 191 88 L 545,853 993 175 81 P 545,881 3 059 253 117 L 545,902 1 472 153 70 P 545,925 1 093 208 96 L 545,952 5 075 139 64 P 545,972 4 615 177 82 L 546,001 4 279 143 66 P 546,026 4 293 139 64 L 546,050 3 619 236 109 P 546,076 4 433 212 98 L 546,100 2 241 299 138 P 546,126 5 773 253 116 L 546,150 2 829 334 154 P 546,175 2 824 344 159 L 546,200 1 902 328 151 P 546,228 3 460 344 158 L 546,249 1 249 363 167 P 546,276 2 991 352 162 L 546,298 1 909 354 163 P 546,326 6 070 354 163 L 546,347 1 461 311 143 P 546,376 3 039 420 193 L 546,398 1 609 286 132 P 546,428 3 274 317 146 L 546,449 2 059 327 151 P 546,479 2 279 340 157 L 546,500 1 058 250 115 10

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] P 546,527 5 579 270 124 L 546,550 1 130 378 174 P 546,572 1 797 337 155 L 546,600 1 592 316 146 P 546,625 1 912 288 133 L 546,652 1 914 268 124 P 546,675 1 551 255 117 L 546,704 1 808 256 118 P 546,727 1 226 214 99 L 546,752 1 952 184 85 P 546,775 1 487 210 97 L 546,801 966 220 101 P 546,826 1 441 299 138 L 546,852 1 484 176 81 P 546,876 950 280 129 L 546,901 928 324 150 P 546,930 1 256 277 128 L 546,951 989 308 142 P 546,975 2 138 273 126 L 547,001 1 189 220 101 P 547,025 2 370 333 153 L 547,051 2 235 223 103 P 547,084 1 168 213 98 L 547,102 2 086 178 82 P 547,128 1 587 172 79 L 547,151 1 073 265 122 P 547,177 2 077 290 134 L 547,200 1 250 284 131 P 547,226 1 604 379 175 L 547,250 882 407 187 P 547,276 2 203 380 175 L 547,301 2 630 300 138 P 547,326 1 938 357 165 L 547,352 764 266 123 P 547,379 2 190 345 159 L 547,401 2 984 295 136 P 547,431 3 477 289 133 L 547,450 990 254 117 P 547,476 2 376 289 133 L 547,501 797 306 141 P 547,527 2 040 309 142 L 547,552 1 770 324 149 P 547,577 1 679 284 131 L 547,604 896 309 142 P 547,628 1 273 271 125 L 547,653 1 413 304 140 P 547,676 1 054 315 145 L 547,702 1 276 278 128 P 547,727 1 874 355 164 11

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 547,751 1 030 334 154 P 547,776 1 284 325 150 L 547,800 709 272 125 P 547,822 1 333 281 129 L 547,849 2 548 292 135 P 547,880 1 438 232 107 L 547,900 585 270 124 P 547,926 1 225 262 121 L 547,951 1 017 260 120 P 547,976 2 731 328 151 L 548,002 860 261 120 P 548,027 1 663 347 160 L 548,051 1 667 324 149 P 548,078 1 396 266 123 L 548,100 2 635 128 59 P 548,129 2 600 166 76 L 548,151 5 135 182 84 P 548,174 3 525 149 69 L 548,202 1 002 291 134 P 548,225 3 604 177 81 L 548,252 1 925 373 172 P 548,277 3 318 365 168 L 548,302 1 014 388 179 P 548,330 2 430 357 164 L 548,352 1 413 326 150 P 548,384 3 232 400 184 L 548,402 807 264 122 P 548,430 1 366 303 140 L 548,452 1 562 288 133 P 548,475 2 702 278 128 L 548,501 816 230 106 P 548,526 1 966 328 151 L 548,551 834 267 123 P 548,576 1 266 245 113 L 548,601 1 288 309 143 P 548,626 1 354 284 131 L 548,650 1 553 225 104 P 548,675 2 472 302 139 L 548,699 1 077 271 125 P 548,727 2 569 244 113 L 548,749 3 418 270 125 P 548,775 971 355 164 L 548,801 1 291 339 156 P 548,826 1 313 294 135 L 548,851 570 308 142 P 548,877 1 134 249 115 L 548,900 2 444 321 148 P 548,927 880 349 161 L 548,949 453 350 161 12

