Nośność podłoży nawierzchni dróg samochodowych wzmacnianych geosyntetykami

• Autorzy: Gradkowski K.

Warianty tytułu

EN

Strenght of road pavement substructures reinforced with geosynthetics. Experimental research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca jest poświęcona zagadnieniom komunikacyjnych budowli ziemnych, ich zasadom technologii i konstrukcji oraz nośności intensywnie eksploatowanej ich części stanowiącej strefę aktywną podłoża gruntowego nawierzchni dróg lądowych. Analogie konstrukcji dróg lądowych, czyli dróg samochodowych i szynowych, w odniesieniu do gruntowych podłoży nawierzchni pozwalają na łączne analizowanie problemu bez podziałów rodzajowych. Technologia realizacji budowli ziemnych, uwarunkowania normowe i przepisy techniczne mają wpływ na późniejsze parametry jakości gruntowych podłoży nawierzchni oraz nawierzchni dróg lądowych i poszczególnych rodzajów dróg. Sposoby zwiększania stateczności budowli ziemnych i jakości gruntowych podłoży nawierzchni drogowych, w szczególności samochodowych z zastosowaniem różnych materiałów wzmacniających, również geotekstylii, analizowano zarówno analitycznie, jak i na podstawie uzyskiwanych wyników doświadczeń, doprowadzając do sformułowania założeń i programu pomiarów na poletku poligonu modeli podłoża nawierzchni drogowych. Zagadnienia konstrukcji podłoży nawierzchni są ważne we wszystkich rodzajach dróg. W pracy skupiono uwagę głównie na drogach samochodowych, nie pomijając dróg szynowych. Specyfika konstrukcji nawierzchni dróg szynowych, kategoria i charakterystyki obciążeń nawierzchni przesądziły o zastosowaniu geotekstylii wyłącznie jako układy separujące poszczególne warstwy kruszyw. Znaczną część pracy stanowi raport oraz analiza wyników z przeprowadzonych pomiarów na poligonowym poletku doświadczalnym, obejmując również modele podłoża nawierzchni drogi lądowej wzmocnionego geotekstyliami. Poszukiwania rozwiązań ekonomicznych i skutecznych konstrukcyjnie skłoniły autora do przeprowadzenia serii poligonowych, pomiarowych testów podatności podłoża gruntowego z warstwami geowłókniny. Cały program pomiarów był finansowany ze środków własnych. Uzyskane wyniki są podstawą pozytywnych rokowań w odniesieniu do zastosowania geotekstylii w podłożach nawierzchni dróg samochodowych jako elementu wzmacniającego warstwy gruntowe podłoża nawierzchni. Całkowite rozstrzygnięcia technologiczne i pełne ustanowienie procedur stosowania geotekstylii jako elementu wzmacniającego podłoże nawierzchni dróg samochodowych wymaga dodatkowych serii testów różnych typów geotekstylii i gruntów piaszczystych o zmiennych parametrach uziarnienia i powinno być przedmiotem dalszych badań.

EN

This study deals with land transportation constructions, the principles of their technology and build, and maintenance stability of a part of them which constitutes an active layer of ground substructures of land road pavement. Analogy of construction of automobile and raił roads in relation to ground substructures of pavement allows us to analyze the problem jointly, without any typology divisions. Technology used for land constructions, standard conditions and technology regulations affect further parameters concerning the ąuality of ground substructures of pavements, as well as pavements of roads and particular types of roads. The methods of enhancing stability of land constructions and ąuality of ground substructures of road pave-ments, especially automobile roads where various reinforcing materials are used (including geotextiles) were discussed both analytically and in the context of practical results obtained from tests, which ultimately led to the formulation of measurement guidelines and program in the test polygon field consisting of models of road pavement substructures. The problem of constructing pavement substructures is essential for all types of roads; this study, however, focuses mainly on automobile roads, taking also raił roads into consideration. Characteristic features of constructing rail road pavements, as well as category and load properties of pavement caused the application of geotextiles only as a materiał separating particular layers of aggregates. The major part of the study consists of relation and analysis of the results obtained from measurements made in the test polygon field including models of pavement substructures of a land road reinforced with geotextiles. While searching for economical and construction--efficient solutions, it seemed necessary to make a series of field measurement tests for workability of a ground substructure with geotextiles layers. The entire measurement program was financed by the author. The results were the basis for recommendations concerning the use of geotextiles in the substructures of road pavements as an element reinforcing the ground layers of pavement substructure. To formulate the finał proposals concerning technological solutions and procedures on the use of geotextiles as an element reinforcing the substructure of car road pavement, an additional series of tests is reąuired for various types of geotextiles and sandy grounds with varying parameters of grain size.

