Monter_budownictwa_wodnego_712[03].O1.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawy hydrologii

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Budowle wodne i systemy ochrony przeciwpowodziowej

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Grunty budowlane

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Roboty ziemne, fundamentowe i odwodnieniowe

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik, ten będzie Ci pomocny w zapoznaniu się z podstawowymi pojęciami

dotyczącymi budownictwa wodnego.

Poradnik zawiera:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś

posiadać, aby przystąpić do realizacji jednostki modułowej ,,Posługiwanie się
podstawowymi pojęciami z zakresu budownictwa wodnego’’

2. Cele kształcenia jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania (rozdział 4) umożliwia samodzielne opanowanie wiadomości

i przygotowanie się do wykonania ćwiczeń. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy
wskazaną literaturę oraz inne źródła informacji. W tej części poradnika zamieszczone są
ćwiczenia, które zawierają:

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczeń,

−

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczeń.

Ponadto materiał nauczania zawiera sprawdzian postępów umożliwiający sprawdzenie
poziomu wiedzy po wykonaniu ćwiczeń.

4. Sprawdzian osiągnięć, który umożliwi sprawdzenie wiadomości i umiejętności, jakie

powinieneś opanować podczas realizacji programu jednostki modułowej. Sprawdzian
osiągnięć powinieneś wykonać według instrukcji załączonej w poradniku.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Sprawdzian z zakresu jednostki modułowej pomoże Ci określić stopień, w jakim opanowałeś
materiał nauczania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

712[03].O1

Podstawy budownictwa wodnego

712[03].O1.01

Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,

ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska

712[03].O1.02

Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu

budownictwa wodnego

712[03].O1.03

Rozpoznawanie materiałów stosowanych w robotach

hydrotechnicznych

712[03].O1.04

Posługiwanie się dokumentacją

techniczną

712[03].O1.05

Magazynowanie, składowanie oraz

transport materiałów i wyrobów

budowlanych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

wyjaśnić występowanie zjawisk hydrometeorologicznych w atmosferze,

−

wyjaśnić mechanizmy funkcjonowania ekosystemów wodnych,

−

określić zależności zachodzące pomiędzy czynnikami meteorologicznymi, a warunkami
hydrologicznymi w środowisku,

−

rozróżnić rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych,

−

określić zasady racjonalnej gospodarki wodą,

−

rozróżnić rodzaje zanieczyszczeń wody oraz określić sposoby ochrony wód,

−

określić właściwości materiałów stosowanych do regulacji rzek oraz budowy obiektów
budownictwa wodnego,

−

określić zasady i warunki magazynowania, składowania oraz transportu materiałów
budowlanych,

−

zmagazynować oraz przetransportować materiały, maszyny, narzędzia i sprzęt stosowany
w robotach hydrotechnicznych,

−

zidentyfikować rodzaje gruntów i określić ich właściwości,

−

określić cele regulacji rzek i potoków górskich,

−

rozróżnić sposoby umacniania brzegów oraz rodzaje budowli regulacyjnych,

−

określić zasady wykonywania robót ziemnych i odwodnieniowych,

−

rozróżnić rodzaje powodzi oraz sposoby ochrony przeciwpowodziowej,

−

sklasyfikować obiekty budownictwa wodnego oraz określić ich funkcje,

−

określić zasady wykonywania robót podwodnych oraz fundamentowania budowli
wodnych,

−

określić obciążenia działające na budowle wodne,

−

rozróżnić budowle piętrzące oraz określić ich funkcje,

−

określić wpływ czynników meteorologicznych i hydrologicznych na bezpieczeństwo
i trwałość obiektów budownictwa wodnego,

−

wyjaśnić zjawiska występujące podczas przepływu wody w gruntach,

−

rozróżnić rodzaje odkształceń filtracyjnych,

−

określić sposoby zabezpieczenia budowli wodnych przed filtracją wody w gruntach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawy hydrologii

4.1.1. Materiał nauczania

Hydrologia jest to nauka o wodach występujących w przyrodzie, badająca zjawiska

i procesy zachodzące w hydrosferze, która obejmuje wodę występującą w przyrodzie, bez
względu na jej stan skupienia. Na Ziemi występują charakterystyczne sfery:

−

atmosfera – gazowa powłoka otaczająca Ziemię złożona z mieszaniny gazów
nazywanych powietrzem,

−

litosfera – zewnętrzna, sztywna powłoka Ziemi obejmująca skorupę ziemską i górną
część płaszcza ziemskiego,

−

hydrosfera – ogół wód na Ziemi,

−

biosfera –strefa kuli ziemskiej zamieszkana przez organizmy żywe.
Hydrosferę tworzą:

−

para wodna w atmosferze,

−

wody powierzchniowe,

−

wody podziemne.
Cykl hydrologiczny jest to krążenie wody w przyrodzie obejmujące następujące procesy

i zjawiska: parowanie z powierzchni mórz i oceanów, kondensację pary wodnej w atmosferze,
opad, przesiąkanie w głąb ziemi, spływ powierzchniowy i podziemny, odpływ korytami rzek
do  mórz  i  oceanów  (rys.1).  Większość  wody  spadającej  na  Ziemię  w postaci  opadów
atmosferycznych  pochodzi  z  mórz,  oceanów  i  zbiorników  lądowych.  Energia  słoneczna
powoduje,  że  cząsteczki  wody  z  powierzchni  zbiorników  wodnych  nagrzewają  się  i  parują.
Powietrze  unoszące  parę  wodną  znajduje  się  w  ciągłym  ruchu.  Wznosząc  się  wysoko  do
atmosfery,  albo  napływając  nad  zimne  obszary,  ochładza  się.  W  momencie  ochłodzenia
dochodzi do skraplania się nadmiernej ilości pary wodnej. Proces ten nazywamy kondensacją
pary  wodnej.  Skondensowana  para  wodna tworzy  w wyższych  częściach atmosfery chmury,
w  niższych  -  mgłę,  przy  gruncie  zaś  rosę.  Woda  powraca  na  powierzchnię  Ziemi  na  skutek
opadów i osadów atmosferycznych.

Rys. 1. Schemat cyklu hydrologicznego (wg Bajkiewicz-Grabowskiej, Mikulskiego, 1993, 1996)

Faza atmosferyczna: a – parowanie, b, c – przenoszenie pary wodnej w atmosferze i jej kondensacja; faza

lądowa: d – opad atmosferyczny, e – odpływ powierzchniowy, f – wsiąkanie, g – odpływ podziemny [1, s. 22]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Największe znaczenie z punktu widzenia hydrologii mają opady deszczu i śniegu. Śnieg

może zalegać na powierzchni terenu bardzo długo, często ulegając przemieszczeniu a w cyklu
hydrologicznym  bierze  udział  dopiero  w  czasie  roztopów.  Deszcz  trafia  do  obiegu  zaraz  po
osiągnięciu  powierzchni  terenu.  Część  opadu  atmosferycznego  pozostała  po  całkowitym
zwilżeniu  pokrywy  roślinnej  odpływa  po  powierzchni  i  spływa  do  rzek.  Część  wody
opadowej  przesiąka  do  gleby,  proces  ten  nazywamy  infiltracją.  Proces  infiltracji  zależy  od
przepuszczalności  gruntu  i  intensywności  opadów.  Woda,  biorąca  udział  w  infiltracji  zasila
zbiorniki  wód  podziemnych  i  wypływa  później  na  powierzchnię  w  postaci  różnego  rodzaju
źródeł.

Czynniki meteorologiczne podlegają pomiarom i tak: opad deszczu jest mierzony

w milimetrach warstwy wody nagromadzonej w określonej jednostce czasu na m

, opad

śniegu jest przeliczany na równoważną mu wysokość opadu deszczu.

Czynniki meteorologiczne mają bezpośredni wpływ na warunki hydrologiczne

w środowisku.  Dlatego  prowadzone  są  pomiary  i  badania  różnorodnych  zjawisk  wodnych.
Zajmuje  się  tym  nauka  zwana  hydrometrią.  Przepływ  rzeczny  jest  jednym  z  najłatwiejszych
do  pomiaru  elementów  hydrologicznych.  Zwykle  mierzy  się  go  w  metrach  sześciennych  na
sekundę.  Na  podstawie  zestawień  stanów  wody  obserwowanych  na  wodowskazach,
sporządza się wykresy przebiegu stanów wody. Wykresy te sporządza się zwykle dla okresów
rocznych. Na podstawie wykresów codziennych stanów wody dla okresów rocznych określa
się stany główne, obejmujące stan najwyższy, najniższy i stan zwyczajny. Pomiarom podlega
również  poziom  wód  gruntowych,  na  ich  podstawie  wyznacza  się  spadki  zwierciadła  wody
gruntowej.  Innym  zjawiskiem  hydrologicznym  jest  transport  rumowiska  rzecznego,  którego
intensywność  mierzy  się  w  wybranych  profilach  obserwacyjnych  w  odstępach
kilkudniowych.  Rozróżnia  się  dwa  rodzaje  rumowiska  rzecznego,  a  mianowicie  rumowisko
unoszone  i rumowisko wleczone. Rumowisko unoszone  jest zawieszone w wodzie  i porusza
się  wraz  z  nią,  natomiast  rumowisko  wleczone  toczy  się  bądź  przesuwa  po  dnie.  Masa
transportu  rumowiska  unoszonego  w  ogólnej  masie  rumowiska  rzecznego  ma  pozycję
dominującą.  Jednak  w  procesie  zamulania  zbiorników  wodnych,  duże  znaczenie  ma
rumowisko wleczone. W okresach wezbrań zarówno intensywność unoszenia jak i wleczenia
osiągają wartości większe w fazie przyboru niż w fazie opadania.

