Fldmvek fldmunkk II Fldanyagok tervezse kivlasztsa Fldmvek anyagnak

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, S 0, 063 5 % jellemzőjű talajok (kavicsok, homokos kavicsok, kavicsos homokok és homokok), ha Cu 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 Cu 6 és szemeloszlásuk hiányos, illetve ha 3 Cu 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 Cu 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, 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 S 0, 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/cm 3. 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

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 S 0, 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 S 0, 063 5, – S 0, 125 – S 0, 02 50 % – S 0, 063 – S 0, 002 2 S 0, 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 S 2, 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 S 0, 063 5 %. • V-3 Közepesen vízvezető a talaj, ha – vízáteresztő-képességi együtthatója 10 -9 k 5 10 -5 m/s, – vegyes szemcséjű és 5 S 0, 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 Proctorvizsgálat 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 (Tr 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/m 3 2000 -2800 kg/m 3 > 5000 MN/m 2 csak robbantással • Kohézió < 2, 5 MN/m 2 • Kézi fejtés eszköze lapáttal, ásóval

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 S 0, 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 S 0, 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

Tömöríthetőség • wopt(terep) wopt(Proctor) • 0, 8 Ic 1, 5 esetén lehet Trr>90% • 3<U<7 lehet, de nehéz, U 3 kezeléssel

Teherbírás - E 2 -modulus E 2 előírt ≈ 65 MPa Eterv=40 MPa E 2 [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, E 2, 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 (Tr ) • Folyamatos tömörségellenőrzés gyorsulás-mérés (CCC) alapján (CMV, RMV, OMEGA) • Penetrációs mérés dinamikus szondaszerű eszközök (Panda) N 10 • Technológiaellenőrzés

Tömörségértékelés • Mindegyik d értékhez határozandó meg, dmax is egyedi vizsgálattal 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 kavicscölöpsorból

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

Rotációs mozgás Talajmechanikai problémák Töltés Süllyedés 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

• • • 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

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 töltés agyag talaj szemcsés talaj

Cölöpök betonból vagy javított talajból