Magyar Mérnöki Kamara Közlekedési Tagozata Mesteriskola Január 30., Balatonföldvár, ELŐADÓ: TÁRCZY LÁSZLÓ ÜGYVEZETŐ, REFORMÚT KFT.

Átírás

1 Magyar Mérnöki Kamara Közlekedési Tagozata Mesteriskola Január 30., Balatonföldvár, 1. Felszíni csapadékvíz elvezetés 2. Pályaszerkezet víztelenítés 3. Környezetszennyezés 4. Éghajlatváltozás, alkalmazkodás ELŐADÓ: TÁRCZY LÁSZLÓ ÜGYVEZETŐ, REFORMÚT KFT. 1

2 Magyar Mérnöki Kamara Közlekedési Tagozata Mesteriskola Január 30., Balatonföldvár, 2

3 BEVEZETÉS A Vándor megkérdezte a bölcset: A jó döntések válaszolta a bölcs A tapasztalatokból válaszolta a bölcs A rossz döntésekből.mi a bölcsesség eredete Miből jönnek a jó döntések kérdezte a vándor Honnan szerezhetünk tapasztalatot, kérdezte a vándor

4 TERVEZÉS Az út létesítés víztelenítés=térség egyensúlyába való beavatkozás földrajzi, geológiai, hidrológiai, ökológiai Cél: - Biztonságos útfelület - Közúti üzemből eredő szennyeződések szabályozott korlátok között tartása - Pályaszerkezet víztelenítés 4

5 Út = Akadály a vízfolyásoknak Vízfolyás = Akadály az utaknak FORGALOMBIZTONSÁG KÖZREMŰKÖDÉS MÁS TERVEZŐKKEL Talajmechanikus, úttervező, hídtervező, forgalomtechnikus 5

6 VIZSGÁLAT TÁRGYA TERVEZÉS SORÁN Természetes vízfolyások és az út viszonya Felszíni csapadékvíz elvezetés kérdése Vízkészlet védelem Nem tervezett közúti üzemből eredő szennyeződések minősítése, kezelése szükségessége Pályaszerkezetek víztelenítés 6

7 Optimalizálás Egyedileg összegzett szempontrendszer szerint komplex vizsgálatot igényel. Ebből levezetett = optimalizálás. Nem megfelelő víztelenítés = rövid élettartamú út. A víz az út legnagyobb ellensége!!! 7

8 MI AZ ÚTPÁLYASZERKEZET? a, Hajlékony (félhajlékony) Burkolat Kopó réteg Kötőréteg Alapréteg (1 vagy 2) Földmű védőréteggel b, Merev Betonburkolat Alapréteg Védőréteg Földmű 8

9 TISZTÁN KÜLÖNBÖZIK Felszíni csapadékvíz elvezetés Talajvíz, rétegvíz, belvíz, forrás, szivárgó vizek függetlenül, szinte a pálya szerkezettől Pályaszerkezetbe, földműbe jutó vizek elvezetése 9

10 DRÉNEZÉS FOGALMA Összegző fogalom: Talajban, pályaszerkezetben megjelenő vizek elvezetése, kártétel nélküli elvezetés Belső vizek eredhetnek: - Infiltráción keresztül rétegek között, talaj pályaszerkezete között - Padkán keresztüli beszivárgásból a rétegek határaihoz érkezve alaprétegig érkezve - Oldalról vízgyűjtő felől, bevágásban felszín alatti vizekből 10

11 MIKOR KELL DRÉNEZNI? Szisztematikusan kell: - A földmű felületéről elvezetni - Az alaprétegből kivezetni ha az nem kötött, ha kötött a felületéről elvezetni - Építés közbeni drénezés - Vizsgálat, ha 2,2 m-nél jobban megközelíti a pályaszintet a talajvíz, fagyvédelem - Tartós földmű védelem 11

12 A víz jelen van: - több kevesebb mennyiségben természetben - Rézsün, töltésben, bevágásban - Útfelületen - Padkán Jól drénezett pályaszerkezet = megfelelően szilárd földmű, teherbírás megfelelő, E2 40 N/mm 2 élete során Fagy-olvad, fagy-olvad, páralecsapódás, vízfeldúsulás, stb. Pályaszerkezet alá víz juthat! TARTÓSAN kell védeni a víz (belső) hatásától a pályaszerkezetet és a földművet. 12

13 13

14 14

15 15

16 DRÉNEZÉS HATÁSA A KÖRNYEZETRE Hazai szabályozás szegényes Negatív következmények is lehetnek Környező növényzet kiszárad, korábbi egyensúly felborul, süllyedések keletkezhetnek! Bevágásban felborul az egyensúly a hirtelen leszállított talajvíz, talajtörést, csúszást is eredményezhet Vízfolyás irányának megváltoztatása gáthatást káros feldúsulást eredményezhet 16