Ze względu na zawartość soli mineralnych rozróżniamy wody:

−

słone (oceany, morza, niektóre jeziora),

−

słodkie (wody śródlądowe).
Wody powierzchniowe mogą być:

−

wody stojące (oceany, morza, jeziora, stawy)

−

płynące (potoki, strumienie, rzeki).
Do grupy wód podziemnych zaliczamy: wody przypowierzchniowe (podskórne), wody

gruntowe, wody wgłębne i wody głębinowe.

Zlewisko jest to obszar, z którego woda za pośrednictwem rzek spływa do określonego

zbiornika  wodnego,  jakim  jest  morze  lub  ocean.  Dorzecze  jest  to  obszar,  z którego  za
pośrednictwem mniejszych rzek i cieków wodnych spływa do rzeki, która ma ujście w morzu
lub  oceanie.  Obszar,  z  którego  woda  za  pośrednictwem  cieków wodnych  i woda  spływająca
po  powierzchni  terenu  spływa  do  rzeki  nazywamy  zlewnią.  Jest  to  obszar  zasilania  rzeki.
Rozróżnia się zlewnie powierzchniowe i podziemne (rys. 2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Granice działów wodnych [4, s. 166]

Działy wodne, których przebieg zależy od ukształtowanie terenu, noszą nazwę działów

powierzchniowych lub topograficznych (rys.3).

Rys. 3. Topograficzny dział wodny na planie warstwicowym [4, s. 167]

Na zasoby wodne składają się opady i osady atmosferyczne, wody podziemne głębokie

i wody  powierzchniowe.  W  naszej  strefie klimatycznej  z  opadów  i  osadów  atmosferycznych
korzysta  głównie  rolnictwo  i  leśnictwo.  Wody  podziemne  głębokie  są  przeznaczone  do
zaopatrzenia  ludności  do  celów  konsumpcyjnych  a  wody  powierzchniowe  są  przeznaczone
dla przemysłu i przede wszystkim do nawodnień. Polska należy niemal w całości do zlewiska
Morza  Bałtyckiego  (99,5%).  W  naszym  kraju  występują  trzy  podstawowe  rodzaje  zasobów
wodnych: opady  i osady  atmosferyczne, wody powierzchniowe  i  wody  podziemne głębokie.
Informacje  o zasobach  wodnych  Polski  zawierają  publikacje  Instytutu  Meteorologii
i Gospodarki Wodnej oraz Państwowego Instytutu Geologicznego.

Świadome i celowe oddziaływanie człowieka na zasoby wodne określamy mianem

gospodarki  wodnej,  która  jest  zarówno  gałęzią  gospodarki  narodowej  jak  i  dyscypliną
naukową.  Jej  zadaniem  jest  prawidłowe  gospodarowanie  zasobami  wodnymi  kraju  na
potrzeby  człowieka  i  społeczeństwa  oraz  ochrona  przed  szkodliwym  działaniem  wody.
Potrzeba zagospodarowania wód (melioracje, zbiorniki retencyjne, elektrownie wodne) wiąże
się  z  prowadzeniem  prac  hydrotechnicznych.  Do  zadań  gospodarki  wodnej  należy  również
ochrona

kształtowanie

środowiska naturalnego, dlatego wszystkie działania

hydrotechniczne, powinny uwzględniać wymagania ochrony środowiska. Racjonalna

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gospodarka wodna polega na regulacji lokalnego obiegu wody w zlewniach, dorzeczach
i zlewiskach. Istotnym elementem pozytywnego działania gospodarki wodnej jest
magazynowanie wody w celu zmniejszenia wezbrań powodziowych.

Rozwój gospodarczy, zwłaszcza rozwój przemysłu zwiększa groźbę zanieczyszczenia

środowiska, w tym również wód naturalnych. Do źródeł zanieczyszczenia wody zaliczamy:

−

źródła punktowe – ścieki z systemów kanalizacyjnych (przemysłowych, komunalnych),
podgrzane wody chłodnicze (głównie z elektrowni cieplnych) i zasolone wody
kopalniane,

−

źródła obszarowe – odpływy z terenów rolniczych (nawozy i środki ochrony roślin),
odpływy

terenów

przemysłowych

składowisk

odpadów

komunalnych,

zanieczyszczenia atmosfery przedostające się do wód oraz zanieczyszczenia wzdłuż
szlaków komunikacyjnych,

−

źródła liniowe – odpływy z dróg.

Duże zanieczyszczenie wód powierzchniowych, tj. rzek, jezior i sztucznych zbiorników

retencyjnych, oraz wód podziemnych wymaga wielokierunkowych planowych działań w celu
zahamowania tego procesu. Do środków stosowanych w celu zmniejszenia zanieczyszczenia
należą:

−

budowa i właściwa eksploatacja oczyszczalni ścieków,

−

właściwe metody gospodarowania wodą i ściekami w zakładach przemysłowych,
obiektach rolniczych, aglomeracjach miejsko-przemysłowych i jednostkach osadniczych,

−

przejście w zakładach przemysłowych na technologie wodooszczędne i bezściekowe,

−

technicznie prawidłowe i racjonalne stosowanie środków chemicznych (zwłaszcza wolno
rozkładających się) w produkcji rolnej i gospodarce leśnej, a w niektórych wypadkach ich
czasowe ograniczenie, w celu zmniejszenia skażenia gleby, gruntu i wód
powierzchniowych,

−

odpowiednie składowanie surowców, odpadów i produktów przemysłowych, w celu
ochrony powierzchni terenu, wód gruntowych i atmosfery przed zanieczyszczeniem,

−

ochrona przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z transportu,

−

ochrona przed zasoleniem przez wody odprowadzane z kopalń,

−

ochrona atmosfery przez instalowanie urządzeń usuwających szkodliwe pyły i gazy,

−

system kontroli stanu czystości wód i innych komponentów środowiska, np. powietrza,
gleby.
Bardzo ważna dla stanu środowiska jest budowa oczyszczalni oraz racjonalna gospodarka

wodno-ściekowa użytkowników wody, zwłaszcza zakładów przemysłowych i rolniczych.

4.1.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zjawiska hydrometeorologiczne zachodzą w atmosferze?
2.  Jakie etapy wyróżniamy w cyklu hydrologicznym?
3.  W jaki sposób funkcjonują ekosystemy wodne?
4.  Jakie rodzaje wód wyróżniamy w wodach powierzchniowych i podziemnych?
5.  Jakie są rodzaje zanieczyszczeń wód?
6.  W jaki sposób chroni się wody przed zanieczyszczeniami?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wybierz z tabeli te zjawiska cyklu hydrologicznego, które zachodzą w atmosferze

i narysuj schemat przebiegu tych zjawisk.

odpływ podziemny
wsiąkanie
przenoszenie pary wodnej
opad atmosferyczny
kondensacja
odpływ powierzchniowy
parowanie

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować treści zawarte w tabeli,
2)  wybrać i zapisać zjawiska hydrometeorologiczne zachodzące w atmosferze,
3)  narysować schemat zjawisk hydrometeorologicznych, uwzględniając ich kolejność,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na podstawie mapy średnich opadów rocznych na obszarze Polski, odczytaj, jakie są

średnie opady roczne w regionie, w którym mieszkasz.

Rys. do ćwiczenia 2 [1, s. 29]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować mapę,
2)  odnaleźć na mapie wybrany region,
3)  odczytać średnie opady roczne dla szukanego regionu,
4)  dokonać oceny prawidłowości wykonania obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Na podstawie mapy średnich opadów rocznych na obszarze Polski, odszukaj region

o najniższych średnich opadach rocznych.

Rys. do ćwiczenia 3 [1, s. 29]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować mapę,
2)  odnaleźć na mapie najmniejsze opady,
3)  określić region,
4)  dokonać oceny prawidłowości wykonania obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Na mapie odszukaj i zapisz nazwy czterech rzek, które leżą w dorzeczu Narwi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować mapę,
2)  odszukać Narew na mapie,
3)  ustalić i wypisać dopływy Narwi,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

mapa fizyczna Polski,

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Na paskach papieru wypisane są czynniki, które wpływają na stan wody w rzece. Na

paskach wypisano kolejno: opady deszczu, opady śniegu, wielkość zlewni, wielkość zlewiska,
długotrwała susza, roztopy.

Wybierz spośród nich czynniki meteorologiczne, które bezpośrednio wpływają na

podniesienie stanu wody.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować zapisy na paskach,
2)  wybrać czynniki meteorologiczne,
3)  wybrać czynniki bezpośrednio wpływające na stan wody w rzece,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

paski z danymi do ćwiczenia,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Narysuj schemat podziału wód, w którym będą uwzględnione rodzaje wód

powierzchniowych i podziemnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych,
2)  wypisać rodzaje wód powierzchniowych,
3)  wypisać rodzaje wód podziemnych,
4)  narysować schemat uwzględniający podział wód,
5)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 7

Tabelki zawierają użytkowników wody i rodzaje zanieczyszczeń. Przyporządkuj

użytkownikom źródła zanieczyszczeń. Zaproponuj sposób ochrony zasobów wodnych przed
zanieczyszczeniami powodowanymi przez wskazanych użytkowników.

gospodarstwo rolne
zakład przemysłowy
osiedle mieszkaniowe

ścieki komunalne (bytowe)
ścieki przemysłowe
rozpuszczone nawozy
rozpuszczone środki ochrony roślin
gazy w atmosferze

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować zawartość tabelek,
2)  przyporządkować rodzaj zanieczyszczeń do użytkownika wody,
3)  zaproponować sposób ochrony wody przed zanieczyszczeniami,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier kancelaryjny,

–

ołówek, długopis,

–

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić

występowanie

zjawisk

hydrometeorologicznych

w atmosferze?



2) wyjaśnić mechanizmy funkcjonowania ekosystemów wodnych?



3) określić

zależności

zachodzące

pomiędzy

czynnikami

meteorologicznymi, a warunkami hydrologicznymi w środowisku?



