Novi Pazar, decembar 2011.

Državni univerzitet u Novom Pazaru

Departman: Tehničke nauke

Studijski program: Građevinarstvo

Predmet: Osnove saobraćajnica

Seminarski rad

-Stabilnost kosina nasipa i useka kod saobraćajnica -

Mentor: Studenti:

Nazim Manić Armin Mehović

Dalila Trubljanin

Amel Ličina

Ilhan Kurtagić

Vahidin Brajanac

1

Sadržaj

UVODNO RAZMATRANJE

3.

DEO PRVI

4.

OPŠTA RAZMATRANJA O DONJEM STROJU SAOBRAĈAJNICA

4.

1. DONJI STROJ SAOBRAĆAJNICA 4.

1.1. Nasipi

6.

1.1.1. Materijal u nasipu 7.

1.1.2. Postupci izrade nasipa 8.

1.1.2.1. Izgradnja nasipa na dobro nosivom tlu 9.

1.1.2.2. Izgradnja nasipa na slabo nosivom i stišljivom tlu 11.

1.1.2.3. Izgradnja nasipa uz objekte 14.

1.2. Useci 16.

1.2.1. Postupci izrade useka 16.

1.2.1.1. Pripremni radovi pri izradi useka 16.

1.2.1.2. Glavni radovi pri izradi useka 18.

DEO DRUGI

19.

INTERAKCIJA SAOBRAĆAJNICE I TERENA

19.

1. STABILNOST KOSINA NASIPA I USEKA

19.

1.1. Deformacije useka 20.

1.1.1. Ispadanje ili otkidanje materijala 20.

1.1.2. Oburvavanje kosina useka 21.

1.2. Deformacija i sanacija nasipa 21.

1.2.1. Sleganje nasipa 21.

1.2.2. Zastorna korita 23.

1.2.3. Grbine 23.

1.2.4. Raspadanje nasipa 24.

2

1.2.5. Oburvavanje kosina nasipa 24.

1.2.6. Klizanje kosina nasipa 25.

1.2.7. Sleganje podloge 25.

1.2.8. Podlokavanje kosina nasipa 26.

1.3. Osiguranje donjeg stroja puta 27.

1.3.1. Humuziranje kosina i zasejavanje travom 27.

1.3.2. Zasađivanje drveća i šiblja 28.

1.3.3. Osiguranje kosina nasipa kaldrmom 29.

1.3.4. Osiguranje kosina nasipa suvim zidovima 30.

1.3.5. Osiguranje kosina nasipa betonskim pločama 31.

1.4. Raĉun stabilnosti kosina 32.

1.4.1. Metoda granične ravnoteže i pretpostavke 32.

Literatura 34.

3

UVODNO RAZMATRANJE

GraĎenje savremenih puteva zahteva efikasan način osiguranja donjeg stroja puta

koji je izložen raznim nepovoljnim uticajima: dejstvu podzemnih i površinskih voda,

temperaturnim promenama , dejstvu mraza i dr. , usled čega dolazi do znatnih deformacija

i klizanja.

Ove deformacije su naročito osetne na kosinama nasipa i useka, gde sveže

raskopani odnosno nasuti materijali dolaze u neposredan dodir sa činiocima koji izazivaju

poremečaj stabilnosti i njihovo razaranje, a samim tim dovode u pitanje bezbednost

saobračaja na putu.

U cilju izbegavanja ovih štetnih pojava vrši se utvrĎivanje-osiguranje kosina nasipa i

useka.

4

DEO PRVI

OPŠTA RAZMATRANJA O DONJEM STROJU SAOBRAĈAJNICA

1. Donji stroj saobraćajnica

Donji stroj saobracajnica cine: nasipi, useci i zaseci.

Osnovni radovi na izradi donjeg stroja saobracajnice su:

R.br. Vrsta rada Jed. mere

1. čišćenje terena, uklanjanje postojećih objekata m²

2. uklanjanje vegetacije, sečenje stabala, vaĎenje panjeva, sečenje šiblja, sortiranje spaljivanje

m²

3. Iskop humusnog ( vegetativnog ) sloja do dubine 0,3-1 m sa odvajanjem busena(15 cm)

m²

4. priprema podtla - zbijanje na projektom zahtevan stepen - stabilizacija ( mehanička, hemijska I dr. ) - zamena ( iskop do potrebne dubine I zasipanje) - profilisanje ( na strmon terenu )

m²

5. Iskop u otvorenom ( usek, zasek) - iskop bez miniranja - iskop uz povremeno miniranje - iskop uz sistematsko miniranje

m²

6. utovar I transport - na daljinu do……..km - na daljinu u intervalima od….do….

mereno u samoniklom/rastresitom stanju

m³

7. Izrada nasipa - priprema površine za nasipanje - istovar materijala - razastiranje I priprema za zbijanje( kvašenje,

sušenje) - zbijanje - održavanje ugraĎenog materijala ( polivanje I sl.) - izrada posteljice ( završni slojevi)

m² m³ m² m³ m² m³

8. Iskopi za geotehničke graĎevine donjeg stroja - iskop sa ili bez podgrade za temeljenje - održavanje temeljne jame

m³

5

9. zasip za geotehničke graĎevine donjeg stroja - dovoz materijala i istovar - razastiranje - zbijanje

m³ m³ ili m² m³

10. Izrada geotehničkih konstrukcija donjeg stroja - betonske konstrukcije - zidane konstrukcije - konstrukcije od armiranog tla - kaldrmisanje - pobusenjavanje - zatravljivanje - mlazni beton

11. Tehničko osmatranje objekata donjeg stroja i terena

Tabela 1. Osnovni radovi na izradi donjeg stroja [1]

6

1.1. Nasipi

Nasip puta:

Slika 1. – Nasip puta [1]

P - širina planuma puta P = b + B + b

B - širina kolovozne trake

b - širina bankine

1 : m - nagib kosine nasipa

1 : n - nagib terena

Podtlo ( ležišno tlo ) je pripremljeno samoniklo tlo na kome se gradi nasip, a koje

zadovoljava geomehaničke uslove.