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] P 548,976 2 298 351 162 L 548,997 1 125 255 117 P 549,027 3 398 280 129 L 549,047 2 098 351 162 P 549,078 3 345 334 154 L 549,099 15 056 328 151 P 549,126 7 900 282 130 L 549,149 11 437 357 164 P 549,180 2 259 304 140 L 549,199 1 148 358 165 P 549,225 3 225 355 164 L 549,251 2 082 364 168 P 549,278 2 004 330 152 L 549,301 2 227 372 171 P 549,325 2 880 320 148 L 549,351 1 587 303 140 P 549,377 2 887 348 160 L 549,402 1 563 334 154 P 549,426 3 488 332 153 L 549,451 1 358 347 160 P 549,475 1 954 334 154 L 549,500 3 132 407 188 P 549,527 2 269 351 162 L 549,549 3 847 328 151 P 549,576 4 553 364 168 L 549,597 6 229 335 154 P 549,631 1 668 242 112 L 549,649 4 455 336 155 P 549,676 2 455 330 152 L 549,699 11 307 323 149 P 549,728 8 631 321 148 L 549,749 3 650 329 152 P 549,777 6 401 294 136 L 549,802 1 624 251 116 P 549,825 2 271 280 129 L 549,853 1 004 290 134 P 549,875 2 196 306 141 L 549,903 1 713 420 194 P 549,926 2 309 361 166 L 549,952 1 699 269 124 P 549,977 2 030 319 147 L 550,001 2 300 263 121 P 550,025 3 475 232 107 L 550,050 2 786 256 118 P 550,076 4 454 291 134 L 550,098 5 966 228 105 P 550,126 4 064 246 113 L 550,149 1 976 244 112 P 550,175 2 296 293 135 13

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 550,199 1 384 250 115 P 550,226 3 395 237 109 L 550,249 1 796 323 149 P 550,277 4 343 260 120 L 550,297 1 667 281 129 P 550,327 2 274 298 137 L 550,349 1 254 292 135 P 550,375 15 567 310 143 L 550,399 18 533 232 107 P 550,425 5 112 299 138 L 550,451 2 126 303 139 P 550,486 3 145 244 113 L 550,500 5 757 200 92 P 550,526 6 965 209 96 L 550,551 962 357 164 P 550,580 13 395 200 92 L 550,601 2 768 334 154 P 550,627 3 402 320 148 L 550,649 2 322 364 168 P 550,676 7 199 255 117 L 550,716 3 663 191 88 P 550,728 2 395 233 107 L 550,749 3 232 206 95 P 550,777 3 050 225 104 L 550,800 4 691 230 106 P 550,826 3 638 217 100 L 550,850 1 494 230 106 P 550,877 6 758 217 100 L 550,900 3 587 203 94 P 550,925 15 401 209 96 L 550,945 1 279 208 96 P 550,976 2 543 187 86 L 550,997 9 069 184 85 P 551,025 5 115 261 120 L 551,045 8 883 242 112 P 551,076 2 854 215 99 L 551,100 3 324 269 124 P 551,127 5 581 279 128 L 551,149 2 090 203 93 P 551,181 2 041 275 127 L 551,197 4 156 190 88 P 551,226 12 736 233 107 L 551,249 4 548 209 97 P 551,275 3 426 232 107 L 551,299 14 584 292 135 P 551,327 1 761 302 139 L 551,350 36 885 351 162 P 551,375 2 009 439 202 L 551,400 7 732 343 158 14

