Földművek, földmunkák II.

Földanyagok tervezése, kiválasztása

Földművek anyagának minősítése 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

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, Trr90 % tömörségű beépítéssel tartósan biztosítja-e a szokásosan elvárt mechanikai és hidraulikai paramétereket.

A földműanyagként való felhasználás minősítése M-1 Kiváló földműanyagok a durva szemcséjű, S0,063  5 % jellemzőjű talajok (kavicsok, homokos kavicsok, kavicsos homokok és homokok), ha Cu  6 és szemeloszlásuk folytonos. M-2 Jó földműanyagok a durva szemcséjű, S0,063  5 % jellemzőjű talajok (kavicsok, homokos kavicsok, kavicsos homokok és homokok), ha Cu  6 és szemeloszlásuk hiányos, illetve ha 3  Cu  6 és szemeloszlásuk folytonos, a vegyes szemcséjű, 5  S0,063  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, S0,063  5 % jellemzőjű talajok, ha 3  Cu  6 és szemeloszlásuk hiányos, a vegyes szemcséjű, 5  S0,063  15% jellemzőjű talajok (iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha szemeloszlásuk hiányos, a vegyes szemcséjű, 15  S0,063  40 % (és IP  10 %) jellemzőjű talajok (erősen iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha 8  w  18 %, a finom szemcséjű talajok, 10 < IP  25 % jellemzőjű talajok, ha 10  w  20 %, a mállásra nem hajlamos, kissé változó szemeloszlású kőzettörmelékek, ha legnagyobb szemcseméretük nem nagyobb 200 mm-nél. M-4 Elfogadható földműanyagnak minősítendők a durva szemcséjű, kissé szerves talajok, ha Cu  3,  finom szemcséjű a 25 < IP  40 % jellemzőjű talajok, ha 12  w  24 %, a mállásra nem hajlamos, kissé változó szemeloszlású kőzettörmelékek, ha legnagyobb szemcseméretük nem nagyobb 320 mm-nél.

A földműanyagként való felhasználás minősítése M-5 Kezeléssel alkalmassá tehető földműanyagok közé sorolandók a durva szemcséjű talajok, ha Cu < 3, a vegyes szemcséjű, 15  S0,063  40 % (és IP  10 %) jellemzőjű talajok (erősen iszapos és/vagy agyagos kavicsok és/vagy homokok), ha w < 8 %, illetve w  18 % a finom szemcséjű, 10 < IP 25 % jellemzőjű talajok, ha 7 < w < 10 %, illetve 20 < w < 24 %, a finom szemcséjű, 25<IP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 < IP  25% jellemzőjű talajok, ha w  7 %, illetve w  25 %, a finom szemcséjű, 25 < IP  40% jellemzőjű talajok, ha w  8 %, ill. w  30 %, a finom szemcséjű, IP  40% jellemzőjű talajok, a közepesen és nagyon szerves talajok, a szikes talajok, a mállásra hajlamos talajok vagy kőzetek, azok a talajok, melyeknek a módosított Proctor-vizsgálattal meghatározott legnagyobb száraz térfogatsűrűsége kisebb rdmax < 1,65 g/cm3. A talajok besorolásakor a kitermelési és a beépítési viszonyokat is mérlegelni kell. Egy talaj besorolása javítható, ha azt a tervező speciális vizsgálatokkal meggyőzően igazolja.

A talajok alkalmassága földműépítés szempontjából Talajösszetétel jellemzői, állandósága szemeloszlás plaszticitás - konzisztencia mállási hajlam szerves-anyag tartalom Talajállapot állandósága duzzadási hajlam vízérzékenység fagyveszélyesség Technológia feltalaj fejthetőség, tömöríthetőség Funkcionális követelmény teherbírás áteresztőképesség

Megengedhető szemcseaprózódás Fizikai mállás Megengedhető szemcseaprózódás

A duzzadás jelensége

Tömörségcsökkenés duzzadás hatására

A talajok térfogat-változási hajlamának minősítése D-1 Nem térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe IP  15 %, iszap+agyag-tartalma S0,063  40 %. D-2 Kissé térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 15  IP  20 %, lineáris zsugorodása ℓ  3 %. D-3 Közepesen térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 20  IP  30 %, lineáris zsugorodása 3  ℓ  6 % D-4 Nagyon térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe 30  IP  40 % lineáris zsugorodása 6  ℓ  9 %. D-5 Különösen térfogatváltozó a talaj, ha plaszticitási indexe IP  40 %, lineáris zsugorodása ℓ  9 %.