Słowa kluczowe

PL

drogowe budowle ziemne; budowle ziemne; podłoża nawierzchni dróg; geotekstylia; badania doświadczalne

EN

road soil structures; substructures of road pavements; geotextiles; experimental research

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2008
• Tom: z. 151
• Strony: 3--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 80 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gradkowski K.

• Instytut Dróg i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Ajdukiewicz J.: Projektowanie z geosyntetykami, cz. I i II. Reprint z "Magazyn Autostrady", 2004, nr 5 i 6, s. 1-12.
• [2] Bonaquist R., Witczak Mattew W.: Plasticity modeling applied to the permanent deformation response of granular materials in flexible pavement systems. Transportation Research Record, November 1996.
• [3] Burmister D.M.: The general theory of stress and displacements in layered systems. Journal of Applied Physics, 1945, vol. 16, no. 2, s. 89-94, no. 3, s. 126-127, no. 5, s. 296-302.
• [4] Ciołek W.: O stosowaniu Polskich Norm - jest obowiązek czy go nie ma? Inżynier Budownictwa, 2006, nr 4 (25), s. 10.
• [5] Chen Dar-Hao, Zaman M.M.: Characterization of base/sub-base materials under repetitive loading. Journal of Testing & Evaluation, 1995, s. 180-188.
• [6] Cho-Sen Wu, et al.: Soil-nonwowen geotekstil filtration behavior under contact with drainage materials. Geotextils & Geomembranes, 2006, no. 24, s. 1-10.
• [7] Dobrucki D.: Porównanie metod wzmacniania podłoża nawierzchni drogowej geosyntetykami. Drogownictwo, 2005, nr 10, s. 295-299.
• [8] Eisenman J.: Forschungsarbeiten-Eisenbahn und Strassenoberbau. Verlag von Wilhelm Ernest und Sohn, München, 1974.
• [9] Girkmann K.: Dźwigary powierzchniowe. Wydawnictwo Arkady, Warszawa, 1970.
• [10] Gołos M.: Zastosowanie geosiatek o sztywnych węzłach "Tensar", do wzmocnienia podbudów konstrukcji nawierzchni drogowych w warunkach słabego podłoża gruntowego. Prezentacja BID "Drotest", Gdańsk, kwiecień 2005.
• [11] Gorbunow-Posadow M.I.: Obliczenia konstrukcji na podłożu sprężystym. Wydawnictwo Budownictwo i Architektura, Warszawa, 1958, s. 222-285.
• [12] Gradkowski K.: Bezpieczne konstrukcje dróg. Bezpieczne Drogi, wrzesień 2001, nr 9, s. 40-42.
• [13] Gradkowski K.: Bezpieczne konstrukcje dróg, cz. II. Bezpieczne Drogi, październik 2001, nr 10, s. 45.
• [14] Gradkowski K.: Geotechniczne kryteria jakości projektowania dróg. Drogownictwo, listopad 2006, nr 11, s. 371-374.
• [15] Gradkowski K.: Koncepcja wyznaczania podatności lokalnej podłoży nawierzchni komunikacyjnych. Materiały VII Krajowej Konferencji Mechaniki Gruntów i Fundamentowania. Poznań, październik 1984, s. 150-154.
• [16] Gradkowski K.: Mieszanki żywico-gruntowe w zastosowaniu do wzmacniania torowisk kolejowych. IDiM PW, Praca Doktorska, Warszawa 1980.
• [17] Gradkowski K.: Nowe zasady stabilizacji gruntów cementem. Autostrady, 2006, nr 5, s. 174-176.
• [18] Gradkowski K.: Podatność rozdrobnionego ośrodka podłoża podkładów z płytą ciągłą. Drogi kolejowe, 1986, nr 2, s. 45-47.
• [19] Gradkowski K.: Wzmacnianie podłoża drogowego geosyntetykami. Drogownictwo, luty 2007, nr 2, s. 51-55.
• [20] Gradkowski K. Mańko Z.: The set-up of plate index tests and bearing capacity. Proceedings of The International Symposium on Bearing Capacity of Roads and Airfields, Trondheim, Norway, 1982.
• [21] Gradkowski K., Wróblewska P.: Wykonanie budowli ziemnej jako odrębnego zamówienia publicznego. Drogownictwo, 2006, nr 5, s. 164-166.
• [22] Hufens R., et al.: Full scale tests on geosynthetic reinforced unpoved roads on soft suhgrade. Geotextils & Geomembranes, 2006, no. 24, s. 21-37.
• [23] Jarmołowicz P., Dembicki E.: Soil-Geotekstil Interaction. Geotextiles and Geomembranes, 1991, nr 10, s. 249-268.
• [24] Jemielita G., Szcześniak W.: Sposoby modelowania podłoża. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Budownictwo, z. 120, Warszawa, 1993, s. 5-49.