Humus ( nenosivi sloj temeljnog tla ) je sloj zemlje koji se treba ostraniti zbog

nepogodnih fizičkih, mehaničkih ili hemijskih osobina. Ovaj materijal se koristi kod završnih

radova pri zaštiti zemljanog objekta u eksploataciji.

Posteljica je površina na završnom sloju zemljanog objekta koja svojim fizičkim i

hemijskim osobinama zadovoljava uslove posebnih tehničkih uslova, a na kojoj se gradi

gornji stroj pruge ili kolovozne konstrukcije puta.

Pod planumom donjeg stroja ne podrazumeva se samo završna raven donjeg

stroja, već završni sloj nasipa, odnosno tlo neposredno ispod kolovozne konstrukcije, kod

useka.

7

1.1.1. Materijal u nasipu

Nasip je deo trupa saobraćajnice izgraĎen od koherentnog ili nekoherentnog

materijala na pripremljenom tlu.

Nasipi se prvenstveno rade od zemljanih materijala dobijenih iskopom useka.

Ukoliko takav materijal ne zadovoljava tražene kvalitete za izradu nasipa, nedostajući

materijal nadoknaĎuje se materijalima iz pozajmišta. Upravo zbog traženih kvaliteta, mora

se posvetiti najveća pažnja pri odabiru materijala.

Nasipi takoĎe predstavljaju neizbežnu geotehničku konstrukciju donjeg stroja

saobraćajnice kojom se obezbeĎuje položaj u prostoru gornjeg stroja i dovoljna krutost

oslonaca gornjeg stroja, da bi se obezbedila trajnost u vremenu i bezbednost saobraćaja.

Prilikom izrade nasipa, prema standardu, dozvoljava se upotreba sledećih materijala:

Sitnozrnih kohezivnih materijala (d 50 < 0,06mm) koji imaju:

a) Granična tečenja odreĎena po standardu gde je w < 65% i indeks plastičnosti Ip

< 30% uz njihovo zbijanje tako da „Proctorov broj“ bude Pb < 0,02 gde je:

Pb=1/ʝd-1/ʝs=w/Sw - Proctorov broj

ʝd – jedinična težina u suvom stanju na 110°C (kN/m3),

ʝs – jedinična težina čvrstih čestica (kN/m3),

w – sadržaj vode,

Sw – stepen zasićenja,

b) minʝd > 15 kN/m3 za nasip visine manje od 3m i

minʝd > 15, kN/m3 za nasip visine veće od 3m,

c) U = d60 / d10 > 9 tj. treba izbeći upotrebu uniformnih materijala,

d) sadržaj organskih materijala treba da bude <6%,

e) [Wopt – W] < 2% i takoĎe, wopt < 25% tako da se postiže uniformna vlažnost

materijala. [1]

Krupnozrnih materijala (šljunak, lomljen kamen i sl.) za koje važe sledeći uslovi:

a) max d < 40cm za slojeve debljine 60-80cm,

b) max d < 10cm u završnom sloju planuma, posteljice debljine 15 do 20cm,

8

c) da su materijali V, VI i VII kategorije postojani na delovanje atmosferlija i da ne

menjaju čvrstoću nakon standardnog postupka naizmeničnog zamrzavanja i

odmrzavanja. [1]

1.1.2. Postupci izrade nasipa

Za izgradnju nasipa mogu se upotrebiti materijali različitih geotehničkih

karakteristika i različite osetljivosti na dejstva mehaničkih oruĎa i atmosferilija, zavisno od

vrste I ranga saobraćajnice, veličine nasipa i predviĎenih zaštitnih mera s obzirom na

klimatske I druge uslove kojim će nasip biti izložen u toku eksploatacije. Izgradnja nasipa

iznad tla ( osnove ) odgovarajuće nosivosti sprovodi se korišćenjem sitnozrnih kohezivnih

mateijala, zrnastih nekohezivnih ili delimično kohezivnih materijala, stenovitih materijala

različite granulacije i veličine maksimalnog zrna kao i veštački dobijenih materijala –

šljunka, zgura iz visokih peći, leteći pepeo iz termoelektrana i dr. kao i mešavine

navedenih materijala.

Oznake materijala prema USCS klasifikaciji [3]

PREPORUČENE VREDNOSTI

Indeks nosivosti CBR1(%) Moduo reakcije posteljice (MN/ m3)

Hidrološki uslovi Hidrološki uslovi

Povoljni Nepovoljni Povoljni Nepovoljni

GW-dobro graduirani šljunkovi 30 30 90 90

GP-slabo graduirani šljunkovi 20 20 70 70

GM-srednje graduirani šljunkovi 20 15 70 60

GC-šljunkovi sa sadržajem gline 7 5 40 30

SW-dobro graduirani peskovi 15 15 60 60

SP- slabo graduirani peskovi 10 10 50 60

SM- srednje graduirani peskovi 10 7 50 40

SC- peskovi sa sadržajem gline 5 3 30 20

ML-prašine, vrlo fini peskovi 3 2 20 15

CL-gline niske plastičnosti 5 3 30 20

Napomena: Za organska tla (OL-organske prašine,OH-organske gline) i materijale sa velikom granicom tečenja(MH,CH) mora se obaviti laboratorijsko istraživanje

Tabela 2. Uporedna analiza indeksa nosivosti CBR [1]

Tehnološki postupci korišćeni pri izgradnji nasipa, oblik i dimenzija nasipa, korišćeni

materijali i neophodne zaštitne mere zavise od karakteristika tla u osnovi nasipa. Zbog

toga se pri projektovanju i izgradnji nasipa za potrebe saobraćajnica razlikuje :

1 CBR – kalifornijski indeks nosivosti (California Bearing Ratio). Koristi se za ocenu i proračun

nosivosti tla, posteljice ili veznih slojeva.