Agyagok beépíthetősége

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

Erózióérzékenység minősítése E-1 Erózióérzékeny a talaj, ha egyidejűleg teljesül: CU  15 és S0,063  5, S0,125 – S0,02  50 % S0,063 – S0,002  2  S0,002 IP  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.

A talajok vízvezető-képességének minősítése V-1 Vízszállító a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója k  510-3 m/s, durva szemcséjű és kavicstartalma S2,0  80 %. V-2 Jó vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója 510-5  k  510-3 m/s, kavics és/vagy homok alkotja és iszap+agyagtartalma S0,063  5 %. V-3 Közepesen vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója 10-9  k  510-5 m/s, vegyes szemcséjű és 5  S0,063  40 %, továbbá IP  10 %. V-3 Gyengén vízvezető a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója 510-11  k  10-9 m/s, finom szemcséjű és 10  IP  30 %. V-3 Vízzáró a talaj, ha vízáteresztő-képességi együtthatója k  510-11 m/s, finom szemcséjű és IP  30 %.

Fagyveszélyesség

Kohósalakok A kohósalakok általában akkor építhetők be, ha környezetvédelmi szempontból elfogadhatóak, 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.

Újrahasznosítandó építőanyagok Közéjük tartoznak a következők: útbontásból származó vegyes anyagok, betontörmelékek épületek, mérnöki szerkezetek bontásából, vegyes építési törmelékanyagok, építési tevékenység melléktermékei. Ezeket az anyagokat általában talajként kell vizsgálni és besorolni. Külön figyelmet kell fordítani összetételük és szemeloszlásuk változékonyságára, a beépítés közbeni aprózódásukra, valamint a nagyon nagy törmelékdarabokra. Célszerű akár ismételt törőgépes kezelésük, amivel stabilizálható a szemszerkezetük, a további aprózódás korlátozható, és a különleges méretű darabok kérdése is megoldható (kivétellel vagy aprítással).

Származékanyagok Ezen anyagok közé soroljuk a következő ipari melléktermékeket, hulladékanyagokat, égési termékeket, melyek alkalmazásra már van tapasztalat: erőművi pernyék, bányameddők, egyéb hulladékanyagok. Az erőművi pernyék szemeloszlása általában az iszapokéhoz hasonló. A kőszén elégetéséből származók puccolán-reakciókat is mutatnak. A tömöríthetőségük különbözik a talajokétól, azt elsősorban eredetük, összetételük, kémiai tulajdonságaik és koruk határozzák meg. Ezért a beépítési technológiáikat és követelményeiket próbabeépítés alapján kell megállapítani. Más pernyék, például hulladékégetők hamuja is alkalmazható lehet, de ezek változékony összetétele különösen gondos előzetes vizsgálatokat kíván. A bányameddők általában a szénbányászat és -feldolgozás melléktermékeiként keletkeznek. Többnyire nagyon vegyes összetételűek, az agyagkő törmelékeitől a kimosott finom szemcséig sokféle anyagot tartalmazhatnak. Nagy tömörítési energiával magas tömörséget (Trr  95 %) elérve lehet megfelelő töltést készíteni belőlük. E körben szóba jöhetnek másfajta, korábban még nem használt hulladékanyagok is, ha szemeloszlásúk viszonylag állandó, beépítésüket jogszabály vagy műszaki szabályozó anyag nem tiltja, nem tartalmaznak 200 mm-nél nagyobb átmérőjű darabokat, kémiai tulajdonságaik is megfelelőek, környezetkárosító hatásuk nincs, utólagos roskadásuk, aprózódásuk, mállásuk megfelelő beépítéssel szabályozható. Az ilyen anyagok alkalmazásáról csak a felhasználási cél és az anyag sajátosságai alapján megtervezett, speciális vizsgálatok és próbabeépítés alapján szabad dönteni.

