Metody umacniania skarp nasypów i wykopów

Budowa dróg wyższych klas, takich jak drogi ekspresowe czy autostrady, często wymaga prowadzenia niwelety jezdni w głębokich wykopach lub wysokich nasypach, czasami nawet ponad 10 m ponad poziom terenu. Stosowane są wtedy specjalne metody budowy takich skarp i ich zabezpieczenia przed osunięciem się. Jednakże problem ten spotykany jest także przy budowie dróg o znaczeniu lokalnym, np. gminnych czy powiatowych. Czasami nawet na terenach silnie zurbanizowanych ukształtowanie wysokościowe wymusza na projektancie zastosowanie nasypów o pochyleniu skarp 1 : 1 lub większym. Najczęściej przyjmuje się, że jeżeli skarpy mają pochylenie 1 : 1,5 i mniejsze (przy wysokości skarp do 2–3 m), nie ma konieczności ich dodatkowego umacniania i wystarczy standardowy obsiew mieszanką traw. Lecz jeżeli występują już większe pochylenia, należy przedsięwziąć odpowiednie środki w celu ochrony skarp przed osuwaniem się. W artykule przedstawiono kilka najczęściej stosowanych w praktyce drogowej metod wzmacniania skarp nasypów i wykopów, które w sposób wystarczająco trwały chronią konstrukcję drogową przed uszkodzeniami skarp.

Najczęściej stosowane są w tym celu elementy betonowe: płyty ażurowe, płyty chodnikowe czy kostka brukowa. Coraz chętniej jednak projektanci sięgają również po inne metody, np. zastosowanie geosyntetyków (siatki, geokomórki), elementów biodegradowalnych (np. biomaty) czy też specjalistyczne technologie obsiewu mieszanką traw (hydroobsiew, hydrohumusowanie itp.).

Brak zabezpieczenia skarp

Brak lub niewłaściwe zabezpieczenie skarp nasypów i wykopów może w krótkim czasie doprowadzić do zniszczenia struktury nasypu, osunięcia się warstw ziemi i w konsekwencji do zapadnięcia się i zniszczenia całej konstrukcji drogowej. Osuwisko może powstać także pod wpływem bardzo agresywnego oddziaływania wód opadowych. W takich miejscach, o ile to możliwe z uwagi na warunki terenowe i powierzchnie działek, zaleca się wykonywanie skarp o nachyleniu co najmniej 1 : 1,5. Jeżeli jest to niemożliwe, np. przez brak powierzchni działek przeznaczonych pod realizację inwestycji, bezwzględnie należy skarpy zabezpieczyć w sposób trwały, gwarantujący ich stateczność w całym okresie użytkowania drogi.

Na fotografiach 1–5 przedstawiono przykłady zniszczonych skarp. Zdjęcia 1–2 prezentują skarpy nasypu drogowego ulicy Wrzesińskiej w Kostrzynie (woj. wielkopolskie), gdzie do głębokości 15 m p.p.t. występują grunty organiczne, przez co nasyp wraz z całą konstrukcją drogi osiadł tam o ok. 1,5 m. Spowodowało to również znaczne uszkodzenie istniejącego przepustu betonowego, znajdującego się na czynnym cieku wodnym „Strumień”. Nasyp taki jest bardzo niebezpieczny, a brak ochrony (w postaci barier czy ogrodzenia) umożliwia dostęp do tego miejsca pieszym. Fotografia 3 dotyczy ulicy Mokrej w miejscowości Swarzędz (woj. wielkopolskie). Tutaj również nie podjęto starań, aby w należyty sposób zabezpieczyć skarpy rowu w rejonie przepustu.

Jednakże sam fakt zaprojektowania odpowiedniego sposobu wzmocnienia skarpy, np. w postaci biowłóknin, nie gwarantuje jeszcze pożądanego efektu. Nie mniej ważne jest tutaj odpowiednie wykonanie całego nasypu. Na fotografiach 4 i 5 widać nowo wybudowane nasypy drogowe, umocnione biowłókniną, która jednakże nie została poprawnie przytwierdzona do skarpy, co w konsekwencji spowodowało osunięcie się warstw ziemi. Jest to szczególnie niebezpieczne przy krawędzi jezdni (fot. 5), gdyż przy braku odpowiednio szybkiej reakcji w postaci podjęcia czynności naprawczych spowoduje to degradację nawierzchni jezdni poprzez obłamywanie się krawędzi i spękania warstw bitumicznych.

Elementy prefabrykowane

Często spotykanym sposobem wzmacniania skarp nasypów i wykopów oraz skarp rowów jest zastosowanie betonowych elementów prefabrykowanych. Przeważnie są to konstrukcje z płyt ażurowych, betonowej kostki brukowej czy płyt chodnikowych. Należy jednak pamiętać, że w ochronie skarp przed osuwaniem ważną rolę odgrywa szata roślinna, w formie np. trawy, która po ukorzenieniu się potrafi bardzo skutecznie zapobiegać erozji. O ile możliwe jest częściowe obsianie trawą skarp umocnionych przy użyciu płyt ażurowych (które posiadają otwory), o tyle zaleca się ostrożność przy stosowaniu pełnych elementów betonowych, takich jak płyty czy kostka brukowa. Na fot. 6 pokazano przykład wykorzystania płyt ażurowych 60 x 40 x x 10 cm do umocnienia skarpy niewielkiego nasypu w terenie zurbanizowanym, w rejonie przystanku autobusowego.

Płyty ażurowe często wykorzystywane są także do umacniania skarp nasypów i wykopów rowów przydrożnych. Ich zastosowanie w tym przypadku pozwala uniknąć zarastania rowów i znacząco poprawia przepływ wody.

Innym sposobem poprawy stateczności skarp jest ich „obudowanie” betonową kostką brukową lub płytami chodnikowymi. Przeważnie stosuje się do tego celu kostkę prostokątną o grubości 6 cm oraz płyty chodnikowe 35 x 35 x 5 cm lub 50 x 50 x 7 cm. Rozwiązanie takie zastosowano m.in. przy umocnieniu wlotu i wylotu przepustu betonowego w ciągu ulicy Planetarnej w Swarzędzu. Półki rowu zabezpieczono płytami ażurowymi 60 x 40 x 10 cm, natomiast skarpy i dno rowu betonową kostką brukową. W rozwiązaniu tym