9

- izgradnja nasipa na dobro nosivom tlu

- izgradnja nasipa na slabo nosivom i stišljivom tlu

- izgradnja nasipa uz objekte.

1.1.2.1. Izgradnja nasipa na dobro nosivom tlu

Prilikom izgradnje nasipa na dobro nosivom tlu potrebno je da se poštuju odreĎena

iskustvena pravila od kojih su najvažniji:

Pri ugraĎivanju materijala različitog kvaliteta zabranjeno je njihovo mešanje pri

istovaru (u gomilama ili u pojedinim delovima površine sloja) i mogu se ugraĎivati

odvojeno.

Stišljivije ili manje nosive materijale ugraditi u niže slojeve nasipa kako bi se pod

pritiskom gornjih slojeva i pri zbijanju postigla veća zbijenost. Bolje i lošije

materijale ugraĎivati u naizmeničnim slojevima (sendvič metoda).

Slika 2. – Izgradnja nasipa po ’’sendvič’’ postupku [1]

Zbijenost nasipa mora biti ujednačena, kako u poprečnom tako i u podužnom

smislu, a isto tako i u vertikalnom.

Ne zbijati materijale po kišnom vremenu, a naročito ako je u pitanju sitnozrni

kohezivni materijal raskvašen ili znatno vlažniji od optimalne vrednosti.

Ne ugraĎivati u nasipe smrznute materijale. Najveći prečnici zrna ili komadi

materijala koji se mogu ugraditi u nasipe zavise od debljine sloja i sposobnosti

oruĎa za zbijanje, a propisani su standardima.

10

Debljina nasipanja slojeva, koje je zbijeno, izraĎeno od sitnozrnih kohezivnih

materijala (les, prašina) je 0,2 do 0,4m, a od nevezanih materijala (pesak, šljunak)

od 0,3 do 0,7m. [1]

Izgradnja nasipa u slojevima obavlja se po celoj dužini i širini nasipa, čime se

omogućava široki front rada i ubrzava izgradnja. Istovremeno se postiže ravnomernije

sleganje slojeva i jača veza izmeĎu njih. Nasipanje se može obaviti u horizontalnim i u

nagnutim podužnim slojevima.

Pri izgradnji nasipa u horizontalnim slojevima postoje dve mogućnosti nasipanja i

dovoženja materijala:

a) istovar i nasipanje kretanjem vozila za prevoz materijala po novom, nezbijenom sloju

b) istovar i nasipanje kretanjem vozila za prevoz materijala po prethodno izgraĎenom i

zbijenom sloju.

Prvi način je pogodan jer se istovremeno obavlja i zbijanje razasrtog materijala, ali je

zato kretanje vozila otežano u odnosu na drugi način gde se vozila kreću po prethodno

zbijenom i ravnom tlu.

c) U oba slučaja nasipanje se obavlja pomeranjem u stranu.

Slika 3. – Postupci izrade nasipa u horizontalnim slojevima [1]

11

1.1.2.2. Izgradnja nasipa na slabo nosivom i stišljivom tlu

Ovaj način rada primenjuje se u slučajevima kada podtlo sadrži veliku količinu

organskih materijala uz izraženo prisustvo voda. Karakteristika slabonosivih materijala je

da se relativno lako deformišu i istiskuju pod opterećenjem. Pod slabo nosivim

(nepovoljnim) tlom podrazumeva se stišljivo (vodom zasićeno), meko podtlo, male

čvrstoće Cu = 5 ~ 10 kPa, Ms = 1 ~ 1,5 Mpa. [1]

Izbor najpogodnijeg postupka izgradnje zavisi od:

od lokaliteta (geološkog, hidrološkog, urbanog...),

od vrste i debljine stišljivih zemljanih materijala,

od visine nasipa predviĎenog za izgradnju,

od dozvoljenih deformacija gornjeg stroja i najvećih raspoloživih novčanih sredstava

predviĎenih za njegovo održavanje,

od predviĎenog roka izgradnje saobraćajnice.

Postoji nekoliko načina izgradnje nasipa na nepovoljnom tlu:

a) Uklanjanje tla iskopom do dubine 3 ~ 5m, tzv. zamena materijala zbijenim zasipom

od povoljnog tla. Zamena materijala veće debljine slabo nosivog tla je neekonomična.

Slika 4. – Zamena slabo nosivog materijala [1]

b) Izrada nasipa „rasplinutog“ profila sa bermama, uz sporo graĎenje i dugo

odležavanje. U savremenim uslovima izgradnje, kada je vreme izgradnje značajan faktor,

ovaj postupak se reĎe upotrebljava.

12

Slika 5. – Postupak izgradnje ’’rasplinutog’’ profila sa bermama [1]

c) Metoda istiskivanja slabo nosivog tla sastoji se u sledećem: preko slabo nosivog

tla, na celoj površini budućeg objekta, izvrši se nasipanje šljunkovito-peskovitog materijala.

Po izvršenom nasipanju, kroz nasuti materijal se izvrši bušenje minskih rupa do dna slabo

nosivog materijala, koje se pune minskim punjenjem. Paljenjem mina stvara se izvestan

prazan prostor, vrši se istiskivanje slabo nosivog tla prema formiranom praznom prostoru,

dok peskovito-šljunkoviti materijal, pod sopstvenom težinom, zauzima mesto istisnutog tla.

Slika 6. – Izrada nasipa u močvarnom zemljištu iskopavanjem i eksplozivom [1]

d) Istiskivanje slabo nosivog materijala kamenim nabačajem primenjuje se u slučaju

kada je u pitanju izgradnja saobraćajnica preko močvare sa debljim naslagama

sedimenata, onda se vrši predopterećenje nasipom, što dovodi do istiskivanja sedimenata.

e) U poslednje vreme, kada je faktor vreme veoma značajan za izvoĎenje

saobraćajnica, nasipi na slabo nosivom tlu se rade ubrzanom konsolidacijom, koristeći

vertikalne geo-drenaže, uz primenu vakuuma ili uz elektrosmotsko dreniranje.

