3. Földanyagok tervezése, kiválasztása

Átírás

1 1 3. Földanyagok tervezése, kiválasztása

2 Földművek szerkezetének és építésének tervezése 2 ÚT :2006 Utak és autópályák létesítésének általános geotechnikai szabályai 1. Általános elvek, követelmények 17 o. 2. A tervezés alapjai és általános szabályai 18 o. 3. Tervezési rend, a tervek tartalma 10 o. 4. A földművek anyaga, szerkezete és építése 40 o. 5. Rézsűk állékonyságának biztosítása 18 o. 6. Töltésalapozás kedvezőtlen talajon 12 o. 7. Támszerkezetek tervezése 15 o. 130 o.

3 Földművek szerkezetének és építésének tervezése Alapvető elvek, követelmények, eljárási rend 4.2 Földműanyagok osztályozása, minősítése 4.3 A földművek szerkezeti kialakítása 4.4 A földműépítés egyes technológiai részfeladatai 4.5 A földművek minőségellenőrzése Az új talajosztályozási rendszer Földanyagok minősítése és jelölése sokféle szempontból Geoműanyagok típusai, minősítése, funkciója és méretezése Földműrészek szerkezete, építése, minőségi követelményei A tömörség- és teherbírás ellenőrzésének korszerű módszerei

4 Földművek építése- földművek anyagai 4 A minősítés és osztályzás célja az, hogy az alábbiakat megállapítása: a különböző földmű-részek funkcionális követelményeit milyen talajok elégíthetik ki, az építés helyén és térségében találhatók alkalmasak-e a földmű építésére, milyen beavatkozásokra van szükség a töltésépítés megkezdéséhez, miként minősíthetők a fejtés szempontjából, milyen technológiával kell kitermelni őket, miként minősíthetők a tömörítés szempontjából, s milyen technológiával tömöríthetők, speciális kezelésük szükséges-e, s ha igen, milyen technológiával kezelendők, beépített állapotukra milyen minőségi követelményeket kell előírni, s azokat miként kell ellenőrizni.

5 Földművek anyagának minősítése 5 A földműanyagok általános osztályozása A talajok (új) szabványos osztályozása A talajok minősítése a fölműanyagként való általános alkalmasság szerint Építéstechnológiai célú minősítések A terep és a feltalaj minősítése A földanyagok fejthetőségének minősítése A földanyagok tömöríthetőségének minősítése Vízmozgásokkal kapcsolatos minősítések A talajok vízvezető-képességének minősítése földművekhez A talajok erózióérzékenységének minősítése földművekhez A fagyveszélyesség minősítése A talajok térfogat-változási hajlamának minősítése Egyéb földműanyagok alkalmasságának megítélése Kohósalakok Újrahasznosítandó építőanyagok Származékanyagok Geoműanyagok Az alkalmazható geoműanyagok funkciói és fajtái Geoműanyagok előírandó jellemzői az egyes útépítési alkalmazásokhoz Geotextíliák erősségének osztályozása

6 Földművek építése- földművek anyagai 6 A talajok minősítése a fölműanyagként való általános alkalmasság szerint Az általános alkalmasság minősítése azt jelenti, hogy az anyag felhasználható-e a szokványos technológiák és minőségi követelmények alkalmazásával a földmű valamely részében, ill. ez csak speciális kezeléssel lehetséges-e, T rρ 90 % tömörségű beépítéssel tartósan biztosítja-e a szokásosan elvárt mechanikai és hidraulikai paramétereket.

