Influenta terenului de fundare asupra defectiunilor si degradarilor drumurilor din zona de campie a Banatului. Studii de caz

In prima parte a articolului sunt prezentate, in mod sintetic, unele aspecte specifice de ordin geomorfologic, geologic si geotehnic ale zonei de campie a Banatului. Aspectele geotehnice sunt evidentiate si prin unele valori ale caracteristicilor geotehnice ale pamanturilor argiloase si argilos-prafoase, cu potential ridicat de umflare-contractie, precum si prin corelarea acestora cu compozitia mineralogica. In continuare, in studiul pe care il prezentam, se analizeaza in detaliu, inclusiv prin investigatiile geotehnice efectuate, legatura de cauzalitate si interdependenta intre comportarea necorespunzatoare a terenului de fundare si agravarea defectiunilor si degradarilor de pe unele sectoare ale DN 57, intre Oravita si Moravita.

In afara de solutiile tehnice recomandate pentru remedierea degradarilor aferente studiilor de caz analizate, in finalul lucrarii prezentam unele concluzii si recomandari utile activitatii de construire si reabi­litare a drumurilor din zona de campie a Banatului, in special sub aspect geotehnic.

ASPECTE GEOLOGICO-TEHNICE SI GEOTEHNICE CARACTERISTICE ZONEI

Zona de campie a Banatului pre­zinta, sub aspect geologico-tehnic si geotehnic, unele particularitati specifice, datorate atat conditiilor geomorfologice si geologice cat si regimului climateric si pluviometric [1].

Necu­noasterea sau neluarea in considerare, la proiectarea si executarea diverselor constructii, a acestor particularitati specifice poate influenta defavorabil comportarea, in timp, a constructiilor respective.

Stratificatia terenului din zona de campie a Banatului, pe adancimea care intereseaza in activitatea de proiectare si executie a construc­tiilor, este de tip aluvionar si cu dife­rentieri destul de accentuate de la o unitate morfologica la alta. Astfel, in Campia Timisului, in luncile raurilor Timis si Bega, precum si in zonele de divagare a acestora, stra­tificatia terenului are, in general, la suprafata, o crusta slab coeziva (praf, praf nisipos, praf argilos), sub care se gasesc straturi nisipoase de diverse granulozitati, inclusiv cu rar pietris.

In zonele limitrofe luncilor celor doua rauri, in stratificatia terenului predomina pamanturile argiloase si prafoase cu plasticitate ridicata, fara a lipsi complet si unele incluziuni nisipoase.

Pe portiuni destul de extinse ale zonei de campie a Banatului, paman­turile argiloase prezente in stratificatia terenului au potential de activitate destul de ridicat [2], dupa cum rezulta si din datele prezentate in tabelele 1 si 2.

Existenta, in Campia Timisului, a numeroase brate de rauri moarte, lacuri si balti, colmatate natural sau artificial, asociate unor conditii reduse de drenare gravitationala a apei, face ca, in unele locuri, in stra­tificatia terenului sa apara si pamanturi prafos-nisipoase sau prafos-argiloase, cu aspect malos si cu sensibilitate ridicata la inghet.

In Campia Vingai stratificatia terenului este relativ uniforma, sub stratul vegetal fiind prezent un pachet de pamanturi argilos-prafoase, de natura loessoida pana la adancime de 3…4 m.

Plasticitatea pamanturilor argi­loase, atat din Campia Vingai cat si din Campia Timisului, este mare si foarte mare, fiind mai mare decat cea care ar corespunde, in mod normal, granulozitatii (continutului de fractiune argiloasa).

Corelarea plasticitatii acestor pamanturi argiloase si argilos-prafoase cu rezultatele unor analize chimico-mineralogice efectuate prin difractometrie permite sa se concluzioneze ca, in afara de fractiunea argiloasa, la sporirea plasticitatii contribuie si continutul ridicat de smectit (montmorillonit) prezent in compozitia mineralogica a acestor pamanturi.

Relatia directa intre plasticitate si continutul de smectit este confirmata si de datele prezentate in tabelul 3.