13

Slika 7. – Izrada nasipa primenom geo-drenaže [1]

f) Jedan od načina savladavanja slabonosivih terena je i njihovo premošćavanje

šipovima. Pri savlaĎivanju močvara veoma je bitno poznavati vrstu stena u podlozi, vrste

sedimenata, i paleoreljef dna slabo nosivog sloja. Pri tome, koriste se razne vrste šipova:

drveni, betonski, čelični, šljunčani. Kod fundiranja u glini ili muljevitom tlu, proces sleganja

je dugotraja zbog otežanog otiskivanja vode iz pora. Ovaj proces se može ubrzati izradom

šljunčanih šipova, koji omogućavaju znatno brže oticanje vode iz zemljanog tla, i ubrzavaju

proces sleganja pod opterećenjem objekata, tako da se veliki deo sleganja obavi još u

toku samog graĎenja.

Slika 8. – Izrada nasipa na stišljivom tlu primenom šljunčanih šipova [1]

Čelični šipovi često nalaze primenu kod izgradnje trupa autoputa preko stišljivog tla

pomoću kolovozne table koja se fundira u dobro nosivo tlo. Posle pobijanja čelični špovi se

ispunjavaju betonom MB30. Sa obe strane kolovozne table postoje kosine – delovi nasipa

izgraĎeni od peska uz pomoć zaštitne betonske grede i na nju obešenih ploča, koje

14

sprečavaju sleganje nasutog peskovitog materijala. IzmeĎu terena i kolovozne ploče

ostaje prazan prostor, a objekat ipak deluje kao nasip.

g) Razvoj tehnologije, a posebno geosintetičkih materijala omogućava da se nasipi

na slabo nosivom tlu mogu graditi brže i ekonomičnije primenom geotekstilnih mreža i

traka.

Slika 9. – Izgradnja nasipa primenom geotekstilne armature [1]

1.1.2.3. Izgradnja nasipa uz objekte

Veštački objekti u trupu saobraćajnice-nasipa ili useku (mostovi, propusti, zidovi i dr.)

prekidaju kontinuitet i stvaraju zonu drugačije nosivosti, jer nasip u toku vremena se sleže

zbog nedovoljne zbijenosti, zbog sleganja tla u osnovi ili zbog ne preduzimanja

odgovarajućih tehničkih mera pri izgradnji objekta, tako da se na prelazu sa nasipa na

objekat i obratno stvara neka vrsta skoka – stepenik. Tehničke mere koje se preduzimaju

radi sprečavanja navedene štetne pojave jesu:

korišćenje dobrog materijala za ispunu iza objekata ili potpornog zida i tehnički

ispravan način njegovog ugraĎivanja,

ispravno odvoĎenje vode iz posteljice i iza objekta,

primena prelaznih ploča i sličnih konstrukcija.

15

Slika 10. – Izgradnja nasipa uz stub mosta [1]

Materijal za ispunu treba da je čist, neplastičan i bez organskih sastojaka,

odgovarajućeg granulometrijskog sastava (šljunak, drobina i sl.), vodonepropustljiv,

postojan na dejstvo mraza i vode, da se dobro ugraĎuje i lako zbija, a poželjno je i da

poseduje veliki ugao unutrašnjeg trenja – da bi se smanjio pritisak na zidove i stubove

(naročito značajno za potporne zidove i kejske zidove). Ako u blizini gradilišta nema

odgovarajućeg kamenog materijala mogu se primeniti i kohezivni materijali uz pažljivo

ugraĎivanje i zbijanje u tanjim slojevima, uz primenu horizontalnih izolacionih slojeva pri

vrhu i usecanje stepena na kosini. [2]

16

1.2. Useci

Usek predstavlja deo trupa saobraćajnice koji se formira iskopom postojećeg

terena, odnosno njegovim usecanjem.

Usek puta:

Slika 11. – Usek puta [1]

gde je: 1 : n – nagib terena ; 1: m – nagib kosine useka

h – visina useka ; P - širina podtla P = B + 2 r + 2 b’

B – širina kolovoza ; r – širina rigola

b’ – širina berme

1.2.1. Postupci izrade useka

Kod izvodjenja zemljanih radova,svi radovi se mogu svrstati u tri osnovne grupe I to:

1. pripremni radovi

2. glavni radovi

3. završni radovi

1.2.1.1. Pripremni radovi za izradu useka

Pre početka radova na odredjenom useku,neophodno je izvršiti proveru obeležene

osovine saobraćajnice sa svim ostalim merama. Nakon izvršene kontrole vrši se

obeležavanje poprečnih profila sa njihovim osiguranjima.

17

Pod iskolčavanjem se podrazumevaju svi geodetski radovi u vezi sa prenošenjem

podataka iz projekta na teren. Izvodjač preuzima iskolčenu trasu,poligonske tačke i

visinske tačke (reperi)na terenu. Od dana preuzimanja iskolčene trase, izvodjač vrši

osiguranje poligonskih tačaka,kao I svih tačaka iskolčenja koje se mogu uništiti pri

gradjenju. Izvodjač obnavlja iskolčavanje po završetku izrade planuma donjeg stroja,a pre

polaganja zastora. Radi izrade kosina useka postavljaju se veštački profili predvidjeni

projektom na razmaku od 50m.

Pri mehanizovanom izvodjenju zemljanih radova,veštački profile se ne postavljaju na

malom razmaku. Kod ovako pripremljenog useka treba sa obuhvaćene površine iskopati I

ukloniti sav humusni material,žbunje,drveće… Pod sečom se podrazumeva :seča stabla

sa kresanjem grana i struganjem debala na propisanu dužinu.