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] P 551,426 2 103 284 131 L 551,450 6 919 284 131 P 551,477 2 167 357 165 L 551,500 3 883 225 104 P 551,527 2 787 307 141 L 551,549 4 333 333 153 P 551,575 4 415 298 137 L 551,600 6 895 263 121 P 551,626 2 755 293 135 P 551,626 2 834 293 135 L 551,649 2 697 264 121 P 551,680 4 866 316 146 L 551,700 10 178 220 101 P 551,727 2 928 318 146 L 551,748 7 783 235 108 P 551,776 4 109 270 124 L 551,799 5 966 262 121 P 551,826 2 299 298 137 L 551,850 12 224 239 110 P 551,876 4 532 249 115 L 551,899 10 538 256 118 P 551,925 5 087 238 110 L 551,953 9 265 248 114 P 551,976 2 920 251 116 L 552,000 14 454 349 161 P 552,027 1 268 256 118 L 552,048 1 364 237 109 P 552,077 6 303 205 95 L 552,099 6 000 222 102 P 552,126 7 839 235 108 L 552,150 5 601 208 96 P 552,180 2 800 231 106 L 552,200 4 548 247 114 P 552,226 2 071 182 84 L 552,248 1 983 216 99 P 552,276 5 572 226 104 L 552,299 9 819 225 104 P 552,329 868 282 130 L 552,349 1 777 215 99 P 552,378 5 335 274 126 L 552,400 980 323 149 P 552,427 1 552 216 99 L 552,448 980 257 118 P 552,477 2 310 246 113 L 552,500 4 132 179 82 P 552,524 1 995 248 115 L 552,546 1 392 251 116 P 552,575 3 852 226 104 L 552,599 6 314 226 104 15

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 553,849 5 727 283 130 P 553,874 1 348 397 183 L 553,901 1 551 241 111 P 553,929 1 678 232 107 L 553,947 4 299 210 97 P 553,974 4 436 291 134 L 554,001 3 685 252 116 P 554,027 2 323 177 82 L 554,049 3 637 167 77 P 554,076 2 236 186 86 L 554,100 4 336 246 114 P 554,126 5 051 236 109 L 554,145 1 520 285 131 P 554,177 8 122 234 108 L 554,201 3 805 281 130 P 554,227 14 901 224 103 L 554,249 5 022 213 98 P 554,281 2 759 343 158 L 554,300 901 303 140 P 554,322 5 145 326 150 L 554,350 1 708 298 138 P 554,375 7 483 235 108 L 554,399 4 231 237 109 P 554,426 4 651 213 98 L 554,448 10 343 285 131 P 554,477 7 177 383 177 L 554,500 5 954 278 128 P 554,525 10 440 312 144 L 554,549 15 114 274 126 P 554,578 9 482 324 149 L 554,600 1 917 286 132 P 554,626 10 214 316 145 L 554,650 3 846 310 143 P 554,678 9 618 298 137 L 554,697 9 009 263 121 P 554,727 5 542 322 148 L 554,748 3 514 299 138 P 554,776 12 311 368 170 L 554,806 4 471 299 138 P 554,826 9 838 300 138 L 554,849 10 249 277 128 P 554,875 9 446 316 146 L 554,901 6 390 228 105 P 554,925 8 320 322 148 L 554,948 8 517 329 152 P 554,976 5 184 354 163 L 555,000 9 901 279 128 P 555,027 3 352 287 132 L 555,046 2 067 285 131 17

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] L 556,300 7 818 252 116 P 556,310 8 245 260 120 L 556,350 21 686 259 119 P 556,376 9 133 272 125 L 556,400 24 156 313 144 P 556,427 13 189 335 155 L 556,449 13 830 286 132 P 556,479 13 920 259 119 L 556,500 6 083 257 119 P 556,526 8 611 257 119 L 556,549 9 616 221 102 P 556,576 4 585 187 86 L 556,600 4 938 262 121 P 556,627 2 990 255 117 L 556,648 2 589 237 109 P 556,676 4 897 222 102 L 556,700 2 273 202 93 P 556,727 3 033 178 82 L 556,748 809 127 58 P 556,773 12 310 173 80 P 556,826 5 207 168 77 L 556,848 5 033 162 75 P 556,875 2 438 163 75 L 556,900 3 755 171 79 P 556,925 1 880 189 87 L 556,948 5 631 213 98 P 556,975 621 244 113 L 556,998 3 728 189 87 P 557,026 1 813 232 107 L 557,047 1 236 306 141 P 557,073 7 375 321 148 L 557,098 1 779 180 83 P 557,125 4 051 247 114 L 557,150 4 707 171 79 P 557,178 10 216 293 135 L 557,200 29 043 255 118 P 557,225 2 453 312 144 P 557,276 2 130 305 140 L 557,301 6 053 265 122 P 557,327 2 235 246 113 L 557,352 789 211 97 P 557,376 978 241 111 L 557,402 948 208 96 P 557,426 1 576 239 110 L 557,452 1 538 226 104 P 557,478 1 895 282 130 L 557,502 9 318 282 130 P 557,525 1 907 294 136 L 557,552 1 747 259 119 19