Stratificatia terenului in Campia Barzavei este relativ asemanatoare cu cea din Campia Timisului, predominand pamanturile prafos-argi­loase si prafos-nisipoase.

In Campia Arancai, de pilda, care apartine tot treptei joase, stratificatia terenului se caracterizeaza printr-o mare neuniformitate. Sub stratul de pamant vegetal poate sa apara fie un pachet argilos-prafos, extins in adancime pana in jur de 4…6 m, fie un complex de pamanturi nisipoase. In jurul adancimii de 10 m, sunt prezente, de regula, straturi de argila. Nivelul apei subterane este relativ ridicat si in aceasta campie, pe alocuri avand caracter usor ascensional.

STUDII DE CAZ PRIVIND INFLUENTA COMPORTARII NECORESPUNZATOARE A TERENULUI DE FUNDARE ASUPRA AGRAVARII DEGRADARILOR UNOR DRUMURI

Unul dintre principalii indicatori ai starii tehnice a drumurilor este gradul lor de degradare, a carui evaluare se bazeaza pe identificarea si cuantificarea diverselor tipuri de defectiuni si degradari, care afecteaza negativ conditiile de circulatie.

Cauzele defectiunilor si degrada­rilor drumurilor sunt multiple si variate, printre ele inscriindu-se de multe ori si comportarea necores­punzatoare a terenului natural de fundare sau a materialului din corpul terasamentului in rambleu.

Practica a confirmat ca, in gene­ral, intre procesul de agravare in timp a defectiunilor si comportarea necorespunzatoare a terenului de fundare exista o relatie de potentare reciproca, fiecare dintre cele doua procese influentandu-l negativ pe celalalt [3].

Este evident ca exista o serie de defectiuni si degradari ale drumurilor, ale caror cauze pot sa nu includa initial influenta comportarii terenului natural de fundare sau a umpluturii din care este alcatuit patul drumului. Tot atat de adevarat este, insa, si faptul ca multe dintre aceste defectiuni si degradari aparute pot determina comportarea necorespunzatoare a terenului din patul drumului, care, la randul ei, poate agrava aceste degradari sau poate constitui cauza principala a producerii altor defectiuni si degradari.

Spre confirmarea ideilor subli­niate mai sus, in cele ce urmeaza prezentam unele studii de caz pri­vind influenta terenului de fundare asupra producerii si agravarii degra­darilor pe unele sectoare ale dru­mului national DN 57, care, intre Oravita si Moravita, strabate partea sud-vestica a Campiei Barzavei [3].

Un prim sector de pe DN 57, luat in studiu, este situat intre km 153+000 si km 158+000. Pe acest sector au aparut numeroase defec­tiuni si degradari ale partii carosa­bile, mai ales sub forma de crapaturi longitudinale (fig. 1), atat in zonele marginale cat si in apropierea axei drumului, precum si tasari locale pronuntate si fagase.

Pentru a stabili rolul pe care terenul de fundare l-a avut in producerea si agravarea degradarilor mentionate, pe sectorul respectiv au fost efectuate investigatii geotehnice care au constat in sondaje deschise, foraje si penetrari dinamice cu con.

Sondajele deschise efectuate in structura rutiera au evidentiat, in general, urmatoarea alcatuire a acesteia:

• mixtura asfaltica in 2…3 straturi, cu o grosime totala de 20…40 cm;
• piatra sparta si balast in gro­sime totala de 35…45 cm.

Pe adancimea investigata, forajele au evidentiat o stratificatie relativ uniforma pe toata lungimea sectorului analizat, alcatuita din pamant argilos. Cu mici exceptii, sub structura rutiera se gaseste un strat de argila cu plasticitate foarte mare (Ip > 40 %) si consistenta relativ ridicata (Ic > 0,70).

Incercarile de penetrare dinamica cu con au evidentiat, de asemenea, o rezistenta si stare de consolidare medie spre buna a stratului de argila de sub structura rutiera. Totusi, in urma prelucrarii rezultatelor incercarilor de penetrare dinamica cu con, s-a constatat si prezenta unor valori mai ridicate ale porozitatii (n » 50 %) si mai reduse ale modulului de deformatie liniara (E = 70…80 daN/cm2) pentru acest strat argilos, care, in mod sigur, au contribuit la produ­ce­rea si agravarea, in unele locuri de pe traseul analizat, a unor degradari de tipul crapaturilor, tasarilor si fagaselor.