Na površinama predvidjenim za izradu puta moraju se odstraniti panjevi I korenje po

dubini od 50cm.Isto tako moraju se poseći stable koja su izvan površine izgradnje puta,a

svojim granama ulaze u slobodan profil puta.

Čišćenje terena obuhvata: otkop i demontiranje saobraćajnih znakova, rušenje

zidova, otklanjanje ivičnjaka, rušenje ograda…

Iskop humusa u odgovarajućoj debljini vrši se obično mašinama grupe dozera.U

izuzetnim slučajevima , iskop se može vršiti i ručno. Sloj humusa, ukoliko se uklanja

dozerima, vrši se guranjem na levu ili desnu stranu useka, jer taj isti material u završnim

radovima koristiće se za zaštitu kosina useka.

Pre otvaranja glavnih radova na useku neophodno je regulisati kretanje površinskih

voda.Odvodjenje tih voda vrši se zaštitnim jarkovima.Oni se uglavnom planiraju na

usecima koji su od koherentnog materijala.Ako su u pitanju stenski useci,isti nisu

potrebni.Problem atmosferskih voda koje padaju direktno na usek prisutan je skoro tokom

cele izgradnje useka.

Pre otpočinjanja radova potrebno je odrediti granicu na useku odakle se material vozi

u susedne nasipe,kao I nulte profile od kojih počinju nasipi.

18

1.2.1.2. Glavni radovi pri izradi useka

Način izrade useka zavisi prvenstveno od uslova koji sun a terenu, kao i od

mehanizacije sa kojom se raspolaže. Treba voditi i računa o koštanju radova.

Otkopavanje humusnog tla vrši se u sloju debljine predvidjene projektom,a najviše u

sloju debljine od 40cm,I to sa svih površina gde je to potrebno radi pripreme prirodnog

terena.Humusno tlo se otkriva sa površina na trasi puta,kao I sa površina predvidjenih za

pozajmišta za izvršenje zemljanih radova. Sav iskopani material se deponuje uz trasu

izvan projektovanog trupa puta,tako da kasnije njegova upotreba I pristup do njega budu

neometani. Indifikacija humusnog tla odredjuje se geotehničkim elaboratom. Posle

uklanjanja humusnog tla sa vodonepropusnih površina treba odmah izvršiti nasip najmanje

20cm iznad terena. Zemljana tla mogu se direktno kopati mehaničkim

sredstvima(bager,buldožer,skreperom).Nagib radnih kosina pri iskopu kreće se u

granicama od 1:1 za nevezana krupnozrna tla,odnosno 1:3 za sitnozrna

vezana,koherentna tla. [1]

U radove iskopavanja uključuju se iskopi useka,zaseka,korekcije vodotoka,devizacije

puteva.

Svi iskopi se mogu izvršiti prema profilima datim kotama I nagibima propisanim

projektom.Grubi iskopi u zemljanom tlu moraju se izvršiti na 20 do 30cm iznad

projektovane kote planuma donjeg stroja.Iskopavanja u zemljanom tlu obavljaju se

upotrebom mehanizacije,dok se ručni rad svodi na minimum. U toku rada na iskopavanju

moraju se na svim promenama tla uzeti odgovarajući uzroci za ispitivanje upotrebljivosti za

predvidjenu namenu.Ukoliko iskopani materijal ispunjava zahteve za izgradu gornjeg

stroja(kolovozne konstrukcije),on se tamo I koristi.[1]

Izrada useka može se vršiti na sledeće načine I to:

-Izrada useka u podužnim horizontalnim slojevima u punoj širini

-Izrada useka u punom profile sa čela

-Izrada useka u terasama

-Izrada useka sa strane

-Izrada useka u kamenitom tlu

19

DEO DRUGI

INTERAKCIJA SAOBRAĆAJNICE I TERENA

1. Stabilnost kosina nasipa i useka

Nagib kosina je funkcija stabilnosti,zaštite od erozije,načina izvodjenja i održavanja.

Zaštita kosina od erozije obavlja se na sledeći način:

-I,II,III kategorija humus,busen;

-IV kategorija biotorkret;

-V kategorija prskani beton,beton;

-VI kategorija sidrenje,putarske mreže.

Dubina useka (m)

GN200 Vp(km/s) F'vršno(°) <3 3-6 6-9 9-12

I <0.2 10-15 1:2 1:3 1:4 1:5

II 0.2-0.5 15-35 1:1.75 1:2 1:3 1:4

III 0.5-1.0 35-40 1:1.5 1:2 1:2.5 1:3

IV 1.0-2.0 40-50 1:1 1:1.5 1:1.75 1:2

V 2.0-3.0 50-60 1:0.5 1:0.75 1:1 1:1

VI >3.0 >60 1:0.2 1:0.2 1:0.2 1:0.2

Tabela 1. Zavisnost nagiba kosine useka od vrste materijala i dubine useka [1]

Zavisno od nagiba kosina,zaštita od erozije se vrši na sledeći način:

zatravljen humus,biotorkret i busen na nagibu 1:1.5 do 1:2 usled održavanja;

kamena obloga,betonski blokovi,ploče i torketna nagibu 1:1 i strmijem;

zaštitna mreža na kosinama koje su podložne degradaciji u materijalu V,VI i VII

kategorije. [1]

Dreniranje kosina obavlja se na sledeći način:

-I,II,III kategorija rovovska drenaža,geodrenovi;

-IV kategorija rovovska drenaža,drenažne bušotine;

-V I VI kategorija drenažne bušotine.

20

Kosine u lesu je potrebno totalno zaštititi od vode ili zameniti tlo, dok se kod

ekspanzivnog tla obavlja zaštita od vode i zamena tla.

1.1. Deformacija useka

Oblik deformacije useka prvenstveno će zavisiti od uzroka koji je predodredjen

geološkim sklopom terena uz skoro obavezno prisustvo bilo površinskih bilo podzemnih

voda,koje u suštini I diktiraju stepen unutrašnjeg otpora deformacijama.