c.d. Tab. 3.2 Pas ruchu Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 km E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] P 557,577 1 560 265 122 P 557,581 2 088 307 141 L 557,603 1 157 254 117 P 557,628 2 213 249 115 L 557,651 6 053 244 113 P 557,676 2 863 243 112 L 557,699 6 482 248 114 P 557,727 1 624 260 120 L 557,750 9 167 260 120 P 557,778 2 078 245 113 L 557,799 2 794 192 88 P 557,826 1 529 190 88 L 557,852 7 336 219 101 E1 E2 E3 P 557,877 1 073 230 106 4 719 271 125 średnia P 557,926 1 610 252 116 6 271 60 28 odchylenie P 557,975 1 642 212 98 133% 22% 22% wsp. zm. 4. ANALIZA WYNIKÓW 4.1 Ocena wizualna Na przedmiotowym odcinku drogi występują uszkodzenia w postaci pęknięć pojedynczych, siatkowych, deformacji lepkoplastycznych. Występują równieŝ łaty oraz wyboje. 4.2 Ocena istniejących warstw nawierzchni drogowej i odporności mrozowej ok. 0,15 m. Z dokumentacji wykonanych wierceń wynika, iŝ pakiet warstw asfaltowych wynosi Pod warstwami asfaltowymi głównie występuje lub/i z dodatkiem lepiszcza bitumicznego. Łączny pakiet tych warstw wynosi średnio 20 cm. Pakiet ten często składa się z dwóch warstw, przy czym górna jest zdecydowanie cieńsza od dolnej. W podłoŝu gruntowym głównie występują grunty niewysadzinowe, dominują piaski. Zinwentaryzowany układ warstw nawierzchni pod względem grubości odpowiada według [1.4] konstrukcji nawierzchni o obciąŝeniu ruchem KR3. 20

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Zwierciadło wód gruntowych zinwentaryzowano na odcinkach: km 544+800 km 545+900, oraz w otworach w km 552+115, km 553+365 i w km 554+115. Woda gruntowa występuje nagłębokości od 0,75 m do 1,20 m od niwelety drogi. Na odcinkach o wysokim zwierciadle wód gruntowych, naleŝy go obniŝyć. Na podstawie wykonanej oceny mrozoodporności (tablica 3.1) stwierdza się, iŝ nawierzchnia spełnia wymagania mrozoodporności dla terenu objętego opracowaniem z wyjątkiem punktów 35 (km 552+865) 40-45 (km 554+115 555+365), 52-53 (km 557+115 557+365). 4.3 Wyniki z badań aparatem FWD Na podstawie pomierzonych maksymalnych ugięć spręŝystych wydzielono 7 odcinków obliczeniowe. W kaŝdym odcinku obliczeniowym wyznaczono ugięcie miarodajne. Obliczone wartości ugięć miarodajnych skorygowano według zaleŝności (4.1) [1.2], aby uzyskane wyniki porównać z wartościami dopuszczalnymi (tab. 4.1), które określone są dla wyników z badań belką Benkelmana. BB = 1, 31 FWD (4.1) gdzie: BB obliczone ugięcie miarodajne gdyby pomiar ugięć wykonano belką Benkelmana [mm], FWD ugięcie miarodajne obliczone na podstawie wyników badań aparatem FWD [mm] Tablica 4.1 Graniczne wartości ugięć miarodajnych (dopuszczalnych) mierzone belką Benkelmana pod obciąŝeniem 100 kn/oś (50 kn/koło pojedyncze) [1.2] Kategoria ruchu Ugięcie miarodajne [mm] KR1 1,2 KR2 1,1 KR3 0,8 KR4 0,5 Na podstawie obliczonych ugięć miarodajnych skorygowanych do wyników jak z pomiaru BB stwierdza się, iŝ na całej długości nawierzchnia drogi DK11 nie spełnia wymagań dla ruchu KR4 (tab. 4.1). Wyniki zidentyfikowanych modułów spręŝystości warstw nawierzchni przedstawiono w tablicy 3.2. Otrzymane wartości modułów porównuje się z wartościami charakterystycznymi dla warstw w wymaganym tzw. dobrym stanie (tablica 4.2). 21