Pe probele de argila prelevate din forajele executate pe acest sector au fost determinate si unele carac­teristici geotehnice specifice pamanturilor cu umflari si contractii mari (PCUM), in vederea aprecierii potentialului de activitate a pachetului de pamanturi argiloase de sub structura rutiera (tabelul 4).

Dupa cum rezulta din datele prezentate in tabelul 4, potentialul de activitate al stratului de argila de sub structura rutiera este ridicat. Coreland acest potential de activitate ridicat cu preponderenta degradarilor sub forma de crapaturi longitudinale, se poate concluziona ca, la variatii pluviometrice si termice mari, asa cum au fost spre exemplu in anul 2000, caracterul activ si foarte activ al argilei din patul drumului a constituit una dintre cauzele principale ale producerii si dezvoltarii degradarilor pe sectorul de drum investigat [3].

La intensificarea actiunii defavo­rabile a terenului de fundare asupra degradarii drumului a contribuit si faptul ca, din cauza conditiilor morfologice locale, pe unele portiuni nivelul terenului din imediata vecinatate a acostamentelor are cota mai ridicata decat acestea, astfel incat nu exista posibilitatea evacuarii gravitationale a apei, in sens transversal, de pe partea carosabila. Mai mult decat atat, inexistenta pe unele portiuni a sistemelor de colectare si evacuare a apei de pe partea caro­sabila si din zona drumului, respectiv functionarea defectoasa a acestora acolo unde exista, au accentuat manifestarea activitatii pamantului argilos din patul drumului, intensificand agravarea degradarilor.

Fara a neglija si aportul altor cauze la producerea si dezvoltarea degradarilor pe sectorul de drum analizat, totusi, avand in vedere aspectele prezentate, s-a apreciat ca la reabilitare se impune ridicarea cotei partii carosabile, creandu-se, astfel, posibilitatea realizarii unor sisteme eficiente de colectare si evacuare a apei de pe partea caro­sabila si din zona drumului.

Solutia de ridicare a cotei partii carosabile pe acest sector, unde, in cea mai mare parte, drumul este la nivel, are si avantajul diminuarii efectului negativ al potentialului de activitate ridicat al terenului din patul drumului, prin marirea distantei dintre stratul de argila activa de sub structura rutiera si partea superioara a acesteia din urma. De asemenea, marind distanta dintre nivelul partii carosabile si pamantul argilos din patul drumului, care este si sensibil la inghet, se elimina si efectul defavorabil al inghet-dezghetului.

Al doilea studiu de caz pe care vi-l prezentam se refera la investigarea cauzelor degradarilor produse pe sectorul cuprins intre km 166+000 si km 167+000, unde DN 57 traver­seaza o depresiune, astfel ca tera­samentul este un rambleu relativ inalt.

In timp, pe ambele benzi de circulatie s-au produs tasari pronuntate si refulari laterale, care au impus repararea repetata a carosabilului prin adaugare de noi straturi de mixtura asfaltica. De asemenea, din cauza refularilor in zona de varf a taluzurilor rambleului, pe ambele parti drumul este lipsit de acostamente, carosabilul extinzandu-se pana la varful taluzurilor.

Investigatiile geotehnice efectuate au aratat ca rambleul este alcatuit din pamant argilos, la care fractiunea argiloasa are pondere re­lativ mare (A% = 42,5…47,5), ceea ce face ca si plasticitatea sa fie ridicata (Ip % = 33,1…45,3). Consistenta pamantului argilos din corpul rambleului, pana la adancime de 2,00 m, se situeaza in domeniul plastic vartos, iar in intervalul de adancime intre 2,00 m si 4,00 m, unde pamantul argilos are aspect malos, consistenta corespunde domeniului plastic consistent (Ic = 0,56.. .0,60).

Dupa cum rezulta din figura 2 si din tabelul 5, incercarile de penetrare dinamica efectuate in corpul rambleului evidentiaza caracteristici relativ reduse de rezistenta si deformabilitate pana la o adancime de circa 4,00 m.