17 Pályaszerkezet belső víztelenítése alapvetően különbözik a felszíni víztelenítéstől Magyar klíma és talajelőfordulások néhány sajátos kivételtől eltekintve igényli a pályaszerkezet víztelenítést A drén szerkezettervezés nem lehet automatikus komoly mérlegelést, vizsgálatot igényel 17

18 Azzal az illúzióval, hogy a kopóréteg és a pályaszerkezet víztaszító, vízzáró LE KELL SZÁMOLNI! Üzemeltetés hiányosságai, keletkező mikrorepedések, ezek elfajulása, eltérő hővezetőképességű anyagok érintkezései felületei kritikusak vízbejutás szempontjából Hajlékony pályaszerkezetek sebezhetőbbek pláne a MAKADÁM alapúak A vizek stagnálása a fagy-olvad és a forgalmi terhelés együttes igénybevétele felgyorsítja a pályaszerkezet tönkre menetelét 18

19 Talajfajták Jól drénező talajok, nem szükséges külön drén tervezése homokok, homok lisztek, homokos kavics Előnytelenek Ip 15%-25% - iszapos anyagok, enyhén kötött talajok Drénezés elengedhetetlen Nagyon előnytelen talajok: Ip 25% quasi vízzárók, vagy vízzárók: itt gondos tervezés szükséges Előnyösek a bitumennel kezelt rétegek, előnytelenek a ckt típusú alaprétegek Pályaszerkezet szélesítés = kötelező a drénezés! Padka víztelenítése is fontos 19

20 Különösen érzékeny helyszínek Középső szigetek Elválasztó sáv (ha van ilyen) Bevágás, töltés találkozása ( 0 pont) Hosszú emelkedő Mély pont a hossz-szelvényen Hidak előtti szakasz esésben 20

21 Mart aszfalt padka alsó anyaga drén kivezetésre (geotextíliába csomagolva) Rézsün a kivezetést nem szabad humuszolni, füvesíteni. Ok: gáthatás Útszélesítés, földmű szélesítés mm magas és széles lépcsőkkel vízkivezetés 4% oldaleséssel célszerű geomembránnal kombinálva Teljes pályaszerkezet csere esetén geomembrán elhelyezése javasolt Kapilláris vízemelkedés gátlása, páramozgás lekezelése, kiszáradás, zsugorodás ellensúlyozása 21

22 Kockázatok: TÖNKREMENETEL FAGY-OLVADÁSI KÁROK MIATT Nem a használati forgalomhoz illeszkedő teherhordó pályaszerkezet és földmű Felszíni csapadékvíz elvezetés nem megfelelő padkák felhíztak víz bejutás+forgalmi terhelés Pályaszerkezet víztelenítés hiánya Földmű nem megfelelősége Fagy és olvadási károkkal szemben nem elég ellenálló a pályaszerkezet Nincs a koronaélen túl víztelenítés (sem árok, sem egyéb gravitációs vízelvezetés) 22

23 Agyagok beépíthetősége agyagfajta felső 100 cm töltéstest sovány közepes kövér nedves oldalon túltömörítve speciális vizsgálatok alapján nem szabad beépíteni nedves oldalon tömörítve nedves oldalon túltömörítve speciális vizsgálatok alapján I p <40 %-ig 23

24 Az erózió-és vízérzékenység megítélése Kritikus talajok alacsony plaszticitású indexű talajok homoklisztek, iszapok Védekezés megfelelő tömörség egyenletes lefolyást biztosító rendezett felület ideiglenes takarás pl. fóliával, textíliával gyors füvesítés 24

25 A talajok vízvezető-képességének minősítése V-1 Vízszállító a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója k m/s, durva szemcséjű és kavicstartalma S 2,0 80 %. V-2 Jó vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója <k < m/s, kavics és/vagy homok alkotja és iszap+agyagtartalma S 0,063 < 5 %. V-3 Közepesen vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója 10-9 <k < m/s, vegyes szemcséjű és 5 S 0,063 < 40 %, továbbá I P < 10 %. V-3 Gyengén vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója <k < 10-9 m/s, finom szemcséjű és 10 <I P < 30 %. V-3 Vízzáró a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója k < m/s, finom szemcséjű és I P 30 %. 25