7 A földműanyagként való felhasználás minősítése 7 M-1 Kiváló földműanyagok a durva szemcséjű, S 0,063 5 % jellemzőjű talajok (kavicsok, homokos kavicsok, kavicsos homokok és homokok), ha C u 6 és szemeloszlásuk folytonos. M-2 Jó földműanyagok a durva szemcséjű, S 0,063 5 % jellemzőjű talajok (kavicsok, homokos kavicsok, kavicsos homokok és homokok), ha C u 6 és szemeloszlásuk hiányos, illetve ha 3 C u 6 és szemeloszlásuk folytonos, a vegyes szemcséjű, 5 S 0,063 15% jellemzőjű talajok (iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha szemeloszlásuk folytonos, a mállásra nem hajlamos, folytonos szemeloszlású kőzettörmelékek, ha legnagyobb szemcseméretük nem nagyobb 200 mm-nél. M-3 Megfelelő földműanyagnak minősítendők a durva szemcséjű, S 0,063 5 % jellemzőjű talajok, ha 3 C u 6 és szemeloszlásuk hiányos, a vegyes szemcséjű, 5 S 0,063 15% jellemzőjű talajok (iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha szemeloszlásuk hiányos, a vegyes szemcséjű, 15 S 0, % (és I P 10 %) jellemzőjű talajok (erősen iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha 8 w 18 %, a finom szemcséjű talajok, 10 < I P 25 % jellemzőjű talajok, ha 10 w 20 %, a mállásra nem hajlamos, kissé változó szemeloszlású kőzettörmelékek, ha legnagyobb szemcseméretük nem nagyobb 200 mm-nél.

8 Földművek építése- földművek anyagai 8 M-4 Elfogadható földműanyagnak minősítendők a durva szemcséjű, kissé szerves talajok, ha C u 3, finom szemcséjű a 25 < I P 40 % jellemzőjű talajok, ha 12 w 24 %, a mállásra nem hajlamos, kissé változó szemeloszlású kőzettörmelékek, ha legnagyobb szemcseméretük nem nagyobb 320 mm-nél. M-5 Kezeléssel alkalmassá tehető földműanyagok közé sorolandók a durva szemcséjű talajok, ha C u < 3, a vegyes szemcséjű, 15 S 0, % (és I P 10 %) jellemzőjű talajok (erősen iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha w < 8 %, illetve w 18 % a finom szemcséjű, 10 < I P 25 % jellemzőjű talajok, ha 7 < w < 10 %, illetve 20 < w < 24 %, a finom szemcséjű, 25<I P 40 % jellemzőjű talajok, ha 8 < w < 12 %, illetve 24 < w < 28 %, az aprózódásra és mállásra enyhén hajlamos és/vagy változékony szemeloszlású kőzettörmelékek. M-6 Földműanyagként nem hasznosítható talajnak tekintendők a finom szemcséjű, 10 < I P 25% jellemzőjű talajok, ha w 7 %, illetve w 25 %, a finom szemcséjű, 25 < I P 40% jellemzőjű talajok, ha w 8 %, ill. w 30 %, a finom szemcséjű, I P 40% jellemzőjű talajok, a közepesen és nagyon szerves talajok (izzítási veszteség 6% feletti), a szikes talajok, a mállásra hajlamos talajok vagy kőzetek, azok a talajok, melyeknek a módosított Proctor-vizsgálattal meghatározott legnagyobb száraz térfogatsűrűsége kisebb r dmax < 1,65 g/cm 3.

9 Szervesség jellemzése 9 Talaj A szervesanyag-tartalom ( 2 mm) száraz tömeg százalékában Kissé szerves 2 6 Közepesen szerves 6 20 Nagyon szerves > 20