1.1.1. Ispadanje ili otkidanje materijala

Ova vrsta deformacija javlja se kod kosina koje su formirane u slabim-

poluraspadnutim stenskim masama.

Slika 1. – Ispadanje i otkidanje materijala kosina useka [1]

Pod uticajem atmosferilija,slabiji stenski slojevi ispadaju I oburvavaju se.Čvršći

slojevi ostaju još neko vreme stabilni,dok se I ta ravnoteža ne poremeti zbog povećanja

napona zatezanja u stabilnim slojevima.

Sanacione mere kod ovog tipa deformacija sastoje se od sprečavanja otkidanja

materijala iz labilnih slojeva.To se postiže izgradnjom obložnih zidova,bilo po celoj kosini,ili

na ugroženim delovima.Ukoliko bi došlo do potrebe prihvatanja bočnih sila moraju se

primeniti potporni zidovi. Mogu se primeniti I mlazni betoni sa ankerima I mrežama.

21

1.1.2. Oburvavanje kosina useka

Deformacija ovog tipa javlja se kod dubokih useka gde su nagibi kosina veliki.Takve

padine su sastavljene od trošnih stena,čiji je product raspadanje glina.Pod uticajem

atmosferskog taloga ove kosine primaju veliku količinu vode.Pri prijemu vode,takve

kosine,gube stabilnost i oburvavaju se.Za stabilizaciju takvih kosina u principu primenjuje

se smanjenje nagiba kosina useka.Ovakva stabilizacija radi se kada dolazi do veoma

brzog procesa raspadanja materijala u kosini useka.Za ublažavanje kosina koriste se I

potporni zidovi.

Slika 2. – Površinsko oburvavanje useka u naslagama fliša [4]

1.2. Deformacija i sanacija nasipa

Pored navedenih uslova, veoma važnu ulogu imaju i mere na zaštiti nasipa.Ukoliko

nisu svi uslovi za kvalitetnu izradu nasipa ispunjeni, onda se javljaju deformacije nasipa.

1.2.1. Sleganje nasipa

Ova deformacija se javlja kao posledica nedovolje zbijenosti materijala koji se

ugradjuje u nasip. Pod uticajem spoljašnjih sila I težine samog nasipa vrši se naknadna

konsolidacija materijala.Ukoliko se sleganje pojedinih slojeva vrši neravnomerno javljaju se

pukotine(poprečne I podužne),što za posledicu ima neometan prodor vode u telo nasipa.

22

Takve vode koje se nadju u nasipu negativno utiču na stabilnost samog nasipa kroz

smanjenje veličina faktora stabilnosti.

Sanacionu meru u ovom slučaju predstavlja dodatno sabijanje nasipa čime se

postiže zatvaranje pukotine.Da bi se nasip doveo u ispravno stanje,mora se uraditi I

završni sloj kojim se nasip dovodi na projektovanu kotu.

Ukupno sleganje:

-trenutno sleganje st

-konsolidacijsko sleganje sk

-sekundarno konsolidacijsko sleganje ss

su=s

t+s

k+s

s

Tipovi sleganja:

- jednoliko sleganje

- diferencijalno (nejednoliko) sleganje:

- naginjanje

- savijanje

- sleganje zemljanih graĎevina usled procesa konsolidacije [4]

Slika 3. - Sleganje nasipa usled sleganja podloge i sleganja nasipa [4]

23

1.2.2. Zastorna korita

Zastorna korita su udubljenja koja se obrazuju ispod pragova u planumu

zemljanog trupa.

Slika 4. – Udubljenja u planumu zemljanog trupa [1]

Glavni uzrok za ovu pojavu je nedovoljna debljina zastora i loše odradjen završni

sloj nasipa. Loša sabijenost, kao i loš kvalitet materijala od koga je izgradjen nasip uz

prisustvo vode pogoršavaju stanje otpornosti gornjih slojeva nasipa, što za posledicu ima

formiranje ovih deformacija.

Glavne mere sprečavanja ovih deformacija su pravilno dimenzionisanje debljine

zastora i kvalitetno sabijanje slojeva nasipa uz primenu odgovarajućih materijala. [1]

1.2.3. Grbine

Ovaj vid deformacija je uslovljen pojavom mržnjenja materijala u nasipu od

koherentnog materijala.Kod pojave ovih deformacija mora se sprovesti dobro odvodjenje

površinskih voda.To se postiže produbljavanjem odvodnih jarkova.

Vrlo važnu ulogu pri pojavi mržnjenja ima nivo podzemnih voda.Ukoliko je nivo

podzemne vode viši to su kapilarna penjanja veća.Sigurno je da granulometrijski sastav

materijala u direktnoj vezi sa migracijom vode prema površini smrzavanja.Sprečavanje

penjanja podzemnih voda u zoni mržnjenja ispod planuma,otklanjanje dejstva mraza

postiže se odgovarajućim zamenama materijala koji nisu osetljivi na dejstvo mraza. [1]

24

1.2.4. Raspadanje nasipa

Ova pojava se manifestuje kroz naglo neravnomerno sleganje pri čemu se nasip

rasplinjava,a kosina menja nagib.

Glavni uzrok ovakvih pojava je nestručno gradjenje nasipa uz primenu materijala

lošeg kvaliteta.U ovaj tip materijala se pored navedenog mogu svrstati I kvalitetni

materijali,ali koji su u lošem stanju(raskvašeni,smrznuti). [1]

Slika 5. – Raspadanje nasipa i rasplinjavanje [1]

Za sprečavanje ovih pojava može se primeniti jedina mera a to je kvalitetno

gradjenje nasipa.

1.2.5. Oburvavanje kosina nasipa

Deformacija ovog tipa se manifestuje kroz odvajanje pojedinih delova zemljanog

trupa.Ova pojava je posledica zastornih korita,jer se u završnom sloju koncentriše voda u

udubljenjima koja nadalje pokvašava celu zonu nasipa koji se oburvava.