Fejtési osztály az MSZ 15015 szerint I.  VII. Talaj neve állapota tőzeg, laza homok  tömör mészkő, andezit Térfogatsűrűség 800-1200 kg/m3  2000-2800 kg/m3 Kohézió < 2,5 MN/m2  > 5000 MN/m2 Kézi fejtés eszköze lapáttal, ásóval  csak robbantással

A földanyagok tömöríthetőségének minősítése T-1 Jól tömöríthető talajok közé sorolandók a durva szemcséjű talajok, ha CU  15, ill. ha 6  CU < 15 és a szemeloszlás folytonos, a vegyes szemcséjű talajok, ha S0,063  40 % és a víztartalom is kedvező. T-2 Közepesen tömöríthető talajok közé sorolhatók a durva szemcséjű talajok, ha egyenlőtlenségi mutatójuk 6  CU < 15, a vegyes szemcséjű talajok, ha S0,063  40 % és a víztartalom még elfogadható, a finom szemcséjű talajok, ha IP  25% és a víztartalom kedvező. T-3 Nehezen tömöríthető talajok közé sorolandók a durva szemcséjű talajok, ha 3 < CU < 6, a finom szemcséjű talajok, ha IP  25% és a víztartalmuk még elfogadható. a finom szemcséjű talajok, ha 25  IP  40% és a víztartalmuk kedvező. T-4 Nem tömöríthető talajoknak tekintendők a durva szemcséjű talajok, ha CU < 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.

Proctor-vizsgálat

Tömörít-hetőség wopt(terep)  wopt(Proctor) 0,8Ic1,5 esetén lehet Trr>90% 3<U<7 lehet, de nehéz, U3 kezeléssel Tömörít-hetőség

Teherbírás - E2-modulus E2előírt ≈ 65 MPa Eterv=40 MPa E2 [MPa] = 10· CBR[%] 2/3

vizsgálandó paraméterek a földanyagok alkalmasságának elbírálásához azonosítás szemeloszlás plasztikus index víztartalom kötött talajok konzisztenciája Proctor-vizsgálat tömöríthetőség és dmax célvizsgálatok CBR, k, , c, E2, stb.

Földművek minőségellenőrzése

Ellenőrizendő jellemzők a geometriai méretek ellenőrzése, koronaszélesség, illetve a láb- és a körömtávolságok a koronaszint és a rézsűfelszín magassága a tömörség ellenőrzése a céljellemzők ellenőrzése teherbírás vízzáróság

Tömörségellenőrzés Tömörségi fok radiometriás mérés vagy mintavétel alapján (Trr) Folyamatos tömörségellenőrzés gyorsulás-mérés (CCC) alapján (CMV, RMV, OMEGA) Penetrációs mérés dinamikus szondaszerű eszközök (Panda) N10 Technológiaellenőrzés

Tömörségértékelés Mindegyik d értékhez dmax is egyedi vizsgálattal határozandó meg, ha nagyon változékony a talaj, ill. ha vita van. Valamely d-hoz a dmax azonosító vizsgálat, ill. az azonosító paraméterek és dmax előzetesen megállapított korrelációs kapcsolata (pl. dmax=f(U)) alapján vehető fel, ha trendjelleggel változik a talaj. Valamely d -hoz dmax közelítő azonosítás, ill. dmax előzetesen közelítőleg felmért változásai alapján vehető fel, ha trendszerűen kissé változó a talaj és kevésbé jelentős a kérdés.

Tömörségértékelés A d és a dmax halmazok hasonlítandók össze, s ekkor a tömörségi fok a paraméterű normális eloszlás elemzésével értékelhető, ha véletlenszerűen és nem elhanyagolható mértékben változik dmax is. Valamennyi d értékekhez azonos dmax veendő fel az előzetes Proctor vizsgálatok átlageredményeként, ha gyakorlatilag homogén a talaj és azonos a tömörítési technológia.