26 A fagyveszélyesség minősítése X-1 fagyálló X-2 fagyérzékeny X-3 fagyveszélyes Fagyveszélyesség Megnevezés homokos kavics kavicsos homok homok iszapos kavics iszapos homok A szemeloszlás jellemzői 0,02 mm-nél 0,1 mm-nél kisebb szemcsék tömegszázaléka Plaszticitási index I P, % < 10 < sovány agyag közepes agyag kövér agyag > 30 iszapos kavics > 20 iszapos homok > 15 > 40 finom homok < 10 > 50 iszapos finom homok > iszap Ha egy talaj kétféle besorolást is kaphatna, akkor a kedvezőtlenebbet kell mértékadónak tekinteni. 26

27 Tömörségi követelmények építmény földmű tömörségi fok típus zóna T r ρ % altalaj felső 50 cm-nyi zónája 85 töltéstest út aszfalt burkolat alatti felső 50 cm beton burkolat alatti felső 50 cm 96 padka 96 altalaj felső 50 cm-nyi zónája 85 vasút töltéstest 90 a földmű felső 50 cm-nyi zónája 95 híd háttöltés 95 ár- altalaj felső 50 cm-nyi zónája 85 védelmi vízzáró test (agyagmag) 90 töltés töltéstest 85 épület alap alatti talajcsere 95 alapozás padozat alatt feltöltés 95 közmű a közmű körüli 0,50 m-nyi zóna 95 27

28 Talajcsoport Tájékoztató adatok a hazai talajok tervezési teherbírási modulusának meghatározásához Tájékoztató tervezési teherbírási modulus E 2 [MN/m 2 ] Víztartalomnövekmény w opt -hoz képest w [ % ] Jel Megnevezés Jellemzés NK K NK K I II III IV V A teherbírás-csökkenés mértéke E 2 /w [MN/m 2 /%] iszapos homokos D max = 60mm kavics S 2 =35-70, S 0,1 =15-30, S 0,02 =7-15 % homokos D max = 60mm kavics S 2 =20-55, S 0,1 =7-20, S 0,02 <7 % kavics és homok I., II. és IV. csoportba talajok nem tartozó szemeloszlás homokliszt I p <5 % S 0,02 <10 % iszapos homokliszt I p =5-10 % VI iszap I p =10-15 % VII VIII IX sovány agyag, I p =15-20 % közepes agyag, I p =20-30 % kövér agyag I p =30-40 % NK: Kedvezőtlen éghajlatú területeken, nedves vidéken, 600 mm feletti évi átlagos csapadékú területeken, kedvezőtlen víztelenítésű útszakaszokon, (bevágásban, töltésbevágás átmenetben), a III.-IX. talajok esetében a pályaszint alatti 2,0 m-nél magasabb mértékadó talajvízszintnél. K: Kedvező éghajlatú és hidrológiai adottságú területeken, száraz vidéken, 600 mm alatti évi átlagos csapadékú területeken, kedvező víztelenítésű útszakaszokon, a III.-IX. talajcsoportok esetében a pályaszint alatt 2,0 m-nél mélyebb mértékadó talajvízszintnél 28

29 29

30 Felszín alatti víztelenítés a földmű felé szivárgó vizek felfogása övszivárgóval vízszint csökkentése a rézsűkben kersztszivárgóval vízszintcsökkentés a pálya alatt oldalszivárgóval vízszintes drénező furatokkal, csápos kutakkal 30

31 31

32 32

33 33

34 Szivárgó irányított fúrással összekötött fúrt kavicscölöpsorból 34

35 ÚTTERVEZÉS SZAKÁGI FELÉPÍTÉSE ÖSSZEHANGOLT KOMPLEX MUNKA OPTIMUMKERESÉS Út és forgalomtechnika Híd és műtárgyépítés Talajmechanika Környezetvédelem, növénytelepítés Közművek tervei Magasépítés Vasút Víztelenítés 35

36 KÖZLEKEDÉSI PÁLYÁK ÚTPÁLYASZERKEZETE ALATTI FÖLDMŰ TEHERBÍRÁSA Teherátadás statikus, dinamikus ébreszt a talajban A talaj állapotától függően alakváltozások következnek be feszültséget Repülőterek, futópálya, gurulóút, parkolók, kamion terminálok, térkő burkolatok, autóbusz megállók Útépítés sajátos geotechnikai feladatai 36

37 37

38 KLIMATIKUS HATÁSOK Víztartalom változás A földmű tömörsége teherbírása Kiszáradás Zsugorodás Átázás Duzzadás Fagy jéglencse képződés Olvadás Felpuhulás, teherbírás vesztés! 38