Concluzia rezultata in urma investigatiilor efectuate este ca tasarile pronuntate si repetate aparute se datoreaza prezentei, in corpul rambleului, a unui pamant argilos necorespunzator, cu aspect malos, foarte sensibil la actiunea apei si cu proprietati de rezistenta si deformabilitate scazute. De aceea, pentru sporirea stabilitatii si a capa­citatii portante a rambleului analizat, s-a recomandat consolidarea acestuia pe adancime de circa 5,0 m cu micropiloti realizati din materiale granulare stabilizate cu ciment, precum si reprofilarea si protectia prin inierbare a taluzurilor rambleului.

CONCLUZII

Cele doua studii de caz prezentate confirma sublinierile facute privind rolul pe care-l joaca terenul de fundare, alaturi de alti factori, in producerea si dezvoltarea diverselor defectiuni si degradari ale drumurilor. Pe de alta parte, a rezultat ca anumite particularitati de ordin geologico-tehnic si geotehnic, specifice zonei de campie a Banatului, fac ca influenta terenului de fundare asupra viabilitatii drumurilor sa fie destul de accentuata.

Potentialul de activitate relativ ridicat al pamanturilor argiloase si prafoase, pe unele portiuni destul de extinse ale zonei de campie a Banatului, alaturi de plasticitatea in general mare si foarte mare a acestora, precum si sensibilitatea lor ridicata la inghet-dezghet, sunt caracteristici care intensifica influenta negativa a terenului de fundare asupra viabili­tatii drumurilor.

Prezenta, in terenul de fundare, sau folosirea la executia rambleurilor a unor pamanturi cu aspect malos, ale caror proprietati de rezistenta si deformabilitate sunt slabe, constituie o alta cauza a producerii si agravarii degradarilor drumurilor din zona de campie a Banatului.

Faptul ca, pentru o mare parte a drumurilor din zona de campie a Banatului, conditiile hidrologice sunt foarte defavorabile, din cauza dificultatilor de drenare si scurgere gravitationala a apei, face ca influenta negativa a acesteia asupra terenului de fundare sa fie mai accentuata si prin aceasta, sa contribuie la agravarea defectiunilor si degradarilor drumurilor. Este evident ca aceasta actiune poate fi accentuata si prin insuficienta atentie care se acorda uneori atat la construire, cat mai ales la intretinerea sistemelor de colectare si evacuare a apei de pe partea carosabila si din zona drumului.

Ca o concluzie generala la cele aratate, se apreciaza ca este absolut necesar ca cer­cetarea geoteh­nica, atat pentru construirea cat si pentru reabilitarea unor drumuri din zona de campie a Banatului, sa fie cat mai completa, pentru a depista toate aspectele geotehnice caracte­ristice traseelor acestora.

BIBLIOGRAFIE

1. HAIDA, V., VOICU, CRISTINA, BOGDAN, L, BOLDUREAN, I. P., MIHU, P., Consideratii asupra condi­tiilor tehnico-geologice si geotehnice specifice campiei Banatului, Zilele Academice Timisene, Editia a V-a, Timisoara (1997);
2. HAIDA, V., MIHU, P., VOICU, CRISTINA, Aspects concerning the behaviour of Constructions Founded on active Soils, The VIIth edition of Timisoara’s Academic Days – Selec­ted papers, Editura Orizonturi Universitare, Timisoara (2002);
3. VOICU, CRISTINA, Contributii la studiul influentei terenului de fundare asupra viabilitatii drumurilor in conditiile zonei de campie a Banatului, Teza de doctorat, Universitatea „Politehnica“ Timisoara (2003).

Autori:
s.l. dr. ing. Cristina Voicu,
s.l. dr. ing. Monica Mirea,
Vladimir Voicu,
prof. univ. dr. ing. Virgil Haida – Universitatea Politehnica din Timisoara, Facultatea de Constructii, Departamentul de Cai de Comunicatii Terestre, Fundatii si Cadastru 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 111 – ianuarie-februarie 2015, pag. 52