8. tétel Az utak vízelvezetése külterületen és belterületen Mutassa be a felszíni és a felszín alatti vizek elvezetésére szolgáló szerkezeteket (árkok, folyókák, szivárgók)! Ismertesse a fagykár és az olvadási kár kialakulásának folyamatát! Beszéljen a belterületi vízelvezetés fontosságáról, a szegélyek szerepéről! Kulcsszavak, fogalmak: - Felszíni vízelvezetés: utak oldalesése (egyoldali, tetőszelvény) Az alépítmény és a pályaszerkezet vízelvezetése igen fontos a pályaszerkezet állékonysága és teherbírása szempontjából. Mivel az alépítmény különböző talajokból állhat és ezek tulajdonságait a víztartalom nagymértékben befolyásolja, ezért a vízelvezetés problémájának megoldása nagyon összetett és fontos feladat. A vízelvezetés tervezése önálló méretezést és vízjogi engedélyezést igényel. A vízelvezetés célja mind a felszínre hulló és a felszínen elfolyó csapadékvíz, mind a talajba szivárgó vagy természetes vizek távoltartása a földműtől és a pályaszerkezettől. Ezek szerint megkülönböztetünk: felszíni vizek elvezetésére szolgáló műtárgyakat; felszín alatti vizek káros hatását kiküszöbölő szerkezeteket. A csapadékvíz elvezetésére alkalmas a burkolat keresztirányú (oldal) esése, valamint az út teljes hosszában épülő árokrendszer. A talajban lévő vizeket szivárgó rendszerrel tarthatjuk távol, ill. vezethetjük el. A vízelvezetés tervezésekor fontos szem előtt tartani az építés és a későbbi fenntartás gépesíthetőségét is. Az utak oldalesése Az útkoronára hullott csapadékvizet a legrövidebb úton el kell vezetni, ezt az út tengelyére merőlegesen, azaz keresztirányban kialakított oldaleséssel tudjuk leghatékonyabban megoldani. Az oldalesés a korona éle felé a burkolt, ill. burkolatlan részeken változó mértékű. Az oldalesés mértékét meghatározza: a burkolat anyaga, érdessége; a felület zárt vagy nyitott volta; a felület egyenetlensége. A forgalmi sávokon és a különleges forgalmi sávokon egyenes útszakaszon a burkolat oldalesése d= 2,5%, korszerűsítés esetén kivételesen ±0,5%-kal el lehet térni ettől az értéktől. Az út keresztirányú esését kétféleképpen lehet kialakítani: egyoldali esés (az út felületén egy irányban); kétoldali esés vagy tetőszelvény (az út tengelyétől mindkét irányban azonosan).
Az egyoldali esés előnye, hogy az előzést végző járművek a burkolat felületén nem változtatják meg egyensúlyi helyzetüket, valamint a kivitelezés technikai megoldása egyszerűbb. Hátránya viszont, hogy széles burkolat esetén a nagy oldalesés miatt a két burkolatszél között jelentős lesz a magasságkülönbség, valamint a víz a burkolat teljes szélességében végigfolyik, és sokáig tartózkodik a felületén. a) betonburkolat esetén; b) aszfalt-, ill. kőburkolat esetén A tetőszelvény kétoldali esés előnye, hogy a csapadékvíz rövid úton távozik a burkolatról, valamint a burkolatszélek egyenlő magasságban vannak, és szimmetrikus földmű építhető. Hátránya azonban, hogy a felület kiképzése nagy odafigyelést igényel, szélesítése pedig csak szimmetrikusan célszerű. A tetőszelvény tengelyvonalát burkolat fajtánként más-más módon alakítjuk ki. Betonburkolatú pályaszerkezetnél a két irány d %-os esését sík éllel csatlakoztatjuk egymáshoz. Aszfaltburkolatú pályaszerkezet esetében azonban a burkolatszélesség negyedét kitevő (max. 2,0 m szélességű) lekerekítést alkalmazunk az előbb említett kellemetlen hatás kiküszöbölésére. A kapaszkodósávok és a vezetősávok oldalesése megegyezik a főpályáéval. A burkolt leállósávok és a padkák oldalesése a vízelvezetés miatt 0,5%-kal nagyobb lesz, mint a főpálya burkolatesése.