• [25] Judycki J.: Podstawy określania współczynników równoważności obciążenia osi do projektowania nawierzchni drogowych. Drogi i Mosty, 2006, nr 2.
• [26] Kazimierowicz-Frankowska K.: Wykorzystanie geosyntetyków do wzmacniania podłoża nawierzchni drogowych. Cz. I, Przegląd wyników badań doświadczalnych. Inżynieria Morska i Geotechnika, 2005, nr 4, s. 340-345.
• [27] Kazimierowicz-Frankowska K.: Wykorzystanie geosyntetyków do wzmacniania podłoża nawierzchni drogowych. Cz. II, Przegląd koncepcji opisu teoretycznego. Inżynieria Morska i Geotechnika, 2005, nr 5, s. 391-397.
• [28] Kossakowski M.: Ogólna specyfikacja techniczna - nasyp zbrojony geosyntetykiem. Drogownictwo, 2005, nr 11, s. 344-347.
• [29] Kuchler A.: Przyszłość geotechniki. Materiały Sesji Naukowej z Okazji 70-lecia Profesora Zbigniewa Grabowskiego, PW/PAN, Warszawa, 12 kwietnia 2000, s. 155-164.
• [30] Madhavi Latha, Vidya S. Murthy.: Inyestigations on Sand Reinforced with Difterent Geosynthetics. Geotechnical Testing Journal, November 2006, vol. 29, no. 6, s. 474-480.
• [31] Madhavi Latha, Vidya S. Murthy.: Effects of reinforcement form on the behavior of geosynthetic reinforced sand. Geotextiles and Geomembranes, 2007, no. 25, s. 23-32.
• [32] Pachowski J.: Geotekstylia i przykłady ich zastosowań w drogownictwie. Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna "Szkoła metod projektowania obiektów inżynierskich z zastosowaniem geotekstyliów", Ustroń, 13-15 grudnia 1995.
• [33] Pasternak P.Ł.: Osnowy nowogo metoda rasczota żestkich i gibkich fundamentów na uprugom osnowanii. Moskwa, Trudy MISI, 1956, nr 14, s. 116-144.
• [34] Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. WKŁ. Warszawa, 2004.
• [35] Ping W., Virgil Ge, Ling C.: Field evaluation of plate bearing load test on pavement soils in Florida. Proceedings of the 3-rd Materials Engineering Conference. San Diego, 1995.
• [36] Priti Maheshwari, et al.: Response of beam on tensionless extensible geosynthetic-reinforced earth bed subjected to moving loads. Computers and Geotechnics, 2004, no. 31, s. 537-548.
• [37] Rolla S.: Drogowe normy europejskie. Kruszywo wiązane hydraulicznie do podbudowy. Kruszywo wiązane cementem. Wymagania. Drogownictwo, 2005, nr 7-8 i 9.
• [38] Rolla S., Geotekstylia w budownictwie drogowym. WKŁ, Warszawa, 1988.
• [39] Sauvage R.H., Richez G.: Les couchrs d'essise de la voie ferree. Revue Generale des Chemins de Fer 1978, nr 12.
• [40] Sękowski, J.: Anizotropowa półprzestrzeń sprężysta jako model zastępczy podłoża uwarstwionego. Inżynieria i Budownictwo, 1983, nr 5, s. 208-212.
• [41] Sherwood P.: Soil Stabilization with Cement and Lime. HMSO, London, 1993, s. 12 i 69.
• [42] Shukla S.K., Chandra S.: A Study on a New Mechanical Model for Foundations and its Elastic Settlement Response. International Journal for Numerical Methods in Geomechanics, 1996, vol. 20, s. 595-604.
• [43] Sobolewski J.: Metody projektowania nawierzchni gruntowych zbrojonych geosyntetykami. Polskie Drogi, grudzień 2006, nr 12, s. 72-77.
• [44] Southgate Herbert F., Mehboub Kamyar C.: Proposed scale for stiffness of un-bound pavement materials for pavement design. Journal of Transportation Engineering, November-December 1994.
• [45] Speir Richard H., Witczak Matthew W.: Use of shredded rubber in unbound granular flexible pavement layers. Transportation Research Record. November 1996.
• [46] Stigler-Szydło E.: Posadowienie budowli infrastruktury transportu lądowego. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław, 2005.
• [47] Surowiecki A.: Doświadczalny model warstwy podłoża drogowego ze wzmocnieniem. Proc. International Scientific Conference Transport of 21st Century, t. 2, Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, PAN, Warszawa-Stare Jabłonki, 18-21 września 2007, s. 275-282.
• [48] Surowiecki A.: Interaction between reinforced soil components. Studia Geotechnica et Mechanica, vol. XX, no. 1-2, 1998, s. 43-61.