4) rozróżnić rodzaje wód powierzchniowych i podziemnych?



5) określić zasady racjonalnej gospodarki wodą?



6) rozróżnić rodzaje zanieczyszczeń wody oraz określić sposoby ochrony

wód?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Budowle wodne i systemy ochrony przeciwpowodziowej

4.2.1. Materiał nauczania

W zależności od funkcji, jaką pełnią budowle wodne można je podzielić na: budowle

piętrzące, budowle dla celów energetycznych, budowle do melioracji, budowle służące do
celów ochrony przed zalewem oraz budowle służące do celów ruchu i transportu rzecznego.

Naturalne koryta rzek i cieków wodnych płynących w naszych warunkach

geograficznych są na ogół  nieustabilizowane, co oznacza, że zmieniają swój kształt zarówno
w przekroju  pionowym  jak  i  w  profilu  podłużnym.  Podstawowym  celem  regulacji  rzek  jest
stabilizacja  koryta  rzecznego,  jak  też  dostosowanie  rzek  do  potrzeb  rolnictwa,  żeglugi,
przemysłu  i  gospodarki  komunalnej.  Niezależnie  od  celu,  prawidłowo  wykonana  regulacja
rzeki powinna ułatwić odpływ wody i rumowiska rzecznego oraz spływ lodów.

Efekty regulacji rzek w dużym stopniu zależą od materiałów zastosowanych na budowle

regulacyjne. Materiały  budowlane  stosowane w regulacji rzek powinny być trwałe  i odporne
na  działanie  powietrza,  wody  i  lodu.  Do wznoszenia  budowli  wodnych stosowane  są przede
wszystkim:  faszyna,  kamień  naturalny,  beton,  stal,  żwir,  piasek,  drewno,  darnina  a także
tworzywa  sztuczne.  Materiały  budowlane  używane  w  budownictwie  wodnym  szczegółowo
omówiono w jednostce modułowej 712[03].O1.03 ,,Rozpoznawanie materiałów stosowanych
w robotach  hydrotechnicznych”.  Warunki  magazynowania,  składowania  oraz  transportu
materiałów

budowlanych

omówiono

jednostce

modułowej

712[03].O1.05

,,Magazynowanie, składowanie oraz transport materiałów i wyrobów budowlanych”.

Regulacja rzek polega na zmianie profilu poprzecznego i podłużnego wybranego odcinka

rzeki,  ma  to  na  celu  polepszenie  i  ujednolicenie  spływu wody,  lodu  i  rumowiska  rzecznego.
Trasa  regulacyjna  realizowana  jest  w  terenie  przy  pomocy  budowli  regulacyjnych,  wśród
których wyróżnić  można  następujące rodzaje: tamy podłużne (kierownice), tamy poprzeczne
(ostrogi), poprzeczki, opaski brzegowe, zamulniki, namulniki, progi i stopnie. Niektóre z tych
rodzajów budowli na planie przedstawiono na rys.4.

Rys. 4. Typy budowli regulacyjnych:

l – ostroga, 2 – kierownica, 3 – opaska brzegowa, 4 – zamulnik, 5 – namulnik, 6 – poprzeczka,

7 – skrzydełka [4, s. 184]

Oprócz tradycyjnych, technicznych środków zabudowy rzek, polegających na

wykonywaniu budowli regulacyjnych, stosuje się biotechniczną zabudowę rzek. Sposób ten
polega na wykorzystaniu roślin wodnych, wikliny i drzew do utrwalenia brzegów rzek
i ochrony terenów zalewowych przed działalnością erozyjną wód płynących (rys. 5). Metoda
ta jest szczególnie korzystna dla środowiska naturalnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5.

Przekrój poprzeczny cieku przy zastosowaniu biotechnicznego systemu regulacji [4, s. 188]

Woda z intensywnych opadów atmosferycznych, jakie występują często w rejonach

górskich i podgórskich, spływa szybko po nieprzepuszczalnych i silnie nachylonych zboczach
do potoków, powodując gwałtowne i duże wezbrania. Woda porywa ze sobą cząsteczki
gruntu, dostarczając do potoku duże ilości rumowiska unoszonego, a silny prąd wody
w korycie powoduje intensywny ruch rumowiska wleczonego.

Obszarem, z którego potok jest zasilany w wodę i który może być jednocześnie uznany

za  magazyn  rumowiska,  jest  górna  część  zlewni  nazywana  kotłem.  Woda  wraz
z rumowiskiem  przepływa  następnie  wąską  i  głęboką  częścią  potoku,  nazywaną  szyją.
W dolnym  biegu  potoku  spadki  zwierciadła  wody  wyraźnie  się  zmniejszają,  a  dolina  ulega
poszerzeniu. Ta część zlewni nosi nazwę stożka usypowego, ponieważ osadza się tu znaczna
część  rumowiska  niesionego  przez  potok.  Ze  względu  na  odmienny  charakter  tych  trzech
części potoku, każdy odcinek wymaga innych zabiegów regulacyjnych.

Na terenie obszaru zbiorczego należy wykonać prace mające na celu utrwalenie stoków

i zabezpieczenie ich przed erozją powierzchniową oraz niszczącym działaniem lawin.
Wykonuje się to przez zalesianie zboczy, przez utrwalanie ich za pomocą płotków, a niekiedy
nawet niskich murków z kamienia układanego na sucho, oraz przez odwadnianie terenów
narażonych na osuwiska przy pomocy rowów zapełnionych kamieniem łamanym.

Rys. 6. Przykłady budowli regulacyjnych na potokach górskich: a) ubezpieczenie stoku przed erozją za

pomocą płotków faszynowych, b) zapora przeciwrumowiskowa, c) próg drewniano-kamienny [4, s. 190]

Wały powodziowe są budowlami ziemnymi, które ograniczają profil poprzeczny

przepływu wielkiej wody i chronią tereny nabrzeżne przed zalaniem. Na rys. 7 pokazano
rodzaje wałów w zależności od ich usytuowania na planie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7. Rodzaje wałów powodziowych w zależności od ich usytuowania na planie: l – główny,

2 – wsteczny, 3 – pierścieniowy, 4 – zarzucony, 5 – skrzydłowy, 6 – pólkolisty-przylegający, 7– działowy

[4, s. 191]

Budowanie wałów jest doraźnym, środkiem ochrony użytków rolnych, dróg i linii

kolejowych, i terenów zabudowanych przed powodzią. Wielkość rzeki i wymagany stopień
bezpieczeństwa decydują o wysokości wzniesienia korony wału ponad przyjętym poziomem
zwierciadła wody. W korpusie wałów mogą być wykonane przejazdy, przelewy, przepusty
lub śluzy wałowe.

Zbiornik wodny jest to pewna przestrzeń doliny rzecznej, wypełniona wodą spiętrzoną

przez  zaporę  przegradzającą  tę  dolinę.  Zapasy  wody  gromadzone  są  w  zbiornikach  w  tych
okresach  roku,  w  których  objętości  dopływu  są  większe  od  zapotrzebowania.  Gdy
zapotrzebowanie  przekracza  dopływ,  woda  ze  zbiorników  jest  odprowadzana  Zbiorniki
wodne  mogą  być  budowane  dla  celów  użytkowych,  kiedy  gromadzi  się  wodę  na  potrzeby
rolnictwa,  gospodarki  komunalnej,  przemysłu,  energetyki,  żeglugi  oraz  dla  celów
powodziowych,  gdy  ujmuje  się  wodę  w  okresach  wezbrań,  bądź  też  powodziowo-
użytkowych, łączących kilka z tych celów.

Zbiorniki

budowane

naszych

warunkach

spełniają

zwykle

zadania

przeciwpowodziowo-użytkowe.  W  każdym  z  nich  przewidziana  jest  objętość  wody  na
rezerwę  i  retencję  powodziową,  przewidzianą  do  zapełnienia  w  okresach  wezbrań.  Zadania
zbiorników  budowanych  w  celach  użytkowych  (np.  energetycznych)  są  często  sprzeczne
z zadaniami powodziowymi i dlatego w takich przypadkach muszą być opracowane dokładne
instrukcje eksploatacyjne.

Wszelkie budowle wodne wykonane w poprzek rzek i cieków wodnych w celu ich

spiętrzenia noszą nazwę przegród. Budowle piętrzące dzielą się na jazy i zapory. Jazami
nazywamy budowle przegradzające koryta rzek i piętrzące wodę do takiej wysokości, aby jej
poziom mieścił się w granicach brzegów. Jazy mogą być stałe i ruchome (rys. 8).

Rys. 8. Rodzaje jazów: a) stały, b) ruchomy [4, s. 197]

Zapory są budowlami, które przegradzają doliny rzeczne, spiętrzając wodę do dość

znacznych wysokości, wskutek czego powyżej przegród powstają zbiorniki wodne. Przegrody
mogą być budowane w celach piętrzenia wody dla potrzeb rolniczych, energetycznych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na budowle wodne działają różne siły. Obciążenia, jakie działają na nie można podzielić

na dwie grupy: obciążenia stałe (ciężar własny) i obciążenia zmienne, użytkowe. Do obciążeń
użytkowych  zaliczamy  parcie  wody  i  lodu  oraz  parcie  i  odpór  gruntu.  Schemat  sił
działających  na  zaporę  betonową  ciężką  przedstawia  rysunek  12.  Do  obciążeń  zmiennych
zaliczamy  również  obciążenie  wiatrem  i obciążenie  śniegiem,  te  jednak  nie  mają  większego
znaczenia przy projektowaniu budowli wodnych.