- Árkok: trapéz és háromszög szelvényű (töltésnél) A rézsűkről, a terepről az útpálya felé tartó és az útkoronára hullott csapadékvizek elszállítására alkalmasak az árkok és folyókák. Töltéseknél a burkolatról elfolyó csapadékvizet vagy a padkán keresztül, filmszerűen a rézsűre engedjük, vagy a burkolat szélén levő vízelvezető szegéllyel bizonyos távolságonként, rézsűsurrantóval koncentráltan juttatjuk a rézsű aljára, a talpárokba. Az árok keresztszelvénye leggyakrabban trapéz vagy háromszög alakú. Gyakrabban használják a trapéz alakú, más néven szabványárkot, bár az építés és a fenntartás gépesíthetősége miatt a háromszög árok előnyösebb. - Folyókák: csészeszelvény és háromszög alakú (bevágásban) A bevágások vízelvezetését folyókákkal vagy árkokkal oldhatjuk meg. A vizet lehetőleg a felszínen kell vezetni, de hosszabb bevágások, ill. nagyobb vízmennyiségek esetén gazdaságos lehet az árok szelvényének növelése helyett a zárt csatorna kialakítása. - Övárok kialakítása Nagy terephajlás esetén (λ > 5%) a bevágás vagy a vegyes szelvény folyókájának tehermentesítésére és a bevágási rézsű állékonyságának biztosítására, a hegy felöli oldalon a várható csúszólapon kívül - trapéz szelvényű övárkot célszerű létesíteni. Az övárok
felfogja és elvezeti a hegyoldalról lefolyó csapadékvizet, és a tehermentesítésen túl megakadályozza a rézsűk kimosódását, erózióját. Az övárkokat mindig el kell látni burkolattal. - Szivárgók: koronaszinttel párhuzamos, földmű tengelyével párhuzamos, földmű tengelyére merőleges A felszín alatti vizeket véglegesen gravitációs úton, szivárgókkal vezetjük el. A szivárgók jó vízelvezető képességű szemcsés anyaggal kitöltött árkok, ill. ágyazatok, amelyek a környező földtömegből elvezetik a vizet. A környező földtömeg víztartalma csökken, ennek következtében a talajvíz leszáll. A szivárgó alján összegyűjtött vizet a legrövidebb úton ki kell vezetni a felszínre, majd onnan a természetes vagy mesterséges befogadóba. Koronaszinttel párhuzamos szivárgó: Szűrőréteg, védőréteggel Oldalszivárgó padkaszivárgós megoldás Földmű tengelyével párhuzamos szivárgó: Szekrényszivárgó: Gyűjtőszivárgó: hossz-szivárgó, a védőréteg vizét a terepszint alatt fogadja magába és vezeti el.
Talpszivárgó: Földmű tengelyére merőleges szivárgó: rézsűszivárgó A szivárgóval szemben támasztott követelmények: minél nagyobb áteresztő képességű legyen; a környező talajból a finom szemcsék ne mosódjanak a szivárgóba; felszíni vizek ne jussanak közvetlenül a szivárgóba; az áramló víz a szivárgón belül ne okozzon kimosódást; ne rakódjanak le hordalékszemcsék, amelyek eltömhetik a szivárgót; a szivárgóban lévő víz a leghamarabb távozzon onnan. - Fagykár: megfagyott víz térfogat-növekedése A megfagyott víz térfogat-növekedése a pályaszerkezeti rétegekben és a talajban fagykárt okoz. A szemcsés alaprétegben akkor keletkezhet fagykár, ha maga a szemcsés anyag fagyveszélyes. A jéglencsés fagyás jellemzője, hogy a finomszemcsés talajokban kialakuló fagyási gócok térfogat-növekedést okoznak, és ha vízutánpótlás is fennáll, ez tovább növeli a jéglencse térfogatát. Az ilyen fagyási gócok a felszínt több centiméterrel megemelhetik.
- Olvadási kár: elnedvesedett talaj teherbírás csökkenése Az olvadási kár, a talajfagy felengedése idején a talaj túlzott elnedvesedése és ennek következtében teherbírásának csökkenése okoz. Az olvadási kár különösen akkor veszélyes, amikor a felengedett talajréteg alatt réteg fagyott, tehát vízzáró réteg van. Ha ilyenkor csapadékvíz jut a pályaszerkezet alá, a fagyott réteg miatt nem tud elszivárogni, és folyós, teherbírás nélküli talajréteg keletkezhet. A jéglencsés fagykár független a forgalomtól, az olvadási kárt viszont a forgalom váltja ki. A károk megelőzésének lehetőségei: - fagyálló anyagból védőréteg építése, 15-35 cm vastagságban, - a talajvíz süllyesztése, szivárgóval - Az esésviszonyok helyes kialakítása, víznyelők megfelelő távolsága?