39 TÖMÖRSÉG, TEHERBÍRÁS SZEREPE Földmű Állékonyság, tartósság, mozdulatlanság Sem az átázott talaj, sem a kiszáradt nem tömöríthető hatásosan PROCTOR görbe D60/D10 szerepe = U egyenlőtlenségi együttható Új földmű Konzerválás Régi földmű feltárás vízfeldúsulás TERMODINAMIKAI HATÁSOK EREDMÉNYE 39

40 Laza talajok kevesebb vizet képesek felszívni Tömörebbek többet. Ok: Fázisos összetétel Hajlékony (aszfaltburkolatú) út méretezése azon alapszik, hogy a földmű várható legkedvezőtlenebb teherbírási modulusa E 2 40 N/mm 2 (MN/m 2 ) CBR vizsgálat E 2 CBR viszonya 40

41 PÁLYASZERKEZET VÍZTELENÍTÉS CÉLJA A földmű teherbíró képességének megőrzése Védelem a fagykárokkal szemben Úgy is egyszerűsíthetnénk a földmű oldaláról a védőréteg víztelenítése 41

42 Paplanszerű szemcsés réteg kivezetés Konzerválás, talajstabilizálás, agyagos talajok mésszel, homokos lösz talajok cementtel ill. ezek kombinációja meszezés+cementtel keverése a talajoknak Régen 6-8m-ként szivárgó léc, eltömődik, nem működőképes 30 éve nem használjuk! VÉDŐRÉTEG 42

43 AUTÓPÁLYÁK ESETE Elválasztósáv drénezése Bevágásban padkák alatt hossz-szivárgó m-ként tisztító aknába bekötve Töltésben konzerválás, padka víztelenítése Francia példa: drén beton geotextília védelemmel Charle de Gaulle repülőtér 10 cm drén betonon 44 cm betonpálya 43

44 FAGY OLVADÁSI KÁROKRÓL MÉG TÖBBET Átmeneti és kötött talajoknál a földmű viselkedését víztartalma döntően befolyásolja Károk: Jéglencse képződés, térfogatnövekedés fagyáskor, a földmű teherbírás vesztése a megnövekedett térfogat miatt olvadáskor Befolyásoló tényezők: Pályaszerkezet alatti talaj fázisos jellemzői, talajvízviszonyok, csapadék elvezethetőségének lehetősége Pályaszerkezeti jellemzői Forgalmi terhelés Meteorológiai adottságok 44

45 JÉGKÉPZŐDÉS JELLEMZŐI Tömbfagyás Lencsés fagyás Milyen mélyre hatol a fagy Milyen fagyásforma várható a talajfajtáktól függően Megvan-e a víz utánpótlás FAGYKÁR VESZÉLY (Egyidejűleg) - Felső 50 cm, fagyérzékeny, vagy fagyveszélyes - Vízutánpótlás érkezhet - A decemberi talajvízszint 2,2 m-nél jobban megközelíti az úttükör szintet 45

46 FAGYKÁR MEGELŐZÉS Fagyvédő réteg beépítése a pályaszerkezet alá Talajvízszint süllyesztés Pályaszerkezet () megemelése Hőszigetelő réteg beépítése h v =F-Σ (h i f i ) F: éghajlati körülményeket jellemző h i : egyes pályaszerkezeti rétegek vastagsága f i : anyagi jellemzői a rétegeknek 46

47 47

48 48

49 49

50 A térkövek beillesztése az útépítés fejlődéstörténetébe Az útépítés kezdete homályba vész Kínában KR.előtt 3. évezredben már császári úthálózat volt Egyiptom KR előtt 2500 körül 18m széles, kőlapokkal burkolt utakról írt Hérodotosz Európa bölcsőjében Mezopotámia, babiloni, asszíri birodalom már jól kiépített hadi úthálózattal bírt Kétféle út épült: Zúzalékolt felületűek,vagy KŐLAPOKKAL ÉPÍTETT ÚTBURKOLAT megalakult és azóta is működik az École Nationale des Ponts et Chaussées /311 éves/ a BME Építőmérnöki kar alakulása 1782-től/ 83 év lemaradás/ 50

51 1848.-évi egyetemi jegyzet 51

52 SZABÁLYOZÁSOK I. Út Betonkő burkolatú pályaszerkezetek tervezése és építése Vízáteresztő burkolatok de kevés konkrétum, hiányzik a tudományos kidolgozás Különleges esetként tárgyalja a hidraulikus kötőanyagú ágyazatot,és a bitumenes kötőanyagút is vagy polimer bázisú anyagot. 450kg/köbméter 32.5 szilárdsági osztályú cementet ajánl. Fagy és olvadási kár elleni méretezés Földmű, csapadékvíz elvezetés szabálya 52