Rys. 12. Obciążenia działające na zaporę betonową ciężką [4, s. 205]

Zapory ziemne mogą być wznoszone na stosunkowo słabym podłożu, gdyż są mniej

wrażliwe  na  osiadanie  (rys.13).  Głównym  elementem  zapory  ziemnej  jest  korpus,  który  od
strony  odwodnej  powinien  być  zabezpieczony.  Umocnienia te  mogą  być  wykonane z  bruku,
z narzutu kamiennego, bądź z płyt betonowych lub żelbetowych

Rys. 13. Elementy zapory ziemnej: 1 – korpus, 2 – podłoże, 3 – korona, 4 – skarpa odwodna, 5 – skarpa

odpowietrzna, 6 – ławeczka, 7 – bankiet, 8 – drenaż, 9 – umocnienie skarpy odwodnej, 10 – ekran, 11 – rdzeń,

12 – fartuch, 13 – ostroga, 14 – warstwa ochronna [4, s. 205]

Drogami wodnymi mogą być rzeki lub kanały. Jedną z podstawowych budowli na

rzekach skanalizowanych, bądź na kanałach żeglownych jest śluza komorowa. Zadaniem śluz
komorowych jest umożliwienie taborowi pływającemu pokonania spiętrzenia wytworzonego
przez jaz i przepłynięcia z dolnego stanowiska do stanowiska górnego lub odwrotnie. Komorę
śluzy projektuje się dostatecznie dużą, aby mógł się w niej pomieścić największy obiekt
pływający po danej drodze wodnej.

W strefie klimatycznej, w której znajduje się Polska występuje kilka rodzajów wezbrań

i powodzi. Na terenach  nizinnych są to wezbrania i powodzie półrocza zimowego, należą do
nich  powodzie  roztopowe,  lodowozatorowe,  śryżowoazatorowe  i  sztormowe.  W górach  i  na
wyżynach  są  to  powodzie  i  wezbrania  półrocza  letniego,  należą  do  nich  powodzie
opadonawalne  i  opadorozlewne.  Zależnie  od  natężenia  zjawiska  można  wyróżnić  powodzie
zwykłe  i  powodzie  katastrofalne.  Ochrona  przeciwpowodziowa  polega  na  opanowaniu  lub
zmniejszeniu  przyczyn  powstawania  powodzi  w  wyniku  różnych  działań  agrotechnicznych
i hydrotechnicznych  w  dorzeczu.  Działania  agrotechniczne  polegają  na  właściwej  uprawie
roli, zalesianiu  zboczy,  przeciwdziałanie erozji. Podstawowym zabiegiem  hydrotechnicznym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jest  budowa  zbiorników  retencyjnych,  które  pozwalają  na  zatrzymanie  fali  powodziowej.
Kolejnym  sposobem  zabezpieczenia  przed  powodzią  są  wały  przeciwpowodziowe,  poldery
powodziowe  i  kanały  ulgi.  Poldery  zalewowe  to  doliny  rzeczne,  zwykle  łąki  i  pastwiska
przygotowane do zapełnienia wodami wezbraniowymi. Kanały ulgi to boczne ramiona rzeki,
którymi  odprowadza  część  wód  wezbraniowych  poza  teren  zagrożony  powodzią.
Ostatecznym  sposobem  ochrony  przed  powodzią  jest  ewakuacja  ludności  i  ich  mienia
z terenów zagrożonych lub objętych powodzią.

4.2.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  W jakim celu wykonuje się regulację rzek i potoków górskich?
2.  W jaki sposób umacnia się brzegi rzek i potoków górskich?
3.  Jakie są rodzaje budowli regulacyjnych?
4.  Jakie są rodzaje powodzi?
5.  Na czym polega ochrona przeciwpowodziowa?
6.  Jakiego rodzaju obiekty można wyróżnić w budownictwie wodnym?
7.  Jakie funkcje pełnią budowle wodne?
8.  Jakie funkcje pełnią budowle piętrzące?
9.  Jakie obciążenia działają na budowle wodne?
10.  Jaki wpływ mają czynniki meteorologiczne i hydrologiczne na bezpieczeństwo i trwałość

obiektów budownictwa wodnego?

4.2.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W tabeli znajdują się cele regulacji rzek i potoków górskich. Przyporządkuj je

odpowiednio do rzeki i potoków górskich.

dostosowanie do potrzeb rolnictwa
dostosowanie do potrzeb żeglugi
zabezpieczenie przed erozją powierzchniową
dostosowanie do potrzeb przemysłu
utrwalenie stoków
zabezpieczenie przed niszczącym działaniem lawin

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  przeanalizować tabelę,
3)  przyporządkować cele regulacji do rzek,
4)  przyporządkować cele regulacji do potoków górskich,
5)  uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Określ sposoby umacniania brzegów rzek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać sposoby umocnienia brzegów,
3)  uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Nazwij budowle regulacyjne przedstawione na rysunku.

Rys. do ćwiczenia 3 [4, s.184]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wyszukać budowle regulacyjne,
3)  określić rodzaj budowli na rysunkach.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Określ rodzaje powodzi, jakie występują w Polsce oraz podaj pory roku, w jakich mogą

występować.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać rodzaje powodzi,
3)  przyporządkować powódź do pory roku,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Określ sposoby, które mają na celu ochronę przeciwpowodziową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać sposoby ochrony przed powodzią,
3)  wybrać i zapisać zabiegi hydrotechniczne,
4)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Wykonaj w formie tabeli klasyfikację budowli wodnych. Uwzględnij rodzaj budowli,

funkcję, jaką pełni i materiał, z którego jest wykonana.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  zaplanować układ tabeli,
3)  wykonać tabelę,
4)  uzupełnić tabelę
5)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

linijka,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 7

Określ obciążenia działające na budowle wodne.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać rodzaje obciążeń,
3)  określić znaczenie poszczególnych obciążeń,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić cele regulacji rzek i potoków górskich?



2) rozróżnić sposoby umacniania brzegów?



3) rozróżnić rodzaje budowli regulacyjnych?



4) rozróżnić rodzaje powodzi?



5) rozróżnić sposoby ochrony przeciwpowodziowej?



6) sklasyfikować obiekty budownictwa wodnego?



7) określić funkcje obiektów budownictwa wodnego?



8) określić funkcje budowli piętrzących?



9) określić obciążenia działające na budowle wodne?



10) określić wpływ czynników meteorologicznych i hydrologicznych na

bezpieczeństwo i trwałość obiektów budownictwa wodnego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Grunty budowlane

4.3.1. Materiał nauczania

Zewnętrzną warstwę bądź warstwy skorupy ziemskiej przejmujące obciążenia od obiektu

budowlanego nazywamy gruntem budowlanym. Na grunt są przekazywane za pośrednictwem
fundamentów  wszystkie  obciążenia  działające  na  obiekt  budowlany,  w  tym  również  jego
ciężar  własny.  Jeszcze  przed  przystąpieniem  do  projektowania  budowli  należy  poznać
właściwości  fizyczne  i  mechaniczne  gruntów.  Jeżeli  grunt  ma  zbyt  matą  nośność,  to  może
dojść  do  powolnego  lub  szybkiego,  równomiernego  lub  nierównomiernego  osiadania
budowli. Jeśli osiadanie, czyli zagłębianie się budowli w grunt jest szybkie i nierównomierne,
to  może  nastąpić  całkowite  zniszczenie  konstrukcji.  Badania  gruntów,  dają  odpowiedź  na
pytanie:  do  jakiego  stopnia  można  obciążyć  grunt,  aby  nie  spowodować  w  nim
niekorzystnych zmian.

Zgodnie uproszczonym podziałem ze względu na pochodzenie rozróżnia się grunty

rodzime i nasypowe. Grunty rodzime to grunty powstałe w miejscu zalegania w wyniku
procesów geologicznych.

Grunty nasypowe powstały w wyniku naturalnych procesów geologicznych albo

gospodarczej  lub  przemysłowej  działalności  człowieka  –  w  wysypiskach,  zwałowiskach,
budowlach  ziemnych.  Podział  gruntów  nasypowych  zależy  od  sposobu,  w  jaki  powstawał
nasyp.  W  tabeli1,  opracowanej  na  podstawie  normy  i  wyników  badań  różnych  rodzajów
gruntów, podano niektóre elementy klasyfikacji i przykłady nazw gruntów w poszczególnych
grupach.

Tabela 1. Klasyfikacja gruntów [5, s. 21]

Grupy podziału gruntów

twarde (ST)

Skaliste

miękkie (SM)
kamieniste (K)

zwietrzelina (KW),zwietrzelina gliniasta (KWg) rumosz
(KR), rumosz gliniasty (KRg) otoczaki (KO)

gruboziarniste

żwir (Ż),żwir gliniasty (Zg),pospółka (Po),pospółka
gliniasta (Pog)

Nieskaliste
mineralne

drobnoziarniste

niespoiste (ns), mało spoiste (ins), średnio spoiste
(ss),zwięzłe spoiste (zs), bardzo spoiste (bs)

próchnicze (H)
namuły (Nm)

Nieskaliste
organiczne

torfy (T)
nasypy budowlane (NB)

Nasypowe

nasypy niebudowlane (NN)

Właściwości fizyczne gruntów o podstawowym znaczeniu w określaniu ich przydatności

do celów budowlanych to: gęstość pozorna, porowatość, uziarnienie, stopień zagęszczenia,
stopień plastyczności, wilgotność i wodoprzepuszczalność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Gęstość pozorna gruntu, wyrażana w g/cm

, stanowi istotną jego cechę określającą

między innymi stopień trudności wydobywania i transportu urobku podczas robót ziemnych.

Porowatość gruntu jest to stosunek objętości porów V

w próbce gruntu do jej objętości

całkowitej V, czyli n = V

/V. Grunty porowate są łatwiejsze w odspajaniu, ale w czasie

opadów szybko nasiąkają wodą, a ich skarpy wymagają umocnienia.