Tablica 4.2 Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Zestawienie wartości modułów spręŝystości wybranych materiałów [1.4][1.5] Rodzaj materiału E [MPa] ~ -5 C 12 700 25 000 MMA ~ 10 C 5 000 10 000 ~ 20 C 2 000 5 000 MMA spękany ~ 20 C 400 2 000 Kruszywo 200 500 Kruszywo naturalne 80 250 Grunty niespoiste (drobnoziarniste) 50 200 Grunty spoiste 15 150 Na podstawie uzyskanych wartości modułów (tablica 3.2) oraz wartości charakterystycznych (tablic 4.2) stwierdza się co następuje: Warstwa z mieszanki mineralno asfaltowej (MMA) Warstwy asfaltowe charakteryzują się bardzo zróŝnicowanymi wartościami modułów. Dominują wartości odpowiadające MMA o złym stanie technicznym. Występują równieŝ odcinki o przeciętnym stanie. Lokalnie występują równieŝ wartości charakterystyczne dla stanu dobrego. Warstwy podbudowy Podbudowa składa się głównie z kruszywa stabilizowanego mechanicznie. Obliczone moduły cechują się duŝą jednorodnością, ale niskimi wartościami. modułów. PodłoŜe nawierzchni Obliczone moduły charakteryzują się duŝą jednorodnością i przeciętnymi wartościami Z powodu zróŝnicowania zidentyfikowanych wartości modułów warstw asfaltowych oraz niskiej jakości górnych warstw nawierzchni do dalszych obliczeń przyjęto kwantyl rzędu 0,15 wartości modułów zidentyfikowanych w danym odcinku obliczeniowym. PowyŜsze załoŝenie oznacza, iŝ 85 % wartości modułów występujących w danym odcinku obliczeniowym jest większych od wartości przyjętej do dalszych obliczeń. Wartości modułów przyjęte do dalszych obliczeń zestawiono w tablicy 4.3. Tablica 4.3 Moduły spręŝystości warstw nawierzchni przyjęte do obliczeń E1 [MPa] E2 [MPa] E3 [MPa] 1 288 210 97 22

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 5. ANALIZA POTRZEB WZMOCNIENIA 5.1 Ruch całkowity w okresie obliczeniowym Zgodnie z ustaleniami zawartymi z zamawiającym prognozowana trwałość nawierzchni powinna spełniać wymagania ruchu KR5 (4,17 8,34 mln oś obl. 115 kn / pas / 20lat). 5.2 Analiza trwałości zmęczeniowej i potrzeb wzmocnienia nawierzchni drogi DK 11 5.2.1 ZałoŜenia do obliczeń Obliczenia wykonano tzw. metodami mechanistycznymi. Stan odkształceń obliczono w programie BISAR 3.0. Zastosowano kryteria zmęczeniowe Instytutu Asfaltowego [1.2]. Jako obciąŝenie modelu nawierzchni przyjęto koło o nacisku 57,5 kn oraz ciśnieniu kontaktowym 720 kpa. Obliczenia wykonano w tzw. temperaturze równowaŝnej +10 ºC. Wartości modułów istniejących warstw nawierzchni przyjęto zgodnie z tablicą 4.3, a dla nowych warstw zgodnie z tablicą 5.2 Tablica 5.1 Zestawienie kryteriów stosowanych w obliczeniach trwałości nawierzchni [1.12] Kryterium spękań zmęczeniowych warstw asfaltowych N asf. f = 18,4 C (6,16710 5 ε 3,291 r E 0,854 gdzie: N f asf. - liczba obciąŝeń do wystąpienia spękań zmęczeniowych na 20% powierzchni jezdni, ε r - odkształcenia rozciągające na spodzie warstw asfaltowych, C = 10 M M = B B v 4,84 ([ V /( V + V )] 069) V b - zawartość objętościowa asfaltu [% (v/v)], V v - objętość wolnych przestrzeni [% (v/v)] ) (5.1) (5.2) (5.3) Kryterium deformacji strukturalnych nawierzchni (podłoŝa) ε = k (1/ ) gr. p N f gdzie: N f gr. Liczba dopuszczalnych obciąŝeń do wystąpienia krytycznej deformacji strukturalnej w konstrukcji nawierzchni, ε p - pionowe odkształcenia ściskające wywołane na górnej powierzchni podłoŝa gruntowego k, m współczynniki doświadczalne: k = 1,05. 10 (-2) m = 0,223 m (5.4) Trwałość zmęczeniowa nawierzchni N f = min (N f asf., N f gr. ) (5.5) 23