10 Építéstechnológiai célú minősítések 10 A terep és a feltalaj minősítése A-1 Kedvező minősítés nagytömegű gumikerekes földmunkagépekkel jól járható a terület, a terep becsült vagy mért teherbírási modulusa E 2 15 MPa, durva szemcséjű talajok alkotják a felső 50 cm-t, olyan finom szemcséjű talajok alkotják a felső 50 cm-t, melyek I C 0,9. A-2 Bizonytalan minősítés a terület csak néhány napos szárazság után járható gumikerekes nagy munkagépekkel, a terep becsült vagy mért teherbírási modulusa 7,5<E 2 15 MPa, olyan finom szemcséjű talajok alkotják a felső 50 cm-t, melyek 0,75< I C 0,9. A-3 Kedvezőtlen minősítés magas talajvíz van, csak kisebb munkagépekkel, terepjárókkal járható a terület, becsült vagy mért teherbírási modulusa 2,5<E 2 7,5 MPa, olyan finom szemcséjű talajok alkotják a felső 50 cm-t, melyek 0,5<I C 0,75, A-4 Gyenge minősítés tartósan belvizes a terület, csak gyalogosan és speciális járművekkel járható, becsült vagy mért teherbírási modulusa E 2 2,5 MPa, olyan finom szemcséjű talajok alkotják a felső 50 cm-t, melyek I C 0,5.

11 Építéstechnológiai célú minősítések 11 A földanyagok fejthetőségének minősítése I. VII. Talaj neve állapota tőzeg, laza homok tömör mészkő, andezit Térfogatsűrűség kg/m kg/m 3 Kohézió < 2,5 MN/m 2 > 5000 MN/m 2 Kézi fejtés eszköze lapáttal, ásóval csak robbantással

12 Földművek építése- földművek anyagai 12 Építéstechnológiai célú minősítések A földanyagok fejthetőségének minősítése I. VII. F-I-III kategóriák esetén a talajok hagyományos földmunkagépekkel fejthetőek, F-IV kategóriába már a körmök gyorsabb kopásával ajánlott számolni, esetleg bontótüske is szükségessé válhat. F V-VII kategóriákba már inkább kőzetek tartoznak, ahol bontófej, robbantás szükséges.

13 Építéstechnológiai célú minősítések 13 A földanyagok tömöríthetőségének minősítése T-1 Jól tömöríthető talajok a durva szemcséjű talajok,c U 15, 6 C U <15 - szemeloszlás folytonos, a vegyes szemcséjű talajok, ha S 0, % és a víztartalom is kedvező. T-2 Közepesen tömöríthető talajok a durva szemcséjű talajok, ha 6C U <15, a vegyes szemcséjű talajok, ha S 0, % és a víztartalom még elfogadható, a finom szemcséjű talajok, ha I P 25% és a víztartalom kedvező. T-3 Nehezen tömöríthető talajok a durva szemcséjű talajok, ha 3<C U <6, a finom szemcséjű talajok, ha I P 25% és a víztartalmuk még elfogadható. a finom szemcséjű talajok, ha 25I P 40% és a víztartalmuk kedvező. T-4 Nem tömöríthető talajok a durva szemcséjű talajok, ha C U <3 és kezeléssel nem javítható, a finom szemcséjű talajok, ha víztartalmuk kedvezőtlen és kezeléssel sem javítható, a választott rétegvastagsághoz képest túlzottan nagy méretű szemcséket tartalmazó anyagok.

14 Vízmozgásokkal kapcsolatos célú minősítések 14 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, %, 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 %.

15 Vízmozgásokkal kapcsolatos célú minősítések 15 Az erózió- és vízérzékenység megítélése E-1 Erózióérzékeny a talaj, ha egyidejűleg teljesül: C U 15 és S 0,063 5, S 0,125 S 0,02 50 % S 0,063 S 0,002 2 S 0,002 I P 15 % esetén E-2 Nem erózióérzékeny a talaj, ha durvább szemcsékből áll, kevesebb benne a homok és iszap, mint amit az előbbi definíció megad, finomabb szemcsékből áll a talaj, több benne az agyag, mint amit az előbbi definíció megad.

16 Vízmozgásokkal kapcsolatos célú minősítések 16 Az erózió- és vízérzékenység megítélése Kritikus talajok alacsony plasztikus indexű talajok homoklisztek, iszapok Védekezés megfelelő tömörség egyenletes lefolyást biztosító rendezett felület ideiglenes takarás pl. fóliával, textíliával gyors füvesítés

17 Vízmozgásokkal kapcsolatos célú minősítések 17 Talajok minősítése fagyveszélyesség szempontjából A fagyveszélyesség minősítése X-1 fagyálló nem fagyveszélyes X-2 fagyérzékeny X-3 fagyveszélyes 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.