Uziarnienie gruntu określa procentowa zawartość grup ziaren o ustalonej wielkości, czyli

frakcji. Według PN-86/B-02480 Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis
gruntów, grunty nieskaliste dzieli się na następujące podstawowe frakcje:

−

kamienista (ziarna powyżej 40mm średnicy),

−

żwirowa (średnica ziaren 2-40mm),

−

piaskowa (średnica ziaren 0,05-2mm),

−

pyłowa (średnica ziaren 0,002-0,05mm),

−

iłowa (ziarna poniżej 0,002mm średnicy).

Stopień zagęszczenia gruntu wyznacza się na podstawie badań w terenie lub

w laboratorium, jest to cecha gruntów niespoistych.. Rozróżniamy grunty luźne, średnio
zagęszczone, zagęszczone i bardzo zagęszczone.

Stopień plastyczności jest stosowany do określenia plastyczności gruntów spoistych i jest

wyznaczany również na podstawie badań. Według normy grunty dzieli się na zwarte (zwarte
i półzwarte), plastyczne (twardoplastyczne, plastyczne i miękkoplastyczne) oraz płynne.

Wilgotność gruntu oznaczamy procentowym stosunkiem masy wody zawartej w gruncie

do masy idealnie suchego szkieletu gruntowego.

Współczynnik filtracji, czyli wodoprzepuszczalność określa zdolność gruntu do

przepuszczania wody siecią kanalików utworzonych z porów. Wartość współczynnika filtracji
określa się w centymetrach na sekundę przepływu filtrowanej wody i zależy od porowatości,
uziarnienia  i  składu  mineralnego  gruntu,  a  dane  liczbowe  ustala  się  na  podstawie  badań
laboratoryjnych.  Im  drobniejsze  jest  uziarnienie  gruntu,  tym  większe  są  opory  ruchu  wody.
Przepływ  wody  w  gruntach  spoistych  utrudnia  woda  błonkowata,  która  zwykle  całkowicie
wypełnia  pory.  Filtracja  może  nastąpić  dopiero  wtedy,  gdy  naprężenia  ścinające  przekroczą
w błonkach wody jej opór na ścinanie.

Właściwości mechaniczne gruntów w dużym stopniu zależą od ich właściwości

fizycznych.  W  budownictwie  najważniejszą  właściwością  mechaniczną  gruntu  jest
wytrzymałość  na  ściskanie  oraz  ścinanie.  Wytrzymałość  gruntu  na  ściskanie  określa  jego
przydatność  do  posadowienia  obiektów  budowlanych.  Wytrzymałością  na  ściskanie
nazywamy  zdolność  do  przenoszenia  największego  obciążenia  na  jednostkę  powierzchni
gruntu  bez  spowodowania  uszkodzenia  jego  struktury  wewnętrznej.  Wytrzymałość  na
ścinanie  pod  wpływem  ciężaru  własnego  lub  obciążenia  gruntem  nadsypanym  zależy  od
spójności  międzycząsteczkowej  i  od  tarcia  między  cząsteczkami  gruntu.  Spójność  i  tarcie
międzycząsteczkowe zapobiegają osiadaniu obiektów budowlanych, jak również zsuwaniu się
skarp wykopu.

Ściśliwość gruntu, to jego zdolność do zmniejszania objętości pod wpływem obciążenia,

określana  wartością  modułu  ściśliwości.  W  praktyce  jest  to  jedna  z  najważniejszych  cech
gruntu  budowlanego;  od  niej  zależy  osiadanie  obiektu  budowlanego  posadowionego  na
gruncie. Do właściwości  mechanicznych gruntu można także zaliczyć kąt stoku naturalnego,
czyli  największy  kąt,  pod  jakim  grunt  może  się  utrzymać  w  zboczu  w  stanie  równowagi
trwałej, np. podczas kształtowania nasypów przed zagęszczeniem lub po naturalnym ześlizgu
warstwy.  Kąt  stoku  naturalnego,  który  określa  się  tylko  w  odniesieniu  do  gruntów
niespoistych,  wyznacza  nachylenie  płaszczyzny  odłamu  gruntu  w  stosunku  do  poziomu.  Tę
część  gruntu,  która  znalazła  się  powyżej  płaszczyzny  odłamu  i  wykazuje  tendencje  do
obsuwania się, nazywamy klinem odłamu gruntu. Od wielkości klina odłamu zależy wartość
parcia gruntu na ścianę oporową (rys.14).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Kąt stoku naturalnego i klin odłamu gruntu [5, s. 25]

Rodzaj gruntów drobnoziarnistych, zawierających nie więcej niż10% ziaren większych

od  2  mm  możemy  określić  na  podstawie  trójkąta  Fereta,  jeżeli  znamy  uziarnienie  gruntu
i udział  procentowy  poszczególnych  frakcji  (rys.  15).  Rozpatrzmy  przykład:  badany  grunt
zawiera 25% ziaren frakcji piaskowej, 62% ziaren frakcji pyłowej i 13% ziaren frakcji iłowej;
z  punktów  oznaczających  na  odpowiednich  bokach  trójkąta  podane  wartości  procentowe
wyprowadzamy  linie  równoległe  do  boków  trójkąta  i  w  punkcie  przecięcia  tych  prostych
odczytujemy nazwę gruntu. W podanym przykładzie będzie to glina pylasta.

Rys. 15. Trójkąt Fereta [1, s. 42]

Grunty mogą być rozpoznawane w sposób makroskopowy, bez posługiwania się

przyrządami  laboratoryjnymi.  Grunty  niespoiste  można  łatwo  rozpoznać,  gdyż  ziarna  gruntu
są  widoczne  gołym  okiem  i  po  wyschnięciu  nie  tworzą  zwartych  grudek.  Grunt  spoisty  po
wyschnięciu  tworzy  zwarte  grudki.  Rodzaj  gruntu  spoistego  rozpoznaje  się  na  podstawie
próby  wałeczkowania,  rozcierania  w  wodzie  lub  rozmakania  w  wodzie.  Do  próby
wałeczkowania  należy  pobrać  ze  środka  badanej  bryły  gruntu  grudkę.  Z  pobranej  bryłki
formuje się kulkę o średnicy około 7 mm. Kulkę tę układa się na dłoni i nasadą kciuka drugiej
dłoni  przesuwa  się  kulkę  tak  długo  tam  i  z  powrotem,  aż  otrzyma  się  z  niej  wałeczek
o średnicy  3  mm.  Jeżeli  wałeczek  o  średnicy  3  mm  nie  wykazuje  spękań  ani  rozwarstwień,
formuje się ponownie kulkę i wałeczkuje powtórnie. Czynności te powtarza się tak długo, aż
wałeczek,  po  uzyskaniu  średnicy  3  mm,  popęka  poprzecznie,  rozwarstwi  się  podłużnie  lub
rozkruszy. Liczbę wałeczkowań notuje się i obserwuje rodzaj spękania oraz połysk wałeczka
w  końcowej  fazie  wałeczkowania.  Na  podstawie  cech  rozpoznawczych  gruntu  określonych
w normie  PN-88/B-04481,  z  wyglądu  wałeczka  i  rodzaju  spękań  wnioskuje  się  o spoistości
gruntu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wypadkach wątpliwych dodatkowo sprawdza się spoistość gruntu na podstawie próby

rozmakania. Z badanego gruntu pobiera się bryłkę o średnicy 10–15 mm, którą suszy się,
a następnie układa na siatce kwadratowej o oczku 5 mm i zanurza w wodzie. Bryłka gruntu
pylastego lub piaszczystego rozmaka natychmiast, grunty bardziej spoiste rozmakają powoli.

Określenie zawartości frakcji piaskowej i pyłowej wykonuje za pomocą próby

rozcierania  gruntu  w  palcach  zanurzonych  w  wodzie.  Jeżeli  grunt  zawiera  dużo  frakcji
piaskowej  (>  50%),  wyczuwa  się  w  czasie  rozcierania  dużo  ziaren  ostrych  między  palcami.
W wypadku  gruntów  zawierających  większość  frakcji  pyłowej  (>  50%)  nie  wyczuwa  się
w czasie  rozcierania  między  palcami  ziaren piasku.  W gruntach  pośrednich,  między palcami
wyczuwa się pojedyncze ziarna.

Rozpatrując przydatność poszczególnych klas i grup gruntów do celów budowlanych

cechami decydującymi są łatwość wykonywania robót ziemnych i zdolności gruntów do
przenoszenia obciążeń, czyli do posadowienia na nich budynków.

O przydatności gruntu do robót ziemnych decyduje łatwość odspajania, zdolność do

utrzymywania się skarp wykopów i nasypów bez dodatkowych umocnień oraz gęstość
pozorna, od której uzależnia się liczbę i jakość sprzętu do transportu i ładowania.

Przydatność gruntu do posadowienia na nim budowli określa przede wszystkim

wytrzymałość i związana z tym odporność na osiadanie. Cechy te zależą od rodzaju gruntu,
wilgotności, kierunku warstw i ich grubości.

W gruntach skalistych, jeżeli nie są bardzo spękane i zwietrzałe, roboty ziemne są

poważnie utrudnione, prowadzi się je zazwyczaj za pomocą materiałów wybuchowych
i ciężkiego sprzętu do ładowania i transportu. Ze względu jednak na znaczną wytrzymałość
grunty te stanowią idealne podłoże do posadowienia budynków.

Żwiry i piaski żwirowe o średnicy ziaren nie mniejszej niż 2-3mm stanowią oprócz skał

znakomite podłoże pod fundamenty budowli, są natomiast gruntami dość ciężkimi do robót
ziemnych. Piaski drobnoziarniste są dobrym podłożem pod budynki, a ich wytrzymałość jest
tym większa, im większa jest średnica ziaren.

Piaski pylaste, nanoszone przez wiatr, mają wytrzymałość bardzo małą. Ponadto

wytrzymałość piasków zmniejsza się wraz z przekroczeniem pewnego stopnia wilgotności
gruntu. Odspajanie. i ładowanie piasków drobnoziarnistych jest średnio pracochłonne,
a trudności odspajania wzrastają wraz ze zwiększaniem się wilgotności gruntu.