Slika 6. – Oburvavanje kosina nasipa [1]

Osim ovog uzroka ista pojava se može manifestovati kroz nekorektno projektovanje

kosina nasipa.Takodje,oburvavanje celog nasipa može se javiti I kao posledica

slabonosive podloge. [1]

25

1.2.6. Klizanje kosina nasipa

Ova pojava spade u najteže obike deformacija nasipa.Klizanje se razlikuje od

oburvavanja,što su u ovom slučaju obuhvaćene veće količine ili delovi nasipa.U ovom

slučaju,paralelno sa osovinom nasipa klize delovi nasipa koji su u početku jedna celina

podložna daljem raspadanju.

Klizanje nasipa,kao deformacija se javlja na nasipima koji su izgradjeni na

nagnutom terenu.

Slika 7. – Klizanje kosina nasipa [1]

Kod ovakvih nasipa nisu izvedene sve mere zaštite od površinskih voda.U tom

slučaju za sprečavanje ovih pojava obavezno se moraju predvideti zaštitni jarkovi I

zasecanje postojećeg-samoniklog terena.Na terenu nagiba 20° moraju se nasipi polagati

na stepenaste zaseke širine 1-1.5m,usečene u teren na kojem se nasip gradi.Bočne

površine stepenastih zaseka treba izvesti u nagibu 2%.Kod nagiba terena većeg od

30°,stepenaste zaseke raditi bez medjuprostora,dok kod nagiba od 20° do 30° ostavljati

medjuprostore od 1.00m.Poprečni pad stepenastih zaseka u koherentnom materijalu treba

izvesti u nagibu od 3%.Kod jako nagnutih terena 1:n=1:3(2.5),obavezno predvideti

potporne zidove I stepenaste zaseke. [1]

1.2.7. Sleganje podloge

Kod slabonosivog podtla,ukoliko se grade visoki nasipi,dolazi do preoptrećenja

podtla I njegovog proloma.Ovi prolomi se održavaju na ceo nasip I mogu ga dovesti do

neupotrebljivosti.Kosine nasipa se pri tome deformišu.

Sanacione mere se sastoje u predhodnom ojačavanju podtla da isto može da primi

opterećenje od težine nasipa.

26

Slika 8. – Sleganje podloge i deformisanje kosina [1]

1.2.8. Podlokavanje kosina nasipa

Ova pojava je vezana za loše uredjene drenažne jarkove.Kod koncentracije

površinskih voda ili pak kod promene maticereka dolazi do podlokavanja.Odnošenje

nožičnog materijala menja kosine nasipa de su nagibi veći od dozvoljenih I zbog toga

postaju nestabilni.Sredstva zaštite u ovom slučaju ogledaju se kroz kanalisanje

površinskih voda,a kod rečnih tokova kaldrmisanje,popleti,fašine I sl.

Sve navedene deformacije su uslovljene prisustvom podzemnih I površinskih

voda.Kod izrade nasipa mora se voditi računa o njihovom kanalisanju I efikasnom

odvodnjavanju.Prisustvo vode u nasipima je naročito nepovoljno kod primene koherentnih

materijala,jer u tom slučaju izrazito se smanjuju parametric stabilnosti kroz smanjenje

kohezije I ugla unutrašnjeg trenja.

Slika 9. – Mere zaštite nasipa od podlokavanja [1]

1. popleti; b) fašinske tonjače; c) kaldrmisanje

27

1.3. Osiguranje donjeg stroja puta

U cilju izbegavanja štetnih pojava na donjem stroju puta , vrši se utvrĎivanje i

osiguranje kosina nasipa i useka na više načina:

vegetacijom,

kamenim kaldrmama,

suvim zidovima,

betonskim pločama i dr.

1.3.1. Humuziranje kosina i zasejavanje travom

Ovaj način osiguranja treba smatrati kao obavezan, jer normalno je da se preko

svake kosine nasipa i useka slivaju manje ili veće količine atmosferske vode. Postupak se

sastoji u nanošenju humusa na kosine i u zasejavanju semena raznih trava. ( nagib ne

manji od 1:1,5). [6]

Kosine treba prethodno izbrazbati, paralelno sa osovinom puta na odstojanju 1,0 do

1,5 m. Dubine i širine brazde su od 10 do 20 cm,a debljina sloja humusa od 10 do 15 cm.

Humus treba kvasiti prskanjem a po potrebi i prskanje sredstvima za biološko uništavanje

korova. Umesto humuziranja i bankina one se mogu učvrstiti busenom debljine 5 do 7

cm.[6]

Slika 10a. – Osiguranje kosina nasipa humuziranjem i zasejavanjem travom [6]

28

Slika 10b. – Osiguranje kosina nasipa humuziranjem i zasejavanjem travom [4]

Zasejavanjem travom preko humusa, odnosno odgovarajućom vrstom semena,

treba raditi pri povoljnom vremenu posle kiše, sa prethodno posipanjem kosina veštačkim

Ďubrivom.

1.3.2. Zasađivanje drveća i šiblja

Osiguranje zasadom drveća i šiblja primenjuje se za kosine useka koje su sklone

klizanju, a za kosine nasipa kada je potrebno jače utvrĎivanje zbog dejstva velikih voda sa

manjim brzinama.