Tömörség értékelés terv alapján (hely, darabszám) kiegészítő és speciális vizsgálatok szükség esetén szakértői szemle a mérések mellett nagyon fontos, személyes felelősség-vállalás elengedhetetlen statisztikai szemlélettel és módszerekkel

Teherbírásmérés

Víztelenítés

Felszíni víztelenítés építés közben és végleges állapotban felületrendezés kellő megfelelő oldaleséssel és védelemmel oldal-, talp- és övárok szükség esetén burkolással átereszek a terep mélyvonalaiban

Előregyártott árokburkoló elemek

Erózióvédő pokrócok, cellák

Felszínalatti víztelenítés a földmű felé szivárgó vizek felfogása övszivárgóval vízszint csökkentése a rézsűkben kersztszivárgóval vízszintcsökkentés a pálya alatt oldalszivárgóval „vízszintes” drénező furatokkal

Hagyományos árkos szivárgó

Szivárgóépítés hasított réssel

Irányított fúrás

Szivárgó irányított fúrással összekötött fúrt kavicscölöp-sorból

Töltésalapozás

Töltésépítés gyenge talajon Talajmechanikai problémák Alaptörés Szétcsúszás Kitolódás Süllyedés Konszolidáció Kúszás Technológiai problémák A felszín lecsapolása Felszín letermelése Munkagépek mozgatása Drénezés megoldása Töltésanyag védelme

Talajmechanikai problémák Rotációs mozgás Süllyedés Töltés Puha altalaj Nagymértékű, egyenlőtlen és időben elhúzódó süllyedés az altalaj összenyomódása miatt

Megoldási lehetőségek a feladat kikerülése építésszervezési megoldások szerkezeti megoldások előzetes talajjavítások Kombinációk!

A feladat kikerülése helyszínrajzi elkerülés talajcsere (teljes, részleges) kiemelés hídra

Építésszervezési megoldások lépcsős építés többlettöltés (előterhelés)

Lépcsős építés Alkalmazás: ha nagy a talajtörés veszélye, de ha idő van

Többlettöltés Alkalmazás: ha a süllyedés lezajlását kell gyorsítani, de nincs talajtörési veszély

Szerkezeti megoldások töltésmagasság optimalizálás laposabb (padkás) töltésrézsű töltéssúly csökkentése geoműanyagok alkalmazása

Geoműanyagok alkalmazása A töltésmagasság optimalizálása gyenge altalajon való építés esetében 3…4 m magas töltés a talajtörés veszélye és a várható süllyedés így viszonylag még kicsi a járművek dinamikus hatásai már nem hatnak a gyenge altalajra ki tud alakulni megfelelő átboltozódás a különösen magas (10…15 m-es) töltéseket kerülni kell A rézsűhajlás csökkentése a talajtöréssel szembeni biztonságot növeli a süllyedések alakulását gyakorlatilag nem befolyásolja osztópadkával megoldható A töltéssúly csökkentése a talajtörési és süllyedési gondokat egyaránt csökkenti könnyű töltésanyagok (kohósalakok, pernyék, habszerű anyagok) kikönnyítés (üres gyűrűk) Geoműanyagok alkalmazása geotextília, georács, geocella fektetése a felszínre talajtörés elleni védelem, a süllyedéseket nem befolyásolják az általuk felvett húzóerő akadályozza a töltéstest elmozdulását

Tipikus geohab-töltés

Előzetes talajjavítások talajcsere mélytömörítés döngöléssel mélytömörítés vibrációval kavicscölöpözés vibrációval kőtömzsök készítése döngöléssel függőleges drénezés betoncölöpözés mélykeverés

kavicscölöpök vagy kőtömzsök a talajtörés veszélye és a süllyedés Mélyvibrálás altalajba lehajtott speciális szárnyas vibrátor vagy felülről vibrált rudazattal az elérhető max. mélység kb. 20 m, 3,0 m-nél kisebb mélység esetén nem célszerű Döngölés (dinamikus konszolidáció) 8-20 tonnás tömegek 10-20 m magasságból való ejtegetése a hatásmélység 5-10 m, függ a talajtól és ejtési energiától laza szemcsés talajok tömörítés kötött talajok kavicscölöpök vagy kőtömzsök Csökkenthető a talajtörés veszélye és a süllyedés

Függőleges szalagdrén t ö l t é s agyag talaj szemcsés talaj

Cölöpök betonból vagy javított talajból