Grunty mineralne średnio spoiste, czyli piaski gliniaste i gliny, odznaczają się zmiennymi

właściwościami fizycznymi zależnie od wilgotności. Grunty tej kategorii mają dużą zdolność
nasiąkania  wodą,  w  związku,  z  czym  są  gruntami  wysadzinowymi.  Wskutek  topnienia
śniegów  na  wiosnę  następuje  gwałtowne  nasiąkanie  i  pęcznienie  gruntu,  powodując
unoszenie (wysadzanie) fundamentów w okresie roztopów, a po zmniejszeniu się ilości wody
zawartej w gruncie ponowne ich osiadanie, co powoduje pękanie ścian. Zależnie od struktury
i  stopnia  zawilgocenia  grunty  te  dają  się  lepiej  lub  gorzej  odspajać,  jednak  należą  do  grupy
średnich.

Grunty o dużej spoistości, jak ciężkie gliny i iły, wykazują znaczną wytrzymałość.

Obiekty budowlane posadowione na takich gruntach osiadają powoli i równomiernie. Roboty
ziemne  prowadzone  w  tych  gruntach  są  trudne  ze  względu  na  ich  dużą  spójność
międzycząsteczkową.  Grunty  organiczne  mają  bardzo  małą  wytrzymałość  i  z  tego  względu
nie są korzystne do posadawiania budynków, a grunty torfiaste nie nadają się w ogóle do tego
celu.  Roboty  ziemne  są  łatwe  i  nie  ma  większych  trudności  z  ich  odspajaniem.  Istotne
znaczenie  ma  natomiast  zjawisko,  które  nazywamy  aktywnością  chemiczną  gruntów
roślinnych. Na skutek gnicia cząstek roślin wydzielają się kwasy, które utrudniają i opóźniają
wiązanie  betonów  i  zapraw  z  cementów  portlandzkich,  a  ponadto  środowisko  organiczne
sprzyja  rozwojowi  grzybów  niszczących  elementy  drewniane.  Z  tego  powodu  przed

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przystąpieniem do jakichkolwiek robót budowlanych trzeba usunąć zewnętrzną (humusową)
warstwę gruntu.

Wytrzymałość i przydatność do celów budowlanych gruntów nasypowych zależy od

rodzaju gruntu, z którego powstał nasyp, oraz od stopnia zagęszczenia nasypu. Grunty
nasypowe są łatwe do odspajania i transportu. Do posadowienia budynków (z wyjątkiem
piasków) nadają się wyłącznie po zagęszczeniu.

Przy omawianiu właściwości fizycznych gruntu była mowa o zjawisku filtracji, które ma

wpływ na wytrzymałość gruntu. Rozróżnia się dwa rodzaje filtracji:

−

filtrację pod ciśnieniem,

−

filtracje bez ciśnienia.
Filtracja, czyli przepływ wody w gruncie może powodować zjawiska i odkształcenia,

które  niekorzystnie  wpływają  na  sam  grunt  jak  i  budowle  wodne.  Jednym  z  takich  zjawisk
jest  upłynnienie  niespoistych  gruntów  drobnoziarnistych  (piasków  drobnoziarnistych
i pylastych)  i  gruntów  mało  spoistych.  Przy  upłynnieniu  wytrzymałość  na  ścinanie  gruntu
równa  się  zeru.  Oznacza  to,  że  ziarna  i  cząstki  gruntu  nie  wspierają  się  o  siebie,  lecz  jakby
pływają  w  wodzie.  Grunt  traci  wówczas  cechy  ciała  stałego  i przechodzi  w  stan  płynny.
Zjawisko  upłynnienia  drobnoziarnistych  i  pylastych  piasków  nazywa  się  kurzawką.  Oprócz
kurzawki najczęściej występujące zmiany w gruncie wywołane filtracją to wyparcie, przebicie
hydrauliczne  i  sufozja.  Zmiany  te  nigdy  nie  występują  w czystej  postaci,  lecz  są  ze  sobą
w większym lub mniejszym stopniu połączone.
Wyparciem  gruntu  nazywa  się  zjawisko  przesunięcia  pewnej  objętości  gruntu,  często  wraz
z obciążającymi  ją  elementami.  Wyparta  masa  gruntowa  powiększa  swoją  objętość,  a  więc
i porowatość. Zjawisko wyparcia może występować nie tylko w kierunku pionowym do góry,
a  także  poziomo  w  podłożu  budowli  piętrzących  wodę,  a  niekiedy  również  w  kierunku  do
dołu.

Przebiciem hydraulicznym jest zjawisko tworzenia się kanału (przewodu) w masie

gruntowej,  wypełnionego  gruntem  o  naruszonej  strukturze,  łączącego  miejsca  o  wyższym
i niższym ciśnieniu wody w porach. Na powierzchni terenu przebicie  hydrauliczne widoczne
jest  w  postaci  źródła.  Zjawisko  przebicia  występuje  przeważnie  w  gruntach  mało  spoistych
przedzielonych gruntami przepuszczalnymi (rys. 16).

Rys. 16. Przykład warunków geologicznych, w których może nastąpić przebicie: zapora posadowiona na

warstwie o małej przepuszczalności, pod którą występuje warstwa przepuszczalna [1, s. 88]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sufozją nazywa się zjawisko polegające na unoszeniu przez filtrującą wodę drobnych

cząstek gruntu. Cząstki mogą być przesunięte w inne miejsce lub wyniesione poza obręb
gruntu. W wyniku tego zjawiska mogą powstawać kawerny lub kanały prowadzące do
przebicia hydraulicznego.

Sposoby zabezpieczania gruntu przed szkodliwym działaniem filtracji można podzielić

na dwie grupy. Do pierwszej grupy zalicza się sposoby zabezpieczeń wydłużające drogę
filtracji. Na rysunku 17 przedstawiono ściankę szczelną wydłużającą drogę filtracji pod
zaporą. Drugą grupę stanowią konstrukcje gruntowe zwane filtrami odwrotnymi.

Rys. 17. Ścianka szczelna wydłużająca drogę filtracji [1, s. 90]

W zaporach ziemnych wykonuje się drenaż korpusu, skarp i podłoża zapory. Drenaż

korpusu zapory ma za zadanie niedopuszczenie do wypływania strumienia filtracyjnego na
skarpie zewnętrznej i odprowadzenie wody przesiąkającej na zewnątrz zapory do dolnego
stanowiska. Drenaż w korpusie zapory wykonuje się najczęściej w postaci:

−

stosu kamiennego ułożonego przy stopie skarpy zewnętrznej (rys. 18),

−

płaskiej warstwy z kamienia lub tłucznia (rys. 19),

−

płaskiego narzutu z kamienia ułożonego na skarpie zewnętrznej w dolnej części na

warstwie filtra odwróconego, (rys. 20).

Rys. 18. Drenaż w kształcie pryzmy kamiennej 1– narzut kamienny, 2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory

ziemnej, 4 – krzywa depresji [2, s. 248]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Drenaż w postaci materaca kamiennego pod zaporą i pryzmy kamiennej 1 – narzut kamienny,

2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory ziemnej, 4 – krzywa depresji [2, s. 248]

Rys. 20. Drenaż w postaci okładziny 1 – narzut kamienny, 2 – filtr odwrócony, 3 – korpus zapory ziemnej,

4 – krzywa depresji [2, s. 248]

4.3.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  W jaki sposób można zidentyfikować grunt?
2.  Jakie właściwości posiadają grunty?
3.  Jakie zjawiska zachodzą podczas przepływu wody w gruncie?
4.  Jakie mogą być rodzaje odkształceń filtracyjnych?
5.  W jaki sposób zabezpiecza się budowle wodne przed filtracją wody w gruntach?

4.3.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ rodzaj gruntu na podstawie próby wałeczkowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  pobrać grudkę ze środka bryły gruntu,
2)  uformować kulkę o średnicy około 7 mm,
3)  wykonać wałeczkowanie na dłoni, aż wałeczek uzyska średnicę 3 mm,
4)  obejrzeć powierzchnię wałeczka i zanotować wyniki obserwacji,
5)  powtórzyć  wałeczkowanie,  aż  wałeczek  popęka  poprzecznie,  rozwarstwi  się  podłużnie

lub rozkruszy,

6)  określić rodzaj gruntu na podstawie normy,
7)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki gruntów spoistych,

−

linijka,

−

normy gruntowe lub plansza z cechami rozpoznawczymi gruntów spoistych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przyporządkuj właściwości gruntów wypisane w tabeli do odpowiedniej grupy.

uziarnienie

wytrzymałość na ścinanie

stopień zagęszczenia

wytrzymałość na ściskanie

wodoprzepuszczalność

wilgotność

stopień plastyczności

porowatość

gęstość pozorna

Właściwości fizyczne:

Właściwości mechaniczne:

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  ustalić właściwości fizyczne i zapisać je w odpowiedniej rubryce,
3)  ustalić właściwości mechaniczne i zapisać je w odpowiedniej rubryce,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

tabela z wypisanymi właściwościami gruntów,

−

papier kancelaryjny,

−

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Na podstawie opisu sytuacji problemowej, określ jakie wystąpiło zjawisko spowodowane

filtracją wody w gruncie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować opisy sytuacji problemowych,
2)  wypisać efekty opisanych sytuacji,
3)  ustalić przyczyny powstania zjawisk,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

opisy sytuacji problemowych,

−

papier kancelaryjny

−

ołówek, długopis

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Dobierz sposób zabezpieczenia nasypu przed filtracją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać sposoby ochrony budowli ziemnych przed filtracją,
3)  ustalić te sposoby, które dotyczą budowli ziemnych,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny

−

ołówek, długopis

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zidentyfikować grunt?