Slika 11.- Osiguranje kosina zasadom drveća u redoviima u šahmatskom rasporedu [6]

Za zasaĎivanje drvećem koriste se bagrem, vrba, braza, dok su sadnice šiblja

najčešće vrba. Vrbove sadnice treba da su sveže, oštro otsečene i sočne, a saĎenje se

vrši gvozdenom sadiljkom kojom se izbuše rupe dubine oko 30 cm. U rupe se stavljaju

sadnice i oko njih se nabija zemlja. Na 1 m kvadratni treba zasaditi 6 do 9 sadnica. Dok

29

zasadu drveća vršimo u redovima i šematski na rastojanju 0,5 do 1,0 m vodeći računa o

obezbeĎenju vidljivosti. [6]

1.3.3. Osiguranje kosina nasipa kaldrmom

Ova vrsta osiguranja radi se na vodoplavnim terenima koje plavi samo velika voda

bez razornog dejstva. Nožica nasipa mora biti ukopana u stabilno zemljište, da bi se

sprečilo sleganje kaldrme.

Slika 12. – Osiguranje kosina naspia kaldrmom oslonjenom na kamenom nasipu, kada kosine nisu

izložene dejstvu male vode [6]

Kaldrma može biti slaba ili jaka, što zavisi od brzine vode. Kaldrma se uvek polaže

preko sloja peskovito-šljunkovitog materijala ili od kamenih otpadaka. Na sastavcima i licu

kamen se obraĎuje čekićem i špicom, a po završenom kaldrmisanju vrši se nabijanje

ručnim nabijačem.

Slika 13. – Osiguranje kosine nasipa kaldrmom oslonjenom na nožicu od lomljenog kamena u cementnom

malteru [6]

30

Ako je ispod nasipa slabo nosivo tlo na većoj dubini i ako pri kopanju temelja stope

nožice nastupe teškoće oko crpljenja vode, onda se nožica fundira na šipovima gde se oni

pobijaju do nosivog tla ili se računaju na trenje.

Slika 14. – Osiguranje kosina nasipa kaldrmom oslonjenom na zid – nožicu od betona sa fundiranjem na

šipovima [6]

1.3.4. Osiguranje kosina nasipa suvim zidom

Ovo osiguranje dolazi u obzir za visoke nasipe u području velikih rečnih tokova.

Suvi zidovi se oslanjaju na kameni nabačaj ili kamenu naslagu, a rade se po uslovima za

zidanje kamenom u suvo. Kamen treba da je postojan, čvrst, što krupniji i približno istih

dimenzija. Suvi zidovi se ne rade do krune nasipa ,već samo 0,5 m iznad kote velike vode.

Nagibi zida na spoljnoj strani moraju biti po projektu, a na unutrašnjoj strani su nešto

strmiji. [6]

31

Slika 15. – Težak tip osiguranja kosina nasipa suvim zidom oslonjenim na kameni nabačaj [6]

1.3.5. Osiguranje kosina nasipa betonskim pločama

Ova vrsta osiguranja radi se na kosinama nasipa koji nisu izloženi dejstvu male

vode. Betonske ploče MB 110 su dimenzija 35 x 35 cm i debljine 18 do 20 cm, a polažu se

na sloj peskovito-šljunkovitog materijala debljine 15 do 30 cm.

Ploče se oslanjaju na nožicu od betona, a polažu se u paralelnim redovima ili

dijagonalno pod uglom 45 stepeni, što je znatno bolje. Sastavci se ne ispunjavaju, tj.

ostaju otvoreni. [6]

Slika 16. – Osiguranje kosina nasipa betonskim pločama, kada kosine nisu izložene dejstvu male vode [6]

32

1.4. Raĉun stabilnosti kosina

Metode računa stabilnosti:

- metoda granične ravnoteže (tlo idealno kruto plastično)

- metoda teorije plastičnosti

- metoda konačnih elemenata (MKE), metoda konačnih razlika, ...

1.4.1. Metoda granične ravnoteže i pretpostavke

Metodom granične ravnoteže analizira se stabilnost zamišljenog ili stvarnog

kliznog tela koje je u kontaktu s okolnim tlom preko klizne površine.

Klizno se telo razdijeli na niz od vertikalnih lamela.Sastav je takvih lamela, bez

uvoĎenja pretpostavki o njihovoj krutosti, statički neodreĎen. Analizom uslova ravnoteže

sila koje deluju na svaku od lamela te uvoĎenjem pretpostavki radi uklanjanja statičke

neodreĎenosti sastava, utvrĎuje se veličina smicajnog i normalnog naprezanja na

kliznoj površinii u dnu svake lamele.

Pretpostavke koje se u metodu unose radi uklanjanja statičke neodreĎenosti ne

odnose se na krutost tla pa su stoga više ili manje proizvoljne. Kako su se u praksi

pokazale relativno uspješnima, zanemarena krutost tla čini se prihvatljivom. [4]

Slika 17. - Klizno tijelo podijeljeno u vertikalne lamele za primjenu metode granične ravnoteže [4]

Stepen stabilnosti u metodama granične ravnoteže se utvrĎuje uporeĎivanjem

smicajne čvrstoće i smicajnog naprezanja duž klizne površine. Za meru stepena

stabilnosti uobičajeno se uvodi pojam faktora sigurnosti F, koji se definiše kao

33

odnos smicajne čvrstoće τf i smicajnog naprezanja τ.[4]

[4]

Dakle , postoje sledeći slučajevi:

F>1 stabilno stanje , nije došlo do loma

F=1 nestabilno stanje , došlo je do loma

0≤F<1 neravnotežno stanje [4]

34

Literatura

1. Anagnosti P. ; Lukić D. : Geotehnika saobraćajnica. Izdavač

Građevinski fakultet Subotica, Beograd 2010.

2. Joksić Z. : Donji stroj saobraćajnica. Naučna knjiga, Beograd 1984.

3. Maksimović M. : Mehanika tla, AMG knjiga, Beograd 2008.

4. Manić N. : Osnove saobraćajnica, pisana predavanja, Građevinarstvo

DUNP-a, Novi Pazar 2011.

5. Najdanović, N. : Mehanika tla. Izdavačko preduzeće Građevinska

knjiga, Beograd, 1967.

6. Zrnić P. :Tehničar – Građevinski priručnik 4. Izdavačko preduzeće

Građevinska knjiga, Beograd 1978.