18 Vízmozgásokkal kapcsolatos célú minősítések 18 A talajok térfogatváltozási hajlamának minősítése D-1 Nem térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe I P 15 %, iszap+agyag-tartalma S 0, %. D-2 Kissé térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 15 I P 20 %, lineáris zsugorodása l 3 %. D-3 Közepesen térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 20 I P 30 %, lineáris zsugorodása 3 l 6 % D-4 Nagyon térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 30 I P 40 % lineáris zsugorodása 6 l 9 %. D-5 Különösen térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe I P 40 %, lineáris zsugorodása l 9 %.

19 Agyagok beépíthetősége 19 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

20 ÚT Talajminősítési rendszere 20 minősítési cél minősítési szempont jel szám megnevezési példák minősítés alapja alap- talajosztályozás tömör, lapos szemeloszlású homokos kavics szemeloszlás, plaszticitási index, víztartalom minősítés kissé szerves, merev sovány agyag szervesanyagtartalom, szemrevételezés általános földműépítési alkalmasság M 1 6 kiváló földműanyag földműanyagként nem hasznosítható talaj szemeloszlás, plaszticitási index, víztartalom szervesség, Proctor-vizsgálat, szemrevételezés technológiai célú a terep és a feltalaj minősítése A 1 4 kedvező, bizonytalan, kedvezőtlen; gyenge szemeloszlás, plaszticitási index, víztartalom járhatóság megítélése; tárcsás teherbírásmérés minősítés fejthetőség F I VII lapáttal és ásóval fejthető csak robbantással fejthető szemrevételezés, fejtési próba; tapasztalat térfogatsűrűség, drénezetlen nyírószilárdság tömöríthetőség T 1 4 jól tömöríthető nem tömöríthető szemeloszlás, plaszticitási index, víztartalom vízmozgással kapcsolatos vízvezetőképesség V 1 5 vízsszállító vízzáró szemeloszlás, plaszticitási index vízáteresztőképességi vizsgálat minősítés erózióveszély E 1 2 erózióérzéken nem erózióérzékeny szemeloszlás, plaszticitási index térfogatváltozás D 1 5 nem térfogatváltozó különösen térfogatváltozó szemeloszlás, plaszticitási index lineáris zsugorodás

21 Egyéb földműépítési anyagok 21

22 Másodlagos nyersanyag, és ipari melléktermékek 22 Inert hulladékok tulajdonságai: nem mennek át jelentős fizikai, kémiai vagy biológiai átalakuláson vízben nem oldódnak nem égnek biológiai úton nem bomlik le környező anyagokkal érintkezve nem reagál károsan az egészségre a felszíni és felszín alatti vizeket (általában) nem veszélyeztetik Ipari melléktermékek kohászati salakok erőművi pernyék

23 Földművek építése- földművek anyagai 23 A kohósalakok általában akkor építhetők be, ha környezetvédelmi szempontból elfogadhatóak, Kohósalak szemeloszlásuk a talajokéhoz hasonló mértékben állandó, szemcséik szilárdak, nem aprózódnak, a 0,125 mm alatti frakció a módosított Proctor-vizsgálat után nem lesz nagyobb, mint a döngölés előtti érték 150 %-a, az izzítási veszteségük legfeljebb 10%, vízfelvétel és -leadás után csak annyira változnak meg, hogy beépíthetőségük még nem lehetetlenül el. Előnyös lehet osztályozó berendezésekkel stabilizálni az összetételüket. Az ilyen osztályozott kohósalakok kiváló töltésképző anyagoknak minősíthetők, melyeket a felső földmű-részekbe célszerű beépíteni. A kohósalakok beépíthetősége, tömöríthetősége hasonló a talajokéhoz, ennek megfelelően lehet beépítési technológiáikat és minősítésüket megtervezni, de ezeket mindig próbabeépítéssel kell véglegesíteni. Minőségellenőrzésük tervezésekor gondolni kell arra, hogy teherbírásuk az idővel a hidraulikus kötés révén javul.