53 53

54 Francia beépítési iránymutatók I. 54

55 Tervellenőri tapasztalatok I. Funkcióra tervezés hiánya. A járda, a folyópálya, Az autóbusz megálló ugyanazon rossz sablon szerint van felépítve 6-8 cm térkő 2-5cm homokágy Beton alap, védőréteg Mit eredményez ez,mi lesz a vízzel Vegyük sorra az egyes rétegelemet, aztán nézzük meg szerkezetként hogyan működik ez a pályaszerkezet 55

56 56

57 57

58 Tervellenőri tapasztalatok II. Legfelső térkő: nincs specifikálva miből készüljön, típushiba: I. osztályú minőségű legyen (mihez képest) Második típushiba:az ágyazó homok minőségére egyáltalán nem találni paramétereket, következmény: a kivitelező dönti el, hol agyagos homokot hoz, hol magas filler tartalmú murvát, mert az a legolcsóbb Harmadik típushiba: nem fagyálló betonra kerül a homok ami aztán hol sós lét kap hol vizet 58

59 59

60 60

61 Tervellenőri tapasztalatok IV. Ha a fenti pályaszerkezetet tervezzük, nagy igénybevételnél a drénezés a pályaszerkezet víztelenítés sem segít. Az sem oldja meg a negatív jelenségeket ha aszfaltra helyezzük a zúzott követ. MI HÁT AKKOR A JÓ MEGOLDÁS? 61

62 62

63 MEGTÖRNI A MONOTÓNIÁT AMIKOR OLYAN MESSZIRE MENTÉL, HOGY ÚGY ÉRZED KÉPTELEN LENNÉL MÉG EGY LÉPÉST MEGTENNI, CSAK FELE OLYAN MESSZIRE JUTOTTÁL MINT AMENNYIRE KÉPES VAGY 63

64 64

65 65

66 Könnyű terhelésre öko típus pályaszerkezetet A példát Belgiumból vettem a Belga szabályozásból, vízáteresztő burkolattípus gyalogutak, kerékpárutak, könnyű gépjárművek parkolóihoz ajánlott Környezetbarát, gazdaságos Vízáteresztő térkövek alatt vízáteresztő alapréteg vagy rétegek A megoldás kompromisszumos a teherbírás és a vízáteresztés között Igen gondos tervezést és a szabályok szigorú betartását követeli meg. 66

67 67

68 ÖKO PÁLYASZERKEZET BELGA PÉLDA Más megoldás kell kötött talajoknál, más megoldás a homokos talajoknál 10a mínusz 7.-en m/s gyenge, 10a minusz5.-en-tíz a minusz7.-en közepes, ha k nagyobb tíz a mínusz 5.-nél jó vízvezető Elmarad a csatornázás és a sok-sok víznyelő Esést nem kötelező 0,5% fölé vinni Korlátolt vízvisszatartás 68

69 Talajfajtáktól függő megoldások 69

70 Relatív nehéz és könnyű terheléshez (járdákhoz) 10cm vízáteresztő térkő 3cm alapréteg/0/7/ Géotextilia 20cm drén beton 20cm zúzottkő 2/32 Drénezés talajfajtától függően 8cm vízáteresztő térkő 3cm alapréteg/0/7/ 15cm zúzottkő /0/32/ 20cm tört óbeton Drénezés talajfajtától függően 70

71 KINAGYÍTOTT RÉTEGREND 71

72 72

73 ANYAGMINŐSÉGEK Alapok 0/32,2/32, 0,063 3 százalék alatt, 2mm kevesebb mint 25 % tört betonnál 2mmalatti részt nem tartalmazhat Alap: drén beton Ágyazó anyag: LA legfeljebb 20 MD legfeljebb 15 Porozitás:23%-38%-ig 73

74 TÁROLÓ KAPACITÁSA A PÁLYASZERKEZETNEK Konkrét mért ellenőrzött értékek: 11cm térkő 10% hézag, 1338l 4cm ágyazó anyag 32% hézag, 1556l Alapréteg 18cm 36% hézag, 7465l Védőréteg:40cm 38%, 15869l Drén cső: 801 l Összesen: 27029liter 74

75 VISELKEDÉS AZ ÉVEK MÚLTÁVAL 3x10minusz 4.-en m/s 2003 augusztus 7,6x10minusz 5.-en m/s 2005 szeptember nagynyomású tisztítás előtt 2,5x10minusz 5.-en m/s tisztítás után 6,8x10mínusz negyediken m/s 2006 április tisztítás nélkül 75

76 Vízáteresztő képesség változása az idő múlásával 76

77 77

78 78

79 79

80 80

81 Vége a második résznek KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! 81