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 Tablica 5.2 Wartości modułów spręŝystości nowych warstw asfaltowych nawierzchni Moduł Rodzaj warstwy spręŝystości Zawartość MPa asfaltu Wolnych przestrzeni Ścieralna 10 000 - * - * WiąŜąca 10 000 - * - * Podbudowa zasadnicza 10 000 10% (v/v) 8% (v/v) Mieszanka cementowoemulsyjna (MCE) 4 800 10% (v/v) 16% (v/v) - * parametr nie jest uwzględniany w obliczeniach met. mechanistyczną 5.2.2 Propozycja wzmocnienia nawierzchni Uwzględniając prognozowane obciąŝenie ruchem KR5 wyraŝone całkowitą liczbą: 4,17 8,34 oś obl. 115kN/pas oraz zidentyfikowany układ i stan techniczny warstw nawierzchni proponuje się: 25 cm warstwy z mieszanki-cementowo emulsyjnej (MCE) recykling warstw istniejących, 10 cm warstwy podbudowy AC 22 P PMB 25/55-60, 6 cm warstwy wiąŝącej - AC 16 W PMB 25/55-60, 4 cm warstwy ścieralnej SMA 11 PMB 45/80-55. 6 WNIOSKI Na podstawie uzyskanych wyników pomiaru ugięć, inwentaryzacji i oceny wizualnej nawierzchni drogi DK11 km 544+680 km 558+000 stwierdza się: 6.1 Badana nawierzchnia charakteryzuje się przeciętnym stanem technicznym występują: deformacje lepkoplastyczne, spękania, ubytki, łaty 6.2 Na podstawie oceny ugięć miarodajnych, nawierzchnia nie spełnia wymagania dla ruchu KR4 6.3 Zidentyfikowane moduły sztywności warstw asfaltowych nawierzchni cechują się bardzo duŝą zmiennością i niskimi lub przeciętnymi wartościami 6.4 Wartości modułów dla podbudowy określa się jako przeciętne lub niskie 6.5 Wartości modułów podłoŝa nawierzchni określa się jako przeciętne 24

Ocena stanu technicznego wraz z propozycją przebudowy nawierzchni drogi DK11 w Lublińcu w km 544+680 km 558+000 6.6 Na odcinkach: km 544+800 km 545+7900, oraz w obszarze wykonanych otworów w km 552+115, km 553+365 i w km 554+115 naleŝy obniŝyć zwierciadło wód gruntowych 6.7 Ze względu na aktualny stan techniczny nawierzchni oraz prognozowane obciąŝenie ruchem KR5 wyraŝone prognozowanym ruchem 4,17 8,34 mln oś 115 kn/pas, proponuje się następujący sposób przebudowy nawierzchni: 25 cm warstwy z mieszanki-cementowo emulsyjnej (MCE) recykling warstw istniejących, 10 cm warstwy podbudowy AC 22 P PMB 25/55-60, 6 cm warstwy wiąŝącej - AC 16 W PMB 25/55-60, 4 cm warstwy ścieralnej SMA 11 PMB 45/80-55. 25

WYNIKI WIERCEŃ TEHNOTEST Ruda Śląska MAJ 2010