24 Földművek építése- földművek anyagai 24 Kohászati salakok

25 Földművek építése- földművek anyagai 25 Erőművi pernye Osztályozás Két fő alaptípus: -Savanyú pernyék SiO 2 tartalmuk % CaO tartalmuk < 15 %-nál (Mész hozzáadásával aktiválható) -Bázikus pernye: SiO 2 tartalmuk % CaO tartalmuk % (hidraulikus kötőképességgel rendelkeznek)

26 Földművek építése- földművek anyagai 26 Erőművi pernye Hazánkban előforduló pernyék néhány jellemzője Erőmű Halmazsűrűség SiO 2 t/m 3 % CaO % ph Minőség Gyöngyösvisonta 0,54-0, savanyú Tiszaújváros 0,59-0, savanyú Pécs 0,69-0, ,9-7,6 savanyú Kazincbarcika 0,61-0, ,4-8,8 savanyú Bánhida 0,80-0, ,9-12,0 savanyú Oroszlány 0,87-0, ,12,2 savanyú Dorog 0,56-0, ,3 savanyú Inota 0,60-0, ,2 bázikus Ajka 0,58-0, ,4 bázikus Átlag értékek: ~0,70 t/m 3 ;~55% ; ~11% ; savanyú (Bázikus pernye esetén az arány megfordul)

27 Földművek építése- földművek anyagai 27 Erőművi pernye Közvetlen felhasználás lehetőségei pernyetöltések építéséhez adalékanyagok szemeloszlásának javításához stabilizált alaprétegekhez, sovány betonokhoz aszfaltgyártásban töltőanyagként

28 Földművek építése- földművek anyagai 28 Erőművi pernye Közvetlen felhasználás lehetőségei Pernye, mint töltésképző anyag: nagytömegű hasznosíthatósági lehetőség bizonyos átmeneti talajok teherbírását meghaladja víztartalom változásra nem érzékeny (beépítés, olvadási kár) alacsony fajsúly, kisebb terhelés (gépjármű, altalaj) alacsony utólagos tömörödés ÚT :2007 általános szabályai megfelelő szemeloszlás (Cu), tömörödési hajlam környezetre káros anyagot nem tartalmazhat, roskadásra, málásra nem lehet hajlamos

29 Földművek építése- földművek anyagai 29 Geoműanyagok

30 Geoműanyagok 30 geotextíliák (szőtt, nem szőtt) georácsok (extrudált, szőtt, hegesztett) geoszalagok geocellák (szerelt, épített) geoszőnyeg (hálóból, rácsból, szálból) geopokróc (polimer, természetes anyag is) geofüggöny geoháló geodrén (szalag, lemez) geocső geomembrán geoszintetikus agyagszigetelő geokompozit (hidraulikai, mechanikai)