• [49] Surowiecki A.: Mechanische Eingeschaften der mit Vlisstoff bewehrten Sandschicht. Tiefbau Ingenieurbau Strassenbabau, Jahr. 33, no. 8, 1991, s. 596-598.
• [50] Szcześniak W.: Drgania wymuszone belki i płyty na podłożu odkształcalnym w zakresie lepkosprężystym pod obciążeniem ruchomym. Rozprawy Inżynierskie, 1972, vol. 20, nr 3, s. 455-476.
• [51] Szcześniak W.: Wybrane zagadnienia kolejowe. Wzajemne oddziaływanie w pojazd - tor kolejowy - podtorze - podłoże gruntowe. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Budownictwo, z. 129, Warszawa, 1995, s. 1-220.
• [52] Szcześniak W.: Wpływ dwuparametrowego podłoża sprężystego na drgania własne płyty średniej grubości. Rozprawy Inżynierskie, 1989, vol. 37, s. 87-115.
• [53] Trojnar K., Folta L., Bichajło L.: O projekcie zastosowania pionowych pasm geosyntetyków do stabilizacji nasypu drogowego. Inżynieria i Budownictwo, 2004, nr 7, s. 383.
• [54] Tutmuler Erol, Barksdale Richard D.: Inverted flexible pavement response and performance. Transportation Research Record, Jul. 1995.
• [55] Wesolowski A., Krzywosz Z., Brandyk T., Geosyntetyki w konstrukcjach inżynierskich. Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 2000.
• [56] Wilmers W.: Neues Regelwerk: Geokunststoffe im Erdbau des Strassenbaus. Strassen und Tiefbau, 2005, nr 7-8, s. 114-126.
• [57] Wiłun Z.: Zarys geotechniki. WKŁ, Warszawa, 2002.
• [58] Wójtowicz J. Podbudowa z kruszywa stabilizowanego mechanicznie wzmocniona geowłókniną. Drogownictwo, 1994, nr 10, s. 232-237.
• [59] Yetimoglu T., et al.: A stady on bearing capacity of randomly distributed fiber-reinforced sand fills overlaying soft clay. Geotexstiles and Geomembranes, 2005, no. 23, s. 174-183.
• [60] Yoder E.J., Witczak M.W.: Principles of pavement design, Wiley, New York, 1959 and 1975.
• [61] Zhang MX., et al.: Triaxial tests sand reinforced with 3D inclusions. Geotextiles and Geomembranes. 2006, no. 24, s. 201-209.
• [62] Instrukcja badań podłoża gruntowego budowli drogowych i mostowych. Część 2. Załącznik. GDDP-IBDiM, Warszawa, 1998.
• [63] Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP, Warszawa, 1997.
• [64] Katalog wzmocnień i remontów nawierzchni podatnych i półsztywnych. GDDP, Warszawa, 2001.
• [65] PN-EN 13242:2004. Kruszywa do niezwiązanych i związanych hydraulicznie mieszanek stosowanych do budowy dróg.
• [66] PN-EN 14227-1:2007. Mieszanki związane spoiwem hydraulicznym - Specyfikacja - Część l: Mieszanki stabilizowane cementem.
• [67] PN-EN ISO 10318:2007. Geosyntetyki. Terminy i definicje.
• [68] PN-EN ISO 13431:2002. Geosyntetyki i wyroby pokrewne. Wyznaczanie pełzania podczas rozciągania i zniszczenia przy pełzaniu.
• [69] PN-EN ISO 14688-1:2006. Badania geotechniczne. Oznaczenie i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczenia i opis.
• [70] PN-EN ISO 14688-2:2006. Badania geotechniczne. Oznaczenie i klasyfikowanie gruntów. Część 2: Zasady klasyfikacji.
• [71] PN-S-02205:1998. Roboty ziemne. Wymagania i badania.
• [72] PN-B-06050:1999. Roboty ziemne. Wymagania ogólne.
• [73] PN-S-96012:1997. Podbudowa i ulepszone podłoże z gruntu stabilizowanego cementem. Drogi samochodowe.
• [74] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 43, poz. 430).
• [75] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 151, poz. 987).
• [76] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 18 maja 2004 r. w sprawie określania metod i podstaw sporządzania kosztorysu inwestorskiego, obliczania planowanych kosztów prac projektowych oraz planowanych kosztów robót budowlanych określonych w programie funkcjonalno-użytkowym (Dz. U. Nr 130, poz. 1389).
• [77] Wytyczne wzmacniania podłoża gruntowego w budownictwie drogowym. Instytut Badawczy Dróg i Mostów. Warszawa, 2002.
• [78] www.geotkanina-geosiatka.pl, data dostępu: [marzec 2006].
• [79] www.omklnx.il.pw.edu.pl/~iaces, data dostępu: [maj 2007].
• [80] www.sciencedirect.com, data dostępu: [maj 2005].