2) określić właściwości gruntu?



3) wyjaśnić zjawiska zachodzące podczas przepływu wody w gruncie?



4) rozróżnić rodzaje odkształceń filtracyjnych?



5) określić zabezpieczenia budowli wodnych przed filtracją wody

w gruntach?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Roboty ziemne, fundamentowe i odwodnieniowe

4.4.1. Materiał nauczania

Podczas wykonywania obiektów budowlanych występują roboty ziemne, związane

z wykopami i nasypami. Roboty ziemne, związane z regulacją rzek i ich konserwacją, obecnie
wykonuje  się  głównie  przy  użyciu  sprzętu  zmechanizowanego.  Sprzęt  zmechanizowany
stosowany  jest  do:  wykonywania  przekopów,  pogłębiania  koryt,  wyrównywania
(skarpowania)  brzegów,  wyrównywania  terenu  i  zasypywania  przestrzeni  między  opaskami
brzegowymi a brzegami istniejącymi oraz do wykonywania tam regulacyjnych – kamiennych
i żwirowych oraz do transportu gruntu.

Wszystkie roboty ziemne muszą być poprzeczne wykonaniem prac przygotowawczych.

Rodzaj tych prac zależy od rodzaju wznoszonych budowli. Najczęściej prace
przygotowawcze polegają na:

−

wytyczeniu projektowanych budowli w terenie,

−

wykarczowaniu drzew i krzewów na trasie przyszłych robót ziemnych,

−

usunięciu innych przeszkód,

−

odprowadzeniu wód opadowych z terenu budowli oraz obniżenie poziomu wód
gruntowych,

−

usunięciu darniny z terenu przyszłych robót i ułożenie jej w stosy,

−

wyznaczeniu wymiarów budowli hydrotechnicznych,

−

zagospodarowaniu placu budowy.
Do wykonywania robot ziemnych stosuje się następujące maszyny i sprzęt

zmechanizowany:

−

do odspajania gruntu i załadunku urobku na środki transportowe lub odkład (koparki
jedno- lub wielonaczyniowe),

−

do odspajania gruntu i przemieszczaniu urobku po powierzchni terenu (spycharki,
równiarki),

−

do odspajania gruntu i transportu mas ziemnych (zgarniarki),

−

do zagęszczania mas ziemnych (ubijaki, wibratory, walce),

−

do hydromechanizacji, czyli za pomocą strumienia wody (refulery, wodomiotacze,
pompy),

−

do robót przygotowawczych i wykończeniowych (zrywarki),

−

do robót drenarskich (pługi do kopania rowków drenarskich, maszyny do kopania
rowków i do układania drenów).
Wykopy pod fundamenty budowli wykonuje się po wytyczeniu osi budowli,

wyznaczeniu  zewnętrznych  wymiarów  wykopu  oraz  miejsca  składowania  wydobytej  ziemi
i materiałów.  Wykopy  o  objętości  kilku  lub  kilkunastu  metrów  sześciennych  pod  małe
budowle,  takie  jak  progi,  stopnie,  przepusty, kopie się  ręcznie z  odrzuceniem  ziemi  na  boki
lub  odwiezieniem  taczkami.  Wykopy  o  objętości  kilkudziesięciu  lub  kilkuset  metrów
sześciennych  wykonuje  się  koparkami.  Najczęściej  grunt  wydobyty  z  wykopu
fundamentowego  wykorzystuje  się  do  budowy  grobli  ziemnych  wokół  wykopu.  Po
wykonaniu  budowli  i  zabezpieczeniu  jej  przed  wilgocią  zasypuje  się  zewnętrzne  ściany
ziemią. Zasyp powinien być wykonany warstwami, które należy zagęścić.

Odspajanie gruntu w okresie zimowym należy prowadzić tak, aby grunt podczas kopania

nie przemarzał. Odsłonięte roboty powierzchniowe należy okryć matami, lub pozostawić na
nich warstwę ziemi spulchnionej. Wykonanie nasypów w warunkach zimowych dozwolone
jest tylko w gruntach niespoistych, przy czym należy przestrzegać następujących zasad:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

do wykonania nasypów nie wolno używać gruntu zamarzniętego,

−

grubość zagęszczanych warstw powinna być zmniejszona do 2/3 w stosunku do warstw
wykonywanych w warunkach normalnych,

−

przed położeniem następnej warstwy, powierzchnia wcześniej zagęszczonej warstwy
powinna być oczyszczona ze śniegu i lodu,

−

nasypów nie należy wykonywać na zamarzniętym podłożu.
Szczegółowe informacje na temat robót ziemnych zamieszczono jednostce modułowej

712[03].Z1.Z4 ,,Wykonywanie robót ziemnych i pogłębiarskich”.

Przed rozpoczęciem robót ziemnych należy zabezpieczyć wykop fundamentowy przed

napływem wody opadowej oraz zapewnić odpływ wody gruntowej. Odwodnienie wykopów
fundamentowych można wykonać jako: powierzchniowe, wgłębne, mieszane.

Odwodnienie powierzchniowe stosuje się przy wykopach, w których zagłębienie poniżej

poziomu wody gruntowej jest nieduże. Wodę napływającą do wykopu zbiera się za pomocą
systemu rowków i drenów poziomych do studzienek zbiorczych, z których wodę
odpompowuje się na zewnątrz wykopu (rys.21).

Rys. 21. Odwodnienie powierzchniowe wykopu [1, s. 292]

Odwodnienie wgłębne wykonuje się przez wytworzenie depresji. Obniżenie poziomu wody

gruntowej uzyskuje się za pomocą studni depresyjnych (rys.22) lub igłofiltrów (rys. 23).

Rys. 22. Obniżenie poziomu wody gruntowej za pomocą studni depresyjnej [1, s. 295]

Rys. 23. Obniżenie poziomu wody gruntowej za pomocą igłofiltrów [1, s. 295]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Studnie depresyjne stosuje się przy większej miąższości warstw wodonośnych, natomiast

igłofiltry w przypadku małej miąższości warstw, wynoszącej około 0,5

1,5 m. Obniżenie

poziomu wody gruntowej osiąga się przez pompowanie wody ze studzien, które są
rozstawione wzdłuż wykopu fundamentowego.

Fundamentowaniem nazywamy projektowanie i wykonanie fundamentów. Fundament

jest to najniższa część budowli, bezpośrednio stykająca się z podłożem gruntowym
i przekazująca na nie w sposób bezpieczny ciężar własny i obciążenia użytkowe. Podczas
projektowania fundamentów, konieczne jest spełnienie następujących warunków:

−

odpowiednia nośność fundamentu,

−

odpowiednia stateczność podłoża, fundamentów i budowli ze względu na osuwiska, obrót
i przesuw,

−

właściwa głębokość posadowienia,

−

odpowiednie zabezpieczenie fundamentów i budowli przed działaniem wody.
Ponadto przy projektowaniu fundamentów należy brać pod uwagę wymagania

wynikające  z  charakteru  budowli  i  warunki  techniczno-ekonomiczne.  W  obiektach
hydrotechnicznych,  takich  jak  zapory  wodne,  jazy,  fundament  musi  być  tak  zaprojektowany
aby  zagwarantować  potrzebna  wysokość  piętrzenia  wody.  Fundamenty  wykonane  w wodzie
płynącej, należy zabezpieczyć przed podmyciem.

Głębokość posadowienia fundamentów zależy od:

−

głębokości występowania gruntów nośnych,

−

głębokości przemarzania gruntów wysadzinowych,

−

głębokości rozmycia gruntów, np. przy fundamentach podpór mostowych,

−

poziomu zwierciadła wody gruntowej,

−

wymagań eksploatacyjnych stawianych budowli,

−

poziomu posadowienia sąsiednich fundamentów,

−

głębokości występowania gruntów pęczniejących.
Fundamenty stosowane pod budowle wodne to:

−

fundamenty blokowe,

−

fundamenty na palach,

−

fundamenty na studniach opuszczanych,

−

fundamenty na kesonach.
Wykonywanie

fundamentów

budowli

hydrotechnicznych

wymaga

stosowania

specjalnych metod , do których należą:

−

wykonywanie fundamentów w wykopach zabezpieczonych ściankami szczelnymi,

−

fundamentowanie w grodzach, w obrębie których można, po odprowadzeniu wody,
wykonywać prace fundamentowe na sucho,

−

fundamentowanie bez obniżenia zwierciadła wody otwartej, przy zastosowaniu sztucznej
wyspy, pomostów, urządzeń i elementów pływających,

−

wykonywanie fundamentów metodami betonowania podwodnego.
Podczas fundamentowania czasami zachodzi konieczność wykonywania robót

podwodnych.  Stosuje  się  następujące  metody  betonowania  podwodnego:  betonowanie
bezpośrednie,  w workach,  za  pomocą  pojemników  lub  skrzyń  z  otwieranym  dnem,
z zastosowaniem  rury  przesuwnej  lub  rury  nieruchomej.  Bezpośrednie  betonowanie,
polegające na sypaniu mieszanki betonowej wprost do wody, jest możliwe tylko przy bardzo
małych głębokościach (do około l m), a ponadto z zastrzeżeniem, by świeże porcje mieszanki
betonowej nie stykały się z wodą. Metodę tę stosuje się przy małych i mało odpowiedzialnych
robotach fundamentowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Betonowanie w workach polega na tym, że niezbyt wilgotną mieszankę betonową sypie

się do worków, które potem opuszcza się pod wodę w miejsce przeznaczenia. Opuszczanie
worków odbywa się w skrzyniach z otwieranym dnem, za pomocą dźwigów z brzegu lub
z pontonów. Worki te wysypuje się w określonym miejscu, gdzie następnie są układane przez
nurków.

