Woda jest największym wrogiem budowli drogowych. To ona powoduje największe zniszczenia budowli ziemnych a nawet samej nawierzchni. Podstawowym zadaniem drogowców na wszystkich etapach ich działalności (projektowanie, budowa, utrzymanie dróg) powinna być ochrona drogi przed niszczącym działaniem wody.
Na budowle drogowe działają wody opadowe i związane z nimi wody spływające i
przesiąkające, wody podziemne (gruntowe), a czasem wody rzek i potoków.
Szkodliwe działanie opadów atmosferycznych i powierzchniowych wód spływających przejawia się:
- w rozmywaniu gruntu (erozji) i wypłukiwaniu cząstek drobnych, co powoduje, że skarpy drogowe spływają (jeśli są nieumocowane) lub są żłobione rowkami,
- przenikaniu wód opadowych do szczelin i pęknięć nawierzchni; woda zmywa otoczkę bitumiczną z kruszywa, wypłukuje drobne cząstki kruszywa, przez co rozluźnia nawierzchnię,
- rozsadzaniu nawierzchni po zamarznięciu,
- zmniejszeniu przyczepności opon pojazdów do nawierzchni (poślizg wodny, gołoledź),
gołoledź),
- osłabieniu korpusu drogowego przez wody przesiąkające,
- możliwości zniszczenia drogi i budowli z nią związanych przez wody potoków i rzek w czasie powodzi.
Wody gruntowe znajdujące się płytko pod nawierzchnią drogi, nawilgacają
grunt podłoża gruntowego wskutek podciągania kapilarnego i niekorzystnych
warunkach powodują uszkodzenia.
Sposoby odwodnienia drogi:
- odwodnienie powierzchniowe (zbieranie wód opadowych)
rowy odwadniające, ścieki, przepusty, kanalizacja, studnie chłonne, zbiorniki retencyjne
- obniżenie poziomu wód gruntowych
wykopy odkryte, odwodnienie wgłębne, odwodnienie płytkie
Zlewnia jest to obszar, z którego woda spływa do określonego przekroju rzeki, rowu, przepustu itp. Zlewnia ograniczona jest wododziałem.
Długość zlewni - największa Odwodnienia powierzchniowe
Długość zlewni - największa odległość w linii prostej między ujściem a punktem najbardziej oddalonym na wododziale.
Przykład zlewni dla przepustu pod drogą:
powierzchnia zlewni 2,92 km długość zlewni 2,55 km
Wody opadowe częściowo parują, częściowo wsiąkała w głąb gruntów a częściowo spływają po powierzchni.
Dlatego też zapobieganie ich niszczącym działaniom polega na:
- - niedopuszczaniu wody spływającej z terenu do budowli drogowych, - - ujęciu wody spływającej z drogi i odprowadzeniu poza drogę.
Wody powierzchniowe spływające z powierzchni terenu i drogi można ujmować i odprowadzać za pomocą rowów. W przypadku odwodnienia drogi posadowionej na gruntach przepuszczalnych można również pozwolić, by woda wsiąkała w otaczające grunty. W tym celu należy uformować korpus drogi w mały nasyp ponad otaczający teren, by nie stosować rowów, które są kosztowne w wykonaniu i przede wszystkim trudne w utrzymaniu oraz stwarzają zagrożenie dla pojazdów. Powierzchnię rozciągającą się wzdłuż jezdni, odprowadzającą wodę na otaczające grunty nazywamy muldą.
Często rezygnuje się ze stosowania rowów również przy drogach budowanych na gruntach spoistych (nieprzepuszczalnych), jeżeli:
- należałoby wykonać głębokie wykopy,
- droga przebiega przez osiedla, gdzie rowy są niebezpieczne i nieestetyczne, - występuje duży i szybki ruch.
Układ odwodnienia za pomocą rowów drogowych - występuje duży i szybki ruch.
W takich przypadkach wody powierzchniowe odprowadza się ściekami.
Zajmują one mniej miejsca w przekroju poprzecznym drogi niż rowy, zapewniają większe bezpieczeństwo ruchu i są estetyczne. Natomiast ich wadą jest o wiele mniejszy przepływ wody. Potrzebna jest więc większa ilość wylotów lub studzienek ściekowych podłączonych do kanałów (kolektorów) deszczowych. Ponadto za pomocą ścieków nie można odprowadzać wody z warstwy odsączającej pod nawierzchnią.
Rowy dzielimy na:
- przydrożne (skarpowe dolne), które są wykonywane wzdłuż korpusu drogi i przyjmują wodę z niego, ze skarp bocznych i z przyległego terenu,
- stokowe (skarpowe górne), których zadaniem jest przejęcie wody ponad górną krawędzią skarpy wykopu i niedopuszczenie jej do wykopu,
- odprowadzające (odpływowe), które odprowadzają wodę z rowów przydrożnych do cieków naturalnych lub innych odbiorników.
Rowy wykonuje się w kształcie opływowym, trójkątnym lub trapezowym.
Rów opływowy stosuje się na drogach klas A i S, a dopuszcza się jego stosowanie na drodze klasy GP wyłącznie w wykopach. Szerokość rowu opływowego nie powinna być mniejsza niż 1,5 m, a głębokość nie powinna być większa niż 1/5 jego szerokości.
Rów trójkątny stosuje się na drogach klasy A, S i GP. Pochylenie skarpy wewnętrznej nie powinno być większe niż 1:3, skarpy zewnętrznej nie większe niż 1:5, a głębokość rowu powinna wynikać ze sposobu odwodnienia korpusu drogi.
Rów trapezowy stosuje się na drogach wszystkich klas. Dno rowu powinno mieć szerokość co najmniej 0,4 m, a głębokość rowu nie powinna być mniejsza niż 0,5 m, przy czym jeżeli górna część korpusu drogi jest odwadniana drenami lub warstwą odsączającą, dno rowu górna część korpusu drogi jest odwadniana drenami lub warstwą odsączającą, dno rowu powinno być poniżej poziomu wylotu drenu, sączka lub warstwy odsączającej nie mniej niż 0,2 m. Pochylenie skarpy rowu nie powinno być większe niż 1:1,5.
Pochylenie podłużne dna rowu nie powinno być mniejsze niż 0,5%.
Rów powinien być zaprojektowany z uwzględnieniem powierzchni i długości zlewni. Na podstawie obliczeń hydrotechnicznych projektuje się powierzchnię przekroju i oblicza się prędkość przepływu wody w charakterystycznych miejscach.
Projektując niweletę rowu, należy brać pod uwagę, by prędkość przepływu wody rosła od początku rowu do jego wylotu. Nagle zmniejszenie prędkości przepływu wody powoduje zamulanie rowu i konieczność jego częstego czyszczenia.
Również zbyt duże pochylenie niwelety sprawia, że przepływająca woda niszczy rów. W literaturze przyjmuje się, że największe pochylenia niwelety rowów nie mogą przekraczać następujących wartości:
a) w rowach o dnie i skarpach nieumocnionych
- w gruntach piaszczystych 1,5%
- w gruntach piaszczystych 1,5%
- w gruntach piaszczysto-gliniastych i pylastych 2,0%
- w gruntach gliniastych lub ilastych 3,0%
- w gruntach skalistych 10,0%
b) w rowach o dnie i skarpach umocnionych
- darniną 3,0%
- faszyną 4,0%
- brukiem układanym na sucho 6,0%
- elementami betonowymi 10,0%
- brukiem ułożonym na podsypce cementowo-piaskowej
z wypełnieniem spoin zaprawą 15,0%
Ścieki - urządzenia do odwodnienia elementów pasa drogowego n.p.: jezdni, pasa
awaryjnego, utwardzonego pobocza, opaski, chodnika, ścieżki rowerowej, pasa dzielącego.
Wyróżnia się ścieki płaskie (przykrawężnikowe), korytkowe i kryte.
Ścieki: a) płaski, b) dwuskrzydłowy, c) jednoskrzydłowy, d) z prefabrykatów betonowych - korytkowy, e) z
prefabrykatów betonowych - trójkątny, f) przykrawężnikowy
Rynna skrzynkowa - przykład ścieku krytego
Wodę z rowów i ścieków trzeba skierować do odpowiedniego odbiornika. W tym celu stosuje się następujące rozwiązania:
- wpusty w teren,
- wpusty do przepustów,
- wpusty do rzek, potoków i innych cieków wodnych, - wpusty do zbiorników wodnych (zalewy, jeziora), - wprowadzenie do kanalizacji,
- skierowanie do rowów odprowadzających (odpływowych), - skierowanie do rowów odprowadzających (odpływowych),
- wprowadzenie do studni chłonnych lub zbiorników odparowujących.
Przepusty są to obudowane kanały przecinające nasyp drogi. Buduje się je by umożliwić przepływ wód z jednej strony drogi na drugą. Najczęściej stosuje się je na terenach płaskich, gdzie rowy przydrożne są bardzo długie i nie mogą już pomieścić większej ilości wody oraz w obrębie skrzyżowań i w przypadku przejścia drogi przez ciek wodny.
Wpust wody ze ścieku do przepustu
Przykład usytuowania przepustu: a) zgodnie z kierunkiem cieku, b) prostopadle do drogi, po przełożeniu cieku
Na terenach zurbanizowanych najczęściej mamy do czynienia z odprowadzaniem wody kanalizacją. Można zastosować kanalizację:
- ogólnospławną – gdzie ścieki bytowo-gospodarcze i przemysłowe oraz wody opadowe są prowadzone wspólnymi przewodami, których wymiary zależą od objętości wód pochodzących z opadów nawalnych,
- rozdzielczą – gdzie ścieki bytowo – gospodarcze i przemysłowe są odprowadzane łącznie a wody opadowe osobno,
- półrozdzielczą – gdzie oba rodzaje ścieków są prowadzone osobnymi przewodami, ale z możliwością prowadzone osobnymi przewodami, ale z możliwością łączenia odpływów.
Ważnym elementem ciągów kanalizacyjnych są studzienki kanalizacyjne, zwane studzienkami rewizyjnymi. Studzienka służy do zbierania wody z ścieków i wprowadzania jej do kanałów, do zmiany przekrojów kanałów, ich pochyleń lub kierunków; tam też łączą się ze sobą poszczególne ciągi sieci.
Odległości między studzienkami wynoszą 40÷100 m. Studzienka rewizyjna
Na terenach płaskich, gdzie brak jest naturalnych odbiorników wody a budowa kanału niemożliwa lub nieopłacalna, stosuje się czasami studnie chłonne. Wody
powierzchniowe wprowadza się tam bezpośrednio w głąb
Przykłady studni chłonnych bezpośrednio w głąb
przepuszczalnych warstw gruntu leżącego pod powierzchnią terenu.
Przy wybieraniu lokalizacji studni chłonnych należy liczyć się z
możliwością zanieczyszczenia wód gruntowych.
Na terenach płaskich o gruntach nieprzepuszczalnych, w okolicach o niewielkiej ilości opadów, gdy zawodzą inne sposoby odprowadzania wody, można stosować zbiorniki odparowujące (retencyjne). Zbiorników tych należy unikać przy drogach wyższych klas, w miastach i osiedlach lub w ich pobliżu. Zalecane są zbiorniki obustronne o maksymalnym napełnieniu 1,5 m, z dnem o pochyleniu 2% od drogi. Poziom wody w zbiorniku powinien znajdować się co najmniej 0,6 m poniżej krawędzi korony drogi i 0,4 poniżej terenu. Odległość krawędzi zbiornika od zewnętrznej krawędzi skarpy powinna wynosić co najmniej 20 m. Zbiorniki odparowujące oddziela się od przyległego terenu wałem ziemnym wysokości 0,6 ÷0,8 m. Teren między drogą a zbiornikiem należy zadrzewić. Potrzebną wielkość powierzchni zbiornika oblicza się na podstawie bilansu wodnego: opady, wsiąkanie i odparowanie.
Odwodnienie wgłębne
Zwierciadło wód gruntowych można obniżyć za pomocą rowów otwartych lub drenów. Z powodu dużej głębokości rowy otwarte są rzadko stosowane przy drodze.
Schemat obniżenia zwierciadła wody gruntowej przez rów drenarski lub dren
Sposoby umieszczenia drenów w przekroju poprzecznym Konstrukcja drenu
Przykłady przechwycenia wody gruntowej:
a) dren przechwytujący wodę od strony wykopu, b) dren niedopuszczający wody do podstawy nasypu.
Rury drenarskie - przykłady
karbowana z filtrem z włókna syntetycznego
karbowana z filtrem z włókna syntetycznego
z filtrem z włókna kokosowego dwuścienna z PE o podwyższonej wytrzymałości
Odwodnienie płytkie
Odwodnienie płytkie polega na odprowadzeniu wody spod podbudowy lub z warstwy odsączającej np. do rowów odwadniających rurami drenarskimi (sączkami).
Usytuowanie sączków w drodze:
a) niweleta o pochyleniu mniejszym od 0,5%, b) niweleta o pochyleniu większym od 0,5%.
Zdjęcia
Ściek przykrawężnikowy (dawniej rynsztok)
Rów przydrożny – brak wzmocnienia skarpy, niebezpieczeństwo zaśmiecenia
Kanalizacja burzowa
Wpusty do kanalizacji Ściek trójkątny
Ściek przykrawężnikowy – Częstochowa III Aleja
Rów z jednej strony umocniony, przepust ze ścieku
Wpust ze ścieku na otaczający grunt otaczający grunt
Przykład drenażu z separacją odbieranej wody