31 Geoműanyagok 31

32 Geoműanyagok 32 Geotextília GRK1 GRK2 GRK3 GRK4 GRK5 Jellemző paraméter típus szerkezet anyag ha a paraméter nagyobb, mint nem- bármely 5) 6) szőtt típus bármely polimer átszakítási ellenállás 1) kn 0,5 1,0 1,5 2,5 3,5 területi sűrűség 2) g/m szőtt fóliaszalag, hasított szál multifilamens szálak polipropilén polietilén általában poliészter szakítószilárdság 1) 3) kn/m területi sűrűség 1) g/m szakítószilárdság 1) 4) kn/m területi sűrűség 1) g/m ) az átlag egyszeres szórással csökkentett értéke 2) átlagérték 3) a gyengébbik irányra vonatkozik 4) az erősebb irányra vonatkozik, míg a gyengébbikben min. 50 kn/m szakítószilárdság 5) min. 25 kn/m szilárdságú georáccsal erősített termékek esetében egy kategóriával javítható a minősítés 6) szőtt geotextíliás erősítés esetén a területi sűrűség növekedése vehető figyelembe Finomszemcséjű puha talajra fektetett geotextília fölé kerülő talaj jellemzője AB3 AB1 AB2 AB4 kézi beépítés gépi beépítés gépi beépítés gépi beépítés jelentéktelen építési forgalom kis nyommélységű építési forgalom 5-15 cm nyommélységű építési forgalom 15 cm nyommélységű építési forgalom AS1 kedvező, nem okozhat sérülést GRK1 AS2 durva v. vegyes szemcsékből álló talaj GRK2 GRK2 GRK3 GRK4 AS3 AS4 AS5 élesszélű, durva v. vegyes szemcsékből álló talaj 40 % görgeteggel élesszélű, durva v. vegyes szemcsékből álló talaj 40 % görgeteggel durva vagy vegyes szemcsékből álló talaj 40 % éles görgeteggel GRK3 GRK3 GRK4 GRK5 GRK4 GRK4 GRK5 P GRK5 GRK5 P P P póbabeépítés szükséges a geotextília kiválasztásához a sérülések mennyiségének kibontás utáni felmérése alapján

33 Geoműanyagok 33

34 Geoműanyagok táblázat: Az utak és más közlekedési területek (a vasutak és az aszfalt beépítések kivételével) szerkezetében használt geotextíliák és rokon termékeik. Funkciók, a funkciókhoz tartozó jellemzők és az alkalmazott vizsgálati módszerek Jellemző Vizsgálati módszer Funkciók Szűrés Elválasztás Megerősítés (1) Szakítószilárdság b EN ISO H H H (2) Nyúlás a legnagyobb erőnél EN ISO A A H (3) Varratok és kötések szakítószilárdsága EN ISO S S S (4) Statikus átszakítás (CBR-vizsgálat) a b EN ISO S H H (5) Dinamikus átszakítási ellenállás (kúpos ejtővizsgálat) a EN 918 H A H (6) Súrlódási jellemzők EN ISO és 2:1997 S S A (7) Húzókúszás EN ISO S (8) Telepítéskor bekövetkező károsodás ENV ISO A A A (9) Jellemző szűrőnyílás EN ISO H A (10) Síkra merőleges vízáteresztő képesség EN ISO H A A (11) Tartósság B melléklet szerint H H H (11.1) Időjárással szembeni ellenállás EN A A A (11.2) Kémiai öregítéssel szembeni ellenállás ENV ISO vagy 13438, ENV S S S (11.3) Mikrobiológiai lebomlással szembeni ellenállás EN S S S Fontosság: H: harmonizációs követelmény; A: az összes felhasználási feltétel esetén lényeges; S: a sajátos felhasználási feltételek esetén lényeges : mutatja, hogy a jellemző nem lényeges az adott funkció esetén a Figyelembe kell venni, hogy ez a vizsgálat nem alkalmazható néhány terméktípushoz, például a georácsokhoz. b Ha a mechanikai tulajdonságok (szakítószilárdság és statikus átszakítás) H -val vannak jelölve ebben a táblázatban, akkor a gyártónak mindkettő adatait szolgáltatnia kell. A műszaki követelményben elegendő csak az egyiknek vagy a szakítószilárdságnak, vagy a statikus átszakításnak az alkalmazása.

35 Geoműanyagok 35 vasbeton, gabion burkolásra szőtt geotextília, georács+nemszőtt geotextília elválasztásra és erősítésre georács, geoszalag erősítésre geopokróc, geotextília, geoháló erózióvédelemre georács, szőtt geotextília erősítésre szalagdrén konszolidáció gyorsításra geotextília szűrésre