Grupy nośności podłoża nawierzchni G1–G4 określa się na podstawie wskaźnika CBR, wtórnego modułu odkształcenia E2, wysadzinowości gruntu oraz warunków wodnych. G1 oznacza podłoże o najwyższej, a G4 o najniższej nośności. Jeżeli różne metody oceny wskazują odmienne grupy, do projektu przyjmuje się wariant mniej korzystny.
Czym jest nośność podłoża nawierzchni?
Podłoże gruntowe nawierzchni to grunt rodzimy albo nasyp znajdujący się pod konstrukcją drogi. Przenosi obciążenia od warstw nawierzchni i ruchu pojazdów, dlatego jego właściwości wpływają na grubość warstw konstrukcyjnych, trwałość drogi oraz ryzyko powstawania kolein, spękań i nierównomiernych osiadań.
W polskim drogownictwie podłoże dzieli się na cztery grupy nośności: G1, G2, G3 i G4. Klasyfikacja nie jest wyłącznie opisem rodzaju gruntu. Uwzględnia także jego stan, zawilgocenie, podatność na wysadziny mrozowe oraz warunki wodne.
Klasy nośności gruntów – zestawienie parametrów
Podstawowym parametrem laboratoryjnym jest wskaźnik nośności CBR, oznaczany po czterech dniach nasączania próbki wodą. Uzupełnia go wtórny moduł odkształcenia E2, który opisuje sztywność podłoża. Wartości stosowane w zestawieniu odnoszą się do klasyfikacji używanej w KTKNPiP i warunków badania zgodnych z PN-S-02205:1998.
| Grupa nośności | Wskaźnik nośności CBR (%) | Wtórny moduł odkształcenia E2 (MPa) |
|---|---|---|
| G1 | CBR ≥ 10 | E2 ≥ 80 |
| G2 | 5 ≤ CBR < 10 | 50 ≤ E2 < 80 |
| G3 | 3 ≤ CBR < 5 | 35 ≤ E2 < 50 |
| G4 | 2 ≤ CBR < 3 | 25 ≤ E2 < 35 |
W tym ujęciu G1 oznacza podłoże o najwyższej nośności, natomiast G4 podłoże o najniższych parametrach spośród czterech grup. CBR i E2 nie są tym samym parametrem i nie należy ich wzajemnie przeliczać bez zastosowania właściwej procedury. W przypadku dróg ekspresowych i autostrad wartość CBR powinna wynikać z badań laboratoryjnych gruntu z warstwy do 1 m poniżej spodu konstrukcji nawierzchni. Przy innych drogach projektant może, w zakresie dopuszczonym przez dokumentację i przepisy, korzystać także z danych literaturowych oraz doświadczeń praktycznych.
Jakie kryteria decydują o grupie nośności?
Ocena podłoża obejmuje dwa zakresy przestrzenne. Warunki wodne analizuje się do głębokości 2 m poniżej zakładanego spodu konstrukcji nawierzchni, a rodzaj i właściwości gruntu zasadniczo do głębokości 1 m. Trzeba też sprawdzić, czy głębiej nie występują warstwy słabe, które mogą powodować dodatkowe osiadania.
Na klasyfikację wpływają przede wszystkim:
- Rodzaj gruntu, jego uziarnienie, konsystencja i stopień zagęszczenia.
- Wartość wskaźnika CBR uzyskana w określonych warunkach badania.
- Wtórny moduł odkształcenia E2, wskazujący sztywność podłoża.
- Poziom i zmienność wód gruntowych oraz możliwość okresowego zawilgocenia.
- Wysadzinowość, czyli podatność gruntu na zmiany objętości podczas zamarzania i odmarzania.
CBR jest kryterium pomiarowym, natomiast wysadzinowość i warunki wodne opisują zachowanie podłoża w warunkach eksploatacyjnych. Z tego powodu sama wartość CBR nie zawsze wystarcza do ostatecznego przypisania grupy. Jeżeli klasyfikacja wykonana obiema metodami prowadzi do różnych wyników, należy przyjąć grupę niekorzystniejszą.
Wysadzinowość i warunki wodne
Macierz zależności przedstawia ogólną zasadę interpretacji stosowaną przy ocenie podłoża. Szczegółowe przypisanie grupy wymaga odniesienia do aktualnej dokumentacji projektowej i właściwych tablic KTKNPiP.
| Wysadzinowość gruntu | Warunki wodne | Wpływ na grupę nośności |
|---|---|---|
| Niewysadzinowy | Dobre | Możliwe zakwalifikowanie do korzystniejszej grupy, jeśli potwierdzają to CBR i E2 |
| Niewysadzinowy | Przeciętne lub złe | Ocena zależna od rzeczywistego zawilgocenia i parametrów podłoża |
| Mało wysadzinowy | Przeciętne lub złe | Grupa pozostaje taka sama dla obu tych warunków wodnych |
| Bardzo wysadzinowy | Przeciętne lub złe | Grupa pozostaje taka sama dla obu tych warunków wodnych i może wymagać przyjęcia wariantu niekorzystnego |
Wysadzinowość nie zastępuje badania CBR. Oba kryteria należy traktować jako uzupełniające. W razie rozbieżności projekt powinien uwzględniać wynik bardziej niekorzystny dla trwałości nawierzchni.
Jak postępować przy zmiennych warunkach gruntowych?
Na jednym odcinku drogi mogą występować różne grunty, poziomy zawilgocenia i grupy nośności. Każda zmiana może wpływać na grubość warstw dolnych oraz warstwy ulepszonego podłoża. Zbyt częste przechodzenie między rozwiązaniami komplikuje wykonanie i zwiększa ryzyko błędów.
Przy projektowaniu odcinka o zmiennych warunkach należy:
- wydzielić odcinki o możliwie jednorodnych warunkach gruntowo-wodnych,
- sprawdzić, czy poniżej warstwy ocenianej nie występują grunty słabe,
- ograniczyć liczbę zmian grubości warstw i technologii wykonania,
- przy powtarzających się różnicach przyjąć dla ujednoliconego odcinka najmniej korzystną grupę nośności.
Takie podejście nie oznacza, że każdą lokalną różnicę należy ignorować. Oznacza raczej konieczność wyznaczenia odcinków projektowych, dla których rozwiązanie konstrukcyjne i technologia będą możliwie ciągłe. Ostateczna decyzja powinna wynikać z dokumentacji geotechnicznej, wyników badań oraz wymagań KTKNPiP.
Najważniejsza zasada jest prosta: grupa G1–G4 wynika nie tylko z jednego wyniku CBR, lecz z łącznej oceny parametrów mechanicznych, wysadzinowości i warunków wodnych. Przy różnicach między kryteriami projektant przyjmuje grupę gorszą.