Betonowanie za pomocą pojemników i skrzyń polega na opuszczaniu porcji mieszanki

betonowej, w wymienionych naczyniach, za pomocą dźwigów tuż nad miejsce przeznaczenia.
Pojemniki  i  skrzynie  mają  otwierane  dna,  przez  które  sucha  mieszanka  betonowa
wysypywana  jest  na  dno  wykopu.  Betonowanie  wykonuje  się  warstwami  o  grubości  około
20 cm.  Poszczególne  warstwy  wyrównywane  są  przez  nurków.  Wadą  tej  metody  jest  mała
wydajność  pracy  oraz  to,  że  powierzchnia  każdej  porcji  mieszanki  betonowej  styka  się
z wodą. Beton uzyskany tą metodą jest słaby.

Betonowanie z zastosowaniem rury przesuwnej polega na opuszczaniu mieszanki

betonowej pod wodę w rurze stalowej o średnicy 15–20 cm, zaopatrzonej w górnym końcu w
lej a w dolnym w klapę. Przy stosowaniu tej metody potrzebne jest rusztowanie i deskowanie
okalające  powierzchnię  betonowania.  Rura  musi  być  stale  napełniana  mieszanka  betonową,
gdyż  najmniejsza  przerwa  mieszanki  w  rurze  powoduje  wdarcie  się  wody  do  rury
i konieczność  rozpoczynania  pracy  od  początku.  Betonowanie  odbywa  sic  warstwami
o grubości średnio około 50 cm. Warstwy te układa się wąskimi pasmami prostopadłymi.

Gdy układanie mieszanki betonowej doprowadzi się do przewidzianego poziomu, rurę

wyjmuje  się  szybkim  ruchem.  Następnie  zdejmuje  się  wierzchnią  warstwę  mieszanki
betonowej, która w czasie betonowania stale styka się z wodą i jest wypłukiwana z cementu.
Wadą  tej  metody  jest  widoczne  uwarstwienie  betonu  oraz  ograniczona  głębokość
betonowania,  która  wynosi  5–6  m.  Betonowanie  omawianą  metodą  jest  możliwe  tylko
w wodzie stojącej.

Betonowanie za pomocą rury nieruchomej wykonuje się w obrębie ścianek szczelnych

lub  szczelnych  deskowań,  które  przygotowuje  się  na  lądzie,  a  następnie  –  po  uprzednim
obciążeniu – ustawia się na wyrównanym dnie lub podłożu. Szczeliny między deskowaniami
i  dnem  powinny  być  uszczelnione  przez  nurka  za  pomocą  worków  z  piaskiem.  W  środek
pomiędzy  deskowania  opuszcza  się  z  pomostu  pionowo  rurę  stalową  o  średnicy  30  cm,
złożoną  z  członów  1–2-metrowej  długości,  szczelnie  połączonych.  Na  górny  koniec  rury
nasadza  się  lej,  u  dołu  rura  zamknięta  jest  klapą,  do  leja  wlewa  się  mieszankę  betonową.
W miarę  postępu  betonowania  podnosi  się  rurę  w  ślad  za  podnoszącą  się  w  deskowaniu
powierzchnią  mieszanki  betonowej,  tak  jednak,  aby  rura  zawsze  tkwiła  przynajmniej  l  m
w mieszance betonowej, przy czym górne jej człony kolejno się odkręca i usuwa.

Obecnie stosuje się betonowanie – na podobnej zasadzie jak przypadku rury nieruchomej

– przez pompowanie mieszanki betonowej.

4.4.2.Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót ziemnych?
2.  Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót odwodnieniowych?
3.  Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót podwodnych?
4.  Jakie zasady obowiązują podczas wykonania robót fundamentowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W tabeli wypisane są prace przygotowawcze, jakie należy wykonać przed przystąpieniem

do robót ziemnych. Ułóż schemat uwzględniający prawidłową kolejność tych prac.

wykarczowanie drzew na trasie przyszłych robót ziemnych
wytyczeniu projektowanych budowli
odprowadzenie wód opadowych z terenu budowli
usunięcie darniny z terenu przyszłych robót
obniżenie poziomu wód gruntowych
wyznaczenie wymiarów budowli hydrotechnicznych
zagospodarowanie placu budowy
ułożenie darniny w stosy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  ułożyć schemat robót,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

ołówek, długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na planie wykopu wrysuj miejsce, w którym powinna się znaleźć studzienka zbiorcza.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  ustalić kierunek spływu wody
3)  wrysować studzienkę zbiorczą,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

plan wykopu,

−

ołówek,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Dobierz metodę betonowania podwodnego, jeżeli ma się ono odbyć w wodzie płynącej

na głębokości 2,5 m.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać warunki w jakich ma być przeprowadzone betonowanie,
3)  wybrać metodę betonowania,
4)  uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Dobierz metody, które umożliwiają wykonanie robót fundamentowych budowli wodnych

na sucho.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować materiał nauczania,
2)  wypisać sposoby fundamentowania,
3)  wybrać sposoby umożliwiające fundamentowanie na sucho,
4)  uzasadnić swój wybór.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier kancelaryjny,

−

długopis,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zasady wykonywania robót ziemnych?



2) określić zasady wykonywania robót odwodnieniowych?



3) określić zasady wykonywania robót podwodnych?



4) określić zasady wykonywania robót fundamentowania budowli

wodnych



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera 20 zadań dotyczących podstawowych wiadomości o budownictwie wodnym.

Zarówno w części podstawowej jak i ponadpodstawowej znajdują się zadania
wielokrotnego wyboru (jedna odpowiedź jest prawidłowa).

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, prawidłową odpowiedź

w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz znakiem X (w przypadku pomyłki należy
błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź
prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie na

później i wróć do zadania gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 30 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Nauka o wodach występujących w przyrodzie, badająca zjawiska zachodzące

w hydrosferze,  która  obejmuje  wodę  występującą  w  przyrodzie,  bez  względu  na  jej  stan
skupienia to
a)  hydrologia.
b)  hydrometria.
c)  meteorologia.
d)  hydraulika.

2. Opad atmosferyczny, który bierze udział w procesie hydrologicznym zaraz po osiągnięciu

powierzchni terenu, to
a)  mgła.
b)  śnieg.
c)  deszcz.
d)  grad.

3. Obszar, z którego woda za pośrednictwem cieków wodnych i woda spływająca po

powierzchni terenu spływa do rzeki to
a)  zlewnia.
b)  zlewisko.
c)  dorzecze.
d)  akwen.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. Źródła zanieczyszczenia wód dzielimy na

a)  liniowe i przypowierzchniowe.
b)  liniowe, obszarowe i przestrzenne.
c)  punktowe, obszarowe i przypowierzchniowe.
d)  punktowe, liniowe i obszarowe.

5. Tamy podłużne stosuje się w budowlach

a)  regulacyjnych rzek.
b)  piętrzących.
c)  chroniących przed powodzią.
d)  zaporowych.

6. Wysokość wzniesienia korony wału przeciwpowodziowego ponad przyjętym poziomem

zwierciadła wody zależy od
a)  rodzaju terenu.
b)  wielkości rzeki.
c)  ilości rumowiska rzecznego.
d)  przewidywanych opadów.

7. Jazy to budowle

a)  regulacyjne.
b)  przeciwpowodziowe.
c)  piętrzące.
d)  zabezpieczające brzeg przed erozją.

8. Do obciążeń użytkowych działających na budowle wodne zaliczamy parcie i odpór gruntu

oraz
a)  obciążenie wiatrem.
b)  obciążenie sejsmiczne.
c)  ciężar własny.
d)  parcie wody i lodu.

9. W Polsce powodzie i wezbrania półrocza letniego to powodzie

a)  śryżowoazatorowe.
b)  lodowozatorowe.
c)  opadonawalne.
d)  roztopowe.

10. Łąki i pastwiska przygotowane do zapełnienia wodami wezbraniowymi nazywamy

a)  kanałami ulgi.
b)  polderami.
c)  upustami.
d)  odciążeniem.

11. Ze względu na pochodzenie grunty dzielimy na

a)  kamieniste i piaskowe.
b)  drobne i grube.
c)  rodzime i nasypowe.
d)  rodzime i organiczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12. Wśród wymienionych właściwości, właściwością fizyczną gruntu nie jest

a)  wytrzymałość na ściskanie.
b)  porowatość.
c)  wilgotność.
d)  stopień zagęszczenia.

13. Grunt, który po wyschnięciu tworzy zwarte grudki to grunt

a)  rodzimy.
b)  niespoisty.
c)  spoisty.
d)  kamienisty.

14. Za pomocą próby rozcierania gruntu w palcach zanurzonych w wodzie określa się

zawartość frakcji
a)  żwirowej i kamienistej
b)  piaskowej i pyłowej.
c)  pyłowej i kamienistej.
d)  piaskowej i żwirowej.

15. Zjawisko polegające na upłynnieniu drobnoziarnistych i pylastych piasków to

a)  kurzawka.
b)  przebicie hydrauliczne.
c)  filtracja.
d)  wyparcie.

16. Na rysunku przedstawiony jest drenaż w korpusie zapory, który został wykonany jako

a)  płaski narzut z kamienia.
b)  płaska warstwa z kamienia.
c)  stos kamienny.
d)  filtr odwrócony.

17. Obniżenie poziomu wody gruntowej uzyskuje się za pomocą studni depresyjnych lub

a)  rowków odwadniających.
b)  studzienek zbiorczych.
c)  igłofiltrów.
d)  studni głębinowych.

18. Wśród wymienionych metod fundamentowania, obniżania zwierciadła wody otwartej nie

wymaga fundamentowanie
a)  w grodzach.
b)  przy zastosowaniu sztucznej wyspy.
c)  w wykopach zabezpieczonych ściankami szczelnymi.
d)  przy zastosowaniu betonowania rynnami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko:……………………………………………………..

Posługiwanie się podstawowymi pojęciami z zakresu budownictwa